सूर्य पृथ्वी पर जीवन के लिए विकिरण का एक प्रमुख स्रोत है। बड़ा करने के लिए क्लिक करें
अंतरिक्ष यात्रा के अपने खतरे हैं। कुछ जानवरों और पौधों ने सुरक्षात्मक आवरण या रंजकता विकसित की है, लेकिन बैक्टीरिया के कुछ रूप वास्तव में विकिरण से इसके डीएनए को नुकसान की मरम्मत कर सकते हैं। भविष्य के अंतरिक्ष यात्री लंबे समय तक प्रदर्शन से मिलने वाले नुकसान को कम करने के लिए इन तकनीकों का लाभ उठा सकते हैं।
स्टार वार्स और स्टार ट्रेक फिल्मों में, लोग आसानी से ग्रहों और आकाशगंगाओं के बीच यात्रा करते हैं। लेकिन अंतरिक्ष में हमारा भविष्य सुनिश्चित नहीं है। हाइपरड्राइव और वर्महोल के मुद्दे एक तरफ, यह संभव नहीं लगता है कि मानव शरीर बाहरी अंतरिक्ष के कठोर विकिरण के लिए विस्तारित जोखिम का सामना कर सकता है।
विकिरण कई स्रोतों से आता है। सूर्य से प्रकाश लंबी-तरंग अवरक्त से लघु-तरंगदैर्ध्य पराबैंगनी (यूवी) तक तरंग दैर्ध्य की एक श्रृंखला का उत्पादन करता है। अंतरिक्ष में पृष्ठभूमि विकिरण उच्च-ऊर्जा एक्स-रे, गामा किरणों और कॉस्मिक किरणों से बना है, जो सभी हमारे शरीर में कोशिकाओं के साथ कहर खेल सकते हैं। चूंकि इस तरह के आयनीकरण विकिरण आसानी से अंतरिक्ष यान की दीवारों और स्पेससूट में प्रवेश करते हैं, इसलिए अंतरिक्ष यात्रियों को आज अंतरिक्ष में अपना समय सीमित करना होगा। लेकिन थोड़े समय के लिए बाहरी स्थान पर रहने से कैंसर, मोतियाबिंद और विकिरण से संबंधित अन्य स्वास्थ्य समस्याओं के विकास की उनकी संभावनाएँ बहुत बढ़ जाती हैं।
इस समस्या को दूर करने के लिए, हमें प्रकृति में कुछ उपयोगी सुझाव मिल सकते हैं। कई जीवों ने पहले से ही विकिरण से खुद को बचाने के लिए प्रभावी रणनीति तैयार की है।
नासा एम्स रिसर्च सेंटर के लिन रोथ्सचाइल्ड का कहना है कि विकिरण हमेशा पृथ्वी पर जीवन के लिए एक खतरा रहा है, और इसलिए जीवन को इसके साथ सामना करने के तरीके खोजने थे। यह पृथ्वी के शुरुआती वर्षों के दौरान विशेष रूप से महत्वपूर्ण था, जब जीवन के लिए सामग्री पहली बार एक साथ आ रही थी। क्योंकि हमारे ग्रह में शुरू में वायुमंडल में ज्यादा ऑक्सीजन नहीं थी, इसलिए हानिकारक विकिरण को रोकने के लिए इसमें ओजोन (O3) परत का भी अभाव था। यह एक कारण है कि कई लोग मानते हैं कि जीवन पानी के भीतर उत्पन्न हुआ, क्योंकि पानी प्रकाश की अधिक हानिकारक तरंग दैर्ध्य को फ़िल्टर कर सकता है।
फिर भी प्रकाश संश्लेषण? रासायनिक ऊर्जा में सूर्य के प्रकाश का परिवर्तन? जीवन के इतिहास में अपेक्षाकृत जल्दी विकसित हुआ। सियानोबैक्टीरिया जैसे प्रकाश संश्लेषक सूक्ष्म जीवाणु 2.8 अरब साल पहले (और संभवतः पहले भी) भोजन बनाने के लिए सूर्य के प्रकाश का उपयोग कर रहे थे।
प्रारंभिक जीवन इसलिए एक नाजुक संतुलन अधिनियम में लगा हुआ है, जो विकिरण के कारण होने वाले नुकसान से खुद को बचाते हुए ऊर्जा के लिए विकिरण का उपयोग करना सीख रहा है। जबकि सूरज की रोशनी एक्स-रे या गामा किरणों के रूप में ऊर्जावान नहीं है, यूवी तरंग दैर्ध्य अधिमानतः डीएनए आधारों और प्रोटीन के सुगंधित अमीनो एसिड द्वारा अवशोषित होते हैं। यह अवशोषण कोशिकाओं को नुकसान पहुंचा सकता है और नाजुक डीएनए स्ट्रैंड्स जो जीवन के लिए निर्देशों को कूटबद्ध करते हैं।
