वैज्ञानिक पृथ्वी पर पहले जटिल जीवन का पता कैसे लगा रहे हैं

प्रारंभिक यूकैरियोट्स की खोज क्यों महत्वपूर्ण है

पृथ्वी के बाहर जीवन की खोज अक्सर मंगल या बर्फ से ढके यूरोपा और एनसेलाडस के महासागरों पर केंद्रित होती है। लेकिन ऐस्ट्रोबायोलॉजी के सबसे महत्वपूर्ण प्रश्नों में से एक हमारे बहुत करीब है: पृथ्वी सूक्ष्मजीवों के प्रभुत्व वाले संसार से पशुओं, पौधों और कवकों को सहारा देने वाले संसार में कैसे बदली? यह संक्रमण यूकैरियोट्स के उदय पर निर्भर करता है, यानी उन जीवों की वंश-शाखा जिनकी कोशिकाओं में एक नाभिक और ऊर्जा उत्पन्न करने वाली आंतरिक संरचनाएं होती हैं, जिनसे अधिक जटिल जीवन-शैलियां संभव हुईं।

ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय के जीवाश्म विज्ञानी Ross Anderson के अनुसार, पहले यूकैरियोट्स को समझना स्वयं जटिल जीवन की नींव को समझने के लिए आवश्यक है। Universe Today में प्रकाशित विवरण में Anderson एक ऐसी समयरेखा बताते हैं जिसमें जीवन 3.5 अरब वर्ष से भी पहले उत्पन्न हुआ, सायनोबैक्टीरिया और ऑक्सीजन पैदा करने वाली प्रकाश-संश्लेषण प्रक्रिया कम से कम 2.3 अरब वर्ष पहले मौजूद थी, और यूकैरियोट्स कम से कम 1.7 अरब वर्ष पहले उभर चुके थे। शैवाल कम से कम 1 अरब वर्ष पहले आए, जबकि जानवर बहुत बाद में, कम से कम 570 मिलियन वर्ष पहले प्रकट हुए।

यह क्रम पहेली के पैमाने को दर्शाता है। पृथ्वी के लगभग 90 प्रतिशत इतिहास के लिए जीवन सूक्ष्मजीवी ही था। पशुओं और पौधों की परिचित स्थूल दुनिया एक बहुत लंबे जैविक इतिहास का केवल अंतिम चरण है। इसे पुनर्निर्मित करने की कोशिश करने वाले वैज्ञानिकों के लिए असली चुनौती सिर्फ यह साबित करना नहीं है कि प्राचीन जीवन मौजूद था, बल्कि यह समझना है कि बैक्टीरिया से भरा ग्रह अंततः बढ़ती जैविक जटिलता वाले बहुकोशिकीय जीवों को कैसे उत्पन्न कर सका।

यूकैरियोट्स को अलग क्या बनाता है

यूकैरियोट्स सिर्फ एक और सूक्ष्मजीवी समूह नहीं हैं। उनकी कोशिकाओं में DNA एक नाभिक के भीतर बंद होता है, साथ ही माइटोकॉन्ड्रिया जैसे ऑर्गेनेल्स भी होते हैं। ये आंतरिक संरचनाएं ऊर्जा-गहन जीवन-शैलियों को सहारा देती हैं और उन प्रकार की कोशिकीय विशेषज्ञता को संभव बनाती हैं जो जटिल बहुकोशिकीय जीवों से जुड़ी हैं। Anderson की व्याख्या में, इसी कारण यूकैरियोट्स को पृथ्वी का पहला जटिल जीवन माना जा सकता है।

सभी जानवर, पौधे और कवक यूकैरियोटिक शाखा से संबंधित हैं। इसका अर्थ है कि प्रारंभिक यूकैरियोट्स का प्रकट होना पृथ्वी के इतिहास में एक मोड़ है: एक जैविक मंच उभर चुका था जो अंततः बड़े शरीरों, विशिष्ट ऊतकों और केवल बैक्टीरिया समुदायों द्वारा बनाए गए तंत्रों से कहीं अधिक जटिल पारिस्थितिक प्रणालियों को सहारा दे सकता था।

