विज्ञानका दुई महत्त्वपूर्ण विधाहरू रसायनशास्त्र र भौतिकशास्त्रका नियमबाट नै पृथ्वीमा जीवनको कथा सुरु भयो। जीवनको उत्पत्तिका लागि तापको भूमिका महत्त्वपूर्ण छ। उत्पत्तिलगत्तै पृथ्वीको आदिम सतह अत्यन्त तातो थियो भन्ने तथ्यलाई विश्लेषणहरूले पनि प्रमाणित गरिसकेका छन्। त्यसैले पहिलो दृष्टिमै आणविक र वनस्पति विज्ञानका जीवाश्मा रेकर्डहरूले पनि जीवनको उच्चतापीय (हाइपरथर्मोफिलिक) उत्पत्तिलाई समर्थन गरेको पाइन्छ।
जीवन धान्नका लागि प्राणीले असाधारण शक्ति खर्च गर्छ। हामीले खाने खाना इन्धनमा परिणत हुन्छ। यसले जीवित कोषहरूलाई एडेनोसिन ट्राइफोस्फेट (एटीपी) दिन्छ। यो पुनः प्रयोग भइरहने इन्धन पनि हो। विशाल परिमाणको इन्धन इन्जाइमहरूले बनाउँछन्। र, जैविक उत्प्रेरकहरू चाहिँ प्रयोग गर्न सकिने ऊर्जाको अन्तिम एकाइ निकाल्न निरन्तर लागिरहन्छन्। वैज्ञानिकहरू भन्छन्, जीवनलाई शक्ति दिने पहिलो इन्(जाइमहरू त्यति प्रभावकारी नहुन सक्छन्। तर पहिलो कोषको वृद्धि र विभाजनका लागि भने धेरै ऊर्जा चाहिएको हुनुपर्छ। मात्रा सम्भवतः आधुनिक कोषको तुलनामा लाखौं गुणा बढी हुन सक्छ। र, आदिम समयमा यो नियम ब्रह्माण्डभरि नै लागू भएको हुनुपर्छ।
ताराहरू ऊर्जाको सार्वभौम स्रोत हुन्। फोटोन ऊर्जा जसरी नै ती ऊर्जाहरू आणविक प्रतिक्रियाबाट सिर्जना भएका छन्। जैविक रासायनिक प्रतिक्रियाका लागि आणविक ऊर्जा त्यति उपयुक्त मानिँदैन।
जीवन संरचनाका लागि प्रतिक्रियासँगै प्रभावशाली उत्प्रेरकहरू पनि उत्तिकै आवश्यक छन्।
जीवनको सुरुआतबारे व्याख्या गर्दा हिजोआज असाधारण शक्तिको आवश्यकताबारे विचार गर्न नै छाडिएको छ। त्यसो भए पृथ्वीमा प्रारम्भिक ऊर्जा स्रोत के हुन सक्थ्यो त ? कुनै पनि जीवित कोषले एकीकृत तरिकाबाट शक्ति प्राप्त गर्नुमात्र नभई ऊर्जालाई एकै ठाउँमा केन्द्रित गर्ने कुनै उपाय छैन। सन् २०१२ मा न्यु साइन्टिस्ट पत्रिकामा प्रकाशित ‘लाइफ इनएभाइटेबल फ्ल्युक ओर बोथ ?’ शीर्षकको लेखमा वैज्ञानिक निक लेनले भनेका छन्, ‘पहिलो जीवन ऊर्जाको खोजीमा गएन वा जानै सक्दैनथ्यो त्यसैले ऊर्जा प्रशस्त भएको ठाउँमा उत्पन्न भएको हुनुपर्छ।’
अहिले प्रायः जीवनले सौर्य–शक्ति वनस्पतिबाट हुने प्रकाश संश्लेषणबाट प्राप्त गर्छन्। तर यो एकदमै जटिल प्रक्रिया हो। र, पहिलो जीवनका लागि यो सहज थिएन। धेरै वैज्ञानिकले जीवोत्पत्ति प्रक्रियालाई ताप गतिशीलको (थर्मोडायनामिक) ढाँचाभित्र नै प्रयोग गर्न सकिन्छ भन्नुको कारण पनि यहि हो। अहिलेका जीव कोषहरू खुला रूपमै ताप गतिशील प्रणालीमा संलग्न छन्। वातावरणमा पदार्थ र शक्तिको साटासाट पनि हुने गर्छ। त्यसकारण वैज्ञानिकहरू यसको जटिलता अहिले अस्तित्वमा रहेको प्रारम्भिक कोषिकाहरू (प्रोटोसेल्स) भन्दा अत्यन्त ठूलो छ भनेर भन्दछन्।
