History of research into the origin of life
જીવનની ઉત્પત્તિમાં સંશોધનનો ઇતિહાસ પ્રાચીન સમયથી એરિસ્ટોટલની ફિલસૂફીથી માંડીને 1952માં મિલર-યુરી પ્રયોગ સુધી જીવનની શરૂઆત કેવી રીતે થઈ તે વિશેના સિદ્ધાંતોનો સમાવેશ કરે છે. પેનસ્પર્મિયા એ પૂર્વધારણા છે કે સમગ્ર બ્રહ્માંડમાં જીવન અસ્તિત્વમાં છે, જે ઉલ્કાઓ, એસ્ટરોઇડ્સ, ધૂમકેતુઓ અને પ્લેનેટૉઇડ્સ દ્વારા વહેંચાયેલું છે. તે જીવનની ઉત્પત્તિ કેવી રીતે થઈ તે સમજાવવાનો પ્રયાસ કરતું નથી, પરંતુ મૂળને અન્ય સ્વર્ગીય પદાર્થમાં સ્થાનાંતરિત કરે છે. ફાયદો એ છે કે જીવન દરેક ગ્રહ પર રચાયું હોવું જરૂરી નથી, પરંતુ એક જ સ્થાનમાં, અને પછી ધૂમકેતુ અથવા ઉલ્કાના પ્રભાવ દ્વારા આકાશગંગા વિશે અન્ય તારામંડળોમાં ફેલાય છે. આના પુરાવા બહુ ઓછા છે, પરંતુ તે એન્ટાર્કટિકામાં જોવા મળતા મંગળના ઉલ્કાના અભ્યાસમાં અને બાહ્ય અવકાશ પરીક્ષણોમાં એક્સ્ટ્રેમોફાઇલ સુક્ષ્મજીવાણુઓના અસ્તિત્વના અભ્યાસમાં કેટલાક સમર્થન મેળવે છે. આંતરરાષ્ટ્રીય અવકાશ મથક પરના અભ્યાસોના આધારે, પાર્થિવ બેક્ટેરિયા, ખાસ કરીને ડીનોકોકસ રેડિયોડ્યુરન્સ, પર્યાવરણીય જોખમો માટે અત્યંત પ્રતિરોધક છે, જે બાહ્ય અવકાશમાં ઓછામાં ઓછા ત્રણ વર્ષ સુધી ટકી શકે છે. એક આત્યંતિક અટકળો એવી છે કે જીવનનું બાયોકેમિસ્ટ્રી મહાવિસ્ફોટ પછી 17 માય (મિલિયન વર્ષ) ની શરૂઆતમાં, માનવામાં આવતા વસવાટયોગ્ય યુગ દરમિયાન શરૂ થયું હોઈ શકે છે, અને તે જીવન સમગ્ર બ્રહ્માંડમાં અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે છે. કાર્લ ઝિમરે અનુમાન લગાવ્યું છે કે આર. એન. એ. બનાવવા માટે જરૂરી બોરોન, મોલિબ્ડેનમ અને ઓક્સિજન સહિતની રાસાયણિક પરિસ્થિતિઓ પ્રારંભિક પૃથ્વીની સરખામણીએ પ્રારંભિક મંગળ પર વધુ સારી રહી હશે. જો એમ હોય તો, મંગળ પર ઉદ્ભવતા જીવન-યોગ્ય અણુઓ પછીથી ઉલ્કાના ઉત્સર્જન દ્વારા પૃથ્વી પર સ્થળાંતર કરી ગયા હોત. સ્વયંસ્ફુરિત પેઢી 19મી સદી સુધી સામાન્ય સ્વીકૃતિ પરંપરાગત ધર્મ જીવનની ઉત્પત્તિને દેવતાઓને આભારી છે જેમણે કુદરતી વિશ્વની રચના કરી હતી. સ્વયંસ્ફુરિત પેઢી, એબાઇઓજેનેસિસનો પ્રથમ પ્રકૃતિવાદી સિદ્ધાંત, એરિસ્ટોટલ અને પ્રાચીન ગ્રીક ફિલસૂફી પર પાછો જાય છે, અને 19મી સદી સુધી પશ્ચિમી વિદ્વત્તામાં ટેકો આપવાનું ચાલુ રાખ્યું હતું. આ સિદ્ધાંતમાં એવું માનવામાં આવ્યું હતું કે "નીચલા" પ્રાણીઓ સડી રહેલા કાર્બનિક પદાર્થો દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. એરિસ્ટોટલે જણાવ્યું હતું કે, ઉદાહરણ તરીકે, છોડ પરના ઝાકળમાંથી એફિડ્સ, ગંદા પદાર્થમાંથી માખીઓ, ગંદા પરાગરજમાંથી ઉંદર અને સડી રહેલા ડૂબી ગયેલા લાકડામાંથી મગરો ઉત્પન્ન થાય છે. મૂળભૂત વિચાર એ હતો કે જીવન સતત આકસ્મિક ઘટનાઓના પરિણામે બનાવવામાં આવ્યું હતું. 