ऑक्सीजन पृथ्वी के वायुमंडल का 21% हिस्सा बनाती है, और हमें सांस लेने के लिए इसकी आवश्यकता होती है। प्राचीन बैक्टीरिया ने सुरक्षात्मक एंजाइमों को विकसित किया जो ऑक्सीजन को उनके डीएनए को नुकसान पहुंचाने से रोकते थे, लेकिन उन्हें ऐसा करने के लिए क्या विकासवादी प्रोत्साहन मिला? शोधकर्ताओं ने पता लगाया है कि हिमनदों की सतह से टकराने वाली पराबैंगनी प्रकाश आणविक ऑक्सीजन छोड़ सकती है। इस बर्फ के पास रहने वाले बैक्टीरिया कालोनियों को इस सुरक्षात्मक बचाव को विकसित करने की आवश्यकता होगी। वे तब अन्य जीवाणुओं द्वारा उत्पादित वायुमंडलीय ऑक्सीजन की वृद्धि को संभालने के लिए अच्छी तरह से सुसज्जित थे जो सामान्य रूप से विषाक्त होंगे।
ढाई अरब साल पहले, जब हमारे विकासवादी पूर्वज एक जीवाणु के प्लाज्मा झिल्ली में एक ट्विंकल की तुलना में थोड़ा अधिक थे, प्रकाश संश्लेषण के रूप में जाना जाने वाली प्रक्रिया ने अचानक पृथ्वी के वायुमंडल में आणविक ऑक्सीजन को छोड़ने की क्षमता प्राप्त कर ली, जिससे सबसे बड़े परिवर्तन में से एक हमारे ग्रह का इतिहास। जिन जीवों को ज़िम्मेदार माना गया, वे सायनोबैक्टीरिया थे, जो कि पानी, कार्बन डाइऑक्साइड और सूर्य के प्रकाश को ऑक्सीजन और चीनी में बदलने की क्षमता विकसित करने के लिए जाने जाते हैं, और सभी हरे पौधों में नीले-हरे शैवाल और क्लोरोप्लास्ट के रूप में आज भी आसपास हैं।
लेकिन शोधकर्ताओं ने लंबे समय से इस बात पर जोर दिया है कि कैसे सायनोबैक्टीरिया खुद को जहर के बिना ऑक्सीजन बना सकता है। हाइड्रॉक्सिल कट्टरपंथी द्वारा अपने डीएनए को बर्बाद होने से बचाने के लिए, जो स्वाभाविक रूप से ऑक्सीजन के उत्पादन में होता है, साइनोबैक्टीरिया को सुरक्षात्मक एंजाइमों को विकसित करना होगा। लेकिन प्राकृतिक चयन कैसे इन एंजाइमों को विकसित करने के लिए साइनोबैक्टीरिया का नेतृत्व कर सकता है अगर उनके लिए आवश्यकता अभी भी मौजूद नहीं है?
अब, कैलिफोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं के दो समूह इस बात की व्याख्या प्रदान करते हैं कि साइनोबैक्टीरिया इस निराशाजनक निराशाजनक विरोध से कैसे बचा जा सकता था। 12 दिसंबर को नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज (पीएनएएस) की कार्यवाही और इस सप्ताह ऑनलाइन उपलब्ध होने की रिपोर्ट करते हुए, समूहों का कहना है कि ग्लेशियल बर्फ की सतह पर पराबैंगनी प्रकाश जमे हुए ऑक्सीडेंट के संचय और आणविक ऑक्सीजन के अंतिम रिलीज में हो सकता है महासागरों और वातावरण। जहर का यह कुचक्र तब सायनोबैक्टीरिया सहित विभिन्न प्रकार के रोगाणुओं में ऑक्सीजन-रक्षा करने वाले एंजाइम के विकास को प्रेरित कर सकता है। ग्रहों के विज्ञान के एक प्रोफेसर युंग युंग और जो किर्सचविंक के अनुसार, वानोबिन प्रोफ़ेसर ऑफ़ जियोबायोलॉजी, यूवी-पेरोक्साइड समाधान "बल्कि सरल और सुरुचिपूर्ण है।"
"इससे पहले कि वायुमंडल में ऑक्सीजन दिखाई देती थी, सतह से टकराने से पराबैंगनी प्रकाश को अवरुद्ध करने के लिए ओजोन स्क्रीन नहीं थी," किर्स्चविंक बताते हैं। "जब यूवी प्रकाश जल वाष्प से टकराता है, तो यह कुछ को हाइड्रोजन पेरोक्साइड में बदल देता है, जैसे कि आप सुपरमार्केट में बालों को ब्लीच करने के लिए खरीदते हैं, साथ ही हाइड्रोजन गैस का एक सा।
