રાસાયણિક ઉત્ક્રાંતિ : સાદાં રાસાયણિક તત્ત્વોમાંથી પ્રોટીન, ન્યૂક્લીઇક (nucleic) ઍસિડ, પૉલિસૅકેરાઇડ જેવા જીવનાવદૃશ્યક સંકીર્ણ કાર્બનિક અણુઓની ઉત્પત્તિ. જીવનની ઉત્ક્રાંતિ અંગેની જિજ્ઞાસા જૈવિક અણુઓના ઊગમ વિશે વિચાર કરવા પ્રેરે છે.
ભૂસ્તરીય ઇતિહાસમાં કોઈ એવો પ્રાગ્-જૈવિક કાળ હોવો જોઈએ, જે દરમિયાન કાર્બનિક સંયોજનો બન્યાં હશે તથા તેઓ મનુષ્યની જૈવિક પ્રણાલીઓમાં મળતાં સંકીર્ણ સંયોજનોમાં પરિવર્તન પામ્યાં હોવાં જોઈએ. પ્રાગ્-જૈવિક કાળમાં પૃથ્વીના વાતાવરણનું બંધારણ આજના કરતાં ચોક્કસપણે ઘણું જુદું હતું; શરૂઆતમાં કદાચ વાતાવરણ અપચયનકારી હતું; જેમાં મુખ્યત્વે મિથેન, એમોનિયા તથા પાણી હતાં અને મુક્ત ઑક્સિજન ખૂબ નહિવત્ પ્રમાણમાં અથવા ગેરહાજર હતો. પરિણામે સમતાપમંડળમાં ઓઝોનપડ નહોતું તેમજ કદાચ સૂર્યનાં પારજાંબલી કિરણોથી બચવાનું આવરણ નહોતું. એ શક્ય છે કે પ્રકાશ-રાસાયણિક પ્રવિધિઓ (processes) દ્વારા મિથેન (CH4), એમોનિયા (NH3) તથા પાણી(H2O)માંથી હાઇડ્રોજન સાયનાઇડ (HCN) તથા મિથેનાલ (CH2) બન્યાં હોય.
વિવિધ ઍમિનો-ઍસિડ, પ્યુરાઇન તથા પિરીમીડિન બેઇઝ, રાઇબોઝ તથા અન્ય શર્કરાઓના પ્રાગ્-જૈવિક સંશ્ર્લેષણ માટે હાઇડ્રોજન સાયનાઇડ તથા મિથેનાલ ખાસ વાજબી રીતે શરૂઆતના પદાર્થો જણાય છે; દા. ત., ગ્લાયસીનનું નીપજવું. મિથેનાલમાં એમોનિયા હાઇડ્રોજન સાયનાઇડની હાજરીમાં ઉમેરાય છે (સ્ટ્રેકર-સંશ્ર્લેષણ). આ રીતે બનતા મધ્યવર્તી ઍમિનોમિથેન નાઇટ્રાઇલનું પછીથી જળવિભાજન થતાં ગ્લાયસીન બને છે :
આ પ્રક્રિયાઓની શક્યતાને સ્ટૅનલી મિલર(1953)ના પ્રયોગો દ્વારા પ્રબળ ટેકો મળે છે. મિલરે દર્શાવ્યું કે મિથેન અથવા ઈથેન, એમોનિયા તથા પાણીના મિશ્રણ ઉપર લાંબા સમય સુધી પારજાંબલી કિરણો પડવા દેવામાં આવે અથવા તેમને વીજળી દ્વારા કિરણિત કરવામાં આવે તો વિવિધ પ્રકારનાં સંયોજનો – જેમાં રેસેમિક α- તથા β- ઍમિનો ઍસિડોનો પણ સમાવેશ થાય છે બને છે. મિથેનાલમાંથી રાઇબોઝ જેવી શર્કરા કેવી રીતે બની શકે તે સમજવું (visualize) અઘરું નથી. એ જાણીતું છે કે મિથેનાલમાંથી બેઇઝ દ્વારા આલ્ડોલ પ્રકારના યોગશીલનથી શર્કરા જેવા ફૉર્મોઝ અણુઓ બને છે. આમાંથી રેસેમિક રાઇબોઝ તથા તેના ત્રિપરિમાણી સમાવયવીઓ (stereoisomers) નીચે મુજબ બને :
