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Friday, April 23, 2021

जीवन की उत्पत्ति: “चिकन या अंडा” या लाल हेरिंग? – एस्ट्रोबायोलॉजी पत्रिका

पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति विज्ञान के सबसे बड़े रहस्यों में से एक है। वैज्ञानिकों ने लंबे समय से आरएनए (राइबोन्यूक्लिक एसिड) और डीएनए (डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड) दोनों के लिए अग्रदूतों का पता लगाने की कोशिश की है, साथ ही साथ दोनों कैसे उभरे हैं। डॉ। रामनारायणन कृष्णमूर्ति स्क्रिप्स रिसर्च इंस्टीट्यूट आरएनए और डीएनए दोनों की संभावित रासायनिक उत्पत्ति और उनके हाल के प्रकाशन की जांच करता है प्रकृति संचार एक पेचीदा सवाल उठाता है: क्या आरएनए और डीएनए एक दूसरे से पहले उभरने के बजाय एक साथ पैदा हो सकते हैं?

कृष्णमूर्ति लिखते हैं कि वैज्ञानिक इस बात से सहमत हैं कि आरएनए और डीएनए के निर्माण के लिए राइबोज और न्यूक्लियोबेसस की आवश्यकता होती है, लेकिन वे इस बात से असहमत हैं कि “क्या परिभाषित है और सार्वभौमिक रूप से प्रशंसनीय स्थिति है।” मौलिक असहमति शुरुआती जीवाश्मों को सही ढंग से डिक्रिप्ट करने की कठिनाइयों से उपजी है, उन शुरुआती जीवाश्मों की दुर्लभता, वर्तमान में मौजूदा जीवन से संदूषण की संभावना, और उनकी परीक्षा में संभावित विश्लेषणात्मक त्रुटियां हैं। कृष्णमूर्ति कहते हैं, “उन बाधाओं को देखते हुए,” कोई एकल समाधान नहीं हो सकता है। इसके बजाय, असंख्य संभावनाएं बनी रहती हैं कि जीवन के लिए चरण कैसे निर्धारित किया गया था, यह उल्लेख नहीं करने के लिए कि वास्तव में जीवन कैसे हुआ।

प्रोफ़ेसर रामनारायण कृष्णमूर्ति सैन डिएगो फेस्टिवल ऑफ़ साइंस एंड इंजीनियरिंग में एक स्टोरी कोलाइडर इवेंट में बोलते हैं।

इस विकास की विशाल समय सीमा और प्रारंभिक पृथ्वी की स्थितियों के बारे में वैज्ञानिक आम सहमति की कमी को देखते हुए, आरएनए और डीएनए के लिए रसायनों और स्थितियों के सटीक संयोजन का पता लगाने की कोशिश करना एक हिस्टैक में सुई की खोज से कठिन है। वैज्ञानिक एक ही सुई की तलाश करने के बजाय, अनंत विभिन्न सुइयों के टुकड़ों की खोज कर रहे हैं और फिर जो वे पाते हैं उसे समझने की कोशिश कर रहे हैं।

RNA वर्ल्ड थ्योरी से बाहर निकलें?

पृथ्वी पर जीवन के उद्भव के बारे में एक लोकप्रिय विचार, आरएनए वर्ल्ड थ्योरी, 1960 के दशक में वैज्ञानिकों कार्ल वाइस, फ्रांसिस क्रिक और लेस्ली ऑरगेल द्वारा विकसित की गई थी। आरएनए डीएनए की तुलना में सरल और अधिक बहुमुखी है, इसलिए कई वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि आरएनए के न्यूक्लिक एसिड में जीवन के मुख्य भवन ब्लॉक शामिल थे, जिन्होंने बाद में प्रोटीन बनाया जिसने डीएनए को जन्म दिया। 1980 के दशक में, वैज्ञानिकों ने राइबोजाइम, आरएनए एंजाइमों की खोज की जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं का कारण बनते हैं। आरएनए वर्ल्ड थ्योरी का समर्थन करने के लिए लग रहा था: राइबोजाइम एमिनो एसिड को जोड़कर प्रोटीन श्रृंखला बनाते हैं, और वे उन प्रक्रियाओं में शामिल होते हैं जो आरएनए स्पिलिंग और प्रजनन को सक्षम करते हैं।

