ऑक्सीजन पृथ्वी के वायुमंडल का 21% हिस्सा बनाती है, और हमें सांस लेने के लिए इसकी आवश्यकता होती है। लेकिन शुरुआती जीवों ने इस वातावरण को विषाक्त पाया होगा। प्राचीन बैक्टीरिया ने सुरक्षात्मक एंजाइम विकसित किए जो ऑक्सीजन को उनके डीएनए को नुकसान पहुंचाने से रोकते थे, लेकिन ऐसा करने के लिए उन्हें क्या विकासवादी प्रोत्साहन मिला? शोधकर्ताओं ने पता लगाया है कि हिमनदों की बर्फ की सतह से टकराने वाली पराबैंगनी प्रकाश आणविक ऑक्सीजन को छोड़ सकती है। इस बर्फ के पास रहने वाले बैक्टीरिया कॉलोनियों को इस सुरक्षात्मक रक्षा को विकसित करने की आवश्यकता होगी। वे तब अन्य जीवाणुओं द्वारा उत्पादित वायुमंडलीय ऑक्सीजन के विकास को संभालने के लिए अच्छी तरह से सुसज्जित थे जो सामान्य रूप से विषाक्त होंगे।
ढाई अरब साल पहले, जब हमारे विकासवादी पूर्वज एक जीवाणु के प्लाज्मा झिल्ली में एक टिमटिमाना से थोड़ा अधिक थे, प्रकाश संश्लेषण के रूप में जानी जाने वाली प्रक्रिया ने अचानक पृथ्वी के वायुमंडल में आणविक ऑक्सीजन को छोड़ने की क्षमता प्राप्त कर ली, जिससे दुनिया में सबसे बड़े पर्यावरणीय परिवर्तनों में से एक हो गया। हमारे ग्रह का इतिहास। जिन जीवों को जिम्मेदार माना गया, वे साइनोबैक्टीरिया थे, जिन्हें पानी, कार्बन डाइऑक्साइड और सूर्य के प्रकाश को ऑक्सीजन और चीनी में बदलने की क्षमता विकसित करने के लिए जाना जाता है, और आज भी सभी हरे पौधों में नीले-हरे शैवाल और क्लोरोप्लास्ट के रूप में मौजूद हैं।
लेकिन शोधकर्ता लंबे समय से हैरान हैं कि साइनोबैक्टीरिया खुद को जहर दिए बिना वह सारी ऑक्सीजन कैसे बना सकता है। उनके डीएनए को एक हाइड्रॉक्सिल रेडिकल द्वारा बर्बाद होने से बचाने के लिए, जो स्वाभाविक रूप से ऑक्सीजन के उत्पादन में होता है, साइनोबैक्टीरिया को सुरक्षात्मक एंजाइम विकसित करना पड़ता। लेकिन प्राकृतिक चयन ने साइनोबैक्टीरिया को इन एंजाइमों को विकसित करने के लिए कैसे प्रेरित किया, अगर उनकी आवश्यकता अभी तक मौजूद नहीं थी?
अब, कैलिफ़ोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं के दो समूह इस बात की व्याख्या करते हैं कि साइनोबैक्टीरिया इस निराशाजनक विरोधाभास से कैसे बच सकता था। नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज (पीएनएएस) की 12 दिसंबर की कार्यवाही में रिपोर्टिंग और इस सप्ताह ऑनलाइन उपलब्ध, समूह प्रदर्शित करते हैं कि हिमनद बर्फ की सतह से टकराने वाली पराबैंगनी प्रकाश जमे हुए ऑक्सीडेंट्स के संचय और आणविक ऑक्सीजन की अंततः रिहाई का कारण बन सकती है। महासागर और वातावरण। ज़हर का यह प्रवाह तब सायनोबैक्टीरिया सहित विभिन्न प्रकार के रोगाणुओं में ऑक्सीजन-रक्षा करने वाले एंजाइमों के विकास को चला सकता है। युक युंग, ग्रह विज्ञान के एक प्रोफेसर, और जो किर्स्चविंक, भू-विज्ञान के वैन विंगन प्रोफेसर के अनुसार, यूवी-पेरोक्साइड समाधान 'बल्कि सरल और सुरुचिपूर्ण है।'
किर्शविंक बताते हैं, 'वायुमंडल में ऑक्सीजन के आने से पहले, पराबैंगनी प्रकाश को सतह से टकराने से रोकने के लिए कोई ओजोन स्क्रीन नहीं थी।' 'जब यूवी प्रकाश जल वाष्प से टकराता है, तो यह इसमें से कुछ को हाइड्रोजन पेरोक्साइड में परिवर्तित कर देता है, जैसे कि आप बालों को ब्लीच करने के लिए सुपरमार्केट में जो सामान खरीदते हैं, साथ ही थोड़ी हाइड्रोजन गैस भी।
