Η ανακάλυψη της πρώτης ζωής στη Γη αποτελεί ένα από τα πιο επίμονα και γοητευτικά μυστήρια της επιστήμης. Για δεκαετίες, οι ερευνητές συγκέντρωναν έμμεσες ενδείξεις (ισότοπα, στρωματόλιθους, μικροαπολιθώματα) προκειμένου να σκιαγραφήσουν πότε και πώς έκανε την εμφάνισή του το πρώτο βιολογικό αποτύπωμα στον πλανήτη. Τώρα, μια νέα προσέγγιση που συνδυάζει τεχνικές χημικής ανάλυσης με προηγμένη τεχνητή νοημοσύνη έρχεται να ανατρέψει το χρονικό πλαίσιο που γνωρίζαμε και το κάνει όχι απλώς ενισχύοντας τα υπάρχοντα στοιχεία, αλλά προσφέροντας ένα εντελώς νέο τρόπο ανίχνευσης αρχαίων βιολογικών ιχνών.
Σύμφωνα με μελέτη που δημοσιεύτηκε στο PNAS, μια διεθνής ομάδα ερευνητών κατάφερε να εντοπίσει χημικά αποτυπώματα ζωής σε πετρώματα ηλικίας 3,3 δισεκατομμυρίων ετών. Το εύρημα διπλασιάζει ουσιαστικά το παλαιότερο άμεσο χημικό αρχείο βιολογικής δραστηριότητας που διαθέταμε μέχρι σήμερα, το οποίο σταματούσε περίπου στα 1,6 δισεκατομμύρια χρόνια. Ακόμη πιο εντυπωσιακό: η ίδια τεχνική αποκάλυψε σαφή χημικά ίχνη φωτοσυνθετικής ζωής σε πετρώματα ηλικίας 2,5 δισεκατομμυρίων ετών, επεκτείνοντας το γνωστό χημικό αρχείο της φωτοσύνθεσης κατά πάνω από 800 εκατομμύρια χρόνια.
Για τον Michael L. Wong, ερευνητή στο Carnegie Science’s Earth & Planets Laboratory και έναν από τους επικεφαλής της μελέτης, η AI γεφυρώνει ένα τεράστιο χάσμα. Όπως εξηγεί, επιστήμονες εδώ και χρόνια διαθέτουν πληθώρα έμμεσων στοιχείων για την ύπαρξη ζωής πολύ πριν από 3 δισεκατομμύρια χρόνια, όμως η απευθείας χημική απόδειξη έλειπε. Η νέα μέθοδος αλλάζει τα δεδομένα: η AI κατορθώνει να αναγνωρίσει μοριακά πρότυπα τόσο παλιά και αλλοιωμένα, που μέχρι σήμερα οι άνθρωποι αδυνατούσαν να τα διακρίνουν.
Κλειδί σε αυτή την προσέγγιση είναι η ανάλυση GC-MS (χρωματογραφία αερίου-φασματομετρία μάζας). Τα δεδομένα της μοιάζουν με τρισδιάστατα τοπία γεμάτα κορυφές και κοιλάδες. Εκεί όπου το ανθρώπινο μάτι βλέπει θόρυβο, ο αλγόριθμος βλέπει μοτίβα. Ο Anirudh Prabhu, συν-επικεφαλής της έρευνας και ειδικός στη μηχανική μάθηση, παρομοιάζει τη λειτουργία του μοντέλου με λογισμικό αναγνώρισης προσώπου: ο αλγόριθμος εκπαιδεύεται ώστε να εντοπίζει συγκεκριμένες χαρακτηριστικές δομές μέσα στο χαοτικό φάσμα δεδομένων, όπως ακριβώς μια εφαρμογή αναγνώρισης προσώπου αναγνωρίζει μάτια, μύτη ή γωνία γνάθου.
Αυτή τη στιγμή, η τεχνητή νοημοσύνη επιτυγχάνει περίπου 90% ακρίβεια στον διαχωρισμό βιογενών και μη βιογενών χημικών υπογραφών. Καθώς θα εκτίθεται σε περισσότερα δείγματα διαφορετικής προέλευσης, η ομάδα αναμένει η ακρίβεια αυτή να αυξηθεί ακόμη περισσότερο. Για τους επιστήμονες, αυτό σημαίνει ότι πλέον μπορούν να αναζητούν βιολογικούς δείκτες ακόμη και σε δείγματα που έχουν αλλοιωθεί από γεωλογικές διεργασίες ή δεν διατηρούν αναγνωρίσιμα μικροαπολιθώματα.
Όμως οι προοπτικές της μεθόδου ξεφεύγουν πολύ πέρα από τον πλανήτη μας. Ο Wong, ως αστροβιολόγος, βλέπει στην τεχνική αυτή ένα ισχυρό εργαλείο για την αναζήτηση ζωής σε άλλους κόσμους. Αν ο αλγόριθμος μπορεί να ανασύρει αρχαία χημικά ίχνη από τα βάθη του γεωλογικού χρόνου της Γης, γιατί όχι και από τα πετρώματα του Άρη; Με δεδομένο ότι παρόμοια όργανα GC-MS έχουν ήδη ταξιδέψει στο Διάστημα (μία τέτοια συσκευή βρίσκεται μέσα στο Curiosity rover) η προοπτική εφαρμογής της τεχνητής νοημοσύνης σε εξωγήινα δείγματα μοιάζει πιο ρεαλιστική από ποτέ.
Η ομάδα σχεδίασε τον αλγόριθμο ώστε να είναι υπολογιστικά ελαφρύς και εύκολα ερμηνεύσιμος. Σε μια μελλοντική αποστολή, ένας rover θα μπορούσε να συλλέξει ένα δείγμα, να το αναλύσει επί τόπου και να ανακοινώσει μια προκαταρκτική, αλλά αξιόπιστη εκτίμηση για το αν περιέχει βιολογικά ίχνη. Αυτή η άμεση δυνατότητα διάγνωσης θα επέτρεπε στους επιστήμονες να λαμβάνουν κρίσιμες αποφάσεις κατά την εξερεύνηση ενός πλανήτη, δίνοντας προτεραιότητα σε περιοχές με μεγαλύτερη πιθανότητα ύπαρξης αρχαίας ζωής.
Για τους Wong και Prabhu, το επόμενο βήμα είναι η συνεργασία με τη NASA και η δοκιμή της τεχνολογίας σε περισσότερα περιβάλλοντα, τόσο επίγεια όσο και εξωπλανητικά. Η φιλοδοξία τους είναι μια μέρα, η ίδια AI που χαρτογραφεί τα πρωτογενή βήματα της ζωής στη Γη να αποτελέσει το εργαλείο που θα μας οδηγήσει στην πρώτη σαφή ένδειξη ζωής σε έναν άλλο κόσμο.
Διαβάστε επίσης