लेकिन इस विकासात्मक कदम का प्रत्यक्ष दस्तावेजीकरण कठिन है। इस काल के प्राचीन जीवों ने ऐसे टिकाऊ खोल और कंकाल पीछे नहीं छोड़े जो बाद के जीवाश्मों को खोजना और वर्गीकृत करना आसान बनाते हैं। परिणामस्वरूप, प्रारंभिक जटिल जीवन का अध्ययन करने वाले शोधकर्ता अक्सर असामान्य परिस्थितियों में संरक्षित सूक्ष्म संकेतों पर निर्भर रहते हैं।

जीवाश्म रिकॉर्ड इतना कठिन क्यों है

स्रोत-पाठ के अनुसार, 500 मिलियन वर्ष से अधिक पुराने किसी भी जीव ने खोल या कंकाल विकसित नहीं किए थे। इससे जीवाश्म विज्ञानी दुर्लभ वातावरणों पर निर्भर हो जाते हैं जो कोशिकीय अवशेषों और कोमल ऊतकों को संरक्षित कर सकें। ऐसे वातावरण होने पर भी, जिन पदार्थों का वैज्ञानिक अध्ययन करना चाहते हैं, वे करोड़ों या अरबों वर्षों के दौरान भारी भूवैज्ञानिक तनाव से गुजरे होते हैं।

यह क्षरण क्षेत्र की एक केंद्रीय समस्या पैदा करता है। यूकैरियोटिक सूक्ष्मजीवाश्म बदले जा सकते हैं, दब सकते हैं, रासायनिक रूप से परिवर्तित हो सकते हैं, या पूरी तरह नष्ट हो सकते हैं। जो विशेषताएं कभी किसी प्रारंभिक जटिल कोशिका को किसी सरल जीव से अलग करती थीं, वे इतनी धुंधली हो सकती हैं कि आसानी से पहचानी ही न जाएं। स्पष्ट प्रमाण की अनुपस्थिति का अर्थ यह नहीं कि जीव मौजूद नहीं थे; अक्सर इसका मतलब होता है कि रिकॉर्ड अधूरा है या उसकी व्याख्या कठिन है।

इसी कारण यह खोज, जैसा Universe Today कहता है, एक ऐस्ट्रोबायोलॉजिकल इंद्रधनुष का पीछा करने जैसी लग सकती है। शोधकर्ताओं को पता हो सकता है कि लक्ष्य मौजूद था और उसने पृथ्वी पर जीवन की दिशा बदल दी, फिर भी प्रत्यक्ष प्रमाण निराशाजनक रूप से पकड़ से बाहर रहते हैं। महत्वपूर्ण सुराग दुनिया भर की बिखरी चट्टानी इकाइयों में मिलते हैं, और हर संभावित स्थल का सावधानी से मूल्यांकन करना होता है कि वह जीवविज्ञान को संरक्षित करता है, बाद का संदूषण, या केवल अस्पष्ट पैटर्न।

खोए हुए जीवन को खोजने के लिए चट्टान रसायन एक उपकरण

चूंकि केवल शरीर-जीवाश्म अक्सर पर्याप्त नहीं होते, वैज्ञानिक अपने उपकरणों का दायरा बढ़ा रहे हैं। Anderson कहते हैं कि उनका काम चट्टानों की रसायनिकी का अध्ययन करना शामिल है, ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि किन वातावरणों में प्रारंभिक बहुकोशिकीय अवशेषों को संरक्षित करने की क्षमता थी। यह प्राचीन जीवन अनुसंधान में एक व्यापक बदलाव को दर्शाता है: अब जीवाश्म ही एकमात्र लक्ष्य नहीं है। आसपास का भूवैज्ञानिक संदर्भ बता सकता है कि संरक्षण कहां संभव था और कौन-सी परिस्थितियां विश्वसनीय प्रमाण देने की सबसे अधिक संभावना रखती हैं।

सिर्फ यह पूछने के बजाय कि कोई जीवाश्म किसी ज्ञात जीव जैसा दिखता है या नहीं, शोधकर्ता यह भी पूछ सकते हैं कि मेजबान चट्टान में कौन-सी रासायनिक स्थितियां थीं, क्या वे स्थितियां जैविक संरक्षण से मेल खाती हैं, और क्या स्थल ऐसे समय के पारिस्थितिकी तंत्र को दर्ज करता है जब विकासात्मक परिवर्तन चल रहा था। व्यवहार में, इसका अर्थ है कि प्रारंभिक-जीवन अनुसंधान अक्सर जीवाश्म विज्ञान, अवसादन-विज्ञान और भू-रसायन का मिश्रण बन जाता है।

