微弱的生物信号揭示了33亿年前地球上最早的生命
密歇根州立大学研究员凯蒂·马洛尼贡献了来自加拿大育空地区稀有且保存极佳的海藻化石样本（如宏观藻类）。这些化石近十亿年前，是化石记录中最早已知的海藻之一，而大多数生命仍需显微镜观察。图片来源：凯蒂·马洛尼
（化石网cnfossil.com）据密歇根州立大学：一项新研究揭示了33亿年以上岩石中生命的新鲜化学证据，以及分子痕迹，表明产氧光合作用的出现比此前认为的早了近十亿年。
由卡内基科学研究所研究人员带领的国际团队，将尖端化学与人工智能结合，揭示了锁在古老岩石中的微弱化学“低语”。研究人员利用机器学习训练计算机识别生物体留下的微妙分子指纹，即使原始生物分子早已降解。
合作者中有密歇根州立大学地球与环境科学系助理教授凯蒂·马洛尼，她研究早期复杂生命的进化及其对古代生态系统的影响。
马洛尼贡献了来自加拿大育空地区保存极佳的十亿年前海藻化石样本。这些样本代表了化石记录中最早已知的海藻之一，因为大多数生命只能通过显微镜观察。
这项发表在《美国国家科学院院刊》上的研究，不仅加深了对地球最早生物圈的理解，也对寻找地球之外生命具有重要意义。同样的方法也可以用于分析火星或其他行星体的样本，以检测它们是否曾经孕育过生物。
用AI解锁古代生物特征
“古老的岩石充满了有趣的谜题，讲述了地球生命的故事，但总有几块缺失，”马洛尼说。“化学分析与机器学习的结合揭示了此前不可见的古代生命生物线索。”
地球最早的生命几乎没有留下分子痕迹。少数脆弱的残余，如古老细胞和微生物垫，被埋藏、压碎、加热并破碎于地球不安的地壳中，随后被推回地表。这些转变几乎抹去了蕴藏生命起源和早期进化重要线索的生物特征。
这项新研究表明，即使没有原始生物分子遗留，在古老岩石中发现的生物分子碎片分布仍能保存关于生物圈的诊断信息。
事实上，这项新研究表明，生命留下的远超任何人的认知——深藏于古老岩石深处的微弱化学“低语”。
扩大生命检测窗口
团队利用高分辨率化学分析将有机和无机材料分解为分子碎片，随后训练人工智能系统识别生命留下的化学“指纹”。
科学家们检查了400多个样本，从植物和动物到数十亿年前的化石和陨石。该人工智能模型以超过90%的准确率区分生物材料和非生物材料，并在至少25亿年前的岩石中检测到光合作用的迹象。
直到现在，可靠显示生命存在的分子痕迹仅在17亿年以内的岩石中被发现。这种新方法大约将科学家利用化学生物特征研究的时间窗口翻倍。
“古代生命留下的不仅仅是化石;它会留下化学回波，“卡内基高级科学家兼共同主导作者罗伯特·哈岑博士说。“利用机器学习，我们现在首次能够可靠地解读这些回声。”
对于专注于早期光合作用生命如何改变地球的马洛尼来说，这一研究意义深远。
她说：“这项创新技术帮助我们以全新方式解读深层时间的化石记录。”“这可能有助于指导寻找其他星球生命。”
更多信息：Hazen， Robert M.，通过热解-GC-MS及监督机器学习识别的太古宙岩石中生命的有机地球化学证据，美国国家科学院院刊（2025年）。DOI：10.1073/pnas.2514534122。doi.org/10.1073/pnas.2514534122
