जीवन की उत्पत्ति रासायनिक निर्माण खंडों के एक 'हाथ' के पक्ष में है?

यूसीएलए और नासा के शोध से पता चलता है कि रासायनिक प्रवृत्ति के अलावा अन्य कारकों से आणविक अभिविन्यास पैटर्न के संभावित परिणाम मिलते हैं

चाबी छीनना

• यूसीएलए और नासा के गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर के शोधकर्ताओं का नेचर कम्युनिकेशंस में एक हालिया पेपर जीवन के रहस्य में नई अंतर्दृष्टि प्रदान करता है।
• मौजूदा आणविक जीव विज्ञान संरचनाओं पर केंद्रित पिछले प्रयोगों से पता चलता है कि जीवन आणविक समरूपता के प्रति पूर्वनिर्धारित है: “एक-हाथ” की प्राथमिकता जैसा कि हम आज देखते हैं।
• आरएनए दुनिया के दौरान मौजूद संरचनाओं पर केंद्रित नया शोध बताता है कि आरएनए में शुरू में अमीनो एसिड के एक चिरल रूप के लिए पूर्वनिर्धारित रासायनिक पूर्वाग्रह नहीं था।

क्या पृथ्वी पर जीवन मौलिक रूप से अलग दिख सकता था – हमारे आनुवंशिक कोड के निर्माण खंडों और हमारे शरीर को बनाने वाले प्रोटीन तक। ' ग्रीनबेल्ट, मैरीलैंड में यूसीएलए और नासा के गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर के शोधकर्ताओं के नेचर कम्युनिकेशंस में एक हालिया पेपर जीवन के रहस्य में नई अंतर्दृष्टि प्रदान करता है। अध्ययन में पाया गया कि जब पृथ्वी पर सबसे पहले जीवन के एक अलग आकार लेने की संभावना की बात आती है, तो यह प्रभावी रूप से एक रासायनिक टॉस-अप था।

रसायन विज्ञान में, अणु दो अलग-अलग 3डी दर्पण-छवि रूपों में मौजूद हो सकते हैं। लेकिन ये समान जुड़वां अणु पूरी तरह से सममित नहीं हैं। दाएँ हाथ और बाएँ हाथ की तरह, उन्हें एक-दूसरे के ऊपर नहीं लगाया जा सकता। इस संपत्ति को चिरायता कहा जाता है।

चिरैलिटी शर्करा में मौजूद होती है – विशेष रूप से डीएनए (डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड) और आरएनए (राइबोन्यूक्लिक एसिड) में “राइबोज” – साथ ही 20 या उससे अधिक सामान्य अमीनो एसिड, जो आनुवंशिक निर्देशों को पूरा करने वाले सभी प्रोटीनों के निर्माण खंड के रूप में कार्य करते हैं।

पृथ्वी पर सारा जीवन “दाहिने हाथ” के शर्करा और “बाएँ हाथ के” अमीनो एसिड से बना है।

उनके दर्पण-छवि समकक्ष भी मौजूद हैं। सैद्धांतिक रूप से, वे ज्यामितीय जुड़वां अणु, जिन्हें एनैन्टीओमर्स के रूप में जाना जाता है, जीवन के निर्माण खंड के रूप में भी कार्य कर सकते हैं। लेकिन यहां पृथ्वी पर, जीवन में शामिल सभी अणुओं में विशेष रूप से समान चिरत्व है।

माना जाता है कि डीएनए और आरएनए में दाएं हाथ के शर्करा और बाएं हाथ के अमीनो एसिड प्रारंभिक पृथ्वी के दौरान एक-दूसरे के साथ काम करने के लिए विकसित हुए थे, जहां एकल-फंसे हुए आरएनए पहले अणु हो सकते थे जिन्होंने डीएनए और अमीनो एसिड को जन्म दिया। लगभग 4 अरब वर्ष पहले की इस काल्पनिक समयावधि को अक्सर “आरएनए दुनिया” के रूप में जाना जाता है।

पिछले प्रयोगों से पता चलता है कि जीवन आणविक समरूपता के प्रति पूर्वनिर्धारित है – “एक-हाथ” की प्राथमिकता जैसा कि हम आज देखते हैं – लेकिन वे अध्ययन मौजूदा आणविक जीवविज्ञान संरचनाओं पर केंद्रित थे।

नया शोध उन संरचनाओं पर केंद्रित है जो आरएनए दुनिया के दौरान आसपास रही होंगी। उनके प्रयोग राइबोजाइम पर केंद्रित थे – आरएनए के छोटे टुकड़े जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करने के लिए जाने जाते हैं। शोधकर्ता यह देखना चाहते थे कि क्या दाएं हाथ के राइबोजाइम हमेशा बाएं हाथ के अमीनो एसिड का निर्माण करते हैं, या उनमें कुछ भिन्नता होती है।

अपनी परिकल्पना का परीक्षण करने के लिए, शोधकर्ताओं ने अनुकरण किया कि आरएनए दुनिया की प्रारंभिक पृथ्वी की स्थिति क्या हो सकती है। उन्होंने फेनिलएलनिन के दाएं हाथ बनाम बाएं हाथ के संस्करणों के सापेक्ष प्रतिशत को देखने के लिए राइबोजाइम और अमीनो एसिड अग्रदूतों वाले एक समाधान को इनक्यूबेट किया, एक अमीनो एसिड जो समाधान का उत्पादन करने में मदद करेगा। 15 अलग-अलग राइबोजाइमों का परीक्षण करने के बाद, उन्होंने पाया कि दाएं हाथ के राइबोजाइम बाएं हाथ या दाएं हाथ के अमीनो एसिड का पक्ष ले सकते हैं। इससे पता चलता है कि आरएनए में शुरू में अमीनो एसिड के एक चिरल रूप के लिए पूर्वनिर्धारित रासायनिक पूर्वाग्रह नहीं था।

