काठमाडौँ — पृथ्वीमा जीवनको उत्पत्ति कसरी भयो भन्ने वैज्ञानिक रहस्य अझै सुल्झिएको छैन। लामो समयदेखि वैज्ञानिकहरूले पुच्छ्रेताराले प्रारम्भिक पृथ्वीमा जीवनका लागि आवश्यक जैविक अणुहरू ल्याएको हुनसक्ने मान्यता राख्दै आएका थिए। तर क्याम्ब्रिज विश्वविद्यालयको नेतृत्वमा गरिएको नयाँ अध्ययनले यो मान्यतामाथि प्रश्न उठाएको छ।

Scientific Reports जर्नलमा अक्टोबर २८ मा प्रकाशित अध्ययनअनुसार, पृथ्वीमा ठोक्किने पुच्छ्रेताराको अत्यधिक गति र त्यसबाट उत्पन्न हुने ताप तथा दबाबका कारण जीवनको पूर्वाधार मानिने महत्त्वपूर्ण रासायनिक अणुहरू नष्ट हुनसक्ने देखिएको छ।

एक लाख कम्प्युटर सिमुलेसनमा यस्तो नतिजा

अनुसन्धानकर्ताहरूले करिब चार अर्ब वर्षअघि पृथ्वीमा १०० मिटरभन्दा ठूला एक लाखभन्दा बढी पुच्छ्रेतारा ठोक्किएको हुनसक्ने अवस्थालाई आधार बनाएर एक लाख पटक कम्प्युटर सिमुलेसन गरेका थिए।

अध्ययनको नतिजाअनुसार, कुल सिमुलेसनमध्ये ५४ प्रतिशतमा जीवनको पूर्व-जैविक रासायनिक प्रक्रियाका लागि पर्याप्त मात्रामा हाइड्रोजन साइनाइड (एचसीएन) पृथ्वीमा पुर्‍याउन कुनै पनि ठोक्काइ सफल भएन। बाँकी ४६ प्रतिशतमा कम्तीमा एउटा ठोक्काइबाट केही मात्रामा एचसीएन पुगे पनि त्यसको मात्रा जीवनको सुरुआती रासायनिक प्रक्रिया अघि बढाउन पर्याप्त नहुने सम्भावना देखियो।

अध्ययनका प्रमुख लेखक रिचार्ड एनस्लोका अनुसार पुच्छ्रेताराहरू पृथ्वीमा अत्यधिक उच्च गतिमा ठोक्किने भएकाले त्यसबाट उत्पन्न हुने तापक्रम र दबाबले एचसीएनजस्ता संवेदनशील जैविक अग्रद्रव्य नष्ट गर्न सक्छन्।

पुच्छ्रेतारालाई किन मानिन्थ्यो जीवनको स्रोत?

पुच्छ्रेतारालाई सामान्यतया ‘फोहोर हिउँका गोला’ भनिन्छ। तिनमा बरफसँगै धुलो, चट्टान र विभिन्न जैविक पदार्थ पाइन्छन्। नासाका अनुसार यी पिण्डहरू करिब ४ अर्ब ६० करोड वर्षअघि सौर्यमण्डल निर्माण हुँदाका अवशेष हुन्।

पुच्छ्रेताराले प्रारम्भिक पृथ्वीमा पानी र जीवनका लागि आवश्यक जैविक यौगिक पुर्‍याएको हुनसक्ने विश्वास लामो समयदेखि रहँदै आएको छ। सन् १९६१ मा वैज्ञानिक जोन ओरोले Nature जर्नलमा प्रकाशित गरेको अनुसन्धानले पुच्छ्रेताराको ठोक्काइबाट प्रारम्भिक पृथ्वीमा जैवरासायनिक यौगिक बन्न सक्ने सम्भावनालाई थप बल दिएको थियो।

तर नयाँ अध्ययनले पुच्छलताराले बोकेर ल्याएका रासायनिक पदार्थ पृथ्वीको वायुमण्डल र सतहमा आइपुग्दासम्म सुरक्षित रहन नसक्ने सम्भावना औँल्याएको छ।

समुद्रमा ठोक्किने पुच्छलताराबाट केही एचसीएन बचे पनि त्यो विशाल पानीमा मिसिएर पातलिने भएकाले आवश्यक सघनता कायम गर्न कठिन हुने अनुसन्धानकर्ताहरूको भनाइ छ।

जीवनको उत्पत्तिमा एचसीएन किन महत्त्वपूर्ण?

