पृथ्वीमा जीवनको कथा

वैज्ञानिकत्रयले जीवनको उदयका लागि सुक्खा–ओसिलो चक्र अत्यावश्यक वातावरणीय अवस्था हो भनेका छन् ।

पृथ्वीमा प्रकृतिको एउटा सुन्दर सिर्जना हो, जीवन। तर प्रकृतिको यो सुन्दर सिर्जनाको प्रत्यक्ष अनुभवबाहेक पृथ्वीमा जीवनको कथा कहाँबाट, किन र कसरी सुरु भयो ? कमैले बुझेका छौं। लामो समयदेखि वैज्ञानिकहरूले यो रहस्य सुल्झाउने प्रयत्न गरिरहेछन्। पृथ्वीमा जीवनका लागि दुई महत्त्वपूर्ण तत्त्व छन्, पानी र हावा। तर प्रारब्धमा जब जीवनको सुरुआत भयो पानी महत्त्वपूर्ण रह्यो, हावाको कुनै अस्तित्व थिएन। अहिले पृथ्वीमा विभिन्न माध्यमबाट भएको वायुमण्डल दोहनका कारण जीव अस्तित्व संकटमा छ, तर जब जीव अस्तित्व सुरु भयो यो धर्तीमा त्यो बेला न त आजको जस्तो वायुमण्डल थियो न वातावरण नै।

आदिम पृथ्वी ‘नांगो ग्रह’का रूपमा थियो भनेर धेरै विद्वानले भन्ने गरेका छन्। यसैले हाडियन जीव विज्ञानीहरूले पृथ्वीलाई पहिलो रचना हुँदा समुद्रसँगै वायुमण्डल नभएको ग्रह भनी वर्णन गर्छन्। जीवनको उत्पत्तिका सन्दर्भमा सन् २०१९ मा जियोसाइन्स फ्रन्टियर नामक जर्नलमा प्रकाशित लेखमा शिगेनोरी मारुयामा, केन्कुरोकावा एन डी र तोसिकाजु एबिसुसाकीले भनेका छन्– लगभग ४.३७ अर्ब वर्षअघि पृथ्वीलाई आकाशीय क्षुद्र ग्रहलगायत असंख्य खगोलीय पिण्डहरूले लगातार प्रहार गरे। त्यस क्षुद्र ग्रह र खगोलीय पिण्डहरूको कारण तरल पानी र वायुमण्डल भएपछि पृथ्वीमा जीवोत्पत्तिका लागि महत्त्वपूर्ण आधार बन्यो।

जीवनको विकास र परम्पराका लागि दिन र रातको चक्र अर्को अत्यावश्यक अवस्था हो। जीवनलाई उभ्याउन विविध वातावरण आवश्यक छ भनेर वैज्ञानिकहरूले भनेका छन्।

वैज्ञानिकहरूले जीवहरूलाई परपोजीवी (हेटेरोट्रोपिक) र स्वोपजीवी (अटोट्रोफिक) गरी दुई रूपमा बाँडेका छन्। तर यी दुई प्रकारका जीवनमध्ये कुन चाहिँ जीवन सरल छ ? प्रारम्भिक पृथ्वीमा कुन चाहिँ जीवन पहिले उत्पन्न भयो ? यी महत्त्वपूर्ण प्रश्नहरूको जवाफ अझै ज्ञात भइसकेको छैन। सन् २०१५ मा प्रकाशित एडभान्सेस इन् केमिकल फिजिक्स नामक पुस्तकमा जीवन उत्पत्तिका बारेमा व्याख्या गर्दै वैज्ञानिक सिड्नी लिचले आदिम समयमा सरल जीवन हुनुको कारण पृथ्वीको उतिबेलाको विषम परिस्थिति नै भनेका छन्। जीवोत्पत्तिका कतिपय मान्यताहरू पुष्टिविहीन छन् भने कतिपय मान्यता अत्यन्त रोचक र सही पनि छन्। आदिम पृथ्वीमा जीवन कसरी सुरु भयो भन्नेबारे जान्नुअघि जीवोत्पत्तिका लागि आधारभूत आवश्यकता के के हुन् ? बुझ्नु अत्यन्त महत्त्वपूर्ण छ। सन् १८७१ मा जोन डाल्टनलाई लेखेको अत्यन्तै चर्चित पत्रमा चाल्र्स डार्बिनले ‘न्यानो सानो पोखरीको’ प्रस्ताव गर्दै त्यहाँ सबै प्रकारका एमोनिया र फस्फोरिक लवण, प्रकाश, ताप, बिजुली आदिको उपस्थिति’ थियो भन्ने परिकल्पना गरेका थिए। त्यो प्रस्तावित पोखरीमा एउटा प्रोटिन यौगिक जन्मियो। रासायनिक रूपमा अझै जटिल परिवर्तनहरू पार गर्न तयार भएको थियो’ भनेर व्याख्या गरे।

