পৃথিবীর প্রথম জীবন কিভাবে তার সবচেয়ে বড় হুমকি - পানি - থেকে রক্ষা পেয়েছিল

আগামী বছর ১৮ ফেব্রুয়ারি, নাসার একটি মহাকাশযান মঙ্গল গ্রহের বায়ুমণ্ডলের মধ্য দিয়ে দ্রুত গতিতে যাবে, তার গতি কমানোর জন্য রেট্রো-রকেট ফায়ার করবে এবং তারপরে একটি ছয় চাকার রোভার পারসিভারেন্সকে পৃষ্ঠে নামাবে। যদি সবকিছু পরিকল্পনা অনুযায়ী চলে, তবে মিশনটি জেজেরো ক্রেটারে অবতরণ করবে, গ্রহের নিরক্ষরেখার কাছে ৪৫ কিলোমিটার চওড়া একটি ফাটল যা সম্ভবত একসময় তরল জলের হ্রদ ছিল।

পারসিভারেন্সকে উৎসাহ দেওয়া পৃথিবীর বাসিন্দাদের মধ্যে, জন সাদারল্যান্ড বিশেষভাবে মনোযোগ দেবেন। সাদারল্যান্ড, কেমব্রিজের এমআরসি ল্যাবরেটরি অফ মলিকুলার বায়োলজির একজন বায়োকেমিস্ট, তিনিই সেই বিজ্ঞানীদের মধ্যে একজন যিনি জেজেরো ক্রেটার পরিদর্শনের জন্য নাসাকে লবি করেছিলেন, কারণ এটি মঙ্গল এবং পৃথিবীতে জীবনের উৎপত্তি কোথায় হতে পারে সে সম্পর্কে তার ধারণার সাথে খাপ খায়।

ল্যান্ডিং সাইটের পছন্দ রাসায়নিক পদক্ষেপ সম্পর্কে চিন্তাভাবনার পরিবর্তনকে প্রতিফলিত করে যা কয়েকটি অণুকে প্রথম জৈবিক কোষে রূপান্তরিত করেছে। যদিও অনেক বিজ্ঞানী দীর্ঘদিন ধরে অনুমান করেছেন যে সেই অগ্রগামী কোষগুলি সমুদ্রে উৎপন্ন হয়েছে, সাম্প্রতিক গবেষণা পরামর্শ দেয় যে জীবনের মূল অণু এবং এর মূল প্রক্রিয়াগুলি কেবলমাত্র জেজেরোর মতো জায়গায় তৈরি হতে পারে—একটি তুলনামূলকভাবে অগভীর জলের দেহ যা স্রোত দ্বারা পরিবাহিত।

বিজ্ঞান সাংবাদিকতাকে সমর্থন করার জন্য

আপনি যদি এই নিবন্ধটি উপভোগ করেন তবে আমাদের পুরস্কার বিজয়ী সাংবাদিকতাকে সমর্থন করার কথা বিবেচনা করুন সাবস্ক্রাইব করে। একটি সাবস্ক্রিপশন কেনার মাধ্যমে আপনি আবিষ্কার এবং ধারণাগুলি যা আমাদের বিশ্বকে আজ আকার দিচ্ছে সেই সম্পর্কে প্রভাবশালী গল্পগুলির ভবিষ্যৎ নিশ্চিত করতে সাহায্য করছেন।

কারণ বেশ কয়েকটি গবেষণায় দেখা গেছে যে জীবনের মৌলিক রাসায়নিকগুলি গঠনের জন্য সূর্যের আলো থেকে অতিবেগুনী বিকিরণ প্রয়োজন, এবং জলীয় পরিবেশকে অত্যন্ত ঘনীভূত হতে হয়েছিল বা এমনকি সময়ে সময়ে সম্পূর্ণরূপে শুকিয়ে যেতে হয়েছিল। পরীক্ষাগারে পরীক্ষায়, সাদারল্যান্ড এবং অন্যান্য বিজ্ঞানীরা সাধারণ কার্বন-ভিত্তিক রাসায়নিক পদার্থকে আলতোভাবে গরম করে, সেগুলিকে ইউভি বিকিরণের সংস্পর্শে এনে এবং মাঝে মাঝে শুকিয়ে ডিএনএ, প্রোটিন এবং কোষের অন্যান্য মূল উপাদান তৈরি করেছেন। রসায়নবিদরা এখনও পর্যন্ত সমুদ্রের জলের মতো পরিস্থিতিতে এত বিস্তৃত জৈবিক অণু সংশ্লেষণ করতে সক্ষম হননি।

উদীয়মান প্রমাণ অনেক গবেষককে সমুদ্রতে জীবনের উদ্ভব হওয়ার ধারণা ত্যাগ করতে এবং পরিবর্তে স্থলজ পরিবেশের উপর মনোযোগ দিতে বাধ্য করেছে, এমন জায়গাগুলিতে যা পর্যায়ক্রমে ভেজা এবং শুকনো ছিল। এই পরিবর্তনটি সর্বসম্মত নয়, তবে স্থলজ শুরুর ধারণাকে সমর্থনকারী বিজ্ঞানীরা বলছেন যে এটি একটি দীর্ঘকাল ধরে স্বীকৃত প্যারাডক্সের সমাধান প্রস্তাব করে: যদিও জীবনধারণের জন্য জল অপরিহার্য, তবুও এটি জীবনের মূল উপাদানগুলির জন্য ধ্বংসাত্মক।