“इस क्षेत्र में पहले का काम हमारे मौजूदा जीव विज्ञान में रासायनिक संरचनाओं से अधिक प्रेरित था, जबकि हमारे अध्ययन में किसी भी आरएनए पर ध्यान दिया गया था जो स्ट्रैंड के साथ किसी भी स्थिति में सक्रिय अमीनो एसिड के साथ प्रतिक्रिया करेगा,” रसायन विज्ञान के प्रोफेसर और अध्ययन नेता आइरीन चेन ने कहा। यूसीएलए सैमुअली स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग में बायोमोलेक्यूलर इंजीनियरिंग। “हमने जो पाया वह यह है कि ये राइबोजाइम, हमारे वर्तमान जीव विज्ञान से बहुत कम संबंध रखते हुए, वास्तव में पृथ्वी पर जीवन द्वारा नहीं अपनाई जाने वाली संभावित सड़क का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं।”

वरीयता की यह कमी इस धारणा को चुनौती देती है कि प्रारंभिक जीवन बाएं हाथ के अमीनो एसिड का चयन करने के लिए पूर्वनिर्धारित था, जो आधुनिक प्रोटीन में हावी है। यह शोध इस बात पर भी अंतर्दृष्टि प्रदान करता है कि अलौकिक जीवन के रासायनिक संकेतों को कैसे देखा जाए।

“निष्कर्षों से पता चलता है कि जीवन की अंतिम समरूपता रासायनिक नियतिवाद का परिणाम नहीं हो सकती है, लेकिन बाद के विकासवादी दबावों के माध्यम से उभर सकती है,” यूसीएलए सैमुअली पोस्टडॉक्टरल विद्वान और चेन के अनुसंधान समूह के सदस्य, अध्ययन लेखक अल्बर्टो वाज़क्वेज़-सलाज़ार ने कहा। “यह कार्य प्रारंभिक विकास और जीवन के उद्भव का अध्ययन करने के लिए एक मॉडल के रूप में आरएनए के लचीलेपन और अनुकूलनशीलता पर जोर देता है, विशेष रूप से जैविक समरूपता की उत्पत्ति के संबंध में।”

पृथ्वी का पूर्व-जीवन इतिहास जीवाश्म रिकॉर्ड के सबसे पुराने हिस्से से परे है, जो प्लेट टेक्टोनिक्स द्वारा लगातार नष्ट हो गया है। उस दौरान, ग्रह पर संभवतः क्षुद्रग्रहों द्वारा बमबारी की गई थी। रासायनिक प्रयोगों के साथ-साथ, जीवन की उत्पत्ति के अन्य शोधकर्ता उल्कापिंडों से आणविक साक्ष्य भी देख रहे हैं।

गोडार्ड में एस्ट्रोबायोलॉजी के वरिष्ठ वैज्ञानिक और एस्ट्रोबायोलॉजी एनालिटिकल लेबोरेटरी के निदेशक, सह-लेखक जेसन ड्वॉर्किन ने कहा, “जीवन के रासायनिक गुणों को समझने से हमें यह जानने में मदद मिलती है कि सौर मंडल में जीवन की खोज में हमें क्या देखना है।”

ड्वॉर्किन नासा के ओएसआईआरआईएस-आरईएक्स मिशन के परियोजना वैज्ञानिक हैं, जिन्होंने क्षुद्रग्रह बेन्नू से नमूने निकाले और उन्हें आगे के अध्ययन के लिए पिछले साल पृथ्वी पर पहुंचाया।

ड्वॉर्किन ने कहा, “हम व्यक्तिगत अमीनो एसिड की चिरैलिटी (सौम्यता) के लिए ओएसआईआरआईएस-आरईएक्स नमूनों का विश्लेषण कर रहे हैं, और भविष्य में, राइबोजाइम और प्रोटीन सहित जीवन के साक्ष्य के लिए मंगल ग्रह के नमूनों का भी प्रयोगशालाओं में परीक्षण किया जाएगा।”

वाज़क्वेज़-सालाज़ार नासा पोस्टडॉक्टरल कार्यक्रम के माध्यम से समर्थन स्वीकार करता है, जिसे नासा के साथ अनुबंध के तहत ओक रिज एसोसिएटेड विश्वविद्यालयों द्वारा प्रशासित किया जाता है।

पेपर के अन्य लेखकों में जोश केंचेल, इवान जेनज़ेन, रेनो वेल्स और कृष्णा ब्रंटन शामिल हैं, जो यूसी सांता बारबरा में चेन के अनुसंधान समूह के पूर्व सदस्य थे; काइल शुल्त्स, यूसीएलए में उनके समूह का हिस्सा; ज़िवेई लियू, कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय के एक शोधकर्ता; वेईवेई ली, यूसी सांता बारबरा के ब्रेन स्कूल ऑफ एनवायर्नमेंटल साइंस एंड मैनेजमेंट में स्नातक छात्र; और एरिक पार्कर, गोडार्ड की एस्ट्रोबायोलॉजी विश्लेषणात्मक प्रयोगशाला के एक खगोल रसायनज्ञ।

चेन के पास यूसीएलए रसायन विज्ञान और जैव रसायन विभाग में एक संकाय नियुक्ति भी है।