हाइड्रोजन साइनाइड (एचसीएन) हाइड्रोजन, कार्बन र नाइट्रोजनबाट बनेको रासायनिक यौगिक हो। यसले जीवनका आधारभूत संरचना निर्माण गर्ने विभिन्न रासायनिक प्रतिक्रियामा भूमिका खेल्न सक्छ। विशेषगरी एमिनो एसिडलगायत जैविक अणु निर्माणका प्रक्रियामा यसको महत्त्व रहेको मानिन्छ।

ह्याली र हेल–बपजस्ता पुच्छ्रेतारामा एचसीएन फेला परिसकेको छ। त्यसैले अनुसन्धानकर्ताहरूले पुच्छलताराबाट पृथ्वीमा पुग्न सक्ने जीवनका कच्चा पदार्थको प्रतिनिधिका रूपमा यसलाई अध्ययन गरेका हुन्।

तर जीवनको उत्पत्तिका लागि एचसीएन मात्र पर्याप्त हुँदैन। फस्फोरस र सल्फरजस्ता तत्त्वयुक्त यौगिक पनि आवश्यक पर्छन्। पुच्छलतारामा यी सबै पदार्थ पर्याप्त मात्रामा उपलब्ध हुने तथा ठोक्किएको स्थानमा तरल पानी र आवश्यक वातावरण भेटिने निश्चितता हुँदैन।

जीवन अन्तरिक्षबाट आएको थियो भन्ने सिद्धान्तमाथि बहस

पृथ्वीमा जीवन वा जीवनका आधारभूत तत्त्व अन्तरिक्षबाट आएको हुनसक्ने अवधारणालाई ‘प्यानस्पर्मिया’ भनिन्छ। स्विडिस वैज्ञानिक स्भान्ते अरेनियसले सन् १९०८ मा प्रकाशित आफ्नो पुस्तक Worlds in the Making मा सूक्ष्मजीवहरू प्रकाशको दबाबका कारण अन्तरिक्षमा फैलिन सक्ने परिकल्पना प्रस्तुत गरेका थिए।

यद्यपि नयाँ अध्ययनले प्यानस्पर्मियाको सम्पूर्ण अवधारणालाई अस्वीकार गरेको छैन। यसले पुच्छ्रेताराको उच्च गतिको ठोक्काइबाट एचसीएनजस्ता संवेदनशील अणु सुरक्षित रूपमा पृथ्वीमा पुग्ने सम्भावना कमजोर रहेको मात्र देखाएको हो।

पृथ्वी, क्षुद्रग्रह र मङ्गलमा खोजी

नयाँ अध्ययनपछि वैज्ञानिकहरूले जीवनको उत्पत्तिसम्बन्धी अन्य सम्भावनालाई थप महत्त्व दिएका छन्।

पृथ्वीमै जैविक अणु निर्माण: प्रारम्भिक पृथ्वीमा रहेको पानी, खनिज, वायुमण्डलीय ग्यास र विभिन्न ऊर्जा स्रोतको अन्तरक्रियाबाट जीवनका आधारभूत रासायनिक अणु पृथ्वीमै बनेका हुनसक्ने सम्भावना छ। यसलाई आदिम रासायनिक सूप (प्राइमोर्डियल सुप) को अवधारणासँग जोडेर अध्ययन गरिँदै आएको छ।

क्षुद्रग्रहको योगदान: पुच्छ्रेताराको तुलनामा क्षुद्रग्रहहरू कम गतिमा पृथ्वीमा ठोक्किने सम्भावना रहेकाले तिनले जैविक अणु सुरक्षित रूपमा पुर्‍याउन सक्ने अनुमान गरिएको छ। बेनु र र्युगु क्षुद्रग्रहबाट ल्याइएका नमूनामा एमिनो एसिडलगायत जैविक पदार्थ भेटिनुले यस सम्भावनालाई थप बल दिएको छ।

प्राचीन मङ्गलको वातावरण: पृथ्वीभन्दा सानो र सूर्यबाट टाढा रहेको मङ्गल ग्रहमा पुच्छ्रेताराहरू तुलनात्मक रूपमा कम गतिमा ठोक्किने हुनसक्छन्। त्यसैले एचसीएनजस्ता संवेदनशील अणु त्यहाँ बढी सुरक्षित रहन सक्ने सम्भावना वैज्ञानिकहरूले औँल्याएका छन्। यसले प्राचीन मङ्गलमा जीवनको उत्पत्तिका लागि अनुकूल रासायनिक अवस्था थियो कि थिएन भन्ने खोजीलाई पनि नयाँ दिशा दिन सक्छ।

पुच्छ्रेताराको भूमिका पूर्ण रूपमा अस्वीकार गर्न मिल्दैन

नयाँ अध्ययनले पुच्छ्रेताराको भूमिका सीमित देखाए पनि त्यसलाई जीवनको उत्पत्तिसँग पूर्ण रूपमा असम्बन्धित मान्न नहुने विज्ञहरूको धारणा छ।

