पृथ्वीवरील पहिल्या गुंतागुंतीच्या जीवनाचा शोध शास्त्रज्ञ कसा घेत आहेत

प्रारंभिक युकॅरियोट्सचा शोध का महत्त्वाचा आहे

पृथ्वीबाहेरील जीवनाचा शोध अनेकदा मंगळ किंवा युरोपा आणि एनसेलॅडसच्या बर्फाच्छादित महासागरांवर केंद्रित असतो. पण अ‍ॅस्ट्रोबायोलॉजीमधील सर्वात महत्त्वाच्या प्रश्नांपैकी एक आपल्याच जवळचा आहे: सूक्ष्मजीवांचे वर्चस्व असलेल्या जगातून पृथ्वी अशी कशी बदलली की जिथे प्राणी, वनस्पती आणि बुरशी टिकू शकतील? त्या बदलाचा आधार युकॅरियोट्सच्या उदयावर आहे, म्हणजे अशा जीवसृष्टीची वंशावळ ज्यांच्या पेशींमध्ये केंद्रक आणि ऊर्जा निर्माण करणाऱ्या अंतर्गत रचना असतात, आणि ज्यांनी अधिक गुंतागुंतीचे जीवन शक्य केले.

ऑक्सफर्ड विद्यापीठातील जीवाश्मशास्त्रज्ञ रॉस अँडरसन यांच्या मते, पहिल्या युकॅरियोट्सना समजून घेणे म्हणजे गुंतागुंतीच्या जीवनाच्या पायाभूत रचनेला समजून घेणे. Universe Today मध्ये प्रकाशित वर्णनानुसार, अँडरसन अशी कालरेषा मांडतात की जीवनाची उत्पत्ती ३.५ अब्ज वर्षांपूर्वी झाली, सायनोबॅक्टेरिया आणि ऑक्सिजन-निर्मिती करणारे प्रकाशसंश्लेषण किमान २.३ अब्ज वर्षांपूर्वी अस्तित्वात होते, आणि युकॅरियोट्स किमान १.७ अब्ज वर्षांपूर्वी उदयास आले. शैवाल किमान एक अब्ज वर्षांपूर्वी आले, तर प्राणी खूप नंतर, किमान ५७० दशलक्ष वर्षांपूर्वी आले.

ही कालक्रमिका कोड्याचे प्रमाण अधोरेखित करते. पृथ्वीच्या इतिहासाचा सुमारे ९० टक्के भाग सूक्ष्मजीवी जीवनाचा होता. प्राणी आणि वनस्पतींचे परिचित दृश्य जग हे फारच दीर्घ जैविक कथानकाच्या केवळ उत्तरार्धाचे प्रतिनिधित्व करते. ते पुन्हा उभे करण्याचा प्रयत्न करणाऱ्या वैज्ञानिकांसाठी खरे आव्हान केवळ प्राचीन जीवन अस्तित्वात होते हे सिद्ध करणे नाही, तर बॅक्टेरियांनी व्यापलेल्या ग्रहाने अखेरीस वाढत्या जैविक गुंतागुंतीचे बहुपेशीय जीव कसे निर्माण केले, हे ठरवणे आहे.

युकॅरियोट्स वेगळे काय आहेत

युकॅरियोट्स हे फक्त आणखी एक सूक्ष्मजीवी गट नाहीत. त्यांच्या पेशींमध्ये केंद्रकात बंदिस्त डीएनए असतो, तसेच माइटोकॉन्ड्रिया सारखी अवयवकेही असतात. त्या अंतर्गत रचना ऊर्जा-गुंतागुंतीच्या जीवनशैलींना आधार देतात आणि गुंतागुंतीच्या बहुपेशीय जीवांशी संबंधित पेशी-विशेषीकरण शक्य करतात. अँडरसनच्या मांडणीनुसार, त्यामुळेच युकॅरियोट्सना पृथ्वीवरील पहिले गुंतागुंतीचे जीवन मानणे वाजवी आहे.

सर्व प्राणी, वनस्पती आणि बुरशी युकॅरियोटिक शाखेत मोडतात. याचा अर्थ प्रारंभिक युकॅरियोट्सचा उदय हा पृथ्वीच्या इतिहासातील एक वळणबिंदू होता: असा जैविक पाया तयार झाला होता, जो पुढे मोठी शरीरे, विशेष ऊती आणि केवळ बॅक्टेरियाच्या समुदायांनी उभारलेल्या व्यवस्थांपेक्षा खूप अधिक गुंतागुंतीच्या पर्यावरणीय प्रणालींना आधार देऊ शकला असता.