"समस्या यह है, यदि आप प्रकाश संश्लेषण के लिए सौर विकिरण का उपयोग करने जा रहे हैं, तो आपको अच्छे बुरे के साथ लेने के लिए मिला है - आप अपने आप को पराबैंगनी विकिरण के लिए भी उजागर कर रहे हैं," रोथचाइल्ड कहते हैं। "इसलिए विभिन्न चालें हैं जो हम सोचते हैं कि शुरुआती जीवन का उपयोग किया जाता है, जैसा कि आज जीवन करता है।"
तरल पानी के नीचे छिपने के अलावा, जीवन अन्य प्राकृतिक यूवी विकिरण बाधाओं जैसे बर्फ, रेत, चट्टानों और नमक का उपयोग करता है। जैसे-जैसे जीव विकसित होते रहे, कुछ अपने स्वयं के सुरक्षात्मक अवरोध विकसित करने में सक्षम हो गए जैसे कि रंजकता या कठोर बाहरी आवरण।
प्रकाश संश्लेषक जीवों के लिए धन्यवाद ऑक्सीजन के साथ वातावरण को भरने (और इस तरह एक ओजोन परत पैदा कर रहा है), पृथ्वी पर आज अधिकांश जीवों को अंतरिक्ष से उच्च ऊर्जा यूवी-सी किरणों, एक्स-रे या गामा किरणों के साथ संघर्ष करने की आवश्यकता नहीं है। वास्तव में, एकमात्र जीव जो अंतरिक्ष जोखिम से बचने के लिए जाना जाता है? कम से कम अल्पावधि में - बैक्टीरिया और लाइकेन हैं। बैक्टीरिया को कुछ परिरक्षण की आवश्यकता होती है, ताकि वे यूवी द्वारा तले न जाएं, लेकिन एक सुरक्षात्मक रिक्त स्थान के रूप में कार्य करने के लिए लाइकेन के पास पर्याप्त बायोमास है।
लेकिन जगह में एक अच्छा अवरोध के साथ भी, कभी-कभी विकिरण क्षति होती है। अंतरिक्ष में लिचेन और बैक्टीरिया हाइबरनेट करते हैं? वे अपने सामान्य जीवित कार्यों में से किसी में भी विकसित नहीं होते हैं, प्रजनन करते हैं, या संलग्न होते हैं। पृथ्वी पर लौटने पर, वे इस सुप्त अवस्था से बाहर निकलते हैं और अगर क्षति हुई है, तो कोशिका में प्रोटीन एक साथ डीएनए स्ट्रैड को टुकड़े करने के लिए काम करते हैं जो विकिरण से अलग हो गए थे।
पृथ्वी पर जीवों के साथ एक ही क्षति नियंत्रण तब होता है जब वे यूरेनियम और रेडियम जैसी रेडियोधर्मी सामग्री के संपर्क में होते हैं। जब यह विकिरण की मरम्मत के लिए आता है तो बैक्टिरियम डाइनोकोकस रेडियोड्यूरन्स राज करने वाला चैंपियन है। (पूर्ण मरम्मत हमेशा संभव नहीं है, हालांकि, यही कारण है कि विकिरण जोखिम आनुवंशिक परिवर्तन या मृत्यु का कारण बन सकता है।)
रोथचाइल्ड कहते हैं, "मैं डी। रेडियोडायरेन्स को समाप्त करने की अनंत आशा में रहता हूं।" विकिरण-प्रतिरोधी सूक्ष्मजीवों की उनकी खोज ने उन्हें ऑस्ट्रेलिया में परलाना के गर्म पानी के झरने में पहुंचा दिया। यूरेनियम युक्त ग्रेनाइट चट्टानें गामा किरणों का उत्सर्जन करती हैं जबकि घातक रेडॉन गैस गर्म पानी से निकलती है। इसलिए वसंत में जीवन विकिरण के उच्च स्तर के संपर्क में है? दोनों नीचे, रेडियोधर्मी सामग्री से, और ऊपर, ऑस्ट्रेलियाई सूरज की तीव्र यूवी प्रकाश से।
