Seit vielen Jahren untersucht die Wissenschaft den Ursprung des Lebens auf der Erde. Durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz gelang Forschern nun ein wissenschaftlicher Durchbruch: Eine aktuelle Analyse von Gesteinen aus Südafrika liefert deutliche Hinweise auf die frühesten chemischen Spuren und erweitert damit das Verständnis der Bedingungen, unter denen das Leben entstanden sein könnte.

Wissenschaftlicher Durchbruch: Forscher entwickeln innovative KI-Methode

Ein Team von Wissenschaftlern um den Mineralogen und Astrobiologen Robert Hazen von der Carnegie Institution for Science in den USA hat mithilfe maschinellen Lernens eine Methode entwickelt, mit der selbst äußerst geringe Mengen an uraltem Kohlenstoff präzise nachgewiesen werden können. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forscher auf „Carnegie Science“.

Da Spuren früher Lebensformen im Laufe der Zeit weitgehend zerfallen, gilt die Zeit als größte Herausforderung in diesem Forschungsfeld. Die neue Methode ermöglicht es jedoch, selbst minimale Hinweise auf frühe biologische Aktivität zu erfassen. Die Forscher gehen davon aus, dass die ersten Lebensformen winzige Mikroben waren, die trotz ihrer geringen Größe charakteristische Spuren im Gestein hinterließen.

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Zunächst erfassten Hazen und sein Team charakteristische Muster, die ausschließlich durch biologische Moleküle entstehen. Anschließend trainierten sie einen Lernalgorithmus darauf, auch solche Signale zu erkennen, die für das menschliche Auge unsichtbar bleiben und ohne KI nicht zuverlässig identifizierbar wären.

Hazen veranschaulicht den Ansatz in der Studie, indem er erklärt, man zeige einem Computer zahlreiche Puzzleteile, um zu bestimmen, ob das ursprüngliche Motiv eine Blume oder ein Meteorit war. Die Wissenschaftler suchten nicht nach einzelnen Molekülen, sondern nach umfassenden chemischen Mustern, die auch außerhalb der Erde auftreten könnten.

Insgesamt analysierten sie 406 Proben mit der Methodik der Pyrolyse-Gaschromatografie-Massenspektrometrie. Das Modell wertete die Fragmentdaten aus und erkannte biotische Signaturen mit über neunzig Prozent Genauigkeit.

Sensation: Forscher entdecken das erste Leben auf der Erde

Für ihre Untersuchungen analysierten die Wissenschaftler eine breite Auswahl an Kohlenstoffproben. Die ältesten stammten aus Grönland und sind etwa 3,7 Milliarden Jahre alt, weitere aus der australischen Wüste besitzen ein Alter von rund 3,5 Milliarden Jahren. Ergänzt wurden sie durch deutlich jüngere Proben von etwa 500 Millionen Jahren, die klar erkennbare biologische Spuren aufwiesen. Mit zunehmendem Alter verloren die Proben jedoch an biotischen Merkmalen, da geologische Prozesse die chemischen Signaturen zunehmend veränderten.

Eine klare Identifizierung durch die verwendete Künstliche Intelligenz gelang bei einer Probe aus Südafrika, deren Alter auf 3,33 Milliarden Jahre datiert wird. Die Forscher betonen, dass auch ältere Proben Hinweise auf frühes Leben enthalten haben könnten, diese aber heute nicht mehr eindeutig nachweisbar sind. Auf Grundlage ihrer Ergebnisse gehen sie davon aus, dass Leben auf der Erde vor etwa 3,33 Milliarden Jahren entstanden und sich verbreitet hat.

„Durch die Kombination leistungsfähiger chemischer Analysen mit maschinellem Lernen haben wir eine Möglichkeit, molekulare ‚Spuren‘ zu lesen, die von frühem Leben hinterlassen wurden und auch nach Milliarden von Jahren noch ihre Geheimnisse flüstern. Die ältesten Gesteine der Erde haben Geschichten zu erzählen, und wir beginnen gerade erst, sie zu hören“, führt Hazen die Ergebnisse der Studie abschließend aus.