ജ്യോതിര്‍ജീവശാസ്ത്രം – ഭാഗം 2

ചിണ്ടന്‍ കുട്ടി

പ്രകാശസംശ്ലേഷണം

പ്രകാശസംശ്ലേഷണം (Photosynthesis) എന്ന സങ്കീര്‍ണമായ പ്രതിഭാസത്തിന്റെ കണ്ടുപിടുത്തം ജീവശ്ശാസ്ത്ര ചരിത്രത്തില്‍ ഏറ്റവും പ്രാധാന്യമുള്ളതായിരുന്നു. സൂര്യപ്രകാശത്തിന്റെ സാന്നിധ്യത്തില്‍ സസ്യജാലങ്ങള്‍ ഊര്‍ജസംഭരണികളായ കാര്‍ബോഹൈഡ്രേറ്റ് ഉല്‍പാദിപ്പിച്ച് അതിന്റെ ഉപ ഉല്‍പന്നമായി ഓക്സിജനെ അന്തരീക്ഷത്തിലേക്ക് വിടുന്നു. ഈ പ്രക്രിയ വഴി അന്തരീക്ഷത്തിലെ  ഓക്സിജന്റെ അളവ് കൂടുന്നു. ഏതാണ്ട് 240 കോടി വര്‍ഷങ്ങള്‍ക്ക് മുമ്പ് തന്നെ ഈ പ്രവര്‍ത്തനം ആരംഭിച്ചിരുന്നു. ചില ആഗ്നേയ ശിലകളില്‍ പുരാതനകാലത്ത് നടന്ന ഈ രാസ പ്രവര്‍ത്തനത്തിന്റെ തെളിവ് കിട്ടിയിട്ടുണ്ട്. ഇത്തരം ശിലകളുടെ അടരുകള്‍ക്ക് സ്റ്റൊമാറ്റോലൈറ്റ് എന്നാണ് പേര്‍.

സ്റ്റോമാറ്റോലൈറ്റുകള്‍

സ്റ്റോമാറ്റോലൈറ്റ് (Stromatolite)

240 കോടി വര്‍ഷങ്ങള്‍ക്ക് മുമ്പ് ഓക്സിജന്‍ നിര്‍മാണ പ്രവര്‍ത്തനം നടത്തിയ ബാക്ടീരയങ്ങളുടെ അശ്മകങ്ങളായാണ് (Fossil) ഇവ അറിയപ്പെടുന്നത്. അന്തരീക്ഷ ഓക്സിജന്‍ സൂര്യപ്രകാശവുമായി പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനം നടത്തു‍മ്പോള്‍ ഓസോണ്‍ ഉണ്ടാവുന്നു (ഓക്സിജനില്‍ ഒരു തന്മാത്രയില്‍ രണ്ട് ആറ്റങ്ങള്‍ ആണെങ്കില്‍ ഓസോണില്‍ മൂന്ന് ആറ്റങ്ങളാണ്). ഇങ്ങനെ നിര്‍മിക്കപ്പെട്ട ഓസോണ്‍ അന്തരീക്ഷത്തിലെ ഉയര്‍ന്ന പാളികളില്‍ കേന്ദ്രീകരിക്കപ്പെടുന്നു. ഓസോണ്‍ സൂര്യപ്രകാശത്തിലെ അള്‍ട്രാ-വയലറ്റ് രശ്മികള്‍ ഭൂമിയിലെത്തുന്നത് തടഞ്ഞ് ജീവനെ രക്ഷിക്കുന്നു. സമുദ്രങ്ങളില്‍ ഉദയം കൊണ്ട ജീവനെ കരയിലെത്തിക്കുന്നതില്‍‍ ഇത് പ്രധാന പങ്ക് വഹിച്ചു. ചില ബാക്ടീരിയങ്ങള്‍ക്ക് ഓക്സിജന്‍ ഉത്തേജന കരമായെങ്കില്‍ ഓക്സിജന്റെ അഭാവത്തില്‍ വികസിച്ച പല ജൈവ തന്മാത്രകളും സൂക്ഷ്മജീവികളും അന്തരീക്ഷത്തില്‍ ഓക്സിജന്റെ അളവ് ഉയര്‍ന്നതോടെ അതിന്റെ വിനാശകരമായ രാസപ്രതിപ്രവര്‍ത്തനം മൂലം ഉന്മൂലനം ചെയ്യപ്പെട്ടു. എന്നാല്‍ പല ഇനം ബാക്ടീരിയങ്ങള്‍ക്കും ഓക്സിജന്റെ സാന്നിധ്യം അനുഗ്രഹമായിരുന്നു. അവ ജൈവ വസ്തുക്കളുമായി പ്രവര്‍ത്തിച്ച് വന്‍ തോതില്‍ ഊര്‍ജം ഉല്‍പാദിപ്പിച്ചതോടെ അവയുടെ അഭൂതപൂര്‍വ്വമായ വളര്‍ച്ചക്ക് കാരണമായിത്തീര്‍ന്നു.