रोथ्सचाइल्ड ने मैक्वेरी विश्वविद्यालय के ऑस्ट्रेलियन सेंटर फॉर एस्ट्रोबायोलॉजी के रॉबर्टो एनिटोरी से गर्म वसंत के बारे में सीखा। एनिटोरी 16S राइबोसोमल आरएनए जीन का अनुक्रमण करती रही है और उन जीवाणुओं का संवर्धन करती है जो रेडियोधर्मी जल में काफी खुशी से रहते हैं। पृथ्वी पर अन्य जीवों की तरह, परालाना साइनोबैक्टीरिया और अन्य रोगाणुओं ने विकिरण से खुद को ढालने के लिए बाधाओं को तैयार किया हो सकता है।
"मैं वहाँ माइक्रोबियल मैट पर एक कठिन, लगभग सिलिकॉन की तरह परत देखा है," Anitori कहते हैं। "और जब मैं कहता हूं" सिलिकॉन-लाइक, "मेरा मतलब है कि आप जिस तरह से विंडो पेन एडिंग पर उपयोग करते हैं।"
अनिटोरी कहती हैं, "संभावित परिरक्षण तंत्र के अलावा, मुझे संदेह है कि परालाना के रोगाणुओं में भी डीएनए की अच्छी मरम्मत की व्यवस्था है।" फिलहाल, वह केवल परालाना जीवों द्वारा जीवित रहने के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले तरीकों के बारे में अनुमान लगा सकते हैं। हालांकि, वह इस साल के अंत में अपनी विकिरण प्रतिरोध रणनीतियों की बारीकी से जांच करने की योजना बना रहा है।
परालाना के अलावा, रोथस्चिल्ड की जांच ने उन्हें मैक्सिको और बोलिवियन एंड्स के अत्यंत शुष्क क्षेत्रों में ला दिया। जैसा कि यह पता चला है, कई जीव जो रेगिस्तान में रहने के लिए विकसित हुए हैं, वे भी विकिरण जोखिम से बचे हुए हैं।
लंबे समय तक पानी की कमी डीएनए क्षति का कारण बन सकती है, लेकिन कुछ जीवों ने इस क्षति से निपटने के लिए कुशल मरम्मत प्रणाली विकसित की है। यह संभव है कि इन समान निर्जलीकरण मरम्मत प्रणालियों का उपयोग तब किया जाता है जब जीव को विकिरण से प्रभावित क्षति की मरम्मत करने की आवश्यकता होती है।
लेकिन इस तरह के जीव केवल सूखने से पूरी तरह से नुकसान से बचने में सक्षम हो सकते हैं। Desiccated, dormant cells में पानी की कमी उन्हें आयनीकृत विकिरण के प्रभावों के लिए बहुत कम संवेदनशील बनाती है, जो पानी के मुक्त कणों (हाइड्रॉक्सिल या OH रैडिकल) का उत्पादन करके कोशिकाओं को नुकसान पहुंचा सकता है। क्योंकि मुक्त कणों में अप्रकाशित इलेक्ट्रॉन होते हैं, वे उत्सुकता से डीएनए, प्रोटीन, कोशिका झिल्ली में लिपिड के साथ बातचीत करने की कोशिश करते हैं, और कुछ भी जो वे पा सकते हैं। परिणामस्वरूप मलबे से ऑर्गेनेल फेलियर, ब्लॉक सेल डिवीजन या सेल डेथ हो सकता है।
अंतरिक्ष में हमारे विकिरण के जोखिम को कम करने के लिए मानव कोशिकाओं में पानी को खत्म करना शायद हमारे लिए व्यावहारिक समाधान नहीं है। विज्ञान कथाओं ने लोगों को लंबी अंतरिक्ष यात्रा के लिए निलंबित एनीमेशन में डालने के विचार के साथ लंबे समय तक काम किया है, लेकिन मानवों को सिकुड़ा हुआ, सूखे-बाहर किशमिश में बदल दिया और फिर उन्हें फिर से जीवन में वापस लाना संभव नहीं है - या बहुत ही आकर्षक। यहां तक कि अगर हम इस तरह की प्रक्रिया विकसित कर सकते हैं, तो एक बार मानव किशमिश को फिर से निर्जलित किया गया था ताकि वे फिर से विकिरण क्षति के लिए अतिसंवेदनशील हों।