ওয়াশিংটনের সিয়াটলের ইউনিভার্সিটি অফ ওয়াশিংটনের গ্রহ বিজ্ঞানী ডেভিড ক্যাটলিং বলেন, ভূপৃষ্ঠের হ্রদ এবং পুকুরগুলি অত্যন্ত প্রতিশ্রুতিবদ্ধ। "গত ১৫ বছরে প্রচুর কাজ করা হয়েছে যা সেই দিকটিকে সমর্থন করবে।"

আদিম স্যুপ

যদিও জীবনের কোনও প্রমিত সংজ্ঞা নেই, তবে বেশিরভাগ গবেষকই সম্মত হন যে এর জন্য বেশ কয়েকটি উপাদান প্রয়োজন। একটি হল তথ্য বহনকারী অণু—ডিএনএ, আরএনএ বা অন্য কিছু। এই আণবিক নির্দেশাবলী অনুলিপি করার একটি উপায় থাকতে হবে, যদিও প্রক্রিয়াটি ত্রুটিগুলির জন্য অসম্পূর্ণ হবে, বিবর্তনীয় পরিবর্তনের বীজ। তাছাড়া, প্রথম জীবগুলির নিজেদেরকে খাওয়ানো এবং রক্ষণাবেক্ষণ করার একটি উপায় থাকতে হবে, সম্ভবত প্রোটিন-ভিত্তিক এনজাইম ব্যবহার করে। অবশেষে, কিছু জিনিস এই ভিন্ন অংশগুলিকে একসাথে ধরে রেখেছিল, সেগুলিকে তাদের পরিবেশ থেকে আলাদা রেখেছিল।

১৯৫০-এর দশকে যখন জীবনের উৎপত্তির উপর পরীক্ষাগার গবেষণা গুরুত্ব সহকারে শুরু হয়েছিল, তখন অনেক গবেষক ধরে নিয়েছিলেন যে জীবনের শুরু সমুদ্রে, কার্বন-ভিত্তিক রাসায়নিক পদার্থের একটি সমৃদ্ধ মিশ্রণ যাকে আদিম স্যুপ বলা হয়।

এই ধারণাটি ১৯২০-এর দশকে তৎকালীন সোভিয়েত ইউনিয়নের বায়োকেমিস্ট আলেকজান্ডার ওপারিন এবং যুক্তরাজ্যে জেনেটিসিস্ট জে. বি. এস. হ্যালডেন কর্তৃক স্বাধীনভাবে প্রস্তাবিত হয়েছিল। প্রত্যেকেই তরুণ পৃথিবীকে একটি বিশাল রাসায়নিক কারখানা হিসাবে কল্পনা করেছিলেন, যেখানে কার্বন-ভিত্তিক রাসায়নিক পদার্থের অসংখ্যতা আদি মহাসাগরের জলে দ্রবীভূত হয়েছিল। ওপারিন যুক্তি দিয়েছিলেন যে ক্রমবর্ধমান জটিল কণা গঠিত হয়েছিল, কার্বোহাইড্রেট এবং প্রোটিনে পরিণত হয়েছিল: যাকে তিনি "জীবনের ভিত্তি" বলেছিলেন।

১৯৫৩ সালে, ইলিনয়ের শিকাগো বিশ্ববিদ্যালয়ের স্ট্যানলি মিলার নামে একজন তরুণ গবেষক একটি বিখ্যাত পরীক্ষার বর্ণনা দিয়েছিলেন যা এই ধারণাগুলিকে নিশ্চিতকরণ হিসাবে দেখা হয়েছিল। তিনি সমুদ্রের অনুকরণ করার জন্য জল ধারণকারী একটি কাচের ফ্লাস্ক এবং প্রাথমিক বায়ুমণ্ডল অনুকরণ করার জন্য মিথেন, অ্যামোনিয়া এবং হাইড্রোজেন ধারণকারী অন্য একটি ফ্লাস্ক ব্যবহার করেছিলেন। টিউবগুলি ফ্লাস্কগুলিকে সংযুক্ত করেছিল এবং একটি ইলেক্ট্রোড বজ্রপাতের অনুকরণ করেছিল। কয়েক দিনের গরম এবং বৈদ্যুতিক শক গ্লাইসিন তৈরি করার জন্য যথেষ্ট ছিল, যা সরলতম অ্যামিনো অ্যাসিড এবং প্রোটিনের একটি অপরিহার্য উপাদান। এটি অনেক গবেষককে পরামর্শ দিয়েছিল যে জীবনের উদ্ভব সমুদ্রের পৃষ্ঠের কাছে হয়েছিল।