पण तो उत्क्रांतीतील टप्पा थेट नोंदवणे कठीण आहे. या काळातील प्राचीन जीवांनी पुढील जीवाश्म ओळखणे आणि वर्गीकृत करणे सोपे करणारी टिकाऊ कवचं किंवा सांगाडे मागे ठेवले नाहीत. परिणामी, प्रारंभिक गुंतागुंतीच्या जीवनाचा अभ्यास करणारे संशोधक अनेकदा अपवादात्मक परिस्थितींमध्ये जपलेल्या सूक्ष्म खुणांवर काम करत असतात.

जीवाश्म नोंद इतकी कठीण का आहे

मूळ मजकुरानुसार, ५०० दशलक्ष वर्षांपेक्षा जुना कोणताही जीव कवच किंवा सांगाडा विकसित करून नव्हता. त्यामुळे जीवाश्मशास्त्रज्ञांना पेशींचे अवशेष आणि मृदू ऊती जपून ठेवू शकणाऱ्या दुर्मीळ वातावरणांवर अवलंबून राहावे लागते. अशी स्थळे अस्तित्वात असली तरी, शास्त्रज्ञांना अभ्यासायची असलेली सामग्री शेकडो दशलक्ष किंवा अब्जावधी वर्षांच्या प्रचंड भूवैज्ञानिक दडपणातून गेलेली असते.

त्या ऱ्हासामुळे या क्षेत्रात एक मध्यवर्ती समस्या निर्माण होते. युकॅरियोटिक सूक्ष्मजीवाश्म बदलू शकतात, दाबले जाऊ शकतात, रासायनिक रूपांतर होऊ शकते, किंवा पूर्णपणे नष्टही होऊ शकतात. कधीकाळी प्रारंभिक गुंतागुंतीच्या पेशीला सोप्या जीवापासून वेगळे करणारी वैशिष्ट्ये आता ओळखू न येण्याइतकी धूसर झालेली असू शकतात. स्पष्ट पुरावा नसणे म्हणजे जीव नव्हते असे नाही; अनेकदा याचा अर्थ नोंद अपूर्ण आहे किंवा तिचे अर्थ लावणे कठीण आहे.

म्हणूनच ही शोधमोहीम, Universe Today म्हणते तसे, जणू अ‍ॅस्ट्रोबायोलॉजिकल इंद्रधनुष्याचा पाठलाग करण्यासारखी वाटू शकते. लक्ष्य अस्तित्वात होते आणि त्याने पृथ्वीवरील जीवनाची दिशा बदलली, हे संशोधकांना माहीत असू शकते; तरीही थेट पुरावा अत्यंत हाताबाहेर राहतो. महत्त्वाचे संकेत जगभरातील विखुरलेल्या खडकांच्या थरांत आढळतात, आणि प्रत्येक संभाव्य स्थळाने जीवशास्त्रीय जतन केले आहे का, नंतरचे दूषितीकरण आहे का, की फक्त अस्पष्ट नमुने आहेत, हे काळजीपूर्वक तपासावे लागते.

हरवलेल्या जीवनासाठी खडकांची रसायनशास्त्र एक साधन

शरीर-जीवाश्म अनेकदा अपुरे पडत असल्याने, शास्त्रज्ञ आपली साधने विस्तारित करत आहेत. प्रारंभिक बहुपेशीय अवशेष जपून ठेवू शकणारे वातावरण कोणते, हे ठरवण्यासाठी खडकांच्या रसायनशास्त्राचा अभ्यास करणे हा आपल्या कामाचा भाग असल्याचे अँडरसन सांगतात. हा दृष्टिकोन प्राचीन जीवन संशोधनातील व्यापक बदल दाखवतो: जीवाश्म आता एकमेव लक्ष्य नाही. आजूबाजूचा भूवैज्ञानिक संदर्भ कुठे जतन शक्य होते आणि कोणत्या स्थितीत विश्वासार्ह पुरावा मिळण्याची शक्यता जास्त आहे, हे उघड करू शकतो.

एखादा जीवाश्म ओळखीच्या जीवासारखा दिसतो का, एवढेच न विचारता संशोधक हेही विचारू शकतात की होस्ट खडकात कोणत्या रासायनिक स्थिती होत्या, त्या स्थिती जैविक जतनाशी जुळतात का, आणि त्या स्थळाने उत्क्रांतीतील बदल चालू असताना एखादी परिसंस्था टिपली आहे का. प्रत्यक्षात, याचा अर्थ प्रारंभिक-जीवन संशोधन अनेकदा जीवाश्मशास्त्र, अवसादनशास्त्र आणि भू-रसायनशास्त्र यांचे मिश्रण बनते.