शायद किसी दिन हम आनुवांशिक रूप से इंजीनियर इंसानों को डी। रेडियोड्यूरंस जैसे सूक्ष्मजीवों के समान सुपर विकिरण-मरम्मत प्रणाली दे सकते हैं। लेकिन अगर मानव जीनोम के साथ इस तरह की छेड़छाड़ संभव थी, तब भी वे हार्डी जीव विकिरण क्षति के लिए 100 प्रतिशत प्रतिरोधी नहीं थे, इसलिए स्वास्थ्य समस्याएं बनी रहेंगी।
तीन ज्ञात तंत्रों के कारण जो जीवन विकिरण क्षति से निपटने के लिए तैयार हो गए हैं - बाधाएं, मरम्मत, और अपवित्रता - मानव अंतरिक्ष यान के लिए सबसे तत्काल व्यावहारिक समाधान बेहतर विकिरण बाधाओं को तैयार करना होगा। अनातोरी को लगता है कि परलाना स्प्रिंग जीवों के अपने अध्ययन से किसी दिन हमें इस तरह के अवरोधों को रोकने में मदद मिल सकती है।
"शायद हमें प्रकृति द्वारा सिखाया जाएगा, रोगाणुओं द्वारा उपयोग किए जाने वाले कुछ परिरक्षण तंत्र की नकल करते हुए," वे कहते हैं।
और रॉथ्सचाइल्ड का कहना है कि विकिरण अध्ययन भी कुछ महत्वपूर्ण सबक प्रदान कर सकता है क्योंकि हम चंद्रमा, मंगल और अन्य ग्रहों पर समुदायों की स्थापना की ओर देखते हैं।
“जब हम मानव उपनिवेश बनाना शुरू करते हैं, तो हम अपने साथ जीवों को लेने जा रहे हैं। आप अंततः पौधों को उगाना चाहते हैं, और संभवतः मंगल और चंद्रमा पर एक वातावरण बनाते हैं। हम पूरी तरह से यूवी और कॉस्मिक विकिरण से बचाने के लिए प्रयास और पैसा खर्च नहीं करना चाहते हैं। ”
इसके अलावा, रॉथ्सचाइल्ड कहते हैं, "मनुष्य केवल रोगाणुओं से भरे हुए हैं, और हम उनके बिना जीवित नहीं रह सकते। हम नहीं जानते कि उस संबद्ध समुदाय पर विकिरण का क्या प्रभाव पड़ेगा, और यह मनुष्यों पर विकिरण के प्रत्यक्ष प्रभाव की तुलना में अधिक समस्या हो सकती है। "
उनका मानना है कि उनकी पढ़ाई भी दूसरी दुनिया में जीवन की खोज में उपयोगी होगी। यह मानते हुए कि ब्रह्मांड में अन्य जीव भी कार्बन और पानी पर आधारित हैं, हम यह बता सकते हैं कि वे किस तरह की चरम स्थितियों में जीवित रह सकते हैं।
रॉथ्सचाइल्ड कहते हैं, "हर बार जब हम पृथ्वी पर एक ऐसा जीव पाते हैं, जो आगे और आगे पर्यावरणीय चरम पर रह सकता है, तो हम उस लिफाफे के आकार को बढ़ाते हैं, जिसे हम जानते हैं कि जीवन को जान सकते हैं।" "तो अगर हम मंगल ग्रह पर एक जगह जाते हैं जिसमें एक निश्चित विकिरण प्रवाह, निर्वनीकरण और तापमान होता है, तो हम कह सकते हैं, that पृथ्वी पर ऐसे जीव हैं जो उन परिस्थितियों में रह सकते हैं। वहाँ कुछ भी नहीं है जो जीवन को वहाँ रहने से रोकता है। '' अब, वहाँ जीवन है या नहीं यह एक और मामला है, लेकिन कम से कम हम यह कह सकते हैं कि यह जीवन के लिए न्यूनतम लिफाफा है। ''
उदाहरण के लिए, रोथ्सचाइल्ड का मानना है कि मंगल पर नमक के क्रस्ट्स में जीवन संभव हो सकता है, जो पृथ्वी पर नमक क्रस्ट्स के समान हैं जहां जीव सौर यूवी से आश्रय पाते हैं। वह पृथ्वी पर बर्फ और बर्फ के नीचे रहने वाले जीवन को भी देखता है, और आश्चर्य करता है कि अगर जीव बृहस्पति के चंद्रमा यूरोपा की बर्फ के नीचे तुलनात्मक रूप से विकिरण-संरक्षित अस्तित्व में रह सकते हैं।
मूल स्रोत: NASA Astrobiology