പരിണാമം എന്ന വിഷയം ജീവശാസ്ത്രമേഖലയുടെതാണ്. ജീവ പരിണാമത്തിന്റെ അടിസ്ഥാന നിയമം അതിജീവനത്തിന്റെതാണ്. അതിജീവിക്കാനുള്ള ശേഷിയില്ലാത്ത ജീവജാലങ്ങള്‍ അന്യം നിന്നുപോകുന്നു എന്നത് പ്രകൃതിനിയമമാണ്. പക്ഷെ ഭൂമിയില്‍ ജീവന്‍ എങ്ങനെ ഉണ്ടായി എന്ന രഹസ്യം കൃത്യമായി പരിണാമശാസ്ത്രം വെളിവാക്കുന്നില്ല. ശരിയായ സാഹചര്യം ഒത്തു വന്നപ്പോള്‍ ജീവനുണ്ടായി എന്ന് മാത്രമാണ് നമ്മുടെ നിഗമനം. എങ്കിലും ഈ നിഗമനത്തിന്റെ‍ സാധുത നമുക്ക് പരിശോധിക്കാന്‍ കഴിയും. അതിനുള്ള രീതിശാസ്ത്രം നാം വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്. നമ്മുടെ സ്വന്തം സൗരയൂഥത്തിലോ അല്ലെങ്കില്‍ തൊട്ടടുത്ത ഏതെങ്കിലും നക്ഷത്രയൂഥത്തിലോ രണ്ടാമത് ഒരു ജീവന്റെ സ്രോതസ് കണ്ടെത്താന്‍ കഴിഞ്ഞാല്‍ പ്രപഞ്ചത്തിലെവിടെയെങ്കിലും നാം മനസിലാക്കിയ ജീവശാസ്ത്രത്തിന്റെ നിയമങ്ങള്‍ അനുസരിക്കുന്ന ജീവന്റെ പൊടിപ്പ് കണ്ടെത്താന്‍ കഴിഞ്ഞേക്കും. അതിന് കൃത്യമായി എവിടെ അന്വേഷിക്കണം എന്ന അറിവ് നമുക്ക് ഉണ്ടാകണം.

വാസയോഗ്യമായ പരിസ്ഥിതി

സൗരയൂഥത്തിലെ തന്നെ എണ്ണിയാലൊടുങ്ങാത്ത വസ്തുക്കളിലും പിന്നെ നമ്മുടെ ഗാലക്സിയിലും വിശാലപ്രപഞ്ചത്തിലെവിടെയും ജീവന്‍ നിലനിര്‍ത്താന്‍ സഹായകരമായ ചുറ്റുപാടുകളുള്ള ഇടങ്ങളുണ്ടാവാം. ജീവന് വാസയോഗ്യമായ ഒരിടത്തിന് ആവശ്യമായ ഘടകങ്ങളെന്തെല്ലാം എന്നറിയുന്നത് ഭൂമിക്കപ്പുറത്ത് അന്വേഷണം വ്യാപിപ്പിക്കുന്നതിന് സഹായകരമാകും. ഈ ഘടകങ്ങളില്‍ പ്രധാനമായത് ജലമാണ്. ജൈവ തന്മാത്രകളുടെ നിര്‍മാണവും അവ തമ്മിലുള്ള പരസ്പര പ്രവര്‍ത്തനവും, ജീവന്റെ നിലനില്പിന് അത്യാവശ്യമാണ്. അത് സാധ്യമാക്കാന്‍ രാസ വസ്തുക്കള്‍ അലിഞ്ഞു ചേരുന്ന ദ്രാവകരൂപത്തിലുള്ള ഒരു ലായിനി  ആവശ്യമാണ്. അത് ജലമാണ്. ജൈവരസതന്ത്രത്തിന്റെ പ്രവര്‍ത്തനം സുഗമമാക്കാന്‍ ഹിമരൂപത്തിലോ വാതകരൂപത്തിലോ ഉള്ള ജലം പോര. അത് ദ്രാവകരൂപത്തില്‍ തന്നെ വേണം. ജലം ദ്രാവക രൂപത്തില്‍ തന്നെ നിലനിര്‍ത്താന്‍ ഒരു നിശ്ചിത പരിധിക്കുള്ളിലെ താപനിലക്ക് കഴിയും. അതുകൊണ്ട് പ്രപഞ്ചത്തിലെവിടെയും അത്തരത്തിലുള്ള താപനിലയും മര്‍ദ്ദവും ലഭ്യമായ പരിസ്ഥിതിയെ അന്വേഷിക്കുകയാണ് ശാസ്ത്രം ചെയ്യുന്നത്. ജീവന് വേണ്ടിയുള്ള അന്വേഷണത്തിന്റെ ആദ്യചുവട് “ജലത്തെ പിന്തുടരുക” എന്നതാണ്. സൗരയൂഥേതര (Exoplanets) ഗ്രഹങ്ങളുടെ അന്വേഷണത്തില്‍ ദ്രാവക ജലത്തിന്റെ ലഭ്യതയ്ക്ക് മുന്‍ഗണന കൊടുക്കുന്നതും അതുകൊണ്ട് തന്നെ.

