पृथ्वी पर जीवन के उभरने से पहले, लगभग 3.5 बिलियन साल पहले, महासागर बेतरतीब ढंग से उछले अणुओं का एक सूप थे। फिर, किसी तरह, उन अणुओं में से कुछ ने खुद को डीएनए, सुरक्षात्मक सेल की दीवारों और छोटे अंग जैसी संरचनाओं में व्यवस्थित रूप से व्यवस्थित किया, जो कोशिकाओं को जीवित रखने और कार्य करने में सक्षम हैं। लेकिन इस संगठन को पूरा करने के लिए उन्होंने लंबे समय से वैज्ञानिकों को चकमा दिया है। अब म्यूनिख में लुडविग-मैक्सिमिलियन यूनिवर्सिटी के बायोफिजिसिस्ट सोचते हैं कि उनके पास एक जवाब है: बुलबुले।
जीवन की शुरुआत तात्कालिक नहीं थी। प्रारंभिक अग्रदूत अणु किसी तरह आरएनए, डीएनए, लवण और लिपिड जैसे जीवन के निर्माण खंडों में बदल गए। फिर, उन अणुओं ने कोशिकाओं के पहले शुरुआती संस्करणों को बनाने के लिए संगठित किया, जो तब पहले एकल-कोशिका वाले जीव बन गए।
अध्ययन के प्रमुख लेखक लुडविग-मैक्सिमिलियंस यूनिवर्सिटी के डाइटर ब्रौन ने लाइव साइंस के हवाले से कहा, "यह सभी जीवित प्रजातियों का आधार है।"
ब्रॉन ने कहा कि कोशिकाओं को बनाने के लिए, पुनरावृत्ति करना शुरू करें और प्राइमरी पृथ्वी पर अपने स्वयं के जीवन को लें, हालांकि, सभी रासायनिक भागों को पहले एक साथ आने की जरूरत है, ब्रौन ने कहा।
गहरे समुद्र में, जहां कई वैज्ञानिक सोचते हैं कि जीवन को इसकी शुरुआत मिली, लिपिड, आरएनए और डीएनए जैसे अणु मौजूद हो सकते हैं; लेकिन यहां तक कि, वे कुछ भी दिलचस्प होने के लिए फैल गए होंगे।
"अणु खो जाते हैं। वे फैल जाते हैं," ब्रौन ने कहा। "प्रतिक्रियाएं सिर्फ अपने आप से नहीं होंगी।"
वैज्ञानिकों का मानना है कि टोक्यो इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के एक रसायनज्ञ, हेंडरसन क्लीव्स ने अणुओं को एकत्र करने और एक दूसरे के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए कुछ बल आवश्यक था, लाइव साइंस को बताया। शोधकर्ता अभी सहमत नहीं हैं कि वह बल क्या था।
यहीं से बुलबुले आते हैं।
बुलबुले पृथ्वी के शुरुआती सीस्केप में हर जगह थे। गर्म, गहरे समुद्र में ज्वालामुखियों में घिसे-पिटे धुएं का प्रवाह होता है। वे हवादार कक्ष, झरझरा ज्वालामुखी चट्टान पर बसे हैं। ये ऐसी स्थितियां थीं, जिन्हें ब्रौन और उनके सहयोगियों ने दोहराने की कोशिश की। उन्होंने एक झरझरा सामग्री से एक बर्तन बनाया, जिसने ज्वालामुखी चट्टान की बनावट की नकल की, फिर उसे भर दिया, छह अलग-अलग समाधानों के साथ, प्रत्येक ने जीवन-निर्माण प्रक्रिया में एक अलग चरण का मॉडलिंग किया। एक समाधान, एक प्रारंभिक चरण का प्रतिनिधित्व करते हुए, इसमें RAO नामक एक चीनी होती थी, जो न्यूक्लियोटाइड्स, आरएनए और डीएनए के बिल्डिंग ब्लॉक्स के निर्माण में आवश्यक होती थी। अन्य समाधान, बाद के चरणों का प्रतिनिधित्व करते हुए, आरएनए में ही शामिल थे, साथ ही सेल की दीवारों के निर्माण के लिए आवश्यक वसा भी थे।
फिर, शोधकर्ताओं ने एक छोर पर समाधान को गर्म किया और दूसरे पर ठंडा किया। वे एक "थर्मल ग्रेडिएंट" नामक कुछ पैदा कर रहे थे, जिसमें तापमान धीरे-धीरे एक छोर से दूसरे छोर तक बदल जाता है, उसी तरह जैसे गहरे समुद्र के थर्मल वेंट के पास पानी धीरे-धीरे गर्म से ठंडे में बदलता है।
"यह एक सूक्ष्म महासागर की तरह है," ब्रौन ने कहा।