কিন্তু আজকের অনেক বিজ্ঞানী বলছেন যে সেই ধারণার সাথে একটি মৌলিক সমস্যা রয়েছে: জীবনের ভিত্তিপ্রস্তর অণুগুলি জলে ভেঙে যায়। এর কারণ হল প্রোটিন এবং নিউক্লিক অ্যাসিড যেমন ডিএনএ এবং আরএনএ তাদের সংযোগস্থলে দুর্বল। প্রোটিনগুলি অ্যামিনো অ্যাসিডের শৃঙ্খল দিয়ে তৈরি, এবং নিউক্লিক অ্যাসিডগুলি নিউক্লিওটাইডের শৃঙ্খল। যদি শৃঙ্খলগুলিকে জলে স্থাপন করা হয়, তবে এটি লিঙ্কগুলিতে আক্রমণ করে এবং অবশেষে সেগুলি ভেঙে দেয়। কার্বন রসায়নে, "জল একটি শত্রু যাকে যতটা সম্ভব কঠোরভাবে বাদ দিতে হবে", প্রয়াত বায়োকেমিস্ট রবার্ট শাপিরো তার ১৯৮৬ সালের টোটেমিক বই অরিজিনস-এ লিখেছেন, যা আদিম মহাসাগর অনু hypothesisকে সমালোচনা করেছিল।

এটি জলের প্যারাডক্স। মিনিয়াপলিসের মিনেসোটা বিশ্ববিদ্যালয়ের সিন্থেটিক বায়োলজিস্ট কেট আদামালা বলেন, আজ কোষগুলি তাদের অভ্যন্তরে জলের অবাধ চলাচল সীমিত করে এর সমাধান করে। এই কারণে, সাইটোপ্লাজমের জনপ্রিয় চিত্র—কোষের ভিতরের পদার্থ—প্রায়শই ভুল হয়। তিনি আরও বলেন, "আমাদের শেখানো হয়েছে যে সাইটোপ্লাজম হল একটি ব্যাগ যা সবকিছু ধারণ করে, এবং সবকিছু চারপাশে সাঁতার কাটছে।" "এটা সত্য নয়, কোষের মধ্যে সবকিছু অবিশ্বাস্যভাবে স্কাফোল্ড করা, এবং এটি একটি জেলিতে স্কাফোল্ড করা, জলের ব্যাগে নয়।"

যদি জীবন্ত জিনিস জলকে নিয়ন্ত্রণে রাখে, তাহলে অন্তর্নিহিত অর্থ, অনেক গবেষক বলেন, স্পষ্ট। জীবন সম্ভবত স্থলভাগে গঠিত হয়েছিল, যেখানে জল কেবল মাঝে মাঝে উপস্থিত ছিল।

স্থল শুরু

এই ধারণার পক্ষে কিছু মূল প্রমাণ ২০০৯ সালে প্রকাশিত হয়েছিল, যখন সাদারল্যান্ড ঘোষণা করেছিলেন যে তিনি এবং তার দল সফলভাবে আরএনএ তৈরি করেছেন যা চারটি নিউক্লিওটাইডের মধ্যে দুটি তৈরি করেছে। তারা ফসফেট এবং চারটি সরল কার্বন-ভিত্তিক রাসায়নিক পদার্থ দিয়ে শুরু করেছিলেন, যার মধ্যে সায়ানামাইড নামক একটি সায়ানাইড লবণ ছিল। রাসায়নিক পদার্থগুলি সর্বত্র জলে দ্রবীভূত ছিল, তবে সেগুলি অত্যন্ত ঘনীভূত ছিল এবং গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপগুলির জন্য ইউভি বিকিরণ প্রয়োজন ছিল। সাদারল্যান্ড বলেন, এই ধরনের প্রতিক্রিয়া মহাসাগরের গভীরে ঘটতে পারত না—কেবলমাত্র সূর্যের আলোতে উন্মুক্ত একটি ছোট পুল বা স্রোতে, যেখানে রাসায়নিকগুলি ঘনীভূত হতে পারত।

সাদারল্যান্ডের দল তখন থেকে দেখিয়েছে যে একই স্টার্টার রাসায়নিক পদার্থ, যদি সেগুলি সূক্ষ্মভাবে ভিন্নভাবে চিকিত্সা করা হয়, তবে প্রোটিন এবং লিপিডের অগ্রদূতও তৈরি করতে পারে। গবেষকরা পরামর্শ দেন যে এই প্রতিক্রিয়াগুলি ঘটতে পারত যদি সায়ানাইড লবণযুক্ত জল সূর্যের আলোতে শুকিয়ে যায়, সায়ানাইড-সম্পর্কিত শুকনো রাসায়নিক পদার্থের একটি স্তর রেখে যায় যা পরে, উদাহরণস্বরূপ, ভূ-তাপীয় কার্যকলাপ দ্বারা উত্তপ্ত হয়েছিল। গত বছর, তার দল ডিএনএর বিল্ডিং ব্লক তৈরি করেছে—যা পূর্বে অবিশ্বাস্য বলে মনে করা হয়েছিল—সূর্যের আলো থেকে শক্তি এবং উচ্চ ঘনত্বে একই রাসায়নিক পদার্থের কিছু ব্যবহার করে।