“आम तौर पर यह पेरोक्साइड बैक-रिएक्शन के कारण बहुत लंबे समय तक नहीं रहेगा, लेकिन एक हिमनदी के दौरान, हाइड्रोजन पेरोक्साइड पानी के ठंड बिंदु से एक डिग्री नीचे जम जाता है। यदि यूवी प्रकाश को ग्लेशियर की सतह तक नीचे जाना होता, तो छोटी मात्रा में पेरोक्साइड ग्लेशियल बर्फ में फंस जाता। " यह प्रक्रिया वास्तव में अंटार्कटिका में आज होती है जब ओजोन छिद्र बनता है, जिससे बर्फ को हिट करने के लिए मजबूत यूवी प्रकाश की अनुमति मिलती है।
इससे पहले कि पृथ्वी के वायुमंडल या किसी यूवी स्क्रीन में कोई ऑक्सीजन होती, ग्लेशियल बर्फ समुद्र में नीचे की ओर बहती, पिघलती, और सीधे समुद्र के पानी में पेरोक्साइड की ट्रेस मात्रा जारी करती, जहां एक अन्य प्रकार की रासायनिक प्रतिक्रिया ने पेरोक्साइड को वापस पानी में बदल दिया। और ऑक्सीजन। यह यूवी प्रकाश से बहुत दूर था जो जीवों को मार देगा, लेकिन ऑक्सीजन इतने निम्न स्तर पर था कि साइनोबैक्टीरिया ऑक्सीजन के विषाक्तता से बचा होगा।
"समुद्र में ऑक्सीजन की रक्षा करने वाले एंजाइमों को विकसित करने के लिए एक सुंदर जगह थी," किर्शविच कहते हैं। "और एक बार उन सुरक्षात्मक एंजाइमों के स्थान पर होने के बाद, यह दोनों ऑक्सीजन प्रकाश संश्लेषण को विकसित करने और एरोबिक श्वसन के लिए मार्ग प्रशस्त किया ताकि कोशिकाएं वास्तव में ऑक्सीजन की सांस ले सकें जैसे हम करते हैं।"
सिद्धांत के लिए सबूत लीड लेखक डैनी लिआंग की गणना से आया है, जो कैलटेक में ग्रह विज्ञान में हाल ही में स्नातक हैं जो अब ताइपेई, ताइवान में एकेडेमिया सिनिका में पर्यावरण परिवर्तन के लिए अनुसंधान केंद्र में है।
लिआंग के अनुसार, एक गंभीर फ्रीज-ओवर जिसे मैकगैनिन स्नोबॉल अर्थ के रूप में जाना जाता है, 2.3 अरब साल पहले हुआ था, समय के साथ लगभग सायनोबैक्टीरिया ने अपनी ऑक्सीजन-उत्पादक क्षमताओं को विकसित किया। स्नोबॉल अर्थ एपिसोड के दौरान, लगभग पेरोक्साइड को लगभग ऑक्सीजन का उत्पादन करने के लिए संग्रहीत किया जा सकता था, जैसा कि अब वातावरण में है।
साक्ष्य के एक अतिरिक्त टुकड़े के रूप में, यह अनुमानित ऑक्सीजन स्तर दक्षिण अफ्रीका में कालाहारी मैंगनीज क्षेत्र के चित्रण के लिए भी पर्याप्त है, जिसमें पूरी दुनिया में मैंगनीज के आर्थिक भंडार का 80 प्रतिशत है। यह जमा मकग्यानीन स्नोबॉल के अंतिम भूवैज्ञानिक ट्रेस के शीर्ष पर तुरंत स्थित है।
"हम सोचते थे कि इस ग्लेशिएशन के बाद यह एक साइनोबैक्टीरियल ब्लूम था जो मैंगनीज को समुद्री जल से बाहर निकालता है," लिआंग कहते हैं। "लेकिन यह स्नोबॉल के बाद पेरोक्साइड विघटन से ऑक्सीजन हो सकता है।"
Kirschvink, Yung, और Liang के अलावा, अन्य लेखक MIT में बायोमेडिकल इंजीनियरिंग के केंद्र के हाइमन हार्टमैन और कैलटेक में भूविज्ञान में रॉबर्ट छात्र हैं। हार्टमैन, नासा एम्स रिसर्च सेंटर के क्रिस मैकके के साथ, हाइड्रोजन पेरोक्साइड की भूमिका के लिए शुरुआती अधिवक्ता थे, जो ऑक्सीजन प्रकाश संश्लेषण की उत्पत्ति और विकास में भूमिका निभाते थे, लेकिन वे पृथ्वी के प्रारंभिक पर्यावरण में इसके लिए एक अच्छा अकार्बनिक स्रोत की पहचान नहीं कर सके।
मूल स्रोत: कैलटेक न्यूज़ रिलीज़