हालांकि, वैज्ञानिकों ने कई कारणों से आरएनए वर्ल्ड थ्योरी पर संदेह व्यक्त किया, जिसमें आरएनए अग्रदूत अपर्याप्तता में बढ़ता विश्वास भी शामिल है। कृष्णमूर्ति ने बताया, “आरएनए में कैटेलिटिक क्षमताएं और जानकारी होती है, जो प्रोटीन में तब्दील हो जाती है, लेकिन आरएनए के बिल्डिंग ब्लॉक्स ज्यादा काम नहीं करते।” आरएनए वर्ल्ड थ्योरी के प्रस्ताव के लगभग 60 साल बाद, वैज्ञानिकों के पास अभी भी एक कारण श्रृंखला के साक्ष्य का अभाव है, जो आरएनए अग्रदूतों को जीवन से जोड़ते हैं जैसा कि हम जानते हैं, और कृष्णमूर्ति के काम ने कम से कम एक वैज्ञानिक को सिद्धांत पर अपनी स्थिति को उलटने के लिए प्रेरित किया। A 2012 जीव विज्ञान प्रत्यक्ष आरएनए विश्व परिकल्पना नामक प्रकाशन “जीवन के प्रारंभिक विकास का सबसे खराब सिद्धांत (सभी को छोड़कर)।”

डीएनए की रासायनिक संरचना का कलाकार चित्रण। छवि चरण: मैडलीन मूल्य बल्ल / क्रिएटिव कॉमन्स।

यदि आरएनए पहले नहीं आया, तो क्या किया?

उनके 1952 के “स्पार्क” प्रयोग में, रसायनज्ञ स्टेनली मिलर और हेरोल्ड उरे ने प्रारंभिक पृथ्वी पर स्थितियों को पुन: पेश करने की मांग की। उन्होंने बिजली के करंट को दोहराने के लिए एक विद्युत प्रवाह का उपयोग किया, यह देखने के लिए कि यह वायुमंडलीय गैसों को कैसे प्रभावित कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप अमीनो एसिड का उत्पादन हुआ। यह विचार कि गैर-जैविक अणु जैविक बना सकते हैं ने आगे की जांच का ध्यान लगभग पूरी तरह से अमीनो एसिड पर केंद्रित कर दिया है। कृष्णमूर्ति कहते हैं, “जीवन में अमीनो एसिड की आवश्यकता होती है, लेकिन” उन पर ध्यान केंद्रित करने से हमें जीवन की रासायनिक उत्पत्ति का जवाब नहीं मिला। ” “यह देखना हमारा कर्तव्य है कि और क्या संभव है।”

आरएनए वर्ल्ड थ्योरी के विकल्प वसंत हो रहे हैं, जिसमें कृष्णमूर्ति की प्रयोगशाला भी शामिल है। आरएनए के बिल्डिंग ब्लॉक्स के समान अन्य न्यूक्लियोटाइड एक साथ उभर सकते थे और आरएनए के साथ अन्य तंत्र उत्पन्न हो सकते थे जो बाद के सिस्टम के लिए मार्ग प्रशस्त करते थे। आरएनए वर्ल्ड थ्योरी “इसकी उपयोगिता को रेखांकित कर रही है” और कृष्णमूर्ति के अनुसार, यह “वैज्ञानिकों के विचारों को रोकता है और नए विचारों को विकसित नहीं होने देता है।”

डॉ। मार्था ग्रोवर, जॉर्जिया के इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में केमिकल और बायोमोलेक्युलर इंजीनियरिंग के प्रोफेसर, इससे सहमत हैं: “आरएनए वर्ल्ड थ्योरी जैसे निर्माण हमारी सोच को आगे बढ़ाने के लिए उपयोगी हैं, लेकिन उनकी व्याख्या बहुत सख्ती से नहीं की जानी चाहिए।” यदि वैज्ञानिक सिद्धांत से चिपके रहते हैं, तो वे आरएनए में विशेष रूप से समाप्त होने वाले स्रोत अणुओं और मार्गों की तलाश करेंगे, जो शुरू से ही अनगिनत अन्य संभावनाओं को समाप्त कर देते हैं।