પ્રાગ્-જૈવિક સંશ્ર્લેષણ દ્વારા એડિનોસીન જેવા ન્યૂક્લીઇક ઍસિડ બેઇઝ કેવી રીતે બન્યા હશે તે સમજવું થોડુંક અઘરું છે. પ્રથમ એડેનીન C5H5N5 [HCNનો પંચલક (pentamer)] HCNના ત્રિલક (अ) મારફતે બન્યો હોય અને એમોનિયામાં HCN ઉમેરાતાં તેમાંથી યોગોત્પાદન (adduct) (ब) બન્યું હોય :
(अ) તથા (ब) માંથી એડેનીન કેવી રીતે બનતું હશે તે બાબત નીચે દર્શાવ્યા મુજબ એડેનીન વલયપ્રણાલી अ + બે અણુ ब ઓછા બે અણુ એમોનિયાથી દર્શાવી છે :
આ પ્રાગ્-જૈવિક કાર્બનિક અણુઓ મોટા બહુલકીય પદાર્થો જેવા કે વિવિધ પેપ્ટાઇડો, RNA વગેરેમાં કેવી રીતે ફેરવાયા હશે ? ગમે તે પ્રક્રિયા દ્વારા બહુલીકરણ થયું હોય તોપણ એક વસ્તુ આવદૃશ્યક છે કે પ્રક્રિયા જલીય પર્યાવરણ(aqueous environment)માં થવી જોઈએ. આ ધારણાથી મુશ્કેલી એવી ઊભી થાય છે કે ઍમિનો- ઍસિડનું પેપ્ટાઇડ બનવા માટે સંઘનન અથવા ન્યૂક્લિયોટાઇડનું RNA કે DNAમાં પરિવર્તન ઉષ્માગતિશાસ્ત્ર મુજબ જલીય દ્રાવણમાં અનુકૂળ (favourable) નથી.
એ વધુ શક્ય છે કે આદિ (primitive) પૉલિપેપ્ટાઇડો એમોનિયા તથા HCNના મિથેનાલમાં ઉમેરાવાથી બનતા ઍમિનોઈથેન-નાઇટ્રાઇલના બહુલીકરણ દ્વારા બન્યાં હોવાં જોઈએ. આ રીતે નીપજતા ઈમિનો બહુલકોનું જળવિભાજન થતાં તેઓ પૉલિપેપ્ટાઇડમાં ફેરવાઈ શકે :
જૈવિક અણુઓના ઉદભવ અંગે બીજા ઘણા પ્રશ્ર્નો ઉદભવે છે અને તેનો ઉત્તર કાં તો આંશિક છે અથવા બિલકુલ નથી.
1970માં મર્ચિન્સન ઉલ્કા (Murchinson meteorite) શોધી કઢાઈ, જેનું વિશ્ર્લેષણ કરતાં તેમાં જીવન માટે આવદૃશ્યક એવા ઍમિનો-ઍૅસિડ તથા અન્ય સંકીર્ણ અણુઓ રહેલા માલૂમ પડ્યા. આમ જીવન ઉત્પન્ન કરનારાં દ્રવ્યો પૃથ્વીની બહાર ઉત્પન્ન થયેલાં પણ હોઈ શકે. આથી પણ વધુ આશ્ર્ચર્ય તો એ હતું કે મર્ચિન્સન ઉલ્કામાં 7 %થી 9 % પ્રમાણમાં ચાર L-ઍમિનો-ઍસિડ હાજર હતા. આવા અસમાન વિતરણ(distribution)ને લીધે કેટલાક વૈજ્ઞાનિકો એવું માને છે કે પરિભ્રમણ કરતા ન્યૂટ્રૉન તારાઓ(spinning neutron stars)ના ધ્રુવોમાંથી સ્ક્રૂ(cork-screw)ની માફક ફરતા વીજચુંબકીય વિકિરણ(electromagnetic radiation)થી એક સમઘટક બીજા સમઘટકના પ્રમાણમાં વરણાત્મક રીતે વધુ બનતો હોવો જોઈએ.
