L’intelligence artificielle révèle que la vie était déjà florissante il y a 3,3 milliards d’années

Face au manque criant de preuves directes – ces fameux fossiles de micro-organismes – les scientifiques se sont naturellement tournés vers des témoignages plus subtils : les empreintes chimiques. Ces « biosignatures » sont des molécules organiques conservées au sein des roches sédimentaires. En théorie, elles devraient être beaucoup plus faciles à localiser et pourraient ainsi considérablement enrichir notre catalogue de données concernant l’émergence de la vie terrestre.

Cependant, l’étude de ces reliques chimiques se heurte à un problème de taille. Les molécules organiques qui constituent ces biosignatures peuvent avoir deux origines : une source biologique (produites par le vivant) ou une source abiotique. Ces mêmes composés peuvent en effet être créés par de simples réactions chimiques dans l’environnement, ou même provenir de l’espace, comme c’est le cas des météorites.

Le risque de confusion est d’autant plus grand que le temps n’épargne rien. Au fil des milliards d’années, les processus géologiques, qui remanient sans cesse la croûte terrestre, altèrent considérablement ces molécules organiques. L’enfouissement, la chaleur associée à la profondeur des couches et le métamorphisme des roches dégradent et modifient les résidus. Distinguer une trace de vie ancienne d’une simple réaction minérale dans un échantillon de 3 milliards d’années devient un véritable défi de détective.

Malgré cette dégradation, la nature et la distribution des fragments organiques peuvent encore révéler des informations. L’enjeu est alors de déceler des schémas d’information extrêmement discrets qui échappent traditionnellement à l’analyse humaine.

Pour surmonter cette impasse et faire le tri entre les sources biotiques et abiotiques, une équipe de chercheurs a eu l’idée de mobiliser le machine learning. Il s’agissait d’entraîner un modèle d’intelligence artificielle à identifier l’origine de ces fragments moléculaires avec une précision inaccessible aux méthodes classiques.

Pour ce faire, les scientifiques ont soumis à l’IA plus de 400 échantillons, volontairement dégradés pour simuler le passage du temps. Ces échantillons provenaient de sources très diverses : des fossiles avérés, des échantillons biologiques modernes, mais aussi des météorites (source abiotique spatiale) ou des molécules synthétisées en laboratoire. L’IA a ainsi appris à reconnaître non seulement l’origine (biotique ou abiotique) des molécules, mais aussi à différencier leur affinité (animale ou végétale) et leur physiologie (photosynthétique ou non).

Les résultats, publiés dans la prestigieuse revue Pnas, se sont avérés remarquablement concluants. L’IA a réussi, dans 100 % des cas, à faire la distinction entre des molécules organiques modernes, des fossiles et celles issues de météorites. Quant à la distinction entre une activité fossile photosynthétique et non photosynthétique, le succès a été presque total, avec un taux de 93 % de bonnes réponses. Ces chiffres sont éloquents.

Ils valident une méthodologie : oui, il est désormais possible d’identifier avec une confiance relative des traces moléculaires d’origine biologique dans des roches extrêmement anciennes et d’en extraire des informations cruciales, comme la présence ou non de la photosynthèse.

Forts de cette nouvelle capacité d’analyse, les chercheurs ont appliqué la méthode à des panneaux d’échantillons de roches terrestres très primitives. Les résultats sont venus bousculer notre chronologie. Ils confirment la présence d’assemblages moléculaires d’origine biotique dans des roches datant de 3,33 milliards d’années, renforçant l’idée que la vie s’est implantée très tôt après la formation de la Terre.

Mais c’est la datation de la photosynthèse qui constitue la révélation la plus inattendue. L’IA a indiqué que des processus photosynthétiques existaient déjà il y a 2,52 milliards d’années. Jusqu’à présent, les traces moléculaires les plus claires de l’existence d’organismes photosynthétiques ne remontaient qu’à 1,7 milliard d’années. C’est donc près d’un milliard d’années qui viennent d’être ajoutées à l’histoire de ce processus bioénergétique fondamental, qui a joué un rôle essentiel dans l’oxygénation de l’atmosphère et l’essor du vivant tel que nous le connaissons.

Cette percée méthodologique, fruit de l’alliance entre la géochimie et l’apprentissage automatique, ouvre des perspectives considérables. Elle ne permet pas seulement de mieux comprendre l’histoire archaïque de notre planète. Elle fournit également un outil d’une fiabilité remarquable pour la recherche de traces de vie dans d’autres environnements, qu’il s’agisse de roches terrestres encore inexplorées ou, potentiellement, de la recherche de biosignatures extraterrestres lors de futures missions d’exobiologie.

Selon la source : futura-sciences.com

Ce contenu a été créé avec l’aide de l’IA.