रोयल होलोवे विश्वविद्यालयकी पृथ्वीविज्ञान प्राध्यापक क्विनी चानका अनुसार एचसीएन पृथ्वीको वायुमण्डलमा प्रवेश गर्नुअघि नै अन्य रासायनिक प्रतिक्रियामा सहभागी भएर एमिनो एसिडजस्ता तुलनात्मक रूपमा स्थिर जैविक यौगिकमा परिणत हुन सक्छ।

त्यस्तै, अल्बियन कलेजकी भौतिकशास्त्र प्राध्यापक निकोल जेलनरले पनि पुच्छ्रेताराको सम्भावित योगदानलाई पूर्ण रूपमा अस्वीकार गर्न नमिल्ने बताएकी छन्। यद्यपि नयाँ अध्ययनले तिनको भूमिका कति सीमित हुनसक्छ भन्ने विषयमा महत्त्वपूर्ण तथ्य प्रस्तुत गरेको उनको भनाइ छ।

जीवनको सुरुआत अझै रहस्यमय

पृथ्वीमा जीवन कसरी सुरु भयो भन्ने प्रश्नको ठोस उत्तर वैज्ञानिकहरूले अझै पाउन सकेका छैनन्। नयाँ अध्ययनले पुच्छ्रेताराबाट जीवनका आधारभूत रासायनिक पदार्थ पृथ्वीमा पुगेको पुरानो मान्यतालाई कमजोर बनाए पनि जीवनको उत्पत्तिबारे नयाँ सम्भावनाको खोजीलाई थप प्रोत्साहन दिएको छ।

अब वैज्ञानिकहरूले पृथ्वीका प्राचीन चट्टान, क्षुद्रग्रहबाट ल्याइएका नमूना, मङ्गल ग्रहका पुराना भूगर्भीय संरचना र प्रयोगशालामा गरिने पूर्व-जैविक रासायनिक परीक्षणलाई एकसाथ अध्ययन गर्नुपर्ने देखिएको छ।

यस अध्ययनले पुच्छ्रेताराले जीवनका लागि आवश्यक सामग्री बोकेर ल्याएको हुनसक्ने सम्भावना देखाए पनि पृथ्वीमा ठोक्किँदा ती पदार्थ नष्ट भएको हुनसक्ने औँल्याएको छ। त्यसैले पृथ्वीमा जीवनको सुरुआत अन्तरिक्षबाट आएको कुनै एउटा ‘जीवनको बीउ’ बाट नभई पृथ्वीकै रसायन, पानी, ऊर्जा र लामो समयको अन्तरक्रियाबाट भएको हुनसक्ने सम्भावना थप बलियो बनेको छ।

पृथ्वीमै जीवन कसरी सुरु भयो होला?

अन्तरिक्षबाट जीवनका तत्त्व आएनन् भन्ने नयाँ अनुमानले जीवनको उत्पत्ति निश्चित रूपमा पृथ्वीबाहिरबाट भयो भन्ने अर्थ लगाउनु हुँदैन। वैज्ञानिकहरूका अनुसार प्राचीन पृथ्वीमा पानी, कार्बनयुक्त ग्यास, खनिज र सूर्य, बिजुली वा समुद्री तातो झरनाको ऊर्जा मिलेर सरल रसायनबाट जीवनका आधारभूत अणुहरू बन्न सक्थे।

पहिलो चरण: सरल ग्यासबाट जैविक अणु

करिब ४ अर्ब वर्षअघिको पृथ्वीमा पानीको वाष्प, मिथेन, अमोनिया, हाइड्रोजन र कार्बन डाइअक्साइडजस्ता ग्यासहरू थिए। १९५२ को प्रसिद्ध मिलर–युरी प्रयोगमा यस्ता ग्यास र पानीलाई बिजुलीको चिनारीले ‘बिजुलीचुँडी’ जस्तो ऊर्जा दिँदा एमिनो एसिड जस्ता जैविक अणु बने, जुन प्रोटिन बनाउने आधार हुन् ।

यसको अर्थ यो होइन कि प्रयोगशालामा जीवन बन्यो; तर यसले देखायो कि पृथ्वीको वातावरणमा उपलब्ध सरल अकार्बनिक पदार्थहरूबाट जीवनका निर्माण-सामग्री बन्न सक्छन्। नासाका अनुसार सूर्यका ऊर्जायुक्त कणहरूले पनि प्रारम्भिक वायुमण्डलका ग्याससँग प्रतिक्रिया गरी एमिनो एसिड र कार्बोक्सिलिक एसिड बनाउन सक्छन्।