प्रत्येक समाधान में, तापमान परिवर्तन अणुओं को दबने के लिए मजबूर करता है - और वे बुलबुले की ओर गुरुत्वाकर्षण करते हैं जो स्वाभाविक रूप से इन परिस्थितियों में बनते हैं। लगभग तुरंत, उन्होंने प्रतिक्रिया देना शुरू कर दिया।
शुगर्स ने क्रिस्टल बनाए, आरएनए और डीएनए न्यूक्लियोटाइड के लिए एक प्रकार का कंकाल। जटिल, आरएनए-जैसे अणुओं के गठन की दिशा में एक और कदम उठाते हुए, लंबी श्रृंखलाएं बनती हैं। अंत में, अणुओं ने खुद को संरचनाओं में व्यवस्थित किया जो सरल कोशिकाओं के समान थे। एक मूल अर्थ में, ब्रौन ने कहा, कोशिकाएं वसा से बने थैलों में अणु होते हैं। उसके बुलबुले की सतह पर वास्तव में यही हुआ है: वसा ने आरएनए और अन्य अणुओं के आसपास के क्षेत्रों में खुद को व्यवस्थित किया।
ब्रौन और उनके सहयोगियों के लिए सबसे अधिक आश्चर्य की बात है, उन्होंने कहा, 30 मिनट के अंदर ये बदलाव कितनी तेजी से हुए।
"मैं चकित था," उन्होंने कहा। हालांकि यह पहली बार है जब उन्होंने और उनके सहयोगियों ने विशेष रूप से बुलबुले को देखा है, शोधकर्ताओं ने पहले दोहराने की कोशिश की है कि ये जैविक अणु जीवन के लिए आवश्यक जटिल प्रतिक्रियाओं से कैसे गुजरते हैं। आम तौर पर, उन्होंने कहा, इन प्रतिक्रियाओं में घंटे लगते हैं।
कुछ रसायनज्ञों को संदेह है, हालांकि, ब्रौन के बुलबुले आदिम वातावरण का एक सटीक प्रतिनिधित्व हैं। ब्रौन और उनके सहयोगियों ने जीवन के लिए आवश्यक कई जटिल अणुओं के साथ अपने समाधान का बीजारोपण किया। यहां तक कि उनके सबसे सरल समाधान अभी भी जीवन-निर्माण प्रक्रिया के बाद के चरणों का प्रतिनिधित्व करते हैं, रामनारायण कृष्णमूर्ति, स्क्रिप्स इंस्टीट्यूशन ऑफ ओशनोग्राफी के एक रसायनज्ञ जो अध्ययन में शामिल नहीं थे, ने लाइव साइंस को बताया। यह थोडा सा है जैसे कि केक को एक बॉक्स मिक्स के साथ बेक करना, खरोंच से शुरू करने के बजाय।
इसके विपरीत, प्राचीन समुद्रों में इन प्रारंभिक अणुओं को बनाने के लिए सही परिस्थितियां नहीं हो सकती थीं, कृष्णमूर्ति ने कहा।
इसके अलावा, बुलबुला प्रयोग एक छोटे पैमाने पर हुआ। यह महत्वपूर्ण है, क्योंकि इसका मतलब है कि परीक्षण के एक छोर से अगले तक तापमान में परिवर्तन बहुत ही अचानक था। वास्तविकता में, महासागर के नीचे थर्मल ग्रेडिएंट अधिक क्रमिक हैं, क्लीव्स ने कहा।
फिर भी, ब्रौन ने तर्क दिया कि कुछ कारण हैं कि बुलबुले जीवन की शुरुआत के लिए आदर्श स्थान हो सकते हैं। सबसे पहले, वे हवा और पानी के बीच एक आदर्श इंटरफ़ेस प्रदान करते हैं। हवा के बिना, जीवन के लिए आवश्यक प्रतिक्रियाओं में से कई नहीं हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, फॉस्फोराइलेशन, एक प्रतिक्रिया जो छोटे अणुओं को जटिल आणविक तार बनाने में सक्षम बनाती है, कम से कम आंशिक रूप से शुष्क परिस्थितियों में होना चाहिए। बुलबुले के अंदर, यह कोई समस्या नहीं है; भले ही वे छोटे हों, बुलबुले कम से कम अस्थायी रूप से सूखने के लिए इन प्रतिक्रियाओं के लिए सही वातावरण प्रदान करते हैं।
लेकिन एक और महत्वपूर्ण भूमिका बुलबुले खेल सकते हैं: वे आदेश बनाते हैं। अभी भी पानी में, अणु आमतौर पर बिना किसी विशेष व्यवस्था के फैलते हैं। बुलबुले, हालांकि, अणु देते हैं - और शायद जीवन की शुरुआत - एक अराजक दुनिया में कुछ करने के लिए।