कृष्णमूर्ति का काम बताता है कि आरएनए और डीएनए एक ही स्रोत अणुओं से उत्पन्न हो सकते हैं। उनकी प्रयोगशाला उस विचार के लिए प्रशंसनीय मार्गों की पहचान करती है, जिसमें एक डायमिडोफॉस्फेट शामिल है, एक अणु जो कि प्रीबायोटिक पृथ्वी पर मौजूद हो सकता है और जो कि फॉस्फोरस-नाइट्रोजन बंधन के माध्यम से हो सकता है, ने आरएनए और डीएनए के दोनों अग्रदूतों को किस्में में बदल दिया।
अन्य रासायनिक शोधकर्ता, जैसे कि एमआरसी प्रयोगशाला के जॉन सदरलैंड ऑफ मॉलिक्यूलर बायोलॉजी और नोबल पुरस्कार विजेता आनुवंशिकीविद् जैक सजोस्तक कृष्णमूर्ति के समान ही स्थिति बनाए रखते हैं। सदरलैंड ने प्रस्ताव दिया है कि आरएनए और डीएनए के अग्रदूत पहले जीन बनाने के लिए संयुक्त हो सकते हैं। एमआरसी लैबोरेटरी ऑफ मॉलिक्यूलर बायोलॉजी की डॉ। क्लाउडिया बोनफियो ने कहा कि वह इसे वास्तव में पेचीदा समझती हैं कि जीवन के आगमन से पहले डीएनए न्यूक्लियोटाइड प्रारंभिक पृथ्वी पर मौजूद हो सकते थे, संभवतः उसी रसायन विज्ञान से उत्पन्न होते हैं जो आरएनए के ब्लॉक, एमिनो एसिड का उत्पादन करता है। और लिपिड। ”

डीएनए का कलाकार चित्रण। CRIMIT: रिचर्ड व्हेलर (2007) / क्रिएटिव कॉमन्स।

खुले दिमाग रखने का महत्व

कृष्णमूर्ति को उम्मीद है कि जब आरएनए-प्रथम परिदृश्यों के लिए जीवन प्रयोगों की उत्पत्ति को सीमित नहीं किया जाएगा तो उनका काम एक बदलाव को गति देगा। बोनफियो सहमत हैं कि “डीएनए और आरएनए न्यूक्लियोटाइड की सह-उपस्थिति एक विस्तारित और अधिक व्यापक दृष्टिकोण के लिए द्वार खोलती है जहां डीएनए और आरएनए जीवन के उद्भव में अलग-अलग पूरक भूमिकाएं हो सकती हैं।” ग्रोवर इसी तरह “परिकल्पनाओं को प्रस्तुत करना और फिर उन्हें अमान्य करने के लिए कड़ी मेहनत और ईमानदारी से काम करना” के महत्व को रेखांकित करता है, जो कि वैज्ञानिक प्रयोग का सार है, यह साबित करना आसान है कि एक सिद्धांत को साबित करने के बजाय कितना आसान है। यह सहज-ज्ञानपूर्ण लग सकता है, लेकिन विज्ञान में स्वयं को गलत साबित करना स्वयं को सही साबित करने जितना ही मूल्यवान है। ग्रोवर कहते हैं, “आधुनिक शोध के माहौल में, एक परिकल्पना को दबाने का दबाव हो सकता है, व्यक्तिगत रूप से परिकल्पना में निवेश किया जा सकता है, और उस परिकल्पना का समर्थन करने के लिए सबूत खोजने का काम करना चाहिए।” “हालांकि, यह वास्तव में परिकल्पना संचालित अनुसंधान के बारे में जाने का सबसे अच्छा तरीका नहीं है।”