समुद्रको तल्लो तातो झरना

अर्को बलियो परिकल्पना भने समुद्र तलका ‘हाइड्रोथर्मल भेन्ट’—तातो खनिजयुक्त पानी निस्कने चिम्नीजस्ता संरचना—सम्बन्धित छ। त्यहाँ तातो पानी, चिसो समुद्री पानी र फलामयुक्त खनिज भेट्दा रासायनिक प्रतिक्रिया हुन्छ; खनिजले उत्प्रेरकको काम गरेर साना जैविक अणु बनाउन मद्दत गर्न सक्छ।

प्रयोगशालामा बनाइएका क्षारीय हाइड्रोथर्मल चिम्नीहरूमा RNA बन्न सक्ने र खनिजभित्रका साना कोठाहरूले रसायनलाई बाहिरी वातावरणबाट छुट्टाएर ‘प्रोटो-कोशिका’ जस्तो वातावरण बनाउन सक्ने प्रमाण पनि भेटिएको छ।

RNA संसार: पहिलो ‘आत्म-प्रतिलिपि’

आजको जीवनमा DNA ले आनुवंशिक सूचना राख्छ, प्रोटिनले काम गर्छ र RNA दुवैबीच सञ्चार गर्छ। तर सुरुमा RNA ले दुवै काम गर्न सक्ने हुनसक्छ भन्ने ‘RNA World’ सिद्धान्त छ—यसले आफ्नो प्रतिलिपि बनाउन सक्थ्यो र केही रासायनिक प्रतिक्रिया पनि चलाउन सक्थ्यो।

पछि लिपिडजस्ता अणुहरूले RNA लाई घेरेर साना थैली बनाए, जसलाई वैज्ञानिकहरूले पहिलो प्रोटो-कोशिका भन्छन्। यी संरचनाहरूले भित्रको रसायनलाई बाहिरको वातावरणबाट अलग राखेर चयन, वृद्धि र प्रतिलिपिको प्रक्रिया सुरु गर्न सक्थे।

कुन ठाउँमा हुनसक्थ्यो?

वैज्ञानिकहरू एकमत छैनन् कि जीवनको सुरुवात ठीक कहाँ भयो। तर मुख्य उम्मेदवारहरू यी हुन्:

• समुद्र तलका तातो झरना: निरन्तर ताप, खनिज र रासायनिक असन्तुलन उपलब्ध हुने वातावरण।science.nasa+1

• ताता ताल वा ज्वारभाटाका पोखरी: सुक्खिने र भिज्ने चक्रले अणुहरूलाई सघन बनाउन सक्थ्यो।

• ताता मुहान र ज्वालामुखी क्षेत्र: ऊर्जा र खनिजको स्रोत भएका ठाउँ।

• बरफ वा चिसो वातावरण: केही अणुहरूलाई सुरक्षित राख्न र सघन बनाउन सक्ने सम्भावना।

जीवन बन्न के–के चाहिन्थ्यो?

जीवनको सुरुवातका लागि केवल एमिनो एसिड मात्र पर्याप्त थिएन। निम्न तत्त्वहरू एउटै वातावरणमा लामो समयसम्म मिल्नुपर्थ्यो:

• कार्बन, हाइड्रोजन, अक्सिजन, नाइट्रोजन, फस्फोरस र सल्फरयुक्त सरल यौगिक।

• ऊर्जा—सूर्यको किरण, बिजुली, रासायनिक ऊर्जा वा समुद्री ताप।

• पानी, जसले अणुहरूलाई भेटाउने र प्रतिक्रिया गराउने माध्यम बन्थ्यो।

• खनिज सतह, जसले अणुहरूलाई जम्मा गर्न, सुरक्षित राख्न र प्रतिक्रिया गराउन सक्थ्यो।

अझै खुला रहस्य

वैज्ञानिकहरूले जीवनका निर्माण-सामग्री बन्न सक्ने धेरै बाटा पत्ता लगाइसकेका छन्, तर सरल अणुबाट स्वयं-प्रतिलिपि हुने, चयन गर्ने र विकसित हुने पहिलो कोशिकासम्म पुग्ने पूरा क्रम अझै पूर्ण रूपमा पुनर्निर्माण गर्न सकेका छैनन्। नासाले पनि यो कथाका सबै बिन्दु जोड्न बाँकी नै रहेको स्वीकार गरेको छ।

त्यसैले यो विषयलाई यसरी बुझ्न सकिन्छ: पुच्छलताराले केही सामग्री ल्याएका हुनसक्छन्, तर जीवनको वास्तविक ‘रसोई’ सम्भवतः पृथ्वीकै पानी, खनिज, ऊर्जा र अरबौँ वर्षको रासायनिक परीक्षणमा थियो।