Hoe de Aarde er precies uitzag toen hij nog jong en woest was? Dat is lastig te zeggen. Veel biologische sporen uit die tijd zijn allang weggevaagd door hete magmawolken, schurende continenten en de immense druk van het gesteente zelf. Toch is het Amerikaanse onderzoekers gelukt om nieuwe chemische aanwijzingen voor oeroud leven te vinden.

Wetenschappers van de Carnegie Institution for Science hebben meer dan 3,3 miljard jaar oud gesteente onderzocht op biologische ‘vingerafdrukken’. Daaruit blijkt dat het fotosyntheseproces, waarbij zuurstof wordt geproduceerd, bijna een miljard jaar eerder begon dan gedacht.

Onzichtbare sporen duiken op

Het onderzoek combineert hypermoderne chemische technieken met machine learning. Door gesteente op moleculair niveau te analyseren en computers te trainen om subtiele patronen te herkennen, kon het team sporen blootleggen die met het blote oog of traditionele technieken onzichtbaar blijven.

“Oude rotsen zitten vol belangrijke aanwijzingen over het ontstaan van leven, maar er ontbreken altijd wel een paar stukjes om het verhaal kloppend te krijgen”, vertelt geoloog Katie Maloney van Michigan State University. “Dat is nu anders. We hebben de uitslagen van de chemische analyses door ons speciale AI-model gehaald en hebben biologische aanwijzingen blootgelegd die eerder verborgen bleven.”

Over datum zeewier

Maloney kwam bij het lab met uitzonderlijk goed bewaarde fossielen van een miljard jaar oud zeewier uit Yukon, Canada. Deze zeewieren behoren tot de vroegste meercellige planten op Aarde. Indertijd was vrijwel al het leven op onze planeet nog microscopisch klein. Wie naar het oudste gesteente kijkt, ziet vaak vooral stilte. De cellen en andere fragiele structuren van vroege microben zijn in de loop van miljarden jaren verpletterd in de aardkorst. De biosignaturen die ons de geschiedenis van het leven hadden kunnen vertellen, leken daardoor voorgoed verdwenen.

Maar de nieuwe studie laat zien dat niet alles weg is. De moleculen zelf mogen dan vergaan zijn, de fragmenten waarin ze zijn uiteengevallen zijn dat vaak nog niet. En juist in de verdeling van die fragmenten – een soort chemische vingerafdruk – zitten aanwijzingen die duidelijk maken of het gesteente ooit een teken van leven bevatte.

Het team analyseerde honderden monsters, van moderne planten en dieren tot miljard jaar oude fossielen en zelfs meteorieten. Het lukte met behulp van AI om met een nauwkeurigheid van meer dan 90 procent te bepalen welke materialen biologisch van oorsprong waren.

En als klap op de vuurpijl zijn er ook nog sporen ontdekt van fotosynthese in gesteente van minstens 2,5 miljard jaar oud. Deze nieuwe methode verdubbelt zo ongeveer de periode waarin wetenschappers betrouwbare chemische biosignaturen kunnen terugvinden. “Van oud leven blijft meer over dan alleen fossielen. Het laat ook chemische ‘echo’s’ achter”, zegt onderzoeker Robert Hazen. “Met machine learning kunnen we die echo’s eindelijk op een betrouwbare manier interpreteren.”

Een nieuwe manier om terug in de tijd te kijken

Voor Maloney, die onderzoekt hoe vroege fotosynthetische organismen de Aarde hebben veranderd, is deze studie een grote doorbraak. “Deze techniek maakt het onzichtbare zichtbaar. We bladeren op een compleet nieuwe manier door het fossielenarchief”, legt ze uit. “Zo komen we tekenen van leven tegen van meer dan 3 miljard jaar geleden. En dit kan helpen in de zoektocht naar leven op andere planeten.” Want juist dat maakt de studie extra spannend: dezelfde methode kan worden toegepast op gesteente van bijvoorbeeld Mars. Als er ooit buitenaards leven bestond, al was het maar in de vorm van simpele microben, dan liggen hun chemische echo’s mogelijk nog steeds ergens in het gesteente opgeslagen.

We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook Water, de sleutel tot leven, ontstond mogelijk al 100 miljoen jaar na de oerknal en Prehistorische pootafdrukken zetten gangbare schattingen van evolutie van landdieren op z’n kop: “mensen gaan ons hierom haten”. Of lees dit artikel: Nederlandse wetenschapper vindt verklaring voor mysterieuze geulen in de duinen op Mars.

Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast: !