നക്ഷത്രങ്ങളില്‍ ഊര്‍ജ ഉല്‍പാദനം എങ്ങനെ നടക്കുന്നു എന്നത് നാം മനസിലാക്കിയിട്ടുണ്ട്. ഹൈഡ്രജന്‍ എന്ന വാതകം ഹീലിയമായി ആണവ സംശ്ലേഷണം (Nuclear Fusion) എന്ന പ്രക്രിയ വഴി പരിവര്‍ത്തനം ചെയ്യപ്പെടുമ്പോള്‍ ചെറിയ അളവില്‍ ഊര്‍ജ നഷ്ടം ഉണ്ടാവുന്നു. നഷ്ടപ്പെടുന്ന ഊര്‍ജമാണ് നമുക്ക് സൂര്യനടക്കമുള്ള നക്ഷത്രങ്ങളില്‍ നിന്നുള്ള ഊര്‍ജമായി കിട്ടുന്നത്. നക്ഷത്രങ്ങളുടെ ഇന്ധനം തീരുന്ന ജീവിതത്തിന്റെ അവസാന ഘട്ടത്തില്‍ കാര്‍ബണ്‍, നൈട്രജന്‍, ഓക്സിജന്‍, ഫോസ്ഫറസ്, സള്‍ഫര്‍ തുടങ്ങിയ മൂലകങ്ങള്‍ ഉണ്ടായിതീരുകയും മരണാനന്തരം അത് നക്ഷത്രാന്തര മേഘത്തിലോ (Intersteller clouds) ഗാലക്സിയിലോ കലരുകയോചെയ്യുന്നു. ഇതേ മേഘപടലങ്ങള്‍ ഘനീഭവിച്ച് പുതിയ നക്ഷത്രങ്ങള്‍ ഉണ്ടാകുമ്പോള്‍ ഈ മൂലകങ്ങള്‍ പുതിയ നക്ഷത്രത്തിലും അതിന് ചുറ്റും രൂപപ്പെടുന്ന ഗ്രഹങ്ങളിലും എത്തിച്ചേരുന്നു. ഉദാ:- സൗരയൂഥം ഉണ്ടായ കാലത്തു തന്നെയാണ് നമ്മുടെ ഭൂമിയടക്കമുള്ള ഗ്രഹങ്ങളെല്ലാം ഉണ്ടായത് എന്നതിന് തെളിവുണ്ട്. സൗരയൂഥത്തിന്റെ ജനനത്തിന് കാരണമായ കൂറ്റന്‍ മേഘപടല (നെബുല) ത്തില്‍ ഉണ്ടായിരുന്ന മൂലകങ്ങള്‍ നമ്മുടെ ഭൂമിയടക്കമുള്ള ഗ്രഹങ്ങളുടെ ഉള്ളടക്കമായിതീര്‍ന്നു. ഭൂമിയില്‍ കാര്‍ബണും, നൈട്രജനും, ഓക്സിജനും, സള്‍ഫറും, ഫോസ്ഫറസും ഒക്കെ ഉണ്ടായത് അങ്ങനെയാണ്. അവ തന്നെയാണല്ലോ കോടിക്കണക്കിന് വര്‍ഷങ്ങള്‍ക്ക് ശേഷം ജീവന്റെ നിര്‍മാണത്തിനുള്ള അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളായതും. പക്ഷെ അവ ഏത് രൂപത്തില്‍ ഏത് രാസ ഭൗതിക ഭൗമശാസ്ത്ര പ്രക്രിയയിലൂടെയാണ് നമ്മുടെ ജൈവഘടനയ്ക്ക് ആധാരമായത് എന്നത് ജീവന്റെ പ്രപഞ്ചത്തിലെ വിതരണ ശൃംഖലയുടെ രഹസ്യങ്ങളിലേക്ക് വെളിച്ചം വീശുന്ന കാര്യമാണ്. ഉദാ:- ഭൂമിയിലെ സമുദ്രങ്ങളുടെ ഉപരിതലത്തില്‍ പൊങ്ങിക്കിടക്കുന്ന ഫൈറ്റോപ്ലാങ്ക്ടണ്‍‍ (സമുദ്ര ഭക്ഷ്യ ശൃംഖലയിലെ ലളിതമായ ജീവി) സമുദ്രജലത്തിലെ നൈട്രജന്‍റെ  അളവിലെ വ്യത്യാസമനുസരിച്ച് ആയിരക്കണക്കിന് മടങ്ങ് കൂടുകയോ കുറയുകയോ ചെയ്യുന്നു. മൂലകങ്ങളുടെ ലഭ്യത എങ്ങനെ ജീവന് വാസയോഗ്യമായ ഇടങ്ങളില്‍ നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്നു എന്നതിന്  തെളിവാണിത്.