डार्बिनको यो परिकल्पना पछि पृथ्वीमा पहिलो जीवन स्रोतको आधार र मूलभूत मान्यतालाई कसरी बुझ्ने ? सन् २०१७ मा जियोसाइन्स फ्रन्टियर नामक जर्नलमा प्रकाशित अनुसन्धान पत्रमा वैज्ञानिकद्वय नोरियो कितादै र सिगेनोरी मारुयामाले समकालीन वैज्ञानिक जगत्ले जीवनको उत्पत्तिका लागि मुख्यगरी समुद्र, ताल, खाडी, ज्वारीय पोखरी, समुद्री गहिराइमा हुने जलतापीय प्रणालीलाई उपयुक्त सजीवस्थलको प्रस्ताव गरेका छन्। तर कुनै एउटा मात्रै अवस्थाले जीवनका लागि पर्याप्त रासायनिक तथा भौतिक विविधता प्रदान गर्न सक्दैन भन्ने कुरा सन् २०१३ मा वैज्ञानिक यी.यी. स्टुकेनको समूहले गरेको अध्ययनले बताउँछ। 

अहिले पृथ्वीमा जीवनको सुरुआतबारे अधिकांश वैज्ञानिकले प्रयोग गर्ने प्रचलित परिभाषामा मुख्यगरी मेटाबोलिज्म, वृद्धि वा प्रजनन (प्रतिकृति उत्पादन प्रणाली) र उद्विकाश गरी तीन अवधारणा समावेश गरिएको पाइन्छ। यसैगरी, जीवन प्रणालीमा रचनात्मक र विनाशकारी गरी दुई प्रकारका मेटाबोलिज्म प्रायः विशिष्ट हुन्छन् भनेर जीवन उत्पत्तिको सन्दर्भमा सन् २०१५ मा प्रकाशित पुस्तकमा वैज्ञानिक सिड्नी लिचले पनि भनेका छन्।

रचनात्मक मेटाबोलिज्ममा प्रोटिन, कार्बोहाइड्रेट र चिल्लो पदार्थको संश्लेषण आवश्यक हुन्छ। ऊर्जा र पदार्थीय स्रोतहरू अवशोषण गर्न सक्नेलगायत तापआयमिक समतुल्यताबाट टाढा रहन सक्ने क्षमता मेटाबोलिज्ममा पर्छन् भनेर वैज्ञानिकद्वय नोरियो कितादै र शिगेनोरी मारुयामाले अनुसन्धानमा छ। सामान्यतः यी सबै कार्य डीएनए, आरएनए, प्रोटिन र फोस्फोलिपिडस्जस्ता बायोपोलिमरद्वारा सञ्चालित हुन्छन् भनेर उनीहरू भन्छन्।

उद्विकाश पृथ्वीको इतिहासको दौडानमा विभिन्न प्रकारका जीवहरू पहिलेको रूपबाट विकसित र विविध भएको व्याख्या गर्न सकिने एउटा वैज्ञानिक पद्धति हो। प्रतिकृति उत्पादन, कुनै वस्तुको प्रतिलिपि वा प्रतिकृति पुनः उत्पादन गर्ने कार्यसँगै वंशाणुगत गुण वा जीवित जीवले आफूले आफैंलाई नक्कल गरी अर्को संख्या तयार पार्ने प्रक्रिया हो भनेर सिड्नी लिच भन्छन्। सन् २००४ मा प्रकाशित ‘इभुलुसन द फस्र्ट फोर बिलियन यियर्स’ नामक पुस्तकको ‘द ओरिजन अफ लाइफ’ शीर्षकको एक खण्डमा वैज्ञानिकद्वय जेफ्री एल वडा र एन्टोनियो लाजकानोले भनेका छन्– दुर्भाग्यवश, जीवनको उत्पत्तिको समयमा प्रारम्भिक पृथ्वीमा वातावरणीय अवस्था कस्तो थियो भन्ने बारेमा बुझ्न भौगोलिक प्रमाण छैन, न त भौतिक अवशेषको आणविक संरचना संरक्षित भएको प्रमाण नै।

प्रारम्भिक जीवाश्म रेकर्डमा फेला परेको पहिलो कोषीय जीवहरूको उपस्थिति भन्दाअघिको विकास प्रक्रियाको बारेमा जानकारी प्रदान गर्न सक्ने महत्त्वपूर्ण प्रमाण पनि छैन। यद्यपि प्रारम्भिक पृथ्वीको वातावरणीय अवस्था र वस्तुहरूको चरित्र अजैविकबाट (एबायोटिक) जैविक (बायोटिक) रसायनशास्त्रमा कसरी रूपान्तरण हुन सक्छ ? यसबारे प्रगति भने भएको दुवैले स्विकारेका छन्। पृथ्वीमा जीवन रचनाका लागि नौ निश्चित अवस्था हुनुपर्छ भन्ने मान्यता उनीहरूको छ। जे.एम. दोहम र एस. मरुयामाले सन् २०१५ मा बस्नयोग्य वातावरणसँग सम्बन्धित नयाँ अवधारणा प्रस्ताव गरे। यसलाई ‘बासस्थानयोग्य त्रिरूपीय’ अवधारणाका रूपमा व्याख्या गरियो।