जीवन संरचनाका लागि प्रतिक्रियासँगै प्रभावशाली उत्प्रेरकहरू पनि उत्तिकै आवश्यक छन्। पर्याप्त उपयोगी रासायनिक जटिलताहरू देखिनुलाई जीवनको अणु प्रणालीमा प्राकृतिक रूपमा नै देखा पर्ने गुण हो भनेर वैज्ञानिकहरू भन्छन्। माइकल जे रसल, विलियम मार्टिनलागायत धेरै वैज्ञानिकले सन् १९९० र २००० को दशकमा गरेका अध्ययनले समुद्रको गहिराइमा रहेका क्षारीय जलतापीय निकास (अल्कालीन हाइड्रोथर्मल भेन्ट) भित्र जीवन उत्पन्न हुने प्रस्तावहरू राखे। तर सन् १९८८ मा नेचर जर्नलमा प्रकाशित एउटा लेखमा वैज्ञानिकद्वय एसएल मिलर र जेएल बडा यी मान्यतामा शंका गर्छन्। किनकि उच्च तापक्रममा जैविक अणुहरू अस्थिर हुन्छन् भन्ने मान्यता उनीहरूको छ।
जैविक रासायनिक प्रतिक्रियाका लागि आणविक ऊर्जा त्यति उपयुक्त मानिँदैन।
उच्च तापक्रमले रासायनिक प्रतिक्रियाहरूलाई द्रुत गराउँछ। यसमा दुई मत छैन। सन् २००४ मा प्रकाशित ‘इभुलुसन द फस्ट फोर बिलियन इयर्स’ नामक पुस्तकको ‘द ओरिजन अफ लाइफ’ शीर्षकको एक खण्डमा वैज्ञानिकद्वय जेफ्री एल बडा र एन्टोनियो लाजकानो प्रश्न गर्छन् ‘के आधुनिक जैव–रसायनशास्त्रले जीवन त्यस्ता उच्च तापमान सर्तहरूमा उत्पन्न हुन सक्छ भनेर व्याख्या गर्छ त ?’ वास्तवमै जीवनको उच्च–तापमान उत्पत्तिको प्रस्तावले धेरै नै जटिल समस्याहरूको सामना गर्दछ। किनकि एमिनो एसिडजस्ता जीवनका लागि अनुमानित आवश्यक जैव रासायनिक यौगिकहरूको रासायनिक अपघटनसँगै अन्य न्युक्लियोबेसेसहरूलगायत आरएनए, र अन्य थर्मोलाबाइल अणुहरू पनि पर्छन्। जुन २५०–३५० डिग्री सेल्सियसको तापक्रममा सजिलै विघटन हुन्छन्।
त्यसो भए जीवनका लागि सम्भावना कसरी बन्छ त ? यो एउटा गम्भीर प्रश्न हो। आदिम एन्जाइमहरू एक पटक देखा पर्दा असक्षम हुन सक्थ्यो। तर उच्च तापमानसँग सम्बन्धित एन्जाइमको वृद्धिदर यो सीमालाई पार गर्न सफल भयो भनेर वैज्ञानिक आरबी हार्वेले सन् १९२४ मा ‘साइन्स’मा प्रकाशित एउटा लेखमा भनेका पनि उल्लेख गरेका छन्। पीबी प्राइस र टी सोवरले सन् २००४ मा ‘प्रोसिडिंग अफ द नेसनल एकेडमी अफ साइन्स’मा प्रकाशित लेखमा ऊर्जा खपत हुने मेटाबोलिक प्रक्रियाअन्तर्गत वृद्धि, मर्मत सम्भार र अस्तित्वलगायतका तीन विभाज्य माध्यम छन् भनी बताएका छन्। उनीहरूको विश्लेषण छ, ‘मर्मत मोडमा रहेका जीवहरूले आधारभूत कोषीय कार्य सञ्चालन गर्न सक्छन्। तर वृद्धिका लागि भने पर्याप्त ऊर्जाको कमी हुन सक्छ। तर बाँच्ने मोडमा भएकाहरूले भने सूक्ष्म आणविक क्षति मर्मत गर्न आवश्यक दरले मात्र ऊर्जा प्रयोग गर्न सक्छन्।’
