استخدم العلماء التحليل الكيميائي المتقدم و التعلم الآلي للكشف عن الآثار الجزيئية المخفية للحياة في الصخور التي يزيد عمرها عن 3.3 مليار سنة.

حدد الذكاء الاصطناعي التوقيعات البيولوجية بنسبة تزيد عن 90% دقة وكشف عن العلامات المبكرة ل التمثيل الضوئي في وقت أبكر بكثير مما كان معروفا من قبل.

اكتشاف الآثار الكيميائية القديمة للحياة

حدد بحث جديد إشارات كيميائية للحياة القديمة في الصخور التي تشكلت قبل أكثر من 3.3 مليار سنة. تتضمن النتائج أيضًا أدلة جزيئية تشير إلى أن عملية التمثيل الضوئي المنتجة للأكسجين بدأت قبل مليار سنة تقريبًا مما كان يعتقده العلماء سابقًا.

باحثون من جميع أنحاء العالم، بقيادة معهد كارنيجي للعلوم، جمعت بين التقنيات الكيميائية المتقدمة مع الذكاء الاصطناعي لاكتشاف “الهمسات” الكيميائية الخافتة لبيولوجيا الماضي المحفوظة في الصخور التي تم تغييرها منذ فترة طويلة. ومن خلال تطبيق التعلم الآلي، قام الفريق بتدريب نماذج حاسوبية للتعرف على الأنماط الجزيئية الدقيقة التي خلفتها الكائنات الحية، حتى عندما انهارت الجزيئات الحيوية الأصلية.

الذكاء الاصطناعي يفتح البصمات البيولوجية غير المرئية في الصخور القديمة

تبحث إحدى المساهمين في الدراسة، كاتي مالوني من قسم علوم الأرض والبيئة بجامعة ولاية ميشيغان، في كيفية تطور الحياة المعقدة المبكرة وتأثيرها على البيئات القديمة. لقد زودت الفريق بأحافير أعشاب بحرية محفوظة جيدًا عمرها مليار عام، وتم جمعها في إقليم يوكون بكندا. تعد هذه الحفريات من بين أقدم الأعشاب البحرية المعروفة في السجل الجيولوجي، حيث يعود تاريخها إلى وقت كانت فيه معظم أشكال الحياة لا تزال مجهرية.

الدراسة التي صدرت اليوم (17 نوفمبر) في مجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوميقدم رؤى جديدة حول المحيط الحيوي الأول للأرض ويحمل أيضًا وعدًا بالبحث عن الحياة خارج كوكبنا. ويمكن بنفس الطرق التحليلية فحص العينات من المريخ أو عوالم أخرى لتحديد ما إذا كانت تدعم الكائنات الحية في السابق.

الكشف عن أدلة مخفية في المحيط الحيوي الأول للأرض

وقال مالوني: “الصخور القديمة مليئة بالألغاز المثيرة للاهتمام التي تحكي لنا قصة الحياة على الأرض، ولكن القليل من القطع مفقودة دائمًا”. “لقد كشف الاقتران بين التحليل الكيميائي والتعلم الآلي عن أدلة بيولوجية عن الحياة القديمة لم تكن مرئية من قبل.”

لم تترك الحياة المبكرة على الأرض سوى أدلة جزيئية محدودة. تم دفن المواد الهشة، بما في ذلك الخلايا البدائية والحصائر الميكروبية، وضغطها وتسخينها وتكسرها مع تحرك قشرة الأرض بمرور الوقت، ثم تعرضت لاحقًا للانكشاف مرة أخرى على السطح. دمرت هذه العمليات الجيولوجية المكثفة معظم البصمات الحيوية الأصلية، مما أدى إلى محو العديد من الأدلة حول كيفية بدء الحياة وتطورها خلال الفصول الأولى من الكوكب.

همسات كيميائية باهتة نجت من الزمن العميق

ويشير العمل الجديد إلى أن توزيع الأجزاء الجزيئية الحيوية الموجودة في الصخور القديمة لا يزال يحافظ على المعلومات التشخيصية حول المحيط الحيوي، حتى لو لم يبق أي جزيئات حيوية أصلية.

في الواقع، يُظهر هذا البحث الجديد أن الحياة قد تركت وراءها أكثر مما أدركه أي شخص على الإطلاق، وهي “همسات” كيميائية خافتة محبوسة في أعماق الصخور القديمة.

واستخدم الفريق تحليلًا كيميائيًا عالي الدقة لتحليل المواد العضوية وغير العضوية إلى أجزاء جزيئية، ثم قام بتدريب نظام ذكاء اصطناعي للتعرف على “البصمات” الكيميائية التي خلفتها الحياة. وقام العلماء بفحص أكثر من 400 عينة من النباتات والحيوانات إلى حفريات ونيازك عمرها مليار عام. وميز نموذج الذكاء الاصطناعي المواد البيولوجية عن المواد غير البيولوجية بدقة تزيد عن 90% واكتشف علامات التمثيل الضوئي في صخور لا يقل عمرها عن 2.5 مليار سنة.

تمديد الجدول الزمني للحياة القديمة التي يمكن اكتشافها

حتى الآن، لم يتم العثور على آثار جزيئية تشير بشكل موثوق إلى الحياة إلا في الصخور التي يقل عمرها عن 1.7 مليار سنة. تعمل هذه الطريقة الجديدة تقريبًا على مضاعفة النافذة الزمنية التي يمكن للعلماء دراستها باستخدام البصمات الحيوية الكيميائية.

قال الدكتور روبرت هازن، أحد كبار العلماء في جامعة كارنيجي والمؤلف الرئيسي المشارك: “إن الحياة القديمة تترك ما هو أكثر من الحفريات؛ إنها تترك أصداءً كيميائية”. “باستخدام التعلم الآلي، يمكننا الآن تفسير هذه الأصداء بشكل موثوق لأول مرة.”

إعادة كتابة قصة التمثيل الضوئي المبكر والحياة الكوكبية

بالنسبة لمالوني، الذي تركز أبحاثه على الكيفية التي غيرت بها حياة التمثيل الضوئي المبكرة الكوكب، فإن الآثار المترتبة على ذلك عميقة.

وقالت: “هذه التقنية المبتكرة تساعدنا على قراءة السجل الأحفوري العميق بطريقة جديدة”. “وهذا يمكن أن يساعد في توجيه البحث عن الحياة على كواكب أخرى.”

المرجع: “الأدلة الجيوكيميائية العضوية للحياة في صخور الأركان التي تم تحديدها بواسطة الانحلال الحراري-GC-MS والتعلم الآلي الخاضع للإشراف” 17 نوفمبر 2025، وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.
دوى: 10.1073/pnas.2514534122

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل, يكتشف، و أخبار.