एक रोमांचक नए अध्ययन से पता चला है कि पृथ्वी पर जीवन ग्रह के निर्माण के कुछ सौ मिलियन वर्षों के भीतर ही पनप चुका था।

आज जीवित सभी जीव एक ही सामान्य पूर्वज से निकले हैं, जिसे LUCA (अंतिम सार्वभौमिक सामान्य पूर्वज) के रूप में जाना जाता है। LUCA सभी आधुनिक कोशिकीय जीवन का परिकल्पित पूर्वज है, बैक्टीरिया से लेकर रेडवुड पेड़ों तक और निश्चित रूप से, मनुष्य। यह जीवन के पेड़ की जड़ का प्रतिनिधित्व करता है इससे पहले कि यह आज पहचाने जाने वाले समूहों में विभाजित हो जाए: बैक्टीरिया, आर्किया और यूकेरिया।

टीम ने जीवित प्रजातियों के जीनोम से जीन की तुलना की, समय के साथ उनके अनुक्रमों में उत्परिवर्तन की गणना की क्योंकि वे LUCA में एक पूर्वज साझा करते थे। कुछ प्रजातियों के पृथक्करण की तिथि निर्धारित करने के लिए जीवाश्म रिकॉर्ड का उपयोग करके, शोधकर्ताओं ने भौतिकी में गति की गणना करने के लिए उपयोग किए जाने वाले समीकरण के आनुवंशिक समकक्ष का उपयोग करके यह अनुमान लगाया कि LUCA कब अस्तित्व में था। उनके परिणामों ने संकेत दिया कि LUCA लगभग 4.2 बिलियन वर्ष पहले रहता था, जो पृथ्वी के बनने के लगभग 400 मिलियन वर्ष बाद था।

“हमें उम्मीद नहीं थी कि पृथ्वी के निर्माण के करोड़ों साल बाद ही LUCA इतना पुराना हो जाएगा। हालांकि, हमारे नतीजे प्रारंभिक पृथ्वी की रहने की क्षमता के बारे में आधुनिक विचारों से मेल खाते हैं,” यूनिवर्सिटी ऑफ ब्रिस्टल के स्कूल ऑफ अर्थ साइंसेज की सह-लेखिका डॉ. सैंड्रा अल्वारेज़-कैरेटेरो ने कहा।

LUCA का जटिल जीवविज्ञान

जीव विज्ञानी जीवन वृक्ष के पुनर्निर्माण के लिए आधुनिक जीवों के डीएनए अनुक्रमों का उपयोग करते हैं और सभी जीवित चीजों के सबसे हाल के सामान्य पूर्वज – जीवन वृक्ष के “तने” की संभावित विशेषताओं का पता लगाते हैं।

सभी जीव, चाहे कितने भी सरल या जटिल क्यों न हों, एक ही मूल आनुवंशिक कोड का उपयोग करते हैं। डीएनए और आरएनए को बनाने वाले न्यूक्लियोटाइड सार्वभौमिक हैं। जबकि, यदि कई पूर्वज स्वतंत्र रूप से विकसित हुए थे, तो हम जीवन के विभिन्न रूपों में आनुवंशिक कोड में महत्वपूर्ण भिन्नता देखने की उम्मीद करेंगे।

जीवन में डीएनए प्रतिकृति, प्रतिलेखन और अनुवाद जैसी मूलभूत प्रक्रियाओं के लिए उल्लेखनीय रूप से समान जैव रासायनिक मार्ग हैं। इन प्रक्रियाओं में शामिल एंजाइम और आणविक मशीनरी अत्यधिक संरक्षित हैं। इसके अतिरिक्त, विभिन्न प्रजातियों में जीनोम के अध्ययन से आवश्यक सेलुलर कार्यों में शामिल जीन के मूल समूह में एक उल्लेखनीय समानता का पता चलता है।

पृथ्वी पर जीवन के इतिहास में प्रोटीन में उन्हीं 20 मानक अमीनो एसिड का उपयोग किया गया है। इस सेट को संभवतः प्रारंभिक विकास के दौरान “विहित” या मानकीकृत किया गया था। इससे पहले, जीवों द्वारा नई सिंथेटिक प्रूफरीडिंग और कोडिंग क्षमताओं के विकास के साथ-साथ छोटे अमीनो एसिड सेट धीरे-धीरे विस्तारित हुए। इसके अलावा, सभी जीवित चीजें अपनी कोशिकाओं को शक्ति देने के लिए ऊर्जा के रूप में एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट या एटीपी का उपयोग करती हैं।

आनुवंशिक, जैव रासायनिक और जीवाश्म डेटा से प्राप्त साक्ष्य की ये सभी अलग-अलग रेखाएँ एक ही निष्कर्ष की ओर इशारा करती हैं। ऐसा लगता है कि पृथ्वी पर सभी जीवन की उत्पत्ति LUCA से हो सकती है। शायद हमारे LUCA से पहले मौलिक रूप से भिन्न जीवविज्ञान वाले अन्य प्रकार के जीवन रूप प्रकट हुए, लेकिन वे जीवित नहीं रहे।

बैक्टीरिया से मनुष्य तक: जीवन के वृक्ष का LUCA तक का पता लगाना

यद्यपि LUCA का सटीक रूप अभी भी एक रहस्य है, शोधकर्ताओं का सुझाव है कि यह एक सरल कोशिका थी जिसमें आज के सभी जीवन रूपों में पाए जाने वाले प्रमुख घटक, जैसे राइबोसोमल प्रोटीन और एटीपी सिंथेस शामिल थे।