এই পদ্ধতিটি আটলান্টার জর্জিয়ার NSF–NASA সেন্টার ফর কেমিক্যাল ইভোলিউশনের বায়োকেমিস্ট মোরান ফ্রেঙ্কেল-পিন্টার এবং তার সহকর্মীরা প্রসারিত করেছেন। গত বছর, তারা দেখিয়েছেন যে অ্যামিনো অ্যাসিড স্বতঃস্ফূর্তভাবে প্রোটিনের মতো শৃঙ্খল তৈরি করতে যুক্ত হয়েছে যদি সেগুলি শুকিয়ে যায়। এবং সেই ধরণের প্রতিক্রিয়া অন্যান্য অ্যামিনো অ্যাসিডের তুলনায় আজকের প্রোটিনে পাওয়া ২০টি অ্যামিনো অ্যাসিডের সাথে ঘটার সম্ভাবনা বেশি ছিল। এর মানে হল মাঝে মাঝে শুকানো ব্যাখ্যা করতে সাহায্য করতে পারে কেন জীবন শত শত সম্ভাবনার মধ্যে থেকে শুধুমাত্র সেই অ্যামিনো অ্যাসিডগুলি ব্যবহার করে। ফ্রেঙ্কেল-পিন্টার বলেন, "আমরা আজকের অ্যামিনো অ্যাসিডের জন্য নির্বাচন দেখেছি।"

ভেজা এবং শুকনো

মাঝে মাঝে শুকিয়ে যাওয়া এই আণবিক বিল্ডিং ব্লকগুলিকে আরও জটিল, জীবন-সদৃশ কাঠামোতে একত্রিত করতে সাহায্য করতে পারে।

এই লাইনে একটি ক্লাসিক পরীক্ষা ১৯৮২ সালে ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের ডেভিসের গবেষক ডেভিড ডেমার এবং গেইল বার্চফেল্ড দ্বারা প্রকাশিত হয়েছিল। তাদের লক্ষ্য ছিল লিপিডগুলি কীভাবে কোষগুলিকে ঘিরে থাকা ঝিল্লি তৈরি করার জন্য স্ব-সংগঠিত হয় তা অধ্যয়ন করা। তারা প্রথমে ভেসিকল তৈরি করেছিল: দুটি লিপিড স্তর দ্বারা বেষ্টিত একটি জলীয় কোর সহ গোলাকার ব্লব। তারপরে গবেষকরা ভেসিকলগুলি শুকিয়েছিলেন এবং লিপিডগুলি প্যানকেকের স্তূপের মতো একটি বহু-স্তরযুক্ত কাঠামোতে পুনর্গঠিত হয়েছিল। ডিএনএর স্ট্র্যান্ড, পূর্বে জলে ভাসমান, স্তরগুলির মধ্যে আটকে গিয়েছিল। যখন গবেষকরা আবার জল যোগ করলেন, তখন ভেসিকলগুলি পুনরায় গঠিত হয়েছিল—তাদের ভিতরে ডিএনএ সহ। এটি একটি সরল কোষের দিকে একটি পদক্ষেপ ছিল।

ডেমার, যিনি বর্তমানে ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের সান্তা ক্রুজে আছেন, বলেন, "এই ভেজা-শুকনো চক্রগুলি সর্বত্র রয়েছে।" "এটি ভেজা পাথরের উপর বৃষ্টির জল বাষ্পীভূত হওয়ার মতোই সহজ।" তবে যখন সেগুলি লিপিডের মতো জৈবিক রাসায়নিক পদার্থের উপর প্রয়োগ করা হয়, তখন তিনি বলেন, অসাধারণ জিনিস ঘটে।

২০০৮ সালের একটি গবেষণায়, ডেমার এবং তার দল নিউক্লিওটাইড এবং লিপিড জলের সাথে মিশিয়ে সেগুলিকে ভেজা-শুকনো চক্রের মধ্যে রাখে। যখন লিপিড স্তর তৈরি করে, তখন নিউক্লিওটাইডগুলি আরএনএ-সদৃশ শৃঙ্খলে যুক্ত হয়—একটি প্রতিক্রিয়া যা জল ছাড়াই ঘটবে না।

অন্যান্য গবেষণা একটি ভিন্ন কারণের দিকে ইঙ্গিত করছে যা জীবনের উৎপত্তির একটি মূল অংশ বলে মনে হচ্ছে: আলো। এটি বোস্টনের ম্যাসাচুসেটস জেনারেল হাসপাতালের সিন্থেটিক বায়োলজিস্ট জ্যাক সজস্টাকের দলের কাছ থেকে আসা উপসংহারগুলির মধ্যে একটি, যা 'প্রোটোসেল' নিয়ে কাজ করে—কোষের সরল সংস্করণ যাতে মুষ্টিমেয় রাসায়নিক পদার্থ থাকে, তবে সেগুলি বৃদ্ধি পেতে, প্রতিযোগিতা করতে এবং নিজেদের প্রতিলিপি তৈরি করতে পারে। প্রোটোসেলগুলি যদি স্থলভাগের মতো অবস্থার সংস্পর্শে আসে তবে আরও জীবন-সদৃশ আচরণ প্রদর্শন করে। একটি গবেষণায়, যেখানে আদামালা একজন সহ-লেখক ছিলেন, দেখা গেছে যে প্রোটোসেলগুলি প্রজননের একটি সরল আকারে বিভক্ত হওয়ার জন্য আলো থেকে শক্তি ব্যবহার করতে পারে। একইভাবে, ক্লডিয়া বনফিও, যিনি বর্তমানে এমআরসি ল্যাবরেটরি অফ মলিকুলার বায়োলজিতেও আছেন, এবং তার সহকর্মীরা ২০১৭ সালে দেখিয়েছেন যে ইউভি বিকিরণ লোহা-সালফার ক্লাস্টারগুলির সংশ্লেষণ চালায়, যা অনেক প্রোটিনের জন্য গুরুত্বপূর্ণ। এর মধ্যে ইলেক্ট্রন ট্রান্সপোর্ট চেইনে থাকা প্রোটিনগুলিও রয়েছে, যা শক্তি-সঞ্চয়কারী অণু এটিপি-র সংশ্লেষণ চালিয়ে সমস্ত জীবন্ত কোষকে শক্তি যোগাতে সাহায্য করে। লোহা-সালফার ক্লাস্টারগুলি যদি জলের সংস্পর্শে আসে তবে ভেঙে যাবে, তবে বনফিওর দল দেখেছে যে ক্লাস্টারগুলি যদি ৩-১২ অ্যামিনো অ্যাসিড দীর্ঘ সরল পেপটাইড দ্বারা বেষ্টিত থাকে তবে সেগুলি আরও স্থিতিশীল ছিল।

