Sciencemag.cz
Doporučujeme
Vědci tvrdí, že objevili jednoduchý a spolehlivý test pro zjištění známek minulého nebo současného života, na Zemi i na jiných planetách. Autoři nové studie uvádějí, že jejich metoda založená na umělé inteligenci s 90% přesností rozlišuje moderní a starobylé biologické vzorky od vzorků abiotického původu.
„Tato rutinní analytická metoda má potenciál způsobit revoluci v pátrání po mimozemském životě a prohloubit naše chápání původu i chemie nejstaršího života na Zemi. Otevírá cestu k využití inteligentních senzorů na robotických kosmických sondách, landerech a roverech k hledání známek života před návratem vzorků na Zemi,“ uvádí průvodní tisková zpráva. Nejbezprostředněji by nový test mohl odhalit historii záhadných, starobylých hornin na Zemi a případně i historii vzorků, které již shromáždil přístroj SAM (Sample Analysis at Mars) vozítka Mars Curiosity. Testy na Marsu by mohly být prováděny pomocí palubního analytického přístroje, i když postup bude ještě třeba doladit tak, aby fungoval spolu s příslušným „protokolem“. Je možné, že se tak podaří určit signatury místního života i v již získaných vzorcích.
Vedoucí autor studie Jim Cleaves (Earth and Planets Laboratory, Carnegie Institution for Science, Washington) komentuje výsledky následujícím způsobem: „Důsledků tohoto nového výzkumu je celá řada, ale vyplývají z něj tři hlavní závěry: Za prvé, biochemie se na určité hluboké úrovni liší od abiotické organické chemie; za druhé, můžeme se podívat na vzorky z Marsu a starověké Země a zjistit, zda byly kdysi živé; a za třetí, je pravděpodobné, že tato nová metoda by mohla odlišit alternativní biosféry od těch pozemských, což by mělo významné důsledky pro budoucí astrobiologické mise.“
Nová analytická metoda nespočívá pouze v identifikaci konkrétní molekuly nebo skupiny sloučenin ve vzorku. Místo toho výzkumníci prokázali, že AI dokáže odlišit biotické vzorky od abiotických tím, že odhalí jemné rozdíly v molekulární signatuře vzorku. Konkrétním chemickým „předzpracováním“ je pyrolýzní analýza plynovou chromatografií (která oddělí složky vzorku), po níž následuje hmotnostní spektrometrie (ta určí molekulární hmotnosti těchto složek).
Rozsáhlá vícerozměrná data z molekulárních analýz 134 známých abiotických nebo biotických vzorků bohatých na uhlík byla použita k tréninku umělé inteligence pro předpověď původu nového vzorku. S přibližně 90% přesností AI úspěšně identifikovala vzorky, které pocházely z:
– živých organismů, jako jsou moderní schránky, zuby, kosti, hmyz, listy, rýže, lidské vlasy a buňky zachované v jemnozrnných horninách.
– zbytků dávného života pozměněných geologickým zpracováním (např. uhlí, ropa, jantar a fosilie bohaté na uhlík) nebo
– vzorky abiotického původu, jako jsou čisté laboratorní chemikálie (např. aminokyseliny) a meteority bohaté na uhlík.
Celý přístup vycházeli z myšlenky, že chemie života se zásadně liší od chemie neživého světa; že existují ‚chemická pravidla života‘, která ovlivňují rozmanitost a rozložení biomolekul. Pokud bychom tato pravidla dokázali odvodit, mohli bychom je využít při modelování vzniku života nebo při odhalování nenápadných známek života na jiných světech.
Jinak řečeno: metoda hledá vzory v rozložení molekul, které vyplývají z požadavků života na ‚funkční‘ molekuly.
Autoři dodávají, že až dosud bylo obtížné určit původ mnoha dávných vzorků obsahujících uhlík, protože sbírky organických molekul, ať už biotických nebo abiotických, mají tendenci v průběhu času degradovat.
Překvapivě, navzdory značnému rozpadu a změnám, nové analytické metody zjistily v některých případech známky biologie zachované po stovky milionů let.
Dále má být zajímavé, že by tímto způsobem mělo být možné odlišit různé biosféry, určit, zda třeba život na Zemi a na Marsu nemají společný původ (panspermie apod.).
Navíc metoda prý dokáže rozlišit vzorky živé „aktuálně“ (zemřelé krátce atd.) od fosilních.
Spoluautor studie Anirudh Prabhu z Carnegie Institution for Science vysvětluje roli umělé inteligence pomocí myšlenky rozdělování mincí podle různých atributů – například peněžní hodnoty, kovu, roku ražby, hmotnosti nebo velikosti – a následného hledání kombinací atributů, které vytvářejí jemnější rozdělení a seskupení. Pokud se jedná o stovky takových atributů, jsou algoritmy umělé inteligence neocenitelné pro porovnávání informací a vytváření vysoce diferencovaných poznatků.
Z chemického hlediska se rozdíly mezi biotickými a abiotickými vzorky týkají věcí, jako je rozpustnost ve vodě, molekulární hmotnost, těkavost a podobně
Jim Cleaves dále uvádí: „Zjednodušeně bych o tom uvažoval tak, že buňka má membránu a vnitřek. membrána je poměrně málo rozpustná ve vodě, zatímco obsah buňky je rozpustný poměrně dobře. Toto uspořádání udržuje membránu sestavenou, protože se snaží minimalizovat kontakty svých složek s vodou, a také zabraňuje tomu, aby „vnitřní složky“ přes membránu prosakovaly. Vnitřní složky také mohou zůstat rozpuštěné ve vodě, přestože se jedná o extrémně velké molekuly, jako jsou chromozomy a proteiny. Pokud tedy živou buňku nebo tkáň rozdělíme na jednotlivé složky, získáme směs molekul velmi dobře rozpustných ve vodě a velmi špatně rozpustných ve vodě, které jsou rozprostřeny napříč celým spektrem. Věci jako ropa a uhlí ovšem ztratily během své dlouhé historie většinu ve vodě rozpustných látek.“
Metoda by měla být použita mj. i k řešení dosud nerozhodnutých otázek týkajících se přítomnosti života v horninách starých 3,5 miliardy let či ji více.
Cleaves, H. James et al, A robust, agnostic molecular biosignature based on machine learning, Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2307149120. doi.org/10.1073/pnas.2307149120
Zdroj: Carnegie Science Earth and Planets Laboratory / Phys.org, přeloženo/zkráceno
Poznámky PH:
Zcela laické pochybnosti. Metoda snad nějak posuzuje, zda příslušné sloučeniny odpovídají „čistě chemické“ rovnováze? Je ale známkou života prostě rozmanitost příslušných molekul? Nemůže třeba „neživá“ organická chemie na Titanu vygenerovat podobná „rozložení“?
Ani u té ropy si ale příslušní specialisté dosud nejsou jistí, zda je organického původu (respektive názory se různí). Samotná studie uvádí, že tyto látky během historie svůj (eventuální) „živý“ otisk ztratily. Proč by měl zůstat v horninách na Marsu po 3,5 až 4 miliardy let?
Jak vůbec umělou inteligenci natrénovat na odlišení nějaké mimozemské biosféry, když žádnou jinou než pozemskou neznáme?
Myslím, že popsaný přístup je v principu velmi nadějný, ale získáme výsledky, jimž bude celá řada specialistů oponovat a ke konsensu bude stejně velmi daleko. Tak jako i dnes. (A nejspíš zjistíme, že ve vzorcích z Marsu život takto neprokážeme, ale to žádný důkaz nebude.)