सबसे पहले ज्ञात माइक्रोफ़ॉसिल्स लगभग 3.5 बिलियन वर्ष पुराने हैं। इसलिए, हम जानते हैं कि जीवन कम से कम उतना पुराना है। हालाँकि, चूँकि LUCA के फिंगरप्रिंट अभी भी आधुनिक जीवों के जीन में दिखाई देते हैं, इसलिए वैज्ञानिक आनुवंशिक घड़ी को पीछे घुमाने और जीवन के पेड़ पर उलटी दिशा में यात्रा करने के लिए विशेष तकनीकों का उपयोग कर सकते हैं जब तक कि वे तने तक न पहुँच जाएँ।

LUCA के जीव विज्ञान को समझने के लिए, नए अध्ययन ने LUCA की वंशावली के माध्यम से जीवित प्रजातियों के शारीरिक लक्षणों का मॉडल तैयार किया। जीनों का विकासवादी इतिहास वंशों के बीच उनके आदान-प्रदान से जटिल है। हालाँकि, सही मॉडल का उपयोग करके इन अंतरों को सुलझाया जा सकता है और LUCA की विशेषताओं को भी प्रकट किया जा सकता है।

“यहाँ वास्तविक लाभों में से एक जीन-वृक्ष प्रजाति-वृक्ष सामंजस्य दृष्टिकोण को ऐसे विविध डेटासेट पर लागू करना है जो जीवन के प्राथमिक डोमेन आर्किया और बैक्टीरिया का प्रतिनिधित्व करता है। यह हमें अनुमति देता है [speak] सह-लेखक डॉ. टॉम विलियम्स ने कहा, “कुछ आत्मविश्वास के साथ अध्ययन करें और इस बात का आकलन करें कि LUCA ने किस तरह से जीवन जिया,”

अध्ययन से पता चला कि LUCA एक जटिल जीव था, जो आधुनिक प्रोकैरियोट्स (एकल-कोशिका वाले जीव जिनकी कोशिका में नाभिक और अन्य झिल्ली-बद्ध अंग नहीं होते) के समान था, जिसमें एक प्रारंभिक प्रतिरक्षा प्रणाली थी जो वायरस के साथ बातचीत का संकेत देती है। प्रोफेसर डेविड पिसानी ने उल्लेख किया कि LUCA की प्रतिरक्षा प्रणाली से पता चलता है कि यह 4.2 अरब साल पहले भी वायरस के साथ हथियारों की दौड़ में शामिल था।

LUCA के कचरे ने संभवतः मीथेनोजेन्स जैसे अन्य सूक्ष्मजीवों को पोषण दिया, जिससे एक पुनर्चक्रण पारिस्थितिकी तंत्र का निर्माण हुआ। इस अंतर्दृष्टि का तात्पर्य है कि प्रारंभिक पृथ्वी पर एक पारिस्थितिकी तंत्र जल्दी से स्थापित हो गया था।

प्रारंभिक पृथ्वी की ओर एक खिड़की

LUCA के समय में, प्रारंभिक पृथ्वी आज की तुलना में नाटकीय रूप से भिन्न स्थान थी। ग्रह के वायुमंडल में ऑक्सीजन की कमी थी और इसके बजाय मीथेन, अमोनिया, हाइड्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड की मोटी धुंध में ढका हुआ था। सतह पर महासागरों का प्रभुत्व था, ज्वालामुखी द्वीपों और हाइड्रोथर्मल वेंट से युक्त। ये वेंट समुद्र में गर्म, खनिज युक्त पानी फेंकते थे, जो संभवतः प्रारंभिक जीवन के लिए आवश्यक ऊर्जा और रासायनिक निर्माण खंड प्रदान करते थे। इस बीच, पृथ्वी की पपड़ी अभी भी ठंडी और ठोस हो रही थी। और ग्रह पर अक्सर धूमकेतु और उल्कापिंडों की बमबारी होती थी।

प्रारंभिक पृथ्वी नरक थी – लेकिन किसी तरह ग्रह के बनने के केवल चार सौ मिलियन वर्ष बाद ही जीवन ने अपना रास्ता खोज लिया। पृथ्वी 4.53 बिलियन वर्ष पुरानी है। 2023 के अंत में प्रकाशित एक पुराने अध्ययन से पता चलता है कि LUCA के प्रकट होने की समयरेखा और भी पुरानी है, जो कि 4.32 से 4.52 बिलियन वर्ष पहले की है।

अध्ययन के लेखक इस बात पर जोर देते हैं कि अध्ययन ने कई विषयों से डेटा और विधियों को संयोजित किया है ताकि प्रारंभिक पृथ्वी और जीवन के बारे में ऐसी जानकारी सामने आ सके जो किसी एक क्षेत्र द्वारा अकेले प्राप्त नहीं की जा सकती। प्रारंभिक पृथ्वी पर पारिस्थितिकी तंत्र की तेजी से स्थापना से पता चलता है कि ब्रह्मांड में कहीं और भी पृथ्वी जैसे जीवमंडल पर जीवन पनप रहा हो सकता है।

यह निष्कर्ष जर्नल में प्रकाशित हुआ प्रकृति पारिस्थितिकी और विकास.