জল, তবে খুব বেশি নয়

এই ধরনের গবেষণা স্থলভাগে সীমিত পরিমাণে জল সহ একটি ভালোভাবে আলোকিত পৃষ্ঠে জীবনের শুরু হওয়ার ধারণাকে গতি দিয়েছে। তবে, কতটা জল জড়িত ছিল এবং জীবন শুরু করতে এটি কী ভূমিকা পালন করেছিল তা নিয়ে এখনও বিতর্ক রয়েছে।

ডেমারের মতো, ফ্রেঙ্কেল-পিন্টার যুক্তি দেন যে ভেজা-শুকনো চক্রগুলি গুরুত্বপূর্ণ ছিল। তিনি বলেন, শুকনো পরিস্থিতি প্রোটিন এবং আরএনএর মতো শৃঙ্খল অণু তৈরির সুযোগ দিয়েছিল।

তবে কেবল আরএনএ এবং অন্যান্য অণু তৈরি করা জীবন নয়। একটি স্ব-টেকসই, গতিশীল সিস্টেম তৈরি করতে হবে। ফ্রেঙ্কেল-পিন্টার পরামর্শ দেন যে জলের ধ্বংসাত্মকতা এটিকে চালিত করতে সাহায্য করতে পারত। শিকারী প্রাণীদের হাত থেকে বাঁচতে শিকারী প্রাণীরা যেমন দ্রুত দৌড়াতে বা বিষাক্ত পদার্থ নিঃসরণ করতে বিকশিত হয়েছে, তেমনি প্রথম জৈবিক অণুগুলিও জলের রাসায়নিক আক্রমণের সাথে মোকাবিলা করার জন্য—এমনকি ভালোর জন্য এর প্রতিক্রিয়াশীলতাকে কাজে লাগানোর জন্য বিকশিত হতে পারত।

এই বছর, ফ্রেঙ্কেল-পিন্টারের দল তাদের আগের গবেষণার উপর ভিত্তি করে কাজ করেছে যেখানে দেখা গেছে যে শুকানোর কারণে অ্যামিনো অ্যাসিড স্বতঃস্ফূর্তভাবে যুক্ত হয়। দল দেখেছে যে তাদের প্রোটো-প্রোটিনগুলি আরএনএর সাথে যোগাযোগ করতে পারে এবং এর ফলে উভয়ই জলে আরও স্থিতিশীল হয়ে ওঠে। কার্যকরভাবে, জল একটি নির্বাচন চাপ হিসাবে কাজ করেছে: জলের মধ্যে টিকে থাকতে পারে এমন অণুগুলির সংমিশ্রণই চলতে থাকবে, কারণ অন্যগুলি ধ্বংস হয়ে যাবে।

ধারণাটি হল, প্রতিটি ভেজা চক্রের সাথে, দুর্বল অণুগুলি, বা যারা অন্যদের সাথে আবদ্ধ হয়ে নিজেদের রক্ষা করতে পারেনি, তারা ধ্বংস হয়ে গিয়েছিল। বনফিও এবং তার দল এই বছর একটি গবেষণায় এটি প্রদর্শন করেছেন, যেখানে তারা সরল ফ্যাটি অ্যাসিডগুলিকে আধুনিক কোষের ঝিল্লিতে পাওয়া লিপিডের মতো আরও জটিল লিপিডে রূপান্তর করার চেষ্টা করেছিলেন। গবেষকরা লিপিডের মিশ্রণ তৈরি করেছেন এবং দেখেছেন যে সরল লিপিডগুলি জল দ্বারা ধ্বংস হয়ে গেছে, যেখানে বৃহত্তর, আরও জটিল লিপিডগুলি জমা হয়েছে। তিনি বলেন, "কোনো এক সময়ে, আপনার কাছে ঝিল্লি তৈরি করার জন্য যথেষ্ট লিপিড থাকবে।" অন্য কথায়, জলের একটি গোল্ডিলকস পরিমাণ থাকতে পারে: এত বেশি নয় যে জৈবিক অণুগুলি খুব দ্রুত ধ্বংস হয়ে যায়, তবে এত কম নয় যে কিছুই পরিবর্তন হয় না।

