पृथ्वी पर जीवन की शुरुआत कैसे हुई इसका एक रासायनिक सुराग भाग 

पृथ्वी पर सदैव जीवन नहीं था। लेकिन लगभग 4 अरब साल पहले, पर्यावरण में कुछ बदलाव आया और जैविक गुणों वाली प्रणालियाँ उभरने लगीं। कई वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि अमीनो एसिड नामक अणुओं का जीवंत नृत्य इस बदलाव के लिए आंशिक रूप से जिम्मेदार है: अणु जुड़े, टूटे और अंततः जीवन बनाने के लिए एक साथ आए जैसा कि हम जानते हैं।

हम शायद कभी नहीं जान पाएंगे कि यह प्रक्रिया कैसे काम करती है, लेकिन आज रसायनज्ञों ने नई खोजें की हैं जो जीवन के निर्माण के आशाजनक सिद्धांतों पर आधारित हैं।

स्क्रिप्स रिसर्च में रसायन विज्ञान के सहायक प्रोफेसर, पीएचडी, ल्यूक लेमन कहते हैं, "रसायन विज्ञान ने जीवन को जटिल कैसे बनाया, यह सबसे दिलचस्प सवालों में से एक है जिस पर मानव जाति ने विचार किया है।" "प्रोटीन की उत्पत्ति के बारे में बहुत सारे सिद्धांत हैं लेकिन इन विचारों के लिए इतना प्रायोगिक प्रयोगशाला समर्थन नहीं है।"

लेमन ने हाल ही में प्रारंभिक पृथ्वी पर जीवन की विधि पर एक अध्ययन का सह-नेतृत्व किया; यह शोध प्रोसीडिंग्स ऑफ द नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज में प्रकाशित हुआ है । उन्होंने जॉर्जिया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी और सेंटर फॉर केमिकल इवोल्यूशन के शोधकर्ताओं के साथ मिलकर काम किया, जो राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन और नासा द्वारा समर्थित है।

जॉर्जिया टेक में पोस्टडॉक्टरल फेलो और पेपर के पहले लेखक मोरन फ्रेनकेल-पिंटर, पीएचडी, कहते हैं, "शोध हमें यह समझने में मदद करता है कि प्री-बायोटिक पृथ्वी पर सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए पेप्टाइड्स कैसे बन सकते हैं।" पेप्टाइड्स तब बनते हैं जब दो या दो से अधिक अमीनो एसिड बिल्डिंग ब्लॉक आपस में जुड़ते हैं, जिससे प्रोटीन बनता है जो हर जीव को बनाता है।

लेमन, फ्रेनकेल-पिंटर और इस क्षेत्र के कई अन्य वैज्ञानिकों को यह अजीब लगता है कि हमारे ग्रह पर प्रत्येक जीवित वस्तु 20 अमीनो एसिड के ठीक उसी सेट से अपना प्रोटीन बनाती है। वह विशिष्ट सेट क्यों? वैज्ञानिकों को पता है कि वहाँ बहुत सारे अमीनो एसिड हैं। दरअसल, 80 अमीनो एसिड तक वाले उल्कापिंड पृथ्वी पर उतरे हैं।

"प्रीबायोटिक अर्थ में, अमीनो एसिड का एक बहुत बड़ा सेट रहा होगा," लेमन कहते हैं, जो सेंटर फॉर केमिकल इवोल्यूशन में वैज्ञानिक सहयोगी भी हैं। "क्या इन 20 अमीनो एसिड के बारे में कुछ खास है, या ये विकास के कारण एक क्षण में ही जम गए?"

नए अध्ययन से पता चलता है कि इन 20 अमीनो एसिड पर जीवन की निर्भरता कोई दुर्घटना नहीं है। शोधकर्ता बताते हैं कि प्रोटीन में उपयोग किए जाने वाले अमीनो एसिड के प्रकार एक साथ जुड़ने की अधिक संभावना रखते हैं क्योंकि वे एक साथ अधिक कुशलता से प्रतिक्रिया करते हैं और कुछ अप्रभावी दुष्प्रभाव होते हैं।

यह खोज शोधकर्ताओं को समय में पीछे देखने और जीवन की उत्पत्ति के लिए आगे के सिद्धांतों का परीक्षण करने के लिए एक कामकाजी मॉडल प्रदान करती है। यह समझना कि पेप्टाइड्स कैसे बनते हैं, सिंथेटिक रसायन विज्ञान के क्षेत्र के लिए भी महत्वपूर्ण है, जहां वैज्ञानिक नए अणुओं को डिजाइन करने का प्रयास कर रहे हैं जिनका उपयोग दवा उपचार और सामग्री विज्ञान के लिए किया जा सकता है।

नेशनल साइंस फाउंडेशन के सेंटर फॉर केमिकल इनोवेशन के कार्यक्रम निदेशक कैथी कोवर्ट कहते हैं, "यह काम यह समझने की दिशा में एक वास्तविक कदम है कि जीवन के लिए आवश्यक प्रोटीन में कुछ बिल्डिंग ब्लॉक क्यों पाए जाते हैं।" "इस तरह के अनुसंधान के माध्यम से, केंद्र सभी जीवित चीजों की नींव, बायोपॉलिमर के रसायन विज्ञान पर प्रकाश डालने के अपने महत्वाकांक्षी मिशन को साकार कर रहा है।"

प्रयोग के लिए, शोधकर्ताओं ने "प्रोटीनसियस" अमीनो एसिड की तुलना की - जो आज जीवों द्वारा उपयोग किए जाते हैं - उन अमीनो एसिड से जो जीवित चीजों में मौजूद नहीं हैं। शोधकर्ताओं को पता था कि पानी के वाष्पीकरण ने प्रारंभिक पृथ्वी पर अमीनो एसिड को एक साथ जोड़ने के लिए आवश्यक स्थितियां पैदा की होंगी, इसलिए उन्होंने प्राकृतिक परिस्थितियों की नकल करने के लिए एक सुखाने की प्रतिक्रिया का उपयोग किया - पानी वाष्पित हो जाता है और गर्मी लागू होती है - जो अमीनो एसिड को पेप्टाइड बनाने का कारण बनती है।

लेमन कहते हैं, "गर्म करने और सुखाने के चक्रों के साथ, आप अमीनो एसिड की श्रृंखला बना सकते हैं जो प्रोटीन संरचनाओं के समान हैं।"

उनके प्रयोगों से पता चला है कि प्रोटीनयुक्त अमीनो एसिड एंजाइम या सक्रिय एजेंटों जैसे किसी अन्य तत्व की आवश्यकता के बिना बड़े "मैक्रोमोलेक्यूल्स" बनाने के लिए सहज रूप से जुड़ने की अधिक संभावना रखते हैं। यह जुड़ाव प्रोटीन बनाने में एक महत्वपूर्ण कदम है।

ऐसा प्रतीत होता है कि प्रोटीनयुक्त अमीनो एसिड अपनी संरचना के एक भाग, जिसे अल्फ़ा-एमाइन कहा जाता है, के माध्यम से प्रतिक्रियाशीलता पसंद करते हैं। उन्होंने ज्यादातर रैखिक, प्रोटीन जैसी रीढ़ की हड्डी "टोपोलॉजी" (ज्यामितीय संरचनाएं) बनाईं। यह प्रवृत्ति इन अमीनो एसिड को मोड़ने और बांधने में एक प्रमुख शुरुआत दे सकती है, जो अंततः प्रोटीन की ओर ले जाती है।

उनके द्वारा देखे गए रसायन विज्ञान के आधार पर, वैज्ञानिकों के पास अब आज के प्रोटीन में पाए जाने वाले सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए अमीनो एसिड के चयन के लिए एक संभावित स्पष्टीकरण है।

लेमन कहते हैं, "यह एक पूरी तरह से रासायनिक प्रेरक शक्ति है जो अन्य अमीनो एसिड की तुलना में कुछ अमीनो एसिड के चयन का कारण बन सकती है।"

लोरेन विलियम्स, पीएचडी, जॉर्जिया टेक के प्रोफेसर और अध्ययन के सह-नेता, का कहना है कि शोध रसायनज्ञों को यह समझने के लिए एक प्रारंभिक बिंदु देता है कि प्रारंभिक पृथ्वी पर जीवन कैसे शुरू हुआ होगा, जिसे हेडियन अर्थ भी कहा जाता है। विलियम्स, जो सीसीई के सदस्य भी हैं, कहते हैं, "हम यह समझना शुरू कर रहे हैं कि कैसे पूरी तरह से रासायनिक प्रक्रियाएं, हेडियन पृथ्वी पर आधारित, ऐसे अणुओं का उत्पादन कर सकती हैं जिनमें जैविक पॉलिमर के साथ आश्चर्यजनक समानताएं हैं।"

आगे बढ़ते हुए, शोधकर्ता यह जांच करना चाहेंगे कि ये अमीनो एसिड आरएनए के साथ कैसे बातचीत करते हैं, प्रारंभिक घटक जिसने विकास में अगला कदम संभव बनाया होगा।

फ्रेनकेल-पिंटर कहते हैं, "यह जानना दिलचस्प होगा कि प्रोटीन के ये सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए पूर्वज आरएनए जैसे नकारात्मक चार्ज वाले अणुओं के साथ कैसे सहयोग करते हैं।"

https://www.sciencedaily.com/releases/2019/08/190801093310.htm?fbclid=IwAR1GzJhGqjWG1Hijp_Y8tYg7FcQVZmS4DN6XGHoF7yKofHwxUll1mgsDTBw#