यह इसलिए महत्वपूर्ण है क्योंकि एककोशिकीय से बहुकोशिकीय जीवन में संक्रमण कई बार, अलग-अलग जगहों और अलग-अलग वंशों में हुआ हो सकता है। यदि ऐसा है, तो प्रारंभिक जटिलता का रिकॉर्ड किसी एक शानदार स्थल या एक निर्णायक जीवाश्म में केंद्रित नहीं होगा। यह कई भूवैज्ञानिक परिवेशों में बिखरा हो सकता है, जिनमें से प्रत्येक प्रक्रिया के एक अलग चरण को संरक्षित करता है।

यह केवल पृथ्वी-इतिहास की समस्या नहीं है

प्रारंभिक यूकैरियोट्स की खोज केवल पृथ्वी के अतीत के पुनर्निर्माण के बारे में नहीं है। यह वैज्ञानिकों को अन्य दुनियाओं पर जीवन के बारे में सोचने में भी मदद करती है। यदि शोधकर्ता यहां उन पर्यावरणीय परिस्थितियों की पहचान कर सकें जिन्होंने जटिल कोशिकाओं के उभरने और संरक्षण को संभव बनाया, तो वे सबक बाहर अन्य स्थानों पर जैव-चिह्नों की व्याख्या करने में सहायक हो सकते हैं।

इससे इस काम का महत्व जीवाश्म विज्ञान से आगे बढ़ जाता है। पृथ्वी ही एकमात्र ऐसा ग्रह है जहां जीवन के सूक्ष्मजीवों से जटिल बहुकोशिकीय जीवों तक पहुंचने की जानकारी है। चरणों का क्रम, समय-निर्धारण, और पीछे छूटे भूवैज्ञानिक निशानों को समझना इस बारे में सिद्धांतों के लिए एक वास्तविकता-जांच प्रदान करता है कि ब्रह्मांड में जटिलता कितनी बार उभर सकती है।

उस अर्थ में, सबसे प्रारंभिक यूकैरियोट्स एक उत्पत्ति-कथा भी हैं और एक तुलनात्मक मॉडल भी। वे समझाते हैं कि जैवमंडल ने स्वयं को कैसे बदला, साथ ही यह भी एक ढांचा देते हैं कि क्या इसी तरह के संक्रमण दूरस्थ ग्रहों या बर्फीले चंद्रमाओं पर पहचाने जा सकते हैं।

उच्च दांव वाला लंबा वैज्ञानिक प्रयास

Anderson का ध्यान बैक्टीरियल दुनिया से एक ऐसे संसार में बदलाव पर है जिसमें जटिल बहुकोशिकीय जीव हों, और यही बताता है कि यह शोध इतना आकर्षक क्यों बना हुआ है। प्रश्न को सरल कहा जा सकता है, लेकिन आत्मविश्वास के साथ उसका उत्तर देना कठिन है: पृथ्वी पर जटिलता कब, कहां और किन परिस्थितियों में जीवन की एक स्थायी विशेषता बनी?

इसका उत्तर संभवतः किसी एक नाटकीय खोज से नहीं, बल्कि सूक्ष्मजीवाश्मों, चट्टान रसायन और प्राचीन वातावरणों की बेहतर समझ के माध्यम से साक्ष्यों के धीरे-धीरे संचित होने से आएगा। यह क्रमिक लग सकता है, लेकिन दांव बड़े हैं। इस पहेली को सुलझाने से जैविक इतिहास के सबसे महत्वपूर्ण संक्रमणों में से एक स्पष्ट होगा और कहीं और जीवन की वैज्ञानिक खोज को और सटीक बनाया जा सकेगा।

अभी के लिए, जटिल जीवन का सबसे प्रारंभिक अध्याय आंशिक रूप से ढका हुआ है। फिर भी हर संरक्षित सूक्ष्मजीवाश्म, हर अच्छी तरह से वर्णित शैल-उद्गम, और हर रासायनिक रूप से संकेत देने वाली चट्टानी परत शोधकर्ताओं को इस बात को समझने के करीब ले जाती है कि सूक्ष्मजीवों वाला ग्रह दृश्य, विविध और अंततः बुद्धिमान जीवन की दुनिया कैसे बना।

यह लेख Universe Today की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें.