ജീവനു മുന്‍പുള്ള ആദിമ ഭൂമിയില്‍ ജീവന്റെ  അക്ഷരങ്ങളെങ്ങനെ രൂപപ്പെട്ടു ?

ആശിഷ് ജോസ് അമ്പാട്ട്

ഏകദേശം നാനൂറു കോടിയോളം വര്‍ഷം മുന്‍പ് ജീവന്റെ അക്ഷരങ്ങള്‍ അഥവാ നൈട്രോജീനസ് ബേയ്സുകൾ സ്വാഭാവികമായി രൂപപ്പെട്ടത് എങ്ങനെ?


ജീവോൽപ്പത്തിയെ സംബന്ധിക്കുന്ന ഏറ്റവും ആധികാരികമായ വിശദീകരണം അത് അജൈവിക പദാർത്ഥങ്ങളിൽ നിന്ന് ഉടലെടുത്തു എന്നതാണ്. ഈ സൈദ്ധാന്തിക പരികല്പനകൾ ശൈശവ അവസ്ഥയില്‍ നിന്ന് പുരോഗമിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്. ഇന്ന് ഭൂമിയില്‍ ഉള്ളതായി നമ്മള്‍ക്കു അറിയാവുന്ന, ഏകകോശ സൂക്ഷ്മജീവികള്‍ മുതല്‍ നീലത്തിമിംഗലം വരെയുള്ള സകല ജീവജാലങ്ങളുടെയും പ്രാഥമിക ജനിതകഘടകം, ഡിയോക്സിറൈബോ ന്യുക്ലിക്ക് ആസിഡ് അഥവാ ഡി.എൻ.എയാണ്. അവയുടെ ഘടന സ്വഭാവം തീരുമാനിക്കുന്നത് അഡിനിൻ, തൈമിൻ, ഗ്വാനിൻ, സൈറ്റോസിൻ തുടങ്ങിയ നാല് നൈട്രോജൻ ബേയ്സുകളാണ്, അഥവാ നാല് ജീവന്‍റെ അക്ഷരങ്ങളാണ്.

ഇവിടെ പക്ഷെ ഒരു കുഴപ്പമുണ്ട്, ഡി.എൻ.എ സ്വാഭാവികമായി പ്രകൃതിയില്‍, അജൈവ അവസ്ഥയില്‍ നേരിട്ട് ഒറ്റയ്ക്ക് രൂപപ്പെടുക ഏറെക്കുറെ അസംഭവ്യമാണ്. ഒന്നിലധികം സങ്കീര്‍ണ്ണമായ ഉത്പ്രേരക പ്രോട്ടീനുകളായ എൻസൈമുകളുടെ സാന്നിധ്യത്തില്‍ മാത്രമാണ് സാധാരണ ഡി.എൻ.എ രൂപപ്പെടുവാന്‍ സാധിക്കുക. പക്ഷെ പ്രോട്ടീനുകള്‍ രൂപപ്പെടുവാന്‍ ഡി.എൻ.എ ആവശ്യവുമാണ്. ഈ ഒരു പാരഡോക്സ് അജൈവിക ജീവോത്പത്തിയ്ക്കെതിരെയുള്ള തെളിവായി പലരും ഉന്നയിക്കുന്നുണ്ട്‌. ഇവിടെയാണ് ഡി.എൻ.എയുടെ സഹോദരി സംയുക്തമായ റൈബോന്യൂക്ളിക് ആസിഡെന്ന ആർ.എൻ.എയെ പറ്റി മനസ്സിലാക്കേണ്ടത്. ഡി.എൻ.എയില്‍ നിന്നും വ്യത്യസ്തമായി എൻസൈം സ്വഭാവം കാണിക്കുന്നതും, അജൈവ വഴികളില്‍ കൂടുതല്‍ ചടുലമായി രൂപപ്പെടാന്‍ സാധിക്കുന്നതും, ചില അവസരങ്ങളില്‍ സ്വതന്ത്രമായി പ്രോട്ടീന്‍ നിര്‍മാണത്തിനുള്ള നിര്‍ദ്ദേശം കൊടുക്കാന്‍ പറ്റുന്നതും, മറ്റ് ചില തെളിവുകളും കണക്കിലെടുത്ത് ഇന്നുള്ള ഡി.എൻ.എയെ പ്രാഥമിക ജനിതകഘടകമായി കാണുന്ന ജീവജാലങ്ങള്‍ക്ക് മുന്‍പ് ആർ.എൻ.എ അടിസ്ഥാനമാക്കിയ പ്രാഗ്-ജീവലോകം (RNA world) ഈ ഭൂമിയില്‍ നില നിന്നതായി കണക്കാക്കുന്നു.

ചിത്രം കടപ്പാട് : വിക്കിപീഡിയ

ഡി.എൻ.എയില്‍ ഉള്ളത് പോലെ തന്നെ നാല് ജീവന്‍റെ അക്ഷരങ്ങള്‍ അഥവാ നൈട്രോജീനസ് ബേയ്സുകൾ തന്നെയാണ് ആർ.എൻ.എയുടെയും ഘടനാ സ്വഭാവം തീരുമാനിക്കുന്നത്. അഡിനിൻ, ഗ്വാനിൻ, സൈറ്റോസിൻ എന്നിവ രണ്ടു കൂട്ടര്‍ക്കും ഒരു പോലെയാണ്, തൈമിനു പകരം യുറാസിൽ ആണ് ആർ.എൻ.എ-യിൽ എന്നു മാത്രമേ വ്യത്യാസമുള്ളു. സത്യത്തില്‍ യുറാസിലും തൈമിനും  കാഴ്ചയില്‍ ഏറെക്കുറെ സമാനമാണ്. തൈമിനില്‍ അഞ്ചാമത്തെ കാര്‍ബണ്‍ ആറ്റത്തില്‍ ഒരു മേതെയ്ല്‍ ഗ്രൂപ്പുണ്ട് എന്നത് മാത്രമാണ് വ്യത്യാസം. ആർ.എൻ.എയുടെ ഘടനയുടെ അടിസ്ഥാനമായ ഈ നാല് തരം രാസസംയുക്തങ്ങള്‍ ഭൂമിയില്‍ പണ്ട്, ജീവന്‍ ഉണ്ടാകുന്നതിനും മുന്‍പ് സ്വാഭാവികമായി എപ്രകാരം ആയിരിക്കാം രൂപപ്പെട്ടത് എന്ന് വിശദീകരിക്കുന്ന ഒരു പ്രബന്ധം സയന്‍സ് ജേണലില്‍ ഈ മാസം ആദ്യം മ്യൂണിക്ക് സര്‍വ്വകലാശാലയിലെ ഗവേഷകരായ സിഡ്നി ബേക്കറും സംഘവും, ‘Unified prebiotically plausible synthesis of pyrimidine and purine RNA ribonucleotides’ എന്ന പേരില്‍ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചിരിക്കുന്നു.

ആർ.എൻ.എയുടെ അടിസ്ഥാന ഘടകമായ നാല് അക്ഷരങ്ങളെ പ്യൂരിനുകളെന്നും(അഡിനിൻ, ഗ്വാനിൻ), പിരിമിഡിയ്നുകളെനും (സൈറ്റോസിൻ, യൂറാസില്‍) എന്നും തരം തിരിക്കാം, ഡി.എൻ.എയില്‍ ഉള്ള തൈമിനും ഒരുതരം പൈറിമിഡിയ്നാണ്. മുന്‍പ് ഉള്ള ചില ശാസ്ത്ര ഗവേഷണങ്ങളില്‍ നിന്നും പ്യൂരിനുകളും, പൈറിമിഡിയ്നുകളും ഒറ്റയ്ക്ക് ഒറ്റയ്ക്കായി അജൈവ അവസ്ഥയില്‍ നിന്ന് നിർമ്മിച്ചെടുക്കാൻ കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, രണ്ടു കൂട്ടവും ഒന്നിച്ചു അജൈവമായി, ജീവജാലങ്ങള്‍ക്കു മുന്‍പുള്ള ഭൂമിയുടെ ആദിമ അവസ്ഥ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്ന സാഹചര്യങ്ങളിൽ രൂപപ്പെടുത്താൻ സാധിക്കും എന്നു കാണിച്ചു തരികയാണ് ബേക്കറും കൂട്ടാളികളും ചെയ്തിരിക്കുന്നത്.

