राइबोज़ ने शायद जीवन की बोरॉन रसायनिकी को जीवित रखने में मदद की

Scientific Reports में प्रकाशित एक अध्ययन पर नॉटिलस की रिपोर्ट के अनुसार, उल्कापिंडों में पाई जाने वाली एक शर्करा ने पृथ्वी पर जीवन से पहले की रसायनिकी में दोहरी भूमिका निभाई होगी।

इस शोध में राइबोज़ का अध्ययन किया गया है, जो एक नाज़ुक शर्करा है और RNA का हिस्सा बनती है। जीवित जीवों में RNA महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह आनुवंशिक जानकारी को संग्रहीत करने और उसका उपयोग करने में मदद करता है; कई वैज्ञानिकों का मानना है कि जीवन के शुरुआती चरणों में इसकी भूमिका थी। समस्या यह है कि राइबोज़ आसानी से टूट जाती है, खासकर गर्म किए जाने पर। इससे यह समझाना मुश्किल हो जाता है कि युवा पृथ्वी के कठोर वातावरण में इसकी पर्याप्त मात्रा कैसे बची रह सकती थी।

अध्ययन का प्रस्ताव है कि राइबोज़ ने शायद इस समस्या को खुद हल करने में मदद की। जब राइबोज़ बोरेट के संपर्क में आती है—जो बोरॉन, ऑक्सीजन और हाइड्रोजन से बना एक यौगिक है—तो बोरेट शर्करा को रासायनिक विघटन से बचा सकता है। नए निष्कर्षों से संकेत मिलता है कि यह संबंध दूसरी दिशा में भी काम करता था: राइबोज़ ने बोरेट खनिजों को घुलने के लिए प्रेरित किया, जिससे आसपास के पानी में अधिक बोरॉन रह गया।

एक प्राचीन रासायनिक मिश्रण का नाज़ुक घटक

जीवन की शुरुआत की जाँच करने वाले वैज्ञानिक अक्सर प्रयोगशाला में शुरुआती पृथ्वी पर संभव प्रतिक्रियाओं को दोहराते हैं। ये प्रयोग यह बता सकते हैं कि अलग-अलग रसायन कैसे व्यवहार करते हैं, लेकिन शुद्ध किए गए घटक और सावधानी से नियंत्रित परिस्थितियाँ प्राकृतिक परिवेश में होने वाली जटिल अंतःक्रियाओं को पूरी तरह सामने नहीं ला सकतीं।

इसलिए शोधकर्ताओं ने वास्तविक खनिजों का इस्तेमाल किया, जिनमें भारत के हिमालय में पुगा के गर्म जलस्रोतों से एकत्र की गई बोरेट की पपड़ियाँ भी शामिल थीं। इस स्थान पर इतना बोरॉन है कि वहाँ आने वालों के पैरों तले बोरेट लवण के जमाव चरमराते हैं। फिर भी, इन असाधारण रूप से बोरॉन-समृद्ध जल में भी कुछ प्रयोगशाला प्रयोगों में इस्तेमाल की जाने वाली सांद्रता का केवल एक छोटा-सा अंश ही पाया जाता है।

यह अंतर महत्वपूर्ण है, क्योंकि बोरॉन वाले खनिज आम तौर पर बहुत कम घुलते हैं। तत्व का बड़ा हिस्सा पानी में बने रहने के बजाय ठोस क्रिस्टलों का हिस्सा बन जाता है, जहाँ वह प्रतिक्रियाओं में भाग ले सकता था। नॉटिलस द्वारा वर्णित प्रयोगों में पाया गया कि राइबोज़ उन ठोस कणों के बनने में बाधा डाल सकती है और बोरेट खनिजों को घुलने में मदद कर सकती है। परिणामस्वरूप, घोल में बोरॉन की अधिक मात्रा उपलब्ध रहती है, जबकि घुला हुआ बोरेट राइबोज़ को सुरक्षित रखने में मदद करता है।

इससे एक संभावित फीडबैक लूप बनता है। एक खनिज यौगिक एक प्रमुख कार्बनिक अणु की रक्षा करता है, और वह अणु खनिज यौगिक को रासायनिक रूप से उपयोगी रूप में बनाए रखने में मदद करता है। ऐसा तंत्र जीवविज्ञान के प्रकट होने से पहले आवश्यक बढ़ती जटिलता वाली प्रतिक्रियाओं के लिए परिस्थितियों को अधिक अनुकूल बना सकता था।