'आम तौर पर यह पेरोक्साइड बैक-रिएक्शन के कारण बहुत लंबे समय तक नहीं टिकेगा, लेकिन हिमाच्छादन के दौरान, हाइड्रोजन पेरोक्साइड पानी के हिमांक से एक डिग्री नीचे जम जाता है। यदि यूवी प्रकाश ग्लेशियर की सतह तक नीचे चला गया होता, तो पेरोक्साइड की थोड़ी मात्रा हिमनद बर्फ में फंस जाती। यह प्रक्रिया वास्तव में आज अंटार्कटिका में होती है जब ओजोन छिद्र बनता है, जिससे मजबूत यूवी प्रकाश बर्फ से टकराता है।
इससे पहले कि पृथ्वी के वायुमंडल या किसी यूवी स्क्रीन में कोई ऑक्सीजन होती, हिमनद बर्फ नीचे की ओर समुद्र में प्रवाहित होती, पिघलती, और पेरोक्साइड की ट्रेस मात्रा को सीधे समुद्र के पानी में छोड़ देती, जहां एक अन्य प्रकार की रासायनिक प्रतिक्रिया ने पेरोक्साइड को वापस पानी में बदल दिया। और ऑक्सीजन। यह यूवी प्रकाश से बहुत दूर हुआ जो जीवों को मार देगा, लेकिन ऑक्सीजन इतने निम्न स्तर पर था कि साइनोबैक्टीरिया ऑक्सीजन विषाक्तता से बचता।
'समुद्र ऑक्सीजन की रक्षा करने वाले एंजाइमों के विकास के लिए एक सुंदर जगह थी,' किर्शविंक कहते हैं। 'और एक बार उन सुरक्षात्मक एंजाइमों के स्थान पर होने के बाद, इसने ऑक्सीजनिक प्रकाश संश्लेषण दोनों के विकसित होने का मार्ग प्रशस्त किया, और एरोबिक श्वसन के लिए ताकि कोशिकाएं वास्तव में हमारे जैसे ऑक्सीजन को सांस ले सकें।'
सिद्धांत का प्रमाण प्रमुख लेखक डैनी लियांग की गणना से आता है, जो कैलटेक में ग्रह विज्ञान में हाल ही में स्नातक हैं, जो अब ताइवान के ताइपे में एकेडेमिया सिनिका में पर्यावरण परिवर्तन के लिए अनुसंधान केंद्र में हैं।
लिआंग के अनुसार, एक गंभीर फ्रीज-ओवर जिसे मैकगनीन स्नोबॉल अर्थ के रूप में जाना जाता है, 2.3 अरब साल पहले हुआ था, लगभग उस समय साइनोबैक्टीरिया ने अपनी ऑक्सीजन-उत्पादक क्षमताओं को विकसित किया था। स्नोबॉल अर्थ प्रकरण के दौरान, पर्याप्त परॉक्साइड का भंडारण किया जा सकता था ताकि लगभग उतनी ही ऑक्सीजन उत्पन्न की जा सके जितनी अभी वातावरण में है।
सबूत के एक अतिरिक्त टुकड़े के रूप में, यह अनुमानित ऑक्सीजन स्तर दक्षिण अफ्रीका में कालाहारी मैंगनीज क्षेत्र के जमाव को समझाने के लिए भी पर्याप्त है, जिसमें पूरी दुनिया में मैंगनीज के आर्थिक भंडार का 80 प्रतिशत हिस्सा है। यह जमा मैक्गनीन स्नोबॉल के अंतिम भूवैज्ञानिक निशान के तुरंत ऊपर स्थित है।
लिआंग कहते हैं, 'हम सोचते थे कि इस हिमनद के बाद यह एक साइनोबैक्टीरियल ब्लूम था जिसने मैंगनीज को समुद्री जल से बाहर निकाल दिया।' 'लेकिन यह स्नोबॉल के बाद पेरोक्साइड अपघटन से ऑक्सीजन हो सकता है जिसने ऐसा किया।'
किर्शविंक, युंग और लिआंग के अलावा, अन्य लेखक एमआईटी में सेंटर फॉर बायोमेडिकल इंजीनियरिंग के हाइमन हार्टमैन और कैल्टेक में जियोबायोलॉजी में स्नातक छात्र रॉबर्ट कोप्प हैं। हार्टमैन, नासा एम्स रिसर्च सेंटर के क्रिस मैके के साथ, ऑक्सीजनिक प्रकाश संश्लेषण की उत्पत्ति और विकास में हाइड्रोजन पेरोक्साइड की भूमिका के शुरुआती समर्थक थे, लेकिन वे पृथ्वी के प्रीकैम्ब्रियन वातावरण में इसके लिए एक अच्छे अकार्बनिक स्रोत की पहचान नहीं कर सके।
मूल स्रोत: कैलटेक न्यूज रिलीज