આવા અણુઓ એક વાર બન્યા પછી કોઈક રીતે અસાધારણ સંકીર્ણ પ્રણાલીઓમાં વિકસ્યા તેની કલ્પના પણ અઘરી છે. વળી સાવ સાદું એવું બૅક્ટિરિયમ (જીવાણુ) પણ સૂર્યમાંથી મળતી ઊર્જા તેના નિભાવ તેમજ પ્રજનન માટે કેવી રીતે વાપરે છે તે સમજવું મુશ્કેલ છે. એ સુવિદિત છે કે સંશ્ર્લેષિત પેપ્ટાઇડો ગૂંચળાં તરીકે વળી જઈને, ભેગાં થઈને કુદરતી પ્રોટીન જેવું બંધારણ બનાવે છે અને કેટલાંકને તો વળી કુદરતી ઉત્સેચકો જેવી જ ઉત્સેચકીય ક્રિયાશીલતા પણ હોય છે. એવી આશા રાખવામાં આવે છે કે પૃથ્વીના સૌર મંડળ(solar system)માં ક્યાંક કોઈક પ્રકારનું જીવન મળી આવશે, જેના વિશ્ર્લેષણથી પૃથ્વી ઉપર જીવન કેવી રીતે ઉદભવ્યું તેનો તાગ મળશે.
એપ્રિલ, 1995માં મૅસેચૂસેટ્સ જનરલ હૉસ્પિટલ, બૉસ્ટનના આણ્વિક જીવવિજ્ઞાની (molecular biologist) જે. ડબ્લ્યૂ. ઝોસ્ટાક અને તેમના સાથી ચાર્લ્સ વિલ્સને (યુનિવર્સિટી ઑવ્ કૅલિફૉર્નિયા, સાન્ટાક્રૂઝ) એક રાઇબોઝાઇમને શોધી કાઢ્યો કે જે જીવન માટે આવદૃશ્યક એવી, પેપ્ટાઇડો તેમજ કાર્બન અને નાઇટ્રોજન વચ્ચે બંધ બનાવવાની વિધિમાં મદદરૂપ હતો. જુલાઈ, 1995માં ઝોસ્ટાકે એક એવો રાઇબોઝાઇમ બનાવ્યો હોવાનું જાહેર કર્યું કે જે અન્ય RNA અણુઓને, તેઓ સામાન્ય રીતે એકબીજા સાથે જોડાય તેના કરતાં પ્રોટીન-ઉત્સેચકોની માફક એક અબજગણી ઝડપથી જોડવાની ક્ષમતા ધરાવતો હતો.
એક અનુમાન મુજબ પૃથ્વીના કુલ હાજર જૈવભાર (biomass) (10-20 ગ્રા)માંનું 1018 ગ્રા જેટલું કાર્બનિક દ્રવ્ય પૃથ્વી ઉપર 30 કરોડ વર્ષો પહેલાં કાર્બનયુક્ત ઉલ્કાઓ દ્વારા આવ્યું છે. આ ઉલ્કાઓએ પૃથ્વી ઉપર જીવનના ઉદભવ માટે પૂરતા પ્રમાણમાં કાચો કાર્બનિક માલ પૂરો પાડ્યો હશે.
જ. પો. ત્રિવેદી