উষ্ণ ছোট পুকুর

এই সব কোথায় ঘটতে পারত? এই বিষয়ে, ক্ষেত্রে একটি প্রজন্মগত বিভাজন রয়েছে। অনেক প্রবীণ গবেষক এক বা অন্য পরিস্থিতিতে প্রতিশ্রুতিবদ্ধ, যেখানে তরুণ গবেষকরা প্রায়শই যুক্তি দেন যে প্রশ্নটি বিস্তৃতভাবে উন্মুক্ত।

ফ্রেঙ্কেল-পিন্টার বলেন, খোলা সমুদ্র কার্যকর নয়, কারণ রাসায়নিক পদার্থ ঘনীভূত হওয়ার কোনো উপায় নেই। বনফিও সম্মত হন, "এটি সত্যিই একটি সমস্যা।"

ক্যালিফোর্নিয়ার পাসাডেনার জেট প্রপালশন ল্যাবরেটরির প্রাক্তন স্বতন্ত্র গবেষক ভূতত্ত্ববিদ মাইকেল রাসেল ১৯৮০-এর দশক থেকে একটি বিকল্প সামুদ্রিক ধারণার সমর্থন করছেন। রাসেল যুক্তি দেন যে সমুদ্রতলের ভেন্টে জীবনের শুরু, যেখানে ভূ-তাত্ত্বিক গঠন থেকে উষ্ণ ক্ষারীয় জল উপরে উঠে আসে। উষ্ণ জল এবং পাথরের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া রাসায়নিক শক্তি সরবরাহ করবে যা প্রথমে সরল বিপাকীয় চক্র চালাবে, যা পরে আরএনএর মতো রাসায়নিক পদার্থ তৈরি এবং ব্যবহার করা শুরু করবে।

রাসেল সাদারল্যান্ডের পদ্ধতির সমালোচক। তিনি বলেন, "তিনি রসায়নের এই সমস্ত দুর্দান্ত বিট করছেন," তবে রাসেলের জন্য এর কোনটিই প্রাসঙ্গিক নয়। কারণ আধুনিক জীব আরএনএর মতো পদার্থ তৈরি করতে সম্পূর্ণ ভিন্ন রাসায়নিক প্রক্রিয়া ব্যবহার করে। তিনি যুক্তি দেন যে এই প্রক্রিয়াগুলি প্রথমে উত্থিত হওয়া উচিত ছিল, পদার্থগুলি নিজে নয়। "জীবন, এটি খুব নির্দিষ্ট অণু বেছে নেয়। তবে আপনি সেগুলি বেঞ্চ থেকে নিতে পারবেন না। আপনাকে সেগুলি স্ক্র্যাচ থেকে তৈরি করতে হবে এবং জীবন সেটাই করে।"

সাদারল্যান্ড পাল্টা যুক্তি দেন যে একবার আরএনএ, প্রোটিন এবং আরও অনেক কিছু গঠিত হলে, বিবর্তন ক্ষমতা দখল করত এবং প্রোটো-জীবগুলিকে এই অণুগুলি তৈরি করার এবং এইভাবে নিজেদের টিকিয়ে রাখার নতুন উপায় খুঁজে পেতে সক্ষম করত।

এদিকে, অনেক গবেষক রাসেলের ক্ষারীয়-ভেন্ট অনু hypothesis সম্পর্কে সংশয় প্রকাশ করেছেন, যুক্তি দিয়ে যে এটির পরীক্ষামূলক সমর্থন নেই।

বিপরীতে, ভূপৃষ্ঠের অবস্থার অনুকরণকারী রাসায়নিক পরীক্ষাগুলি নিউক্লিক অ্যাসিড, প্রোটিন এবং লিপিডের বিল্ডিং ব্লক তৈরি করেছে। ক্যাটলিং বলেন, "সেই গভীর সমুদ্রের হাইড্রোথার্মাল ভেন্ট অনু hypothesis-এ সেই সংশ্লেষণের কোনটিই বিদ্যমান নেই। এটি কেবল করা হয়নি এবং সম্ভবত কারণ এটি করা যায় না।"

ফ্রেঙ্কেল-পিন্টারও ভেন্ট ধারণার সমালোচক, কারণ তিনি যে অণুগুলি নিয়ে কাজ করেন সেগুলি সেই পরিস্থিতিতে বেশি দিন টিকবে না। ফ্রেঙ্কেল-পিন্টার বলেন, "এই প্রোটোপেপটাইডগুলির গঠন হাইড্রোথার্মাল ভেন্টের সাথে খুব সঙ্গতিপূর্ণ নয়।"

জার্মানির ডুসেলডর্ফ বিশ্ববিদ্যালয়ের একজন পোস্টডক জিওকেমিস্ট মার্টিনা প্রেইনার এবং তার সহকর্মীরা মে মাসে একটি সম্ভাব্য সমাধান প্রস্তাব করেছিলেন। তিনি যুক্তি দেন যে হাইড্রোথার্মাল ভেন্টের নীচে পাথরের মধ্যে, তাপ এবং রাসায়নিক বিক্রিয়া জলের অণুগুলিকে আবদ্ধ করে বা ভেঙে দেয়—শুকনো স্থান তৈরি করে। তিনি বলেন, "পাথর-জলের মিথস্ক্রিয়া রয়েছে যা জলকে একটি নির্দিষ্ট পরিমাণে সরিয়ে দিচ্ছে।" মাঝে মাঝে, আরও সমুদ্রের জল প্রবেশ করবে, "ভেজা-শুকনো সাইক্লিংয়ের মতো কিছু" দেবে। প্রেইনার যুক্তি দেন, এটি গভীর সমুদ্রের পাথরগুলিকে মূল অণুগুলির গঠনের জন্য আরও উপযুক্ত করে তুলবে, যদিও তিনি স্বীকার করেন যে এটি এখনও একটি অনু hypothesis। "অবশ্যই, এটি নির্দিষ্ট প্রতিক্রিয়া ঘটাতে পারে তা প্রমাণ করার জন্য আপনাকে এখনও সম্পর্কিত পরীক্ষাগুলি করতে হবে।"

