Novo método identifica sinais de vida em rochas de bilhões de anos

Cientistas detectaram alguns dos mais antigos sinais de vida na Terra a partir de um novo método que reconhece impressões digitais químicas de organismos vivos em rochas antigas, abordagem também promissora na busca por vida fora do nosso planeta.

Pesquisadores encontraram evidências de vida microbiana em rochas da África do Sul com cerca de 3,3 bilhões de anos, quando a Terra tinha aproximadamente um quarto de sua idade atual. Também detectaram vestígios moleculares deixados por micróbios envolvidos na fotossíntese – conversão da luz solar em energia – em rochas sul-africanas com cerca de 2,5 bilhões de anos.

Os cientistas desenvolveram uma abordagem, aproveitando o aprendizado de máquina, para distinguir em rochas antigas entre moléculas orgânicas de origem biológica — como de micróbios, plantas e animais — e moléculas orgânicas com origem não viva com mais de 90% de precisão. O método foi projetado para discernir padrões químicos exclusivos da biologia.

‘A descoberta notável é que podemos detectar sussurros de vida antiga em moléculas altamente degradadas’, disse Robert Hazen, mineralogista e astrobiólogo da Carnegie Institution for Science, em Washington, e coautor principal do estudo publicado nesta semana na revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

‘Trata-se de uma mudança de paradigma na forma como procuramos vida antiga.’

‘Coletamos e concentramos moléculas ricas em carbono, as analisamos de forma a identificar milhares de minúsculos fragmentos moleculares e, em seguida, observamos suas distribuições com aprendizado de máquina. O olho humano vê apenas centenas ou milhares de pequenos ‘picos’ de moléculas diferentes, mas o método de aprendizado de máquina revela padrões sutis que distinguem as moléculas que já foram vivas das que não foram’, disse Hazen.

Os cientistas que buscam evidências de vida antiga na Terra têm se baseado principalmente em organismos fósseis. O planeta se formou há aproximadamente 4,5 bilhões de anos. Seus primeiros organismos vivos podem ter sido micróbios que surgiram talvez centenas de milhões de anos depois em fontes hidrotermais marinhas ou fontes terrestres.

Os fósseis definitivos mais antigos de organismos vivos são depósitos microbianos na Austrália, semelhantes a pequenos montes, chamados estromatólitos, com cerca de 3,5 bilhões de anos, e estruturas de esteiras microbianas de idade semelhante na África do Sul. Mas esses fósseis são excepcionalmente raros.

Outra maneira de encontrar evidências do início da vida é procurar vestígios de biomoléculas — substâncias químicas relacionadas a organismos vivos — em rochas antigas. A nova abordagem segue esse caminho.

Pesquisadores descobriram, por exemplo, evidências moleculares orgânicas de que a fotossíntese, que ao longo do tempo oxigenou a atmosfera do planeta e possibilitou a evolução da vida aeróbica complexa, foi realizada por bactérias marinhas mais de 800 milhões de anos antes do que havia sido documentado anteriormente com esse tipo de dados.

‘Era bem sabido por outras evidências que a Terra se tornou oxigenada há 2,5 bilhões de anos e talvez até um pouco antes. Por isso, fornecemos a primeira evidência molecular orgânica fóssil convincente, com a perspectiva de levar o registro ainda mais para trás’, disse Hazen.

Todas as biomoléculas antigas, como açúcares ou lipídios, desapareceram e se fragmentaram em pequenos pedaços com apenas um punhado de átomos de carbono. No entanto, a distribuição desses fragmentos é notavelmente diferente em conjuntos de moléculas orgânicas quando há vida.

‘Primeiro, praticamente dobramos a idade em que podemos identificar sinais de vida usando moléculas orgânicas, de 1,6 bilhão para 3,3 bilhões de anos’, disse o coautor do estudo, Anirudh Prabhu, mineralogista, astrobiólogo e cientista de dados da Carnegie Institution for Science.

‘Em segundo lugar, essa técnica de bioassinatura pode distinguir não apenas a vida da não-vida, mas também diferentes tipos de vida, como organismos fotossintéticos. Em terceiro lugar, nosso artigo mostra como o aprendizado de máquina pode identificar as impressões digitais da vida em rochas antigas, mesmo quando todas as biomoléculas originais estão degradadas’, disse Prabhu.

Os rovers da Nasa coletaram amostras de rochas em Marte para saber se o vizinho planetário da Terra já abrigou vida. Outros destinos em nosso sistema solar também têm potencial na busca por vida, incluindo as luas de Saturno Enceladus e Titã e a lua de Júpiter Europa.

Os pesquisadores receberam um subsídio da Nasa para desenvolver sua abordagem para identificar evidências de vida.

‘Uma das principais áreas de aplicação do nosso projeto é a astrobiologia’, disse Prabhu.

Hazen se disse ‘empolgado’ com a perspectiva de aplicação do método em amostras de Marte, ‘de preferência aquelas devolvidas à Terra, mas possivelmente em uma futura missão de rover’.

‘Também estamos pensando em maneiras de coletar amostras das plumas ricas em matéria orgânica de Enceladus ou da superfície de Titã ou Europa.’