अन्य रूप से निहितार्थ

यदि वैज्ञानिक यह पता लगाने के लिए संघर्ष करते हैं कि आरएनए और डीएनए प्रारंभिक पृथ्वी पर कैसे उभरे, तो यह पता लगाने की कोशिश करें कि अन्य ग्रहों पर जीवन के निर्माण ब्लॉकों में क्या शामिल हो सकता है, विशेष रूप से अणुओं के अस्तित्व पर विचार करना असंभव हो सकता है, जिन्हें हमने अभी तक खोजा नहीं है। बोनफियो स्वीकार करता है कि ये अज्ञात प्रगति को रोक सकते हैं: “भले ही नए निर्माण ब्लॉकों को संश्लेषित किया जा सकता है और हमारे रासायनिक स्थान का विस्तार करके नए रासायनिक रास्ते का पता लगाया जा सकता है, लेकिन इस तरह की उन्नति को संभवतः प्रीबायोटिक प्रत्यारोपण या जैविक अप्रासंगिकता से समझौता किया जा सकता है। फिर भी, ऐसी खोजें अतिरिक्त-स्थलीय वातावरण में जीवन की खोज में उपयोगी अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकती हैं। ”

ग्रोवर बताते हैं कि “अन्य ग्रहों पर जीवन पूरी तरह से अलग हो सकता है, लेकिन अगर ग्रह पृथ्वी जैसा है, तो संभव है कि यह समान इमारत ब्लॉकों का चयन कर सकता है।” किंतु कौन जानता है? यही कारण है कि कृष्णमूर्ति एक्सोप्लेनेट्स के लिए अपने खुले दिमाग के दृष्टिकोण को लागू करते हैं। कृष्णमूर्ति ने बताया, “एक मिश्रण से शुरू करना काफी सामान्य है,”। “यह किसी भी दो प्रणालियों के लिए विशिष्ट है जो बेस-जोड़ी प्रतिकृति करते हैं, लेकिन आरएनए या डीएनए के लिए विशिष्ट नहीं हैं।” यदि वैज्ञानिक खुद को उन जीवों तक सीमित कर लेते हैं जो पृथ्वी-आधारित जीव विज्ञान में मौजूद हैं, तो उनके खाली हाथ आने की संभावना है।

संदर्भ के लिए शाही सेना और डीएनए की साइड-बाय-साइड तुलना।

अधिक सामान्य दृष्टिकोण लेना वैज्ञानिकों को अन्य संरचनाओं और प्रणालियों के बारे में सोचने के लिए आमंत्रित करता है जिनमें समान गुण होंगे लेकिन पूरी तरह से अलग इमारत ब्लॉकों के लिए नेतृत्व करेंगे। कृष्णमूर्ति ने कहा कि विभिन्न ग्रहों पर अलग-अलग रसायन मौजूद हैं, और “शायद एक्सोप्लैनेट ए पर संरचनाएं आरएनए के समान नहीं हैं लेकिन उनके समान रासायनिक या भौतिक गुण हैं।” उन विकल्पों को ध्यान में रखते हुए ग्रोवर के लिए भी महत्वपूर्ण है: “भले ही अन्य ग्रहों पर जीवन एक ही इमारत ब्लॉकों का उपयोग करता है, जैसे कि न्यूक्लियोबेस, पर्यावरण अलग-अलग विकासवादी पथों को जन्म दे सकता है।”

कृष्णमूर्ति स्वीकार करते हैं कि वैज्ञानिक “बहुत कम रासायनिक सुराग के साथ एक स्थिति को फिर से बनाने की कोशिश कर रहे हैं जैसा कि वास्तव में हुआ है।” भले ही उन्होंने कल एक पेपर प्रकाशित किया, जिसमें दिखाया गया था कि कैसे उनके प्रयोगशाला मिश्रित रसायन जो जीवन में बदल गए, “आपको अभी भी नहीं पता होगा कि क्या यह 4 अरब साल पहले हुआ था।” कृष्णमूर्ति के अनुसार, यहाँ का बड़ा रास्ता, सत्तारूढ़ चीजों के बजाय संभावनाओं को गले लगाना है। आखिरकार, पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति का पता लगाना “कोलुम्बो की तरह नहीं है”, कृष्णमूर्ति ने कहा। “आप चोर को पकड़ सकते हैं, लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि आप जानते हैं कि उसने अपराध कैसे किया है।”

इस काम को राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन और द्वारा समर्थित किया गया था नासा खगोल विज्ञान कार्यक्रम NSF के तहतरासायनिक विकास केंद्र (CHE-1504217) और द सिमंस फाउंडेशन (327124)।

स्रोत लिंक: https://astrobiology.nasa.gov/news/rna-and-dna-may-have-saded-building-blocks-and-may-have-appeared-at-the-same-time/

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