17મી સદીમાં, લોકોએ થોમસ બ્રાઉનની સ્યુડોડોક્સિયા એપિડેમિકા જેવી કૃતિઓમાં સ્વયંસ્ફુરિત પેઢી પર સવાલ ઉઠાવવાનું શરૂ કર્યું. તેમના સમકાલીન એલેક્ઝાન્ડર રોસે ભૂલથી તેમનું ખંડન કર્યું હતું. 1665માં, રોબર્ટ હૂકે સુક્ષ્મસજીવોના પ્રથમ રેખાંકનો પ્રકાશિત કર્યા હતા. 1676માં, એન્ટોની વાન લીઉવેનહોકે સુક્ષ્મસજીવો, કદાચ પ્રોટોઝોઆ અને બેક્ટેરિયાનું ચિત્રકામ અને વર્ણન કર્યું હતું. ઘણાને લાગ્યું કે તેમનું અસ્તિત્વ સ્વયંસ્ફુરિત પેઢીને ટેકો આપે છે, કારણ કે તેઓ જાતીય પ્રજનન અને અલૈંગિક પ્રજનન માટે ખૂબ સરળ લાગતા હતાઃ કોષ વિભાજન હજુ સુધી જોવા મળ્યું ન હતું. વેન લીઉવેનહોક સ્વયંસ્ફુરિત પેઢી સાથે અસંમત હતા, અને 1680ના દાયકા સુધીમાં સીલબંધ અને ખુલ્લા માંસના સેવન અને જંતુના પ્રજનનના નજીકના અભ્યાસના પ્રયોગોનો ઉપયોગ કરીને પોતાને ખાતરી આપી હતી કે આ સિદ્ધાંત ખોટો હતો. 1668માં ફ્રાન્સેસ્કો રેડીએ દર્શાવ્યું હતું કે જ્યારે માખીઓને ઇંડા નાખતા અટકાવવામાં આવતી હતી ત્યારે માંસમાં કોઈ મેગગોટ્સ દેખાતા ન હતા. 1768માં, લાઝારો સ્પાલાન્ઝાનીએ દર્શાવ્યું હતું કે સૂક્ષ્મજીવાણુઓ હવામાં હાજર છે, અને તેને ઉકાળીને મારી શકાય છે. 1861માં, લુઇસ પાશ્ચરના પ્રયોગોએ દર્શાવ્યું હતું કે બેક્ટેરિયા અને ફૂગ જેવા સજીવો જંતુરહિત, પોષકતત્વોથી સમૃદ્ધ માધ્યમોમાં સ્વયંભૂ દેખાતા નથી, પરંતુ માત્ર બહારથી આક્રમણ દ્વારા જ દેખાઈ શકે છે. 19મી સદીમાં અસ્વીકૃત માનવામાં આવતા, 19મી સદીના મધ્ય સુધીમાં, બાયોજેનેસિસને એટલા પુરાવા દ્વારા સમર્થન આપવામાં આવ્યું હતું કે સ્વયંસ્ફુરિત પેઢીને અસરકારક રીતે નકારી કાઢવામાં આવી હતી. પાશ્ચરે તેમની 1864ની શોધ વિશે ટિપ્પણી કરી, "સ્વયંસ્ફુરિત પેઢીનો સિદ્ધાંત આ સરળ પ્રયોગ દ્વારા ત્રાટકેલા નશ્વર પ્રહારમાંથી ક્યારેય પાછો નહીં આવે". આનાથી એક એવી પદ્ધતિ મળી જેના દ્વારા જીવન થોડા સરળ સજીવોથી વિવિધ જટિલ સ્વરૂપોમાં વૈવિધ્યસભર બન્યું. આજે, વૈજ્ઞાનિકો સહમત થાય છે કે તમામ વર્તમાન જીવન અગાઉના જીવનમાંથી ઉતરી આવ્યું છે, જે ચાર્લ્સ ડાર્વિનની કુદરતી પસંદગી દ્વારા ઉત્ક્રાંતિની પદ્ધતિ દ્વારા ક્રમશઃ વધુ જટિલ અને વૈવિધ્યસભર બની ગયું છે. ડાર્વિને જે. ડી. ને પત્ર લખ્યો. હૂકરે 29 માર્ચ 1863ના રોજ જણાવ્યું હતું કે "તે માત્ર કચરો છે, હાલમાં જીવનની ઉત્પત્તિ વિશે વિચારવું; કોઈ પણ દ્રવ્યની ઉત્પત્તિ વિશે પણ વિચારી શકે છે". ઓન ધ ઓરિજિન ઓફ સ્પીશીઝમાં, તેમણે જીવનની "રચના" નો ઉલ્લેખ કર્યો હતો, જેના દ્વારા તેઓ "ખરેખર કોઈ સંપૂર્ણપણે અજ્ઞાત પ્રક્રિયા દ્વારા 'પ્રગટ' થયા હતા", પરંતુ ટૂંક સમયમાં જૂના કરારના શબ્દ "સર્જન" નો ઉપયોગ કરવા બદલ ખેદ વ્યક્ત કર્યો હતો. ઓપેરિનઃ આદિકાળની સૂપ પૂર્વધારણા જીવનની ઉત્પત્તિ માટે કોઈ એક સામાન્ય રીતે સ્વીકૃત મોડેલ નથી. વૈજ્ઞાનિકોએ કેટલીક બુદ્ધિગમ્ય પૂર્વધારણાઓ રજૂ કરી છે જે કેટલાક સામાન્ય ઘટકો ધરાવે છે. વિગતોમાં તફાવત હોવા છતાં, આ પૂર્વધારણાઓ એલેક્ઝાન્ડર ઓપેરિન (1924માં) અને જ્હોન હેલ્ડેન (1929માં) દ્વારા નિર્ધારિત માળખા પર આધારિત છે, કે પ્રથમ અણુઓ પ્રારંભિક કોષોની રચના કરે છે. . . પરમાણુ ઉત્ક્રાંતિની ધીમી પ્રક્રિયા દ્વારા કુદરતી પરિસ્થિતિઓમાં સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું, અને આ અણુઓ પછી જૈવિક ક્રમ સાથે ગુણધર્મો સાથે પ્રથમ પરમાણુ પ્રણાલીમાં સંગઠિત થયા હતા. ઓપેરિન અને હેલ્ડેને સૂચવ્યું હતું કે પ્રારંભિક પૃથ્વીનું વાતાવરણ રાસાયણિક રીતે પ્રકૃતિમાં ઘટતું રહ્યું હશે, જે મુખ્યત્વે મિથેન (CH4), એમોનિયા (NH3), પાણી (H2O), હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ (H2S), કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (CO2) અથવા કાર્બન મોનોક્સાઇડ (CO), અને ફોસ્ફેટ (PO43−) થી બનેલું છે, જેમાં મોલેક્યુલર ઓક્સિજન (O2) અને ઓઝોન (O3) દુર્લભ અથવા ગેરહાજર છે. પછીના નમૂનાઓ અનુસાર, હેડિયન સમયગાળાના અંતમાં વાતાવરણમાં મોટા ભાગે નાઇટ્રોજન (N2) અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડનો સમાવેશ થતો હતો, જેમાં ઓછી માત્રામાં કાર્બન મોનોક્સાઇડ, હાઇડ્રોજન (H2) અને સલ્ફર સંયોજનો હતા; જ્યારે તેમાં મોલેક્યુલર ઓક્સિજન અને ઓઝોનનો અભાવ હતો, તે ઓપેરિન અને હેલ્ડેનની ધારણા મુજબ રાસાયણિક રીતે ઘટતો ન હતો. આ વિષય પર કોઈ નવું નોંધપાત્ર સંશોધન અથવા પૂર્વધારણા 1924 સુધી દેખાતી ન હતી, જ્યારે ઓપેરિને તર્ક આપ્યો હતો કે વાતાવરણીય ઓક્સિજન ચોક્કસ કાર્બનિક સંયોજનોના સંશ્લેષણને અટકાવે છે જે જીવન માટે જરૂરી બિલ્ડિંગ બ્લોક્સ છે. તેમના પુસ્તક ધ ઓરિજિન ઓફ લાઇફમાં, તેમણે