1 трилион вида, 3 милиарда години: AI помогна за проследяване на еволюцията на бактериите на Земята

Бризбейн/Цюрих:

На земята има почти трилион тип микроорганизми - по -голямата част от които са бактерии.

бактериите се състоят от една клетка. Те нямат кости и не са като огромни животни, които оставят ясни знаци в геоложкия запис, които признателни палеонтолози могат да учат доста милиони години по -късно.

Това затруднява учените да открият времева линия на ранната си еволюция. Но благодарение на машинното образование успяхме да попълним доста от детайлите. Нашето ново проучване, оповестено през днешния ден в Science, също разкрива, че някои бактерии са развили способността да употребяват О2 доста преди Земята да се наситено с нея преди към 2,4 милиарда години.

монументално събитие в историята на Земята

преди към 4,5 милиарда години, формирана луна. Насилствено. Обект с размер на Марс се сблъска със Земята, трансформирайки повърхността си в разтопена канара. Ако животът е съществувал преди този прелом, той евентуално е бил погубен.

След това се появиха актуалните предшественици на всички живи същества: едноклетъчни микроби. За първите 80% от историята на живота, Земята е била населявана само от тези микроби.

Нищо в биологията няма смисъл, с изключение на в светлината на еволюцията, както еволюционният биолог Теодосий Добжански се споделя през 1973 година Но по какъв начин еволюцията на живота протича през ранната история на Земята? Например, ние хората сме по -тясно свързани с гъбите, в сравнение с с ябълковите дървета. По същия метод, сходни съпоставения могат да ни кажат по какъв начин разнообразни групи бактерии са свързани между тях.

Едно нещо, което геологията ни учи, е съществуването на друго монументално събитие в историята на Земята, преди 2,4 милиарда години. По това време атмосферата на земята се промени фрапантно. Група бактерии, наречени цианобактерии, измисли трик, който да промени историята на живота вечно: фотосинтеза.

Събирането на сила от слънцето захранваше клетките им. Но също по този начин генерира неуместен отпадъчен артикул, кислороден газ.

В течение на милиони години кислородът в атмосферата постепенно се натрупва. Преди това „ огромно окислително събитие “, Земята не съдържаше съвсем никакъв О2, тъй че животът не беше подготвен за това. Всъщност, за непосветени бактерии, кислородът е токсичен газ и по тази причина освобождението му в атмосферата евентуално е предизвикало всеобщо изгубване. Оцелелите бактерии или са се развили, с цел да употребяват О2, или да се отдръпват в вдлъбнатините на планетата, където тя не прониква.

Бактериалното дърво на живота

Голямото събитие на окисляване е изключително забавно за нас освен заради въздействието му в историята на живота, само че и тъй като може да бъде дадена ясна дата. Знаем, че се е случило преди към 2,4 милиарда години - и също по този начин знаем, че множеството бактерии, които се приспособиха към кислорода, трябваше да живеят по-късно събитие. Използвахме тази информация, с цел да сложим на дати на бактериалното дърво на живота.

Започнахме с образование на модел на изкуствен интелект (AI), с цел да предвиждаме дали бактериите живее с О2 или не от гените, които има. Много бактерии, които виждаме през днешния ден, употребяват О2, като цианобактерии и други, които живеят в океана. Но доста от тях не, като бактериите, които живеят в червата ни.

Що се отнася до дилемите за машинно образование, този беше много явен. Химическата мощ на кислорода доста трансформира генома на бактерията, защото метаболизмът на клетката се провежда към използването на О2 и по тази причина има доста улики в данните.

След това приложихме нашите модели за машинно образование, с цел да предвидим кои бактерии са употребявали кислорода в предишното. Това беше допустимо, защото актуалните техники ни разрешават да оценим освен по какъв начин типовете, които виждаме през днешния ден, са свързани, само че и кои гени всеки предшественик носеше в своя геном.

, употребявайки геоложното събитие на планетата на огромното окисление, дейно като „ изкопаемо„ калибриране “, нашият метод докара до метода на Pimeline на„ изкопаемо “, като се употребява взаимното събитие на Plane, като цяло с Plane Point Point, нашето събитие на PimeLine като„ изкопаемо “. Резултати от геологията, палеонтологията, филогенетиката и машинното образование, ние успяхме да усъвършенстваме доста времето на еволюцията на бактериите.

Нашите резултати също разкриха неочакван поврат: Някои бактериални линии, способни да употребяват О2, съществуват почти 900 милиона години преди събитието на огромното окисляване. This suggests these bacteria evolved the ability to use oxygen even when atmospheric oxygen was scarce.

Remarkably, our findings indicated that cyanobacteria actually evolved the ability to use oxygen before they developed photosynthesis.

This framework not only reshapes our understanding of bacterial evolutionary history but also illustrates how life's capabilities evolved in response to Earth's changing среди. Източник: ndtv.com