Un team di scienziati negli Stati Uniti ha creato un sistema di intelligenza artificiale in grado di identificare segni di vita su altri pianeti con una precisione del 90%.
Il lavoro è stato recentemente presentato agli scienziati per la prima volta alla conferenza di geochimica Goldschmidt tenutasi a Lione, dove ha ricevuto un’accoglienza positiva da parte degli altri ricercatori che lavorano nel campo. I dettagli sono stati recentemente pubblicati anche sulla rivista peer-reviewed PNAS.
Il ricercatore capo, il professor Robert Hazen, del Laboratorio geofisico della Carnegie Institution e della George Mason University ha affermato: “Questo è un progresso significativo nella nostra capacità di riconoscere i segni biochimici della vita su altri mondi. Apre la strada all’utilizzo di sensori intelligenti su astronavi senza pilota per cercare segni di vita”.
Dall’inizio degli anni ’50, gli scienziati sanno che, date le giuste condizioni, mescolando semplici sostanze chimiche si possono formare alcune delle molecole più complesse necessarie alla vita, come gli amminoacidi. Da allora, nello spazio sono stati rilevati molti più componenti necessari alla vita, come i nucleotidi necessari per produrre il DNA. Ma come facciamo a sapere se questi sono di origine biologica o se sono prodotti da un altro processo abiotico nel tempo? Senza saperlo, non sappiamo se abbiamo rilevato la vita.
Bob Hazen ha dichiarato: “Stiamo ponendo una domanda fondamentale; c’è qualcosa di fondamentalmente diverso nella chimica della vita rispetto alla chimica del mondo inanimato? Esistono “regole chimiche della vita” che influenzano la diversità e la distribuzione delle biomolecole? Possiamo dedurre quelle regole e usarle per guidare i nostri sforzi per modellare le origini della vita o per rilevare sottili segni di vita su altri mondi? Abbiamo scoperto che esiste.
Da un punto di vista evolutivo, la vita non è una cosa facile da sostenere, e quindi ci sono alcuni percorsi che funzionano e altri no. La nostra analisi non si basa sull’identificazione assoluta di un composto ma determina le origini biologiche/non biologiche osservando il composto in relazione al contesto del campione”.
Cosa hanno fatto gli scienziati
Gli scienziati hanno utilizzato metodi di spettrometria di massa (GCMS) con pirolisi gascromatografica testati in volo dalla NASA per analizzare 134 diversi campioni ricchi di carbonio provenienti da cellule viventi, campioni degradati dall’età, combustibili fossili elaborati geologicamente, meteoriti ricchi di carbonio e materiali organici sintetizzati in laboratorio, composti e miscele.
59 di questi erano di origine biologica (biotica), come un chicco di riso, un capello umano, petrolio greggio, ecc. 75 erano di origine non biologica (abiotica), come composti sintetizzati in laboratorio come aminoacidi o campioni da meteoriti ricchi di carbonio. I campioni sono stati prima riscaldati in un ambiente privo di ossigeno, che ne provoca la decomposizione (un processo noto come pirolisi).
I campioni trattati sono stati poi analizzati in un GC-MS, un dispositivo analitico che separa la miscela nelle sue parti componenti, per poi identificarle. Utilizzando una suite di metodi di apprendimento automatico, i dati tridimensionali (tempo/intensità/massa) di ciascun campione abiotico o biotico sono stati utilizzati come sottoinsiemi di addestramento o test, ottenendo così un modello in grado di prevedere la natura abiotica o biotica del campione con una precisione superiore al 90%.
La prima presentazione e il feedback di altri scienziati
Il professor Hazen ha presentato il lavoro per la prima volta agli scienziati alla conferenza di geochimica Goldschmidt a Lione, in Francia, come parte di una sessione dedicata alla geobiologia della vita sulla Terra e su altri sistemi planetari.
In risposta alle domande del pubblico, il professor Hazen ha confermato che “il team sarà in grado di espandere la gamma di biofirme, per rilevare la vita extraterrestre, che potrebbe essere fondamentalmente diversa dalla vita sulla Terra”.
I co-presidenti della sessione, Anastasia Yanchilina (Impossible Sensing, St Louis) e Fabian Gäb (Università di Bonn), hanno notato che il feedback di persona da parte degli scienziati partecipanti è stato vivace e positivo.
La dottoressa Yanchilina ha dichiarato: “La sessione nel suo complesso è andata bene e questo discorso è stata una delle ciliegie sulla torta. Questo ci avvicina al riconoscimento della vita quando la troviamo”.
Cosa significa
Il professor Hazen ha continuato: “Ci sono alcune implicazioni interessanti e profonde che derivano da questo lavoro. Innanzitutto, possiamo applicare questi metodi ad antichi campioni provenienti dalla Terra e da Marte, per scoprire se un tempo erano vivi. Questo è ovviamente importante per verificare se c’era vita su Marte, ma può anche aiutarci ad analizzare campioni molto antichi provenienti dalla Terra, per aiutarci a capire quando è iniziata la vita.
Significa anche che, a un livello profondo, la biochimica e la chimica non biologica sono in qualche modo diverse. Questo probabilmente significa anche che potremmo essere in grado di distinguere una forma di vita da un altro pianeta, da un’altra biosfera, da quelle che conosciamo sulla Terra. Ciò vuol dire che se troviamo la vita altrove, possiamo dire se la vita sulla Terra e su altri pianeti provenisse da un’origine comune (panspermia) o se provenissero da origini diverse.
Ciò che ci ha davvero stupito è stato che abbiamo addestrato il nostro metodo di apprendimento automatico solo su due attributi – biotici o abiotici – ma il metodo ha scoperto 3 popolazioni distinte – abiotiche, biotiche viventi e biotiche fossili – in altre parole, poteva distinguere campioni fossili da più campioni biologici recenti. Questa scoperta sorprendente ci dà ottimismo sul fatto che potrebbero essere distinti anche altri attributi come la vita fotosintetica o gli eucarioti (cellule con un nucleo).
In sintesi, questo studio è solo l’inizio di quello che potrebbe diventare un approccio ampiamente utile per ricavare informazioni da enigmatiche miscele organiche”.
Commentando, la professoressa Emmanuelle Javaux (responsabile del laboratorio di tracce di vita precoce ed evoluzione-astrobiologia, direttrice dell’unità di ricerca Astrobiologia, Università di Liegi, Belgio) ha affermato:
“Penso che questo nuovo studio sia molto entusiasmante. Si tratta di una nuova strada di ricerca da esplorare poiché sembra discriminare la materia organica abiotica da quella biotica in base alla sua complessità molecolare e potrebbe potenzialmente essere uno strumento fantastico per le missioni di astrobiologia. Sarebbe anche molto interessante testare questo nuovo metodo su alcune delle tracce più antiche e dibattute della vita terrestre, nonché su organismi moderni e fossili dei tre domini della vita. Questo potrebbe aiutare a risolvere alcuni dibattiti accesi nella nostra comunità”, ha concluso la professoressa Javaux che non è stata coinvolta in questo lavoro.
Fonte: PNAS