પ્રસ્તાવ મૂક્યો હતો (ડાર્વિનનો પડઘો પાડતા) કે "જીવનની સ્વયંસ્ફુરિત પેઢી" કે જેના પર પાશ્ચર દ્વારા હુમલો કરવામાં આવ્યો હતો, તે હકીકતમાં એકવાર થયો હતો, પરંતુ હવે તે અશક્ય હતું કારણ કે પ્રારંભિક પૃથ્વી પર જોવા મળતી પરિસ્થિતિઓ બદલાઈ ગઈ હતી, અને અગાઉથી અસ્તિત્વમાં રહેલા સજીવો સ્વયંસ્ફુરિત રીતે ઉત્પન્ન થયેલા કોઈપણ જીવતંત્રનો તરત જ વપરાશ કરશે. ઓપેરિને દલીલ કરી હતી કે સૂર્યપ્રકાશની ક્રિયા દ્વારા ઓક્સિજન વિનાના વાતાવરણમાં કાર્બનિક અણુઓનું "પ્રાચીન સૂપ" બનાવી શકાય છે. જ્યાં સુધી તેઓ કોસેર્વેટ ટીપાં ન બનાવે ત્યાં સુધી આ વધુ જટિલ રીતે જોડાય છે. આ ટીપાં અન્ય ટીપાં સાથે સંયોજન દ્વારા "વધશે", અને વિખંડન દ્વારા પુત્રી ટીપાંમાં "પ્રજનન" કરશે, અને તેથી એક આદિમ ચયાપચય હોય છે જેમાં "કોષની અખંડિતતા" ને પ્રોત્સાહન આપતા પરિબળો ટકી રહે છે, અને જે લુપ્ત થતા નથી. જીવનની ઉત્પત્તિના ઘણા આધુનિક સિદ્ધાંતો હજુ પણ ઓપેરિનના વિચારોને પ્રારંભિક બિંદુ તરીકે લે છે. આ સમયની આસપાસ, હેલ્ડેને સૂચવ્યું હતું કે પૃથ્વીના પ્રીબાયોટિક મહાસાગરો (તેમના આધુનિક સમકક્ષોથી તદ્દન અલગ) એ "ગરમ પાતળું સૂપ" બનાવ્યું હશે જેમાં કાર્બનિક સંયોજનોની રચના થઈ શકે છે. બર્નાલે આ વિચારને બાયોપોઇઝીસ અથવા બાયોપોઇઝીસ તરીકે ઓળખાવ્યો, જે જીવંત દ્રવ્યની પ્રક્રિયા છે જે સ્વ-પ્રતિકૃતિ પરંતુ નિર્જીવ અણુઓમાંથી વિકસિત થાય છે, અને પ્રસ્તાવ મૂક્યો કે બાયોપોઇઝીસ સંખ્યાબંધ મધ્યવર્તી તબક્કાઓમાંથી પસાર થાય છે. રોબર્ટ શાપિરોએ ઓપેરિન અને હેલ્ડેનના "આદિમ સૂપ" સિદ્ધાંતને તેના "પરિપક્વ સ્વરૂપ" માં નીચે પ્રમાણે સારાંશ આપ્યો છેઃ પ્રારંભિક પૃથ્વીમાં રાસાયણિક રીતે ઘટતું વાતાવરણ હતું. આ વાતાવરણ, વિવિધ સ્વરૂપોમાં ઊર્જાના સંપર્કમાં, સરળ કાર્બનિક સંયોજનો ("મોનોમર્સ") ઉત્પન્ન કરે છે. આ સંયોજનો "સૂપ" માં સંચિત થાય છે જે વિવિધ સ્થળોએ (કિનારાઓ, દરિયાઈ છીદ્રો વગેરે) કેન્દ્રિત હોઈ શકે છે. વધુ પરિવર્તન દ્વારા, વધુ જટિલ કાર્બનિક પોલિમર-અને આખરે જીવન-સૂપમાં વિકસિત થયું. જ્હોન બર્નલ જ્હોન બર્નલે દર્શાવ્યું હતું કે આ અને તેના પછીના કાર્યોના આધારે મોટાભાગના અણુઓની રચના કરવામાં સિદ્ધાંતમાં કોઈ મુશ્કેલી નથી જેને આપણે તેમના અકાર્બનિક અગ્રદૂતમાંથી જીવન માટે જરૂરી અણુઓ તરીકે ઓળખીએ છીએ. દાખલા તરીકે, ઓપેરિન, હેલ્ડેન, બર્નલ, મિલર અને યુરે દ્વારા લેવામાં આવેલી અંતર્ગત પૂર્વધારણા એ હતી કે પ્રાચીન પૃથ્વી પર બહુવિધ પરિસ્થિતિઓ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓની તરફેણ કરતી હતી જે આવા સરળ પૂર્વગામીઓમાંથી જટિલ કાર્બનિક સંયોજનોના સમાન સમૂહને સંશ્લેષણ કરતી હતી. બર્નાલે જીવનની ઉત્પત્તિનો ઉલ્લેખ કરવા માટે 1949માં બાયોપોઇઝીસ શબ્દ બનાવ્યો હતો. 