जीवन की आणविक उत्पत्ति: सबसे पहले क्या बना - प्रोटीन, डीएनए या आरएनए या उनका संयोजन?

स्टैनली मिलर और हेरोल्ड यूरे ने 1959 में आदिम पृथ्वी की परिस्थितियों में अमीनो एसिड के प्रयोगशाला संश्लेषण की रिपोर्ट देने के बाद कहा था, "जीवन की उत्पत्ति के बारे में कई सवालों के जवाब मिल चुके हैं, लेकिन अभी भी बहुत कुछ अध्ययन किया जाना बाकी है।" कई प्रगति के बावजूद, वैज्ञानिक लंबे समय से एक मूलभूत प्रश्न से जूझ रहे हैं - आदिम पृथ्वी पर सबसे पहले कौन सा आनुवंशिक पदार्थ बना था, डीएनए या आरएनए , या दोनों का मिश्रण? अब ऐसे प्रमाण मौजूद हैं जो बताते हैं कि डीएनए और आरएनए दोनों ही आदिम द्रव में सह-अस्तित्व में रहे होंगे, जहाँ से जीवन रूपों का उनके संबंधित आनुवंशिक पदार्थों के साथ विकास हुआ होगा।

आणविक जीवविज्ञान का केंद्रीय सिद्धांत कहता है कि डीएनए से आरएनए बनता है और आरएनए से प्रोटीन बनता है । किसी जीव में होने वाली अधिकांश, बल्कि लगभग सभी अभिक्रियाओं के लिए प्रोटीन ही जिम्मेदार होते हैं। किसी जीव की संपूर्ण कार्यप्रणाली मुख्यतः प्रोटीन अणुओं की उपस्थिति और उनकी परस्पर क्रिया पर निर्भर करती है। केंद्रीय सिद्धांत के अनुसार, प्रोटीन डीएनए में निहित सूचना से उत्पन्न होते हैं, जिसे आरएनए नामक संदेशवाहक के माध्यम से कार्यात्मक प्रोटीन में परिवर्तित किया जाता है। हालांकि, यह संभव है कि प्रोटीन स्वयं डीएनए या आरएनए के बिना भी स्वतंत्र रूप से जीवित रह सकते हैं , जैसा कि प्रियन (विकृत रूप से मुड़े हुए प्रोटीन अणु जिनमें डीएनए या आरएनए नहीं होता ) के मामले में होता है।

इस प्रकार, जीवन की उत्पत्ति के लिए तीन परिदृश्य हो सकते हैं।

A) यदि अरबों वर्ष पूर्व आदिम सूप में मौजूद वातावरण के दौरान प्रोटीन या उसके निर्माण खंड अजैविक रूप से बन सकते थे, तो प्रोटीन को जीवन की उत्पत्ति का आधार कहा जा सकता है । इसके पक्ष में प्रायोगिक प्रमाण स्टैनली मिलर¹² के प्रसिद्ध प्रयोग से मिलता है , जिसमें दिखाया गया कि जब मीथेन, अमोनिया, जल और हाइड्रोजन के मिश्रण को एक साथ मिलाया जाता है और विद्युत प्रवाह से गुजारा जाता है, तो अमीनो अम्लों का मिश्रण बनता है। सात वर्ष बाद, 1959 में स्टैनली मिलर और हेरोल्ड यूरे³ ने इसकी पुष्टि की³, ^{जिसमें कहा} गया कि आदिम पृथ्वी पर अपचायक वातावरण की उपस्थिति ने उपर्युक्त गैसों के साथ-साथ कार्बन मोनोऑक्साइड और कार्बन डाइऑक्साइड की कम मात्रा की उपस्थिति में कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण को जन्म दिया। मिलर-यूरे प्रयोगों की प्रासंगिकता पर वैज्ञानिक समुदाय ने कई वर्षों तक सवाल उठाए, क्योंकि उनका मानना ​​था कि उनके शोध में प्रयुक्त गैस मिश्रण आदिम पृथ्वी पर मौजूद परिस्थितियों के सापेक्ष बहुत अधिक अपचायक था। कई सिद्धांतों ने CO2 की अधिकता, N2 और जल वाष्प से युक्त एक तटस्थ वातावरण की ओर इशारा किया है । ⁴ हालांकि, एक तटस्थ वातावरण को अमीनो एसिड के संश्लेषण के लिए एक संभावित वातावरण के रूप में भी पहचाना गया है। ⁵ इसके अलावा, प्रोटीन को जीवन के मूल के रूप में कार्य करने के लिए, उन्हें स्व-प्रतिकृति करने की आवश्यकता होती है, जिससे जीव में होने वाली विभिन्न प्रतिक्रियाओं को पूरा करने के लिए विभिन्न प्रोटीनों का संयोजन होता है ।