हे महत्त्वाचे आहे कारण एकपेशीय ते बहुपेशीय जीवनाकडे झालेला बदल वेगवेगळ्या ठिकाणी आणि वेगवेगळ्या वंशांमध्ये अनेकदा घडलेला असू शकतो. तसे असल्यास, प्रारंभिक गुंतागुंतीची नोंद एकाच नेत्रदीपक स्थळी किंवा एका निर्णायक जीवाश्मावर केंद्रित नसेल. ती अनेक भूवैज्ञानिक परिस्थितींमध्ये पसरलेली असू शकते, ज्यापैकी प्रत्येकाने प्रक्रियेचा वेगळा टप्पा जपला असेल.

हा फक्त पृथ्वीच्या इतिहासाचा प्रश्न नाही

प्रारंभिक युकॅरियोट्सचा शोध केवळ पृथ्वीचा भूतकाळ पुन्हा उभारण्याबद्दल नाही. तो इतर जगांवरील जीवनाबद्दल वैज्ञानिक कसा विचार करतात, यालाही दिशा देतो. संशोधकांनी येथे गुंतागुंतीच्या पेशींच्या उदय आणि जतनाला आधार देणाऱ्या पर्यावरणीय अटी ओळखल्या, तर ते धडे अ‍ॅस्ट्रोबायोलॉजिस्टना इतरत्र जैवचिन्हे कशी समजावयाची यासाठी मदत करू शकतात.

यामुळे या कामाचे महत्त्व जीवाश्मशास्त्राच्या पलीकडे जाते. सूक्ष्मजीवांपासून गुंतागुंतीच्या बहुपेशीय जीवांपर्यंत जीवन पुढे गेलेला एकमेव ज्ञात ग्रह पृथ्वी आहे. टप्प्यांची मालिका, कालनिर्धारण, आणि मागे राहिलेल्या भूवैज्ञानिक खुणा समजून घेणे म्हणजे विश्वात गुंतागुंत किती वेळा उद्भवू शकते याबाबतच्या सिद्धांतांसाठी वास्तवाची कसोटीच आहे.

त्या अर्थाने, सर्वात प्रारंभिक युकॅरियोट्स ही एक उत्पत्ती-कथा आणि तुलनात्मक नमुना दोन्ही आहेत. जैवमंडळाने स्वतःला कसे रूपांतरित केले, हे समजावण्यास त्या मदत करतात, आणि त्याच वेळी दूरच्या ग्रहांवर किंवा बर्फाच्छादित चंद्रांवर अशा प्रकारचे संक्रमण ओळखता येतील का, हे तपासण्यासाठी एक चौकटही देतात.

उच्च दाव्यांची दीर्घ वैज्ञानिक मोहीम

बॅक्टेरियांच्या जगातून गुंतागुंतीच्या बहुपेशीय जीवांच्या जगाकडे झालेल्या बदलावर अँडरसनचे लक्ष हे दाखवते की हे संशोधन अजूनही इतके आकर्षक का आहे. प्रश्न सोपा आहे, पण आत्मविश्वासाने उत्तर देणे कठीण आहे: पृथ्वीवर गुंतागुंत कधी, कुठे, आणि कोणत्या परिस्थितींमध्ये जीवनाचा टिकाऊ गुणधर्म बनली?

याचे उत्तर कदाचित एका नाट्यमय शोधातून नव्हे, तर सूक्ष्मजीवाश्म, खडकांची रसायनशास्त्र, आणि प्राचीन वातावरणांचे अधिक चांगले आकलन यांतून पुरावे हळूहळू साठत जाण्यातून येईल. हे क्रमिक वाटू शकते, पण दाव मोठे आहेत. हे कोडे सोडवल्यास जैविक इतिहासातील सर्वात महत्त्वाच्या संक्रमणांपैकी एक स्पष्ट होईल आणि इतरत्र जीवनाचा शोध अधिक नेमका बनेल.

सध्या तरी, गुंतागुंतीच्या जीवनाचा सर्वात प्रारंभिक अध्याय काही अंशी झाकलेलाच आहे. तरीही, प्रत्येक जतन झालेला सूक्ष्मजीवाश्म, प्रत्येक नीट वर्णन केलेला खडकाचा उघडा भाग, आणि प्रत्येक रासायनिक माहिती देणारा खडकाचा थर, सूक्ष्मजीवांच्या ग्रहाचे दृश्य, वैविध्यपूर्ण, आणि अखेरीस बुद्धिमान जीवनाच्या जगात रूपांतर कसे झाले, हे समजून घेण्यासाठी संशोधकांना अधिक जवळ नेत आहे.

हा लेख Universe Today च्या वार्तांकनावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.