सूर्यलगायत सबै ताराहरूबाट निस्कने फोटोन शक्ति ठूलो वर्णरूपी दायरामा उत्सर्जित भए पनि यस प्रकारको ऊर्जा विभिन्न रासायनिक परिवर्तनहरूमा वा रूपान्तरणमा पनि उपयोगी हुन्छ भनेर सिड्नी लिचले आफ्नो अध्ययनमा भनेका छन्। यस प्रकारको ऊर्जा प्राप्त गर्न संकलन प्रणाली र ऊर्जा रूपान्तरण प्रक्रियाका लागि माध्यमको आवश्यकता पर्दछ। प्रकाश संश्लेषण प्रणाली नै यसका लागि महत्त्वपूर्ण काम गर्ने माध्यम हो। ऊर्जा उत्पादन भइसकेपछि यसको जैविक–रासायनिक प्रयोग ताप गतिशील ढंगमा नै हुनुपर्छ भन्ने मान्यता धेरै वैज्ञानिकहरूको छ। सिड्नी लिच भन्छन् ‘जीवन सिर्जना हुन र धान्नका लागि ऊर्जाका दुई मुख्य स्रोतहरू छन्।’ ऊर्जाको पहिलो आपूर्ति फोटोनहरू मार्फत हुन्छ। जुन ब्रम्हाण्डीय स्रोत पनि हो। र, त्यसपछिका अरु ऊर्जा स्रोत भने भोजनमा आधारित छन्। जसको उत्सर्जन जीवन स्वयंद्वारा मात्र सम्भव हुन्छ। तर दुवै स्रोत भएका थुप्रै प्राणीहरू यो धरतीमा छन् जो समुद्रको गहिराइमा अर्ध–पूर्ण अन्धकारमा बस्दछन्।
रसायनविद्हरू, सैद्धान्तिक र प्रयोगात्मक दुवै आधारमा समुद्री गहिराइमा विद्यमान जलतापीय प्रणालीको विशेषता भएका भौतिक तथा रासायनिक अवस्थाहरू जैविक अणुको अजैविक संश्लेषणका लागिसमेत अनुकूल छन् भनेर दाबी गर्दछन्।
पृथ्वीमा जीवनका लागि सबै कोषहरू विश्वव्यापी शक्तिद्वारा सञ्चालित हुन्छन् भन्ने मान्यता वैज्ञानिक निक लेनको छ। उनी भन्छन् ‘ऊर्जायुक्त इन्धन एटीपी बनाउन विद्युतीय क्षमतालाई सिधै प्रयोग गर्न सकिन्छ। फ्ल्यागेला अत्यन्त सूक्ष्म कपालजस्ता संरचनाहरू हुन् जो कोषिकाको गतिमा संलग्न हुन्छन्।’ यस्तै मान्यतासँग सम्बन्धित अर्को भरपर्दो प्रस्ताव भूगर्भविद् माइकल रसेलले गरेका थिए। निरन्तर हुने नाभिकीय क्षयले पृथ्वीको विवर्तनिक (टेक्टोनिक) तहलाई चलाउने मात्र होइन ज्वालामुखीलाई समेत गतिशील बन(ाउन सक्छ। त्यसले हाम्रो सौर्यमण्डल वा त्यसभन्दा बाहिरका अन्य पिण्डहरूमा पनि ऊर्जा प्रदान गर्न सक्छ। साथै जीवन सिर्जना गर्न र कायम राख्नसमेत शक्ति दिन्छ। वैज्ञानिकहरू भन्छन् ‘विकिरण उत्सर्जन गर्ने अत्यन्त सक्रिय रेडियोधर्मी कणहरूले वरपरका पानीसँग प्रतिक्रिया देखाउन सक्छन्। निष्क्रिय अणु र परमाणुहरूलाई सक्रिय पार्न सक्छन्। थप रासायनिक प्रतिक्रियाहरू गराउने ऋण अणुको प्रवाह उत्पन्न गर्न सक्छन्। यसैले प्राकृतिक आणविक भट्टीबाट पनि पानी तातिन्छ भन्नु कुनै नौलो कुरा होइन।’