B) यदि आदिम सूप ने डीएनए और/या आरएनए के निर्माण खंडों के निर्माण के लिए परिस्थितियाँ प्रदान कीं, तो इनमें से कोई भी आनुवंशिक पदार्थ हो सकता था। अब तक के शोध में आरएनए को जीवन रूपों की उत्पत्ति के लिए आनुवंशिक पदार्थ माना गया है, क्योंकि इसमें स्वयं पर मुड़ने, एकल स्ट्रैंड के रूप में मौजूद रहने और एंजाइम ⁶ के रूप में कार्य करने की क्षमता होती है , जो अधिक आरएनए अणु बनाने में सक्षम है। पिछले कुछ वर्षों में कई स्व-प्रतिकृति करने वाले आरएनए एंजाइम ⁷ की खोज की गई है, जो आरएनए को प्रारंभिक आनुवंशिक पदार्थ होने का संकेत देते हैं। जॉन सदरलैंड के समूह द्वारा किए गए शोध ने इस बात को और मजबूत किया, जिसके परिणामस्वरूप मिश्रण में फॉस्फेट को शामिल करके आदिम सूप के समान वातावरण में आरएनए के दो बेस का निर्माण हुआ ^8। आरएनए निर्माण खंडों का निर्माण एक अपचायक वातावरण (अमोनिया, कार्बन मोनोऑक्साइड और पानी युक्त) का अनुकरण करके भी दिखाया गया है, जो मिलर-यूरी के प्रयोग में प्रयुक्त वातावरण के समान है, और फिर उनमें से विद्युत निर्वहन और उच्च-शक्ति वाले लेजर गुजारकर ⁹ । यदि आरएनए को उत्पत्ति का स्रोत माना जाए, तो डीएनए और प्रोटीन कब और कैसे अस्तित्व में आए? क्या आरएनए की अस्थिर प्रकृति के कारण डीएनए आनुवंशिक पदार्थ के रूप में विकसित हुआ और प्रोटीन ने भी उसी का अनुसरण किया? इन सभी सवालों के जवाब अभी तक नहीं मिल पाए हैं।

C) तीसरा परिदृश्य, जिसमें डीएनए और आरएनए के जीवन की उत्पत्ति करने वाले आदिम सूप में सह-अस्तित्व की संभावना है, यूके के कैम्ब्रिज स्थित एमआरसी प्रयोगशाला के जॉन सदरलैंड के समूह द्वारा 3 जून 2020 को प्रकाशित अध्ययनों से सामने आया है ^। शोधकर्ताओं ने प्रयोगशाला में उथले तालाबों की सहायता से अरबों वर्ष पूर्व आदिम पृथ्वी पर मौजूद परिस्थितियों का अनुकरण किया। उन्होंने सबसे पहले आरएनए बनाने वाले रसायनों को पानी में घोला, फिर उन्हें सुखाया और गर्म किया तथा फिर उन्हें यूवी विकिरण के संपर्क में लाया, जो आदिम काल में मौजूद सूर्य की किरणों का अनुकरण करता था। इससे न केवल आरएनए के दो मूलभूत घटकों का संश्लेषण हुआ, बल्कि डीएनए का भी संश्लेषण हुआ , जिससे पता चलता है कि जीवन की उत्पत्ति के समय दोनों न्यूक्लिक अम्ल सह-अस्तित्व में थे ^।

आज मौजूद समकालीन ज्ञान के आधार पर और आणविक जीव विज्ञान के केंद्रीय सिद्धांत का सम्मान करते हुए, यह प्रशंसनीय लगता है कि डीएनए और आरएनए सह-अस्तित्व में थे, जिसके कारण जीवन की उत्पत्ति हुई और प्रोटीन का निर्माण बाद में हुआ / हुआ।

हालांकि, लेखक एक अन्य परिदृश्य की परिकल्पना करना चाहता है, जिसमें तीनों महत्वपूर्ण जैविक वृहद अणु, अर्थात् डीएनए, आरएनए और प्रोटीन, आदिम जलभंडार में एक साथ मौजूद थे। आदिम जलभंडार में पृथ्वी की सतह की रासायनिक प्रकृति, ज्वालामुखी विस्फोट और अमोनिया, मीथेन, कार्बन मोनोऑक्साइड, कार्बन डाइऑक्साइड जैसी गैसों की उपस्थिति के साथ-साथ जल जैसी जटिल परिस्थितियाँ सभी वृहद अणुओं के निर्माण के लिए आदर्श रही होंगी। फेरस एट अल. द्वारा किए गए शोध से इसका संकेत मिलता है, जहाँ न्यूक्लियोबेस उसी अपचायक वातावरण में बने थे जिसका ^{उपयोग} मिलर-यूरी के प्रयोग में किया गया था। यदि हम इस परिकल्पना पर विश्वास करें, तो विकास के क्रम में, विभिन्न जीवों ने एक या दूसरे आनुवंशिक पदार्थ को अपनाया, जो उनके अस्तित्व के लिए अनुकूल था।

हालाँकि, जैसा कि हम जीवन रूपों की उत्पत्ति को समझने की कोशिश करते हैं, जीवन की उत्पत्ति और प्रसार कैसे हुआ, इस बारे में मौलिक और प्रासंगिक सवालों के जवाब देने के लिए और अधिक शोध की आवश्यकता है। इसके लिए विज्ञान में अपनाई जाने वाली वर्तमान हठधर्मिता द्वारा हमारी सोच में पेश किए गए किसी भी पूर्वाग्रह पर भरोसा किए बिना "आउट-ऑफ-द-बॉक्स" दृष्टिकोण की आवश्यकता होगी।

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सन्दर्भ:

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3. मिलर एस.एल. और यूरे एच.सी., 1959. आदिम पृथ्वी पर कार्बनिक यौगिकों का संश्लेषण। साइंस, 31 जुलाई 1959: खंड 130, अंक 3370, पृष्ठ 245-251। डीओआई: https://doi.org/10.1126/science.130.3370.245

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