বর্তমানে, তবে, সেই প্রমাণ বিদ্যমান নেই। এদিকে, স্থলভাগে ছোট জলের দেহে জীবনের শুরু হওয়ার ধারণার জন্য পরীক্ষামূলক সমর্থন বাড়ছে।

সাদারল্যান্ড একটি উল্কাপিণ্ডের প্রভাব গর্তকে সমর্থন করেন, যা সূর্য এবং প্রভাবের অবশিষ্ট শক্তি দ্বারা উত্তপ্ত হয়, একাধিক স্রোত জলের ঢালু দিক দিয়ে নিচে নেমে আসে এবং অবশেষে নীচে একটি পুলে মিলিত হয়। এটি একটি জটিল, 3D পরিবেশ হত যেখানে খনিজ পৃষ্ঠগুলি অনুঘটক হিসাবে কাজ করত, যেখানে কার্বন-ভিত্তিক রাসায়নিক পদার্থ পর্যায়ক্রমে জলে দ্রবীভূত হতে পারত এবং সূর্যের আলোতে শুকিয়ে যেত। সাদারল্যান্ড বলেন, "আপনি কিছুটা আত্মবিশ্বাসের সাথে বলতে পারেন যে আমাদের পৃষ্ঠে থাকতে হবে, আমরা মহাসাগরের গভীরে বা ভূত্বকের ১০ কিলোমিটার নীচে থাকতে পারি না।" "তারপর আমাদের ফসফেট, আমাদের লোহার প্রয়োজন। সেই জিনিসগুলির অনেকগুলি খুব সহজেই লোহা-নিকেল উল্কাপিণ্ড দ্বারা সরবরাহ করা হয়।" প্রভাব পরিস্থিতির আরও একটি সুবিধা রয়েছে: উল্কাপিণ্ডের প্রভাব বায়ুমণ্ডলকে ধাক্কা দেয়, সায়ানাইড তৈরি করে, সাদারল্যান্ড বলেন।

ডেমার দীর্ঘদিন ধরে একটি ভিন্ন পরামর্শ সমর্থন করেছেন: আগ্নেয়গিরির উষ্ণ প্রস্রবণ। এই বছর একটি গবেষণায়, তিনি এবং তার সহকর্মী ব্রুস ডেমার যুক্তি দিয়েছিলেন যে লিপিডগুলি গরম জলে প্রোটোসেল তৈরি করত, যেমনটি তার আগের পরীক্ষাগুলি ইঙ্গিত দিয়েছিল। পুলের প্রান্তে ভেজা-শুকনো চক্রগুলি আরএনএর মতো নিউক্লিক অ্যাসিডগুলির গঠন এবং অনুলিপি চালাত।

ডেমার তার ধারণাগুলি পরীক্ষা করার জন্য আধুনিক আগ্নেয়গিরির উষ্ণ প্রস্রবণগুলিতে বেশ কয়েকটি পরীক্ষা পরিচালনা করেছেন। ২০১৮ সালে, তার দল দেখিয়েছিল যে ভেসিকলগুলি গরম প্রস্রবণের জলে তৈরি হতে পারে এবং এমনকি নিউক্লিক অ্যাসিডগুলিকেও আবদ্ধ করতে পারে—তবে সেগুলি সমুদ্রের জলে তৈরি হত না। গত বছর একটি ফলো-আপ গবেষণায় দেখা গেছে যে যখন ফলস্বরূপ ভেসিকলগুলি শুকানো হয়েছিল, তখন নিউক্লিওটাইডগুলি আরএনএ-সদৃশ স্ট্র্যান্ড তৈরি করতে যুক্ত হয়েছিল।

জীবন কোথায় শুরু হয়েছিল সেই স্থানকে সংকীর্ণ করতে প্রিবায়োটিক রসায়নের বৃহত্তর চিত্রটি বোঝা প্রয়োজন: কীভাবে অনেকগুলি প্রতিক্রিয়া একসাথে ফিট করে এবং যে অবস্থার অধীনে সেগুলি ঘটে তার পরিসর। সেই বিশাল কাজটি ইন্ডিয়ানার হাইল্যান্ডের স্টার্ট-আপ ফার্ম অ্যালকেমির সভাপতি রসায়নবিদ সারা সিজিমকুকের নেতৃত্বে একটি দল চেষ্টা করেছে। দলটি সেপ্টেম্বরে একটি বিস্তৃত গবেষণা প্রকাশ করেছে যা একটি কম্পিউটার অ্যালগরিদম ব্যবহার করে অন্বেষণ করতে যে পরিচিত প্রিবায়োটিক প্রতিক্রিয়াগুলির একটি বিশাল নেটওয়ার্ক কীভাবে আজকের জীবনে ব্যবহৃত অনেক জৈবিক অণু তৈরি করতে পারত।

