Una técnica de aprendizaje automático revela el origen biológico de una muestra con un 90% de precisión
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Algunos usos de la inteligencia artificial nos maravillan y otros nos espeluznan, pero este podría cambiar para siempre cómo entendemos la vida en el universo. Un equipo de investigadores dirigido por la Institución Carnegie para la Ciencia en Washington (EE.UU.) ha desarrollado una tecnología de aprendizaje automático capaz de distinguir muestras biológicas de las que no lo son con una precisión del 90%. Los científicos dicen que esta prueba puede ser confiable para detectar rastros de vida presente o pasada en otros planetas. Lo llaman «el santo grial de la astrobiología«.
«Este método analítico tiene el potencial de revolucionar la búsqueda de vida extraterrestre y profundizar nuestra comprensión tanto del origen como de la química de la vida más temprana en la Tierra«, dice Robert Hazen, uno de los directores del estudio que este lunes ha publicado la revista ‘Proceedings of the National Academy of Sciences’ (PNAS). «Abre el camino al uso de sensores inteligentes en naves espaciales robóticas, módulos de aterrizaje y vehículos exploradores para buscar rastros de vida antes de que las muestras regresen a la Tierra», agrega.
La nueva prueba podría tener una primera aplicación: revelar la historia de las muestras recolectadas por el instrumento SAM del rover Curiosity en Marte. Según Hazen, «tendremos que modificar nuestro método para que coincida con los protocolos de SAM, pero es posible que ya tengamos datos disponibles para determinar si hay moléculas en Marte de una biosfera marciana orgánica» .
Patrones moleculares
«La búsqueda de vida extraterrestre sigue siendo uno de los esfuerzos más tentadores de la ciencia moderna», indica Jim Cleaves, del Laboratorio de Tierra y Planetas del Carnegie. Por eso, considera que la nueva investigación puede tener muchas implicaciones, aunque «hay tres conclusiones importantes: primero, la bioquímica difiere de la química orgánica abiótica; en segundo lugar, podemos observar muestras de Marte y de la Tierra antigua para saber si alguna vez estuvieron vivas; y tercero, es probable que este nuevo método pueda distinguir biosferas alternativas de las de la Tierra, con implicaciones significativas para futuras misiones astrobiológicas».
Los investigadores demostraron que la IA puede diferenciar muestras bióticas de abióticas mediante la detección de diferencias sutiles dentro de patrones moleculares, según lo revelado por el análisis de cromatografía de gases de pirólisis (que separa e identifica los componentes de una muestra), y de espectrometría de masas (que determina los pesos moleculares de esos componentes).
La IA fue entrenada con una gran cantidad de datos multidimensionales de los análisis moleculares de 134 muestras conocidas abióticas o bióticas ricas en carbono. Con aproximadamente un 90% de precisión, la IA identificó con éxito muestras que se originaron en seres vivos (conchas, dientes, huesos, insectos, hojas, arroz, cabello humano y células modernas conservadas en rocas de grano fino), restos de vida antigua alterados por el procesamiento geológico (carbón, petróleo, ámbar y fósiles ricos en carbono), muestras con orígenes abióticos (productos químicos puros de laboratorio, como aminoácidos) y meteoritos ricos en carbono.
Origen de la vida
Los autores añaden que hasta ahora los orígenes de muchas muestras antiguas que contienen carbono han sido difíciles de determinar porque las colecciones de moléculas orgánicas, ya sean bióticas o abióticas, tienden a degradarse con el tiempo. Sorprendentemente, a pesar de importantes deterioros y alteraciones, el nuevo método analítico detectó signos de biología conservada en algunos casos durante cientos de millones de años.
«Estos resultados significan que es posible que podamos encontrar una forma de vida de otro planeta, de otra biosfera, incluso si es muy diferente de la vida que conocemos en la Tierra. Y, si encontramos restos de vida en otros lugares, podremos saber si la vida en la Tierra y otros planetas tiene un origen común o diferente», afirma Hazen.
«Dicho de otra manera, el método debería poder detectar bioquímica extraterrestre, así como vida en la Tierra. Esto es un gran problema porque es relativamente fácil detectar los biomarcadores moleculares de la vida en la Tierra, pero no podemos asumir que la vida extraterrestre utilizará ADN, aminoácidos, etc«, añade.
Rocas negras de 3.500 millones de años de Australia Occidental
Según los autores, la técnica pronto podría resolver una serie de misterios científicos en la Tierra, incluido el origen de los sedimentos negros de 3.500 millones de años de antigüedad de Australia Occidental, unas rocas que han suscitado un gran debate científico. Algunos creen que son los microbios fósiles más antiguos de la Tierra, mientras que otros afirman que carecen de signos de vida. Otras muestras de rocas antiguas del norte de Canadá, Sudáfrica y China provocan debates similares.
La IA también podría contribuir a otros campos como la biología, la paleontología y la arqueología, como descubrir si una célula fósil antigua tenía núcleo o era fotosintética, discriminar diferentes tipos de madera en un yacimiento arqueológico o analizar restos carbonizados. «Es como si estuviéramos sumergiendo los dedos de los pies en el agua de un vasto océano de posibilidades», apunta Hazen.
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