ജീവനു മുന്‍പുള്ള ആദിമ ഭൂമിയില്‍ ജീവന്‍റെ അക്ഷരങ്ങളെങ്ങനെ സ്വാഭാവികമായി രൂപപ്പെട്ടു എന്നറിയാന്‍, ആ സമയത്തെ ഭൌമ അന്തരീക്ഷത്തെ പറ്റി അറിയണം. ലഭ്യമായ ജീയോകെമിക്കല്‍ മോഡലുകളുടെ വെളിച്ചത്തില്‍ ആ സമയത്ത് ഭൂമിയുടെ അന്തരീക്ഷം റെഡോക്സ്(ഓക്സീകരണ-നിരോക്സീകരണ) അവസ്ഥയിലായിരുന്നു എന്നാണ് കാണുന്നത്, കാർബൺ ഡയോക്സൈഡും, സള്‍ഫര്‍ ഡയോക്സൈഡുമായിരുന്നു അന്ന് അന്തരീക്ഷ സ്വഭാവത്തെ പ്രധാനമായും നയിച്ച്‌ കൊണ്ടിരുന്ന വാതകങ്ങള്‍. ഇവ നൈട്രജനെ, ഹൈഡ്രോക്സിൽഅമൈന്‍ എന്ന (NH2OH) ഒരുതരം ഭാഗികമായി റെഡ്യൂസ് ചെയ്ത രാസസംയുക്തമായി നിര്‍ത്താന്‍ സഹായിക്കുന്നുണ്ട്. ഹൈഡ്രോക്സ്ൽഅമൈനു നമ്മള്‍ ആദ്യം കണ്ട നാല് തരം ജീവന്‍റെ അക്ഷരങ്ങളുടെ മാതൃസംയുക്തമായി പ്രവര്‍ത്തിക്കാന്‍ പറ്റും. അന്ന് ഭൂമിയില്‍ ലഭ്യമായിരുന്ന, സയാനോഅസെറ്റലെയ്ന്‍(Cynoacetylene), മലാനോഡൈനിട്രില്‍(malononitrile), നൈട്രസ് ഓക്സൈഡ്( N2O), വെള്ളം, കാൽസ്യം കാർബണേറ്റ്, സിങ്ക്, ഇരുമ്പ് തുടങ്ങിയ പദാര്‍ഥങ്ങള്‍ കൂടിയുടെങ്കിൽ നാല് തരത്തിലുള്ള ജീവന്‍റെ അക്ഷരങ്ങളും സ്വാഭാവികമായി രൂപപ്പെട്ടുന്നതായി ബേക്കറും കൂട്ടാളികളും കാണിക്കുന്നു.

അധികം ആഴമില്ലാത്ത ചാക്രികമായി വെള്ളം നിറയുകയും വരള്‍ച്ച നേരിട്ടുകയും ചെയ്യുന്ന തരത്തിലുള്ള കുളങ്ങളിലോ, ആഴക്കടലിലെ ജലതാപ വിള്ളലുകളിലോ (Hydrothermal vent)* ആകാം ഏകദേശം നാനൂറു കോടിയോളം വര്ഷം മുന്‍പ് ജീവന്‍റെ അക്ഷരങ്ങള്‍ രൂപപ്പെട്ടത് എന്ന് അനുമാനിക്കുന്നു. ബേക്കറും സംഘവും നടത്തിയ പരീക്ഷണത്തില്‍, ഈ അവസ്ഥയ്ക്ക് ചേരുന്ന ഒരു കൃത്രിമ അന്തരീക്ഷം ഉണ്ടാക്കി, അവിടെത്തെ ചൂടും, ആസിഡ്/ബേസ് തോതുമെല്ലാം പുനര്‍നിര്‍മ്മിക്കാന്‍ ആണ് ശ്രമിച്ചത്. ഈ അവസരത്തില്‍ ജീവന്‍റെ അക്ഷരങ്ങള്‍ മാത്രമല്ല, അവ കൂടിച്ചേര്‍ന്നു ഇരിക്കാന്‍ ആവശ്യമായ റൈബോസ് പഞ്ചസാര സംയുക്തവും, ഫോസ്ഫേറ്റും കൂടിയുണ്ടെങ്കില്‍ സ്വാഭാവികമായി ആര്‍.എന്‍.എയില്‍ ഇനി ആവശ്യമായ ഫോസ്ഫേറ്റ് ഗ്രൂപ്പും ഇങ്ങനെ ഉണ്ടാകാം എന്ന് സംഘം കാണിക്കുകയുണ്ടായി, ഒപ്പം ചേര്‍ത്ത ചിത്രം നോക്കുക.

കടപ്പാട് : Science/AAAS

ജീവജാലങ്ങളുടെ ഉല്പത്തിയെ പറ്റിയുള്ള രഹസ്യങ്ങള്‍ ഓരോന്നായി നാം കണ്ടെത്തി കൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്, അതില്‍ പ്രധാനപ്പെട്ട ഒരു മുന്നേറ്റമാണ് ബേക്കറും സംഘവും ചെയ്ത പഠനത്തിലൂടെ വെളിച്ചത്ത് വരുന്നത്.


അവലംബം : Becker, S., Feldmann, J., Wiedemann, S., Okamura, H., Schneider, C., Iwan, K., … Carell, T. (2019). Unified prebiotically plausible synthesis of pyrimidine and purine RNA ribonucleotides. Science, 366(6461), 76–82. doi: 10.1126/science.aax2747

*ജലതാപ വിള്ളലുകൾ (Hydrothermal vent)ചൂടുകുടിയ വെള്ളം പുറത്തുവരുന്ന ഭൂമിയിലെ വിള്ളലുകളെയാണു് ജലതാപ വിള്ളലുകൾ എന്നു് പറയുന്നതു്

Leave a Reply