নেটওয়ার্কটি অত্যন্ত অতিরিক্ত ছিল, তাই একাধিক প্রতিক্রিয়া অবরুদ্ধ থাকলেও মূল জৈবিক যৌগগুলি এখনও গঠিত হতে পারত। এই কারণে, সিজিমকুক যুক্তি দেন যে জীবনের উদ্ভব কোথায় হয়েছে তার জন্য যে কোনও পরিস্থিতি বাতিল করা খুব তাড়াতাড়ি হবে। এর জন্য বিভিন্ন পরিবেশের পদ্ধতিগতভাবে পরীক্ষা করা প্রয়োজন হবে, কোন প্রতিক্রিয়া কোথায় ঘটে তা দেখার জন্য।

পৃথিবীর বাইরে

যদি সাদারল্যান্ডের মতো পরীক্ষাগুলি পৃথিবীতে জীবনের শুরু কীভাবে হয়েছিল সেদিকে ইঙ্গিত করে, তবে সেগুলি মহাবিশ্বের অন্য কোথাও জীবন কোথায় শুরু হতে পারত তা অন্বেষণ করতেও সাহায্য করতে পারে।

মঙ্গল গ্রহ সবচেয়ে বেশি মনোযোগ আকর্ষণ করেছে, কারণ স্পষ্ট প্রমাণ রয়েছে যে একসময় এর পৃষ্ঠে তরল জল ছিল। নাসার পারসিভারেন্স রোভারের ল্যান্ডিং সাইট, জেজেরো ক্রেটার, আংশিকভাবে নির্বাচিত করা হয়েছিল কারণ এটি একবার একটি হ্রদ বলে মনে হয়—এবং সাদারল্যান্ড যে রসায়ন অধ্যয়ন করেছেন তা হোস্ট করতে পারত। তিনি ক্যাটলিংয়ের নেতৃত্বে ২০১৮ সালে নাসার কাছে একটি উপস্থাপনা লিখতে সাহায্য করেছিলেন, যা প্রিবায়োটিক রসায়ন অনুসন্ধানের সংক্ষিপ্তসার তুলে ধরেছিল এবং পারসিভারেন্সকে কোথায় সন্ধান করা উচিত সে সম্পর্কে পরামর্শ দিয়েছিল। সাদারল্যান্ড বলেন, "আমরা এই রসায়ন উপস্থাপন করেছি এবং বলেছি এই জেজেরো ক্রেটার, যা তারা অবশেষে বেছে নিয়েছে, সেটাই যেখানে এই রসায়ন খেলার সম্ভাবনা সবচেয়ে বেশি ছিল।"

পারসিভারেন্সের মঙ্গল গ্রহে পৌঁছাতে দুই মাস লাগবে—এবং এটি সংগ্রহ করা নমুনাগুলি একটি এখনও পর্যন্ত-নামবিহীন ভবিষ্যতের মিশন দ্বারা পৃথিবীতে ফিরিয়ে আনতে বছর লাগবে। সুতরাং, মঙ্গল গ্রহে জীবন আছে কিনা, বা এটি কয়েক বিলিয়ন বছর আগে ছিল কিনা তা জানতে আমাদের এখনও দীর্ঘ অপেক্ষা করতে হবে। তবে এমনকি যদি তা নাও থাকে, তবে এটি প্রিবায়োটিক রসায়নের চিহ্ন প্রকাশ করতে পারে।

ক্যাটলিং বলেন, সবচেয়ে ভালো দিক হল পারসিভারেন্স মঙ্গল গ্রহের পলির স্তরগুলিতে জটিল কার্বন-ভিত্তিক অণু খুঁজে পায়, যেমন লিপিড বা প্রোটিন, বা তাদের অবনমিত অবশিষ্টাংশ। তিনি ভেজা-শুকনো চক্রের প্রমাণও আশা করেন। এটি কার্বোনেট স্তর আকারে আসতে পারে যা হ্রদ শুকিয়ে গেলে এবং বহুবার পুনরায় পূরণ হলে গঠিত হয়েছিল। তিনি সন্দেহ করেন যে "মঙ্গল গ্রহে জীবন বিশেষভাবে দূরে যায়নি", কারণ আমরা এর কোনও সুস্পষ্ট লক্ষণ দেখিনি, যেমন স্পষ্ট জীবাশ্ম বা কার্বন-সমৃদ্ধ কালো শেল। "আমরা যা খুঁজছি তা বেশ সরল, এমনকি প্রকৃত কোষগুলির চেয়ে প্রিবায়োটিক হওয়ার বিন্দু পর্যন্তও হতে পারে।"

এমন হতে পারে যে মঙ্গল গ্রহ জীবনের দিকে কেবল প্রথম কয়েকটি রাসায়নিক পদক্ষেপ নিয়েছিল এবং পুরো পথ যায়নি। সেক্ষেত্রে, আমরা জীবাশ্ম খুঁজে পেতে পারি—জীবনের নয়, তবে প্রাক-জীবনের।

এই নিবন্ধটি অনুমতি নিয়ে পুনরুত্পাদন করা হয়েছে এবং ডিসেম্বর ৯, ২০২০-এ প্রথম প্রকাশিত হয়েছিল।