Без тази молекула животът нямаше да бъде такъв, какъвто го познаваме, и ние успяхме да започнем да я произвеждаме преди 3,5 милиарда години.
Според ново проучване, публикувано в списание PNAS, първите организми, способни да произвеждат кислород чрез фотосинтеза, са се появили много по-рано, отколкото сме си мислили. Без тях нямаше да има кислород в атмосферата, а без кислород няма достатъчно енергия, която да захранва сложни форми на живот. Всичко, което сме, дължим на тази еволюционна иновация и сега, благодарение на химията и изкуствения интелект, проследихме произхода ѝ.
Ако изследването е правилно, ключовата стъпка за появата на сложни форми на живот може да се е случила много по-рано от образуването на Земята, приблизително преди 1 милиард години.
По време на ранните етапи от формирането на планетата, когато все още има достатъчно време за еволюция на живота, повратната точка, когато Земята се е образувала преди 4,5 милиарда години, обединените планетозимали са били вълна от лава, светеща в небето. С течение на времето тази среда постепенно утихва, но Земята, която тя е дала, е била все още далеч от това, което познаваме днес. Дори когато се е появил животът, пейзажът е бил напълно различен и причината, макар и не пряко видима, е имала осезаемо въздействие върху планетата. В атмосферата е нямало кислород.
Кислородът е елемент, който се комбинира със силиций и двата много често срещани, за да образува силикати под формата на скали и пясък. Животът е възникнал преди около 4 милиарда години в тази среда и е съществувал без кислород дълго време, но в един момент нещо се е променило. Група микроорганизми, наречени цианобактерии, са разработили забележителна стратегия за оцеляване, наречена „кислородна фотосинтеза“. Тоест, те са получавали енергия от слънцето, за да произвеждат хранителни вещества и в процеса са отделяли кислород в атмосферата. Досега смятахме, че това се е случило между 2,4 и 2,7 милиарда години.
Кислородът, толкова важен за нашето оцеляване, се превърна в невидим убиец. Изключително реактивен елемент, токсичен за много форми на живот по онова време, отбелязвайки повратна точка в живота на Земята, която наричаме „Голямото окислително събитие“. Това се случва преди около 2 милиарда години и тези големи количества кислород не само осигуряват ценен източник на енергия за най-устойчивите организми, но и са позволили образуването на озонови молекули (съставени от три кислородни атома), които биха образували защитен щит около нашата планета, блокирайки вредното лъчение като ултравиолетовата светлина. Планетата продължава да се променя оттогава, до голяма степен благодарение на кислорода.
Проучване, проведено от експерти от Института Карнеги за наука и Мичиганския държавен университет, отложи това събитие с почти 1 милиард години назад, по-точно до преди 3,5 милиарда години, когато животът на Земята едва започваше да се заражда. За да стигнат до тези заключения, експертите използваха химични техники с висока резолюция, за да разградят органичните и неорганичните материали, присъстващи в скалите, на малки молекулярни фрагменти. След това те обучиха система с изкуствен интелект с повече от 400 проби (вариращи от съвременни растения и животни до фосили и метеорити на милиарди години), за да се научат да различават кои комбинации от фрагменти са характерни за биологичните процеси и кои не. Моделът успя да идентифицира тези „химически пръстови отпечатъци“ с точност над 90%, дори в скали, толкова древни и трансформирани, че вече не запазват никакви оригинални биомолекули.
Когато този метод беше приложен към скали на възраст над 3,3 милиарда години, системата засече сигнал, съответстващ на кислородната фотосинтеза, което предполага, че микроорганизми, способни да отделят кислород, вече са присъствали много по-рано, отколкото предполагат традиционните геоложки записи. Според екипа тези „химически улики“ са толкова фини, че са останали незабелязани в продължение на десетилетия, погребани под милиарди години геоложки трансформации. Комбинацията от напреднала химия и машинно обучение обаче позволи те да бъдат извадени наяве и да бъде реконструирана ключова част от историята на живота.
Според изследователката Кейти Малоуни, тази техника открива нов път за изучаване не само на нашата планета, но и на проби от Марс или други светове, където всеки биологичен сигнал би бил еднакво слаб и фрагментиран.