ഭക്ഷണവും ശ്വസനപ്രക്രിയയും തുടര്‍ച്ചയായി ഇല്ലാതെ ഭൂമിയില്‍  ജീവജാലങ്ങള്‍ക്ക് നിലനില്‍പ് ഇല്ലല്ലോ. പൊതുവെ നിലനില്‍പിന് വളരെ വ്യാപകമായ ഒരു നിര രാസവസ്തുക്കള്‍ ആവശ്യമാണ്. ചില ജീവികള്‍ക്ക് ഓക്സിജന്‍ വേണം. ചില ബാക്ടീരിയങ്ങള്‍ക്ക് ഓക്സിജന്‍ വിഷമാണ്. ചിലവ ഹൈഡ്രജനേയും കാര്‍ബണ്‍ഡയോക്സൈഡിനേയും ചേര്‍ത്ത് മീത്തേന്‍ ഉണ്ടാക്കുന്നു. അങ്ങിനെ ചെയ്യുമ്പോള്‍ അതില്‍ നിന്നും ഊര്‍ജം സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു. ചില സൂക്ഷ്മ ജീവികള്‍ നമുക്ക് വിഷകാരകമായ ലോഹങ്ങള്‍ ശ്വസിക്കുന്നു.ചിലവയെങ്കിലും സള്‍ഫര്‍ ശ്വസിച്ചിട്ട് സള്‍ഫ്യൂറിക്ക് അമ്ലം ഉച്ഛ്വസിക്കുന്നു. അങ്ങനെ നോക്കുമ്പോള്‍ പൊതുവെ ജലം, ജൈവമൂലകങ്ങള്‍, പിന്നെ ഊര്‍ജം ഇവയാണ് അടിസ്ഥാനപരമായി ജീവന് നിലനില്‍ക്കാനുള്ള വാസയോഗ്യമായ ഇടത്തിന്റെ മുന്നുപാധികള്‍. എന്ന് പറയാവുന്നതാണ്. (തുടരും)


ലേഖനത്തിന്റെ ഒന്നാം ഭാഗം 

അനുബന്ധ വായനയ്ക്ക്

  1. ജീവന്‍ – ലൂക്ക മുതല്‍ യുറീക്ക വരെ
  2. ഈ കൊച്ചുഭൂമിയില്‍ മാത്രമേ ജീവനുള്ളോ?
  3. ജീവനു മുന്‍പുള്ള ആദിമ ഭൂമിയില്‍ ജീവന്റെ  അക്ഷരങ്ങളെങ്ങനെ രൂപപ്പെട്ടു ?

Leave a Reply