यस्तो अवधारणामा सहअस्तित्वमा आएको सूर्यद्वारा सञ्चालित उनीहरूबीच निरन्तर भौतिक (पदार्थीय) प्रसार भएको तीन रूप ‘वायुमण्डल’, ‘पानी’ र ‘भू–भाग’ समावेश छ। यो अवस्था जीवन उदयका लागि न्यूनतम आवश्यकतामध्ये एक हो। शरीरयुक्त जीवनका तत्त्वहरू वायुमण्डल, पानी र भू–पिण्डजस्ता तीन घटकसँग गाँसिएका छन् भन्ने मान्यता पनि छ। सूर्यको शक्तिले मात्र नाइट्रोजन, कार्बनडाइअक्साइड र पानीजस्ता अकार्बनिक यौगिकहरूलाई तोड्न र जटिल जैविक अणुहरूमा परिणत गर्न पर्याप्त छैन। तीनैजनाले भनेका छन्– पृथ्वीमा जीवन कार्बन, नाइट्रोजन, हाइड्रोजन र अक्सिजनजस्ता तत्त्वहरू भएका यौगिकवरपर सुरु भएको हुनुपर्छ। वास्तवमा यिनै तत्त्वहरूका जटिल क्रमले जीवनको मुख्य भाग बन्छ। जसमा चिनी, इन्जाइम, प्रोटिन र डीएनएजस्ता अत्यावश्यक जैविक अणुहरू हुन्छन्। तथापि, यी जैविक अणुहरू हाडियन युगिनको पहिलो जीवोत्पत्तिको समयमा प्राकृतिक रूपमा अस्तित्वमा थिएनन्। 

दोस्रो, प्रमुख तत्त्वहरूको आपूर्ति जीवन निर्माणका लागि अर्को सर्त हो। पृथ्वीका अधिकांश जीव कार्बन, हाइड्रोजन, अक्सिजन र नाइट्रोजनबाट बनेका हुन्छन्। तेस्रो अवस्थामा जैविक यौगिकको निर्माण खण्डहरू बन्ने तत्त्वहरूका साथै जीवन धान्ने पोषक तत्त्वहरू पनि आपूर्ति वा तयार हुनुपर्छ भन्ने नै हो। चौथो सर्तमा एमोनिया र मिथेनजस्ता यौगिकहरू भएका ग्याँसहरूको उच्च गाढापन अर्को प्रमुख आवश्यकता हो। पाँचौंमा वैज्ञानिकत्रय मारुयामा, केन्कुरोकावा र एबिसुसाकीले जीवनको उदयका लागि सुक्खा–ओसिलो चक्र अत्यावश्यक वातावरणीय अवस्था हो भनेका छन्। किनकि आरएनए र अन्य अणुहरूको स्व–नक्कल गर्ने सेटहरू नै पहिलो चोटि पृथ्वीमा देखा परे। 

छैटौं मान्यता के छ भने जीवन सुरु गर्न सफा पानी हुनुपर्छ। आदिम पृथ्वीका समुद्रहरू असाध्यै अम्लीय र एकदमै लवणयुक्त थिए। यसले के देखाउँछ भने पोखरी वा ओसिलो जमिनजस्ता वा पानीले भरिपूर्ण जमिनको वातावरण जीवनअनुकूल थियो। पानीमा सोडियम कमजोर र पोटासियम प्रशस्त हुनुपर्छ भन्ने सातौं मान्यता छ। आठौं मान्यतामा जीवनको विकास र परम्पराका लागि दिन र रातको चक्र अर्को अत्यावश्यक अवस्था हो। नवौं अर्थात् अन्तिम मान्यतामा जीवनलाई उभ्याउन विविध वातावरण आवश्यक छ भनेर वैज्ञानिकहरूले भनेका छन्।

तीनैजनाको धारणालाई मान्ने हो भने जीवनका लागि सबै अवस्था पूरा गर्ने एक मात्र प्रस्तावित स्थान आणविक उष्णजल स्रोत प्रणाली हो। समुद्रभित्र प्रारम्भिक जीवनको सम्भावनालाई संकेत गर्दै सन् २००८ मा न्यु साइन्टिस्ट पत्रिकामा माइकल जे बेन्टनले भनेका छन्– क्षारीय तातो पानीका निकासहरू प्रारम्भिक समुद्रहरूमा पनि हुन्थे। एम.जे. रसल र डब्लू. मार्टिनको विचारमा यी प्राचीन तापीय भट्टीहरूभित्र जीवनका आधारशिलाहरू स्वतः निर्माण भएको हुनुपर्छ। किनकि कम्तीमा पनि पृथ्वीमा जीवन धान्ने प्रमुख अणु पानी नै हो। आमवैज्ञानिक मान्यताले पृथ्वीमा जीवनको कथा आरएनएबाटै सुरु भएको भनेर प्रस्ट पार्दछ।

डा.कट्टेल चाइनिज एकेडेमी अफ साइन्सेस, बेइजिङमा सहप्राध्यापक छन्।