सन् २०१७ मा जियोसाइन्स फ्रन्टियर नामक जर्नलमा प्रकाशित एक अनुसन्धानमा वैज्ञानिकद्वय नोरियो कितादै र सिगेनोरी मारुयामाले भनेका छन्, ‘सन् १९७० को दशक अन्ततिर समुद्रको गहिराइमा अवस्थित जलतापीय निकास, जहाँबाट भौगर्भिक रूपमा तातेको पानी निष्कासन हुन्छ, त्यही प्रणालीको सेरोफेरोमा अनुकूलित ऊष्मास्नेही (थर्मोफिलिक) जीवहरूको खोज भएपछि नै आदिम पृथ्वीमा जीवन जलतापीय प्रणालीबाट उत्पत्ति भएको हुन सक्छ।’ अर्का वैज्ञानिक निक लेनले भनेका छन् साधारण कोषका जिनोमहरू तुलना गरेर जीवनको इतिहासलाई पुनर्निर्माण गर्दा झन् धेरै अनुत्तरित प्रश्नहरूको सामना गर्नुपर्छ।
यद्यपि, त्यस्ता अध्ययनहरूले एउटा निर्दिष्ट दिशालाई भने इंगित गरेका छन्। सुरुसुरुका कोषहरूले हाइड्रोजन र कार्बनडाइअक्साइडबाट ऊर्जा र कार्बन प्राप्त गरेजस्तो देखिन्छ। कार्बन डाइअक्साइड र पानीबीचको प्रतिक्रियाले जैविक अणु र ऊर्जा उत्पन्न हुन्छ। यो एउटा महत्त्वपूर्ण प्रक्रिया हो। किनकि साधारण अणुहरू बन्नु मात्र पर्याप्त होइन। अणुहरू जीवनको मुख्य भागको एउटा लामो सिक्रीमा समेत सामेल हुनुपर्छ। त्यसका लागि पर्याप्त शक्ति चाहिन्छ।
पहिलो जीवनले कसरी शक्ति प्राप्त गर्यो भन्ने कुराको छनक आहिले सबै ज्ञात जीवहरूमा पाइने ऊर्जा सञ्चय प्रणालीबाट प्राप्त गर्न सकिन्छ। यो प्रस्ताव सन् १९६१ मा बेलायती बायोकेमिस्ट पिटर मिसेलले राखे। भूगर्भविद्हरूले ३.५ अर्ब वर्षपहिले भएको ऊष्णजलीय (हाइड्रोथर्मल) वृष्टिमा विद्यमान सूक्ष्मजीवमा मिथेन उत्पत्ति गर्न सक्ने क्षमता थियो भन्दछन्। रसायनविद्हरू, सैद्धान्तिक र प्रयोगात्मक दुवै आधारमा समुद्री गहिराइमा विद्यमान जलतापीय प्रणालीको विशेषता भएका भौतिक तथा रासायनिक अवस्थाहरू जैविक अणुको अजैविक संश्लेषणका लागिसमेत अनुकूल छन् भनेर दाबी गर्दछन्।
गहिरो भूमिगत स्थान र अत्यन्त अँध्यारोमा बस्ने जीवाणुहरू पनि छन्, जसले चट्टानहरूबाट ऊर्जा निकाल्छन्। ती चट्टानले उनीहरूलाई जैविक नभई अजैविक भोजन दिन्छन्। वैज्ञानिकहरू यो परिस्थिति सौर्यमण्डलमा जीवनका लागि सबैभन्दा सामान्य अवस्थासँग मेल खाने परिस्थिति हो भन्दछन्। तर जीवनसँग गासिएको अणुगत संरचनाको विकासमा तापगतिशीलताको मौलिक र शाश्वत भूमिका छ भन्ने तथ्यलाई भने नकार्न सकिँदैन।
- डा.कट्टेल चाइनिज एकेडेमी अफ साइन्सेस, बेइजिङमा सहप्राध्यापक छन्।
प्रतिक्रिया दिनुहोस !