1967માં, તેમણે સૂચવ્યું હતું કે તે ત્રણ "તબક્કાઓ" માં થાય છેઃ જૈવિક મોનોમર્સની ઉત્પત્તિ, જૈવિક પોલિમરની ઉત્પત્તિ, અણુઓથી કોષોમાં ઉત્ક્રાંતિ, બર્નાલે સૂચવ્યું હતું કે ઉત્ક્રાંતિ તબક્કા 1 અને 2 વચ્ચે શરૂ થઈ હતી. બર્નાલે ત્રીજા તબક્કાને સૌથી મુશ્કેલ ગણાવ્યો હતો, જેમાં કોષની સીમા પાછળ જૈવિક પ્રતિક્રિયાઓ સામેલ કરવામાં આવી હતી. કોષ પટલ જે રીતે સ્વ-ભેગા થાય છે તેના પર આધુનિક કાર્ય અને વિવિધ સબસ્ટ્રેટ્સમાં માઇક્રોપોર્સ પરનું કાર્ય, સ્વતંત્ર મુક્ત-જીવંત કોષોના વિકાસને સમજવાની દિશામાં એક મુખ્ય પગલું હોઈ શકે છે. મિલર-યુરી પ્રયોગ 1952માં, સ્ટેનલી મિલર અને હેરોલ્ડ યુરીએ એક પ્રયોગ કર્યો હતો જેમાં દર્શાવવામાં આવ્યું હતું કે કેવી રીતે કાર્બનિક અણુઓ ઓપેરિન-હેલ્ડેન પૂર્વધારણા દ્વારા પ્રસ્તુત પરિસ્થિતિઓમાં અકાર્બનિક અગ્રદૂતમાંથી સ્વયંભૂ રચના કરી શકે છે. મિલર-યુરી પ્રયોગમાં એમિનો એસિડ જેવા સરળ કાર્બનિક મોનોમર્સ બનાવવા માટે વાયુઓ-મિથેન, એમોનિયા અને હાઇડ્રોજન તેમજ પાણીની વરાળના અત્યંત ઘટાડેલા મિશ્રણનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. વાયુઓના મિશ્રણને એક ઉપકરણ દ્વારા સાયકલ કરવામાં આવ્યું હતું જે મિશ્રણમાં વિદ્યુત સ્પાર્ક્સ પહોંચાડે છે. એક અઠવાડિયા પછી, એવું જાણવા મળ્યું હતું કે સિસ્ટમમાં લગભગ 10 થી 15 ટકા કાર્બન ત્યારે એમિનો એસિડ સહિત કાર્બનિક સંયોજનોના રેસેમિક મિશ્રણના સ્વરૂપમાં હતું, જે પ્રોટીનના બિલ્ડિંગ બ્લોક્સ છે. આ "સૂપ" સિદ્ધાંતના બીજા મુદ્દા માટે સીધો પ્રાયોગિક ટેકો પૂરો પાડે છે, અને તે સિદ્ધાંતના બાકીના બે મુદ્દાઓની આસપાસ છે જે મોટાભાગની ચર્ચા કેન્દ્રો છે. સાચવેલ શીશીઓના 2011ના પુનઃવિશ્લેષણમાં 1950ના દાયકામાં મૂળ શોધ કરતાં વધુ બાયોકેમિકલ્સ મળી આવ્યા છે, જેમાં માત્ર પાંચ નહીં પણ 23 એમિનો એસિડનો સમાવેશ થાય છે. 2020ના અભ્યાસો સૂચવે છે કે પૃથ્વીનું પ્રારંભિક વાતાવરણ મિલર-યુરી અભ્યાસોમાં ઉપયોગમાં લેવાતી પરિસ્થિતિઓથી ઘણું અલગ હતું. સંદર્ભો સ્રોત સાન ડિએગો, સીએ, 31 જુલાઈ-2 ઓગસ્ટ 2005 ખાતે યોજાયેલી એસ. પી. આઈ. ઈ. ની કાર્યવાહી જીવનની ઉત્પત્તિ