उल्कापिंड, गर्म जलस्रोत और शुरुआती पृथ्वी

लगभग चार अरब वर्ष पहले की पृथ्वी आज के ग्रह से अलग थी। उसके वायुमंडल में ऑक्सीजन बहुत कम थी, ज्वालामुखीय गतिविधि अधिक तीव्र थी और उसकी सतह पर विरल ज्वालामुखीय क्षेत्र तथा लोहे से समृद्ध महासागर मौजूद थे। युवा सौरमंडल के उल्कापिंड भी अक्सर धरती से टकरा रहे थे और पानी तथा कार्बन-युक्त यौगिक ला रहे थे।

नॉटिलस ने एक अनुमान की रिपोर्ट दी है कि इस अवधि के दौरान हर वर्ष लगभग दस लाख टन कार्बन पृथ्वी पर पहुँचा होगा। 1969 में विक्टोरिया में गिरा मर्चिसन उल्कापिंड उन पदार्थों का एक नमूना उपलब्ध कराता है, जो पृथ्वी तक पहुँचे होंगे। वैज्ञानिकों को इसमें राइबोज़ और अन्य शर्कराएँ मिली हैं, जबकि गिरने के बाद इसके टुकड़े एकत्र करने वाले लोगों ने बताया कि इसके कार्बन-समृद्ध पदार्थों से मिट्टी के तेल जैसी तेज़ गंध आती थी।

पृथ्वी पर पहुँचने के बाद, ये यौगिक उन स्थानों पर जमा हो सकते थे जहाँ उनके पहुँचने की दर, उनके नष्ट होने की दर से अधिक थी। उदाहरण के लिए, उथली झीलें और जलकुंड पानी के वाष्पित होने के साथ पदार्थों को सघन कर सकते थे। ऐसे परिवेशों में खनिज, पानी और कार्बनिक यौगिक लंबे समय तक परस्पर क्रिया करने वाले रासायनिक मिश्रण उपलब्ध हो सकते थे।

जीवन की उत्पत्ति से जुड़े अध्ययनों में पारंपरिक रूप से इस बात पर ध्यान दिया गया है कि खनिजों ने कार्बनिक रसायनिकी को अधिक जटिल बनने में कैसे मदद की होगी। नया काम इस संबंध को दूसरी दिशा से भी देखता है और पूछता है कि कार्बनिक अणुओं ने अपने आसपास के खनिजों को कैसे बदला होगा।

जीवविज्ञान से पहले की रसायनिकी

यदि राइबोज़ और उससे जुड़े यौगिकों ने अधिक बोरॉन को घुले हुए रूप में बनाए रखा, तो उन्होंने पृथ्वी की शुरुआती सतह पर बनने वाले खनिजों के प्रकारों को भी प्रभावित किया होगा। राइबोज़ शायद दुर्लभ थी, लेकिन एथिलीन ग्लाइकॉल और ग्लिसरॉल भी बोरेट से जुड़ सकते हैं। प्राकृतिक खनिज जमावों पर इनके प्रभावों की अभी जाँच की जानी बाकी है।

शोधकर्ताओं का सुझाव है कि इसके प्रभाव बोरॉन से आगे भी जा सकते हैं। कार्बन-युक्त अणु अधिक प्रचुर तत्वों से जुड़े खनिजों के साथ परस्पर क्रिया कर सकते हैं, जिनमें सिलिका और कैल्शियम शामिल हैं। अगर ऐसा है, तो उल्कापिंडों द्वारा पहुँचाए गए या पृथ्वी पर बने रासायनिक मिश्रणों ने जीवित जीवों के अस्तित्व में आने से पहले चट्टानों और खनिज जमावों के बनने को प्रभावित किया होगा।

आधुनिक जीव जैव-खनिजीकरण के ज़रिये सीपियों और प्रवाल संरचनाओं का निर्माण करके भूविज्ञान को प्रत्यक्ष रूप से बदलते हैं। यह अध्ययन इस संभावना को उठाता है कि निर्जीव कार्बन यौगिकों ने खनिज निर्माण को इससे बहुत पहले, भू-रसायनिकी से जीवविज्ञान की ओर संक्रमण के दौरान, प्रभावित करना शुरू कर दिया था।

क्या इन अंतःक्रियाओं ने पूरे भू-दृश्यों को बदला था, यह अभी अज्ञात है। लेकिन इनका अध्ययन जीवन की उत्पत्ति के प्रयोगशाला मॉडलों को अधिक यथार्थवादी बना सकता है और वैज्ञानिकों को यह आकलन करने में मदद कर सकता है कि दूसरे विश्वों पर कौन-से वातावरण जीवन के उद्भव का समर्थन कर सकते हैं।