जीवन की उत्पत्ति

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Abiogenesis या जीवन की उत्पत्ति (जिसे कभी-कभी बाइनोपोसिस भी कहा जाता है) वह प्राकृतिक प्रक्रिया है जिसके द्वारा जीवन, सरल कार्बनिक यौगिकों जैसे अजैविक पदार्थों से उत्पन्न होता है। प्रचलित वैज्ञानिक परिकल्पना यह है कि पृथ्वी पर अजैविक से जीवित सत्ताओं में संक्रमण कोई एक घटना नहीं थी, बल्कि बढ़ती हुई जटिलता की एक प्रक्रिया थी जिसमें एक आवासीय ग्रह का निर्माण, कार्बनिक अणुओं का अजैविक संश्लेषण, आणविक स्व-प्रतिकृति, स्व-संयोजन, उत्प्रेरक (ऑटोकैटालिसिस), और कोशिका झिल्लियों का उद्भव शामिल था। अजैविक से जीवन में संक्रमण को प्रयोगात्मक रूप से देखा नहीं गया है, लेकिन प्रक्रिया के विभिन्न चरणों के लिए कई प्रस्ताव दिए गए हैं।

abiogenesis के अध्ययन का उद्देश्य यह निर्धारित करना है कि आज की पृथ्वी की तुलना में बिल्कुल अलग परिस्थितियों में जीवन पूर्व रासायनिक प्रतिक्रियाओं ने जीवन को कैसे जन्म दिया। यह जीव विज्ञान और रसायन विज्ञान के उपकरणों का उपयोग करता है, और कई विज्ञानों के संश्लेषण का प्रयास करता है। जीवन कार्बन और जल के रसायन विज्ञान के माध्यम से कार्य करता है, और चार रासायनिक परिवारों पर आधारित है: कोशिका झिल्लियों के लिए लिपिड, रासायनिक ऊर्जा भंडारण और संरचनात्मक गठन के लिए कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन चयापचय के लिए अमीनो एसिड, और आनुवंशिकता के लिए न्यूक्लिक एसिड DNA और RNA। Abiogenesis के सिद्धांत को इन वर्गों के अणुओं की उत्पत्ति और अंतःक्रियाओं को समझाना चाहिए।

कई दृष्टिकोण इस बात की जांच करते हैं कि स्व-प्रतिकृति अणु कैसे अस्तित्व में आए। शोधकर्ताओं का मानना है कि जीवन RNA दुनिया से उत्पन्न हुआ है, हालांकि अन्य स्व-प्रतिकृति और स्व-उत्प्रेरक अणु RNA से पहले के हो सकते हैं। अन्य दृष्टिकोण ("मेटाबॉलिज्म-फर्स्ट" परिकल्पनाएँ) इस बात पर ध्यान केंद्रित करते हैं कि शुरुआती पृथ्वी पर उत्प्रेरण (कैटालिसिस) ने स्व-प्रतिकृति के लिए पूर्ववर्ती अणुओं को कैसे प्रदान किया होगा। 1952 के मिलर-उरे प्रयोग ने प्रदर्शित किया कि प्रारंभिक पृथ्वी जैसी स्थिति में अकार्बनिक यौगिकों से अमीनो एसिड को संश्लेषित किया जा सकता है। इसके बाद, उल्कापिंडों, धूमकेतुओं, क्षुद्रग्रहों और अंतरिक्ष के तारा-निर्माण क्षेत्रों में अमीनो एसिड पाए गए हैं।

यद्यपि सभी आधुनिक जीवों का अंतिम सार्वभौमिक पूर्वज (LUCA) जीवन की उत्पत्ति के लाखों साल बाद अस्तित्व में आया था, इसका अध्ययन प्रारंभिक सार्वभौमिक विशेषताओं में अनुसंधान का मार्गदर्शन कर सकता है। एक जीनोमिक्स दृष्टिकोण ने जीवन की प्रमुख शाखाओं, आर्किया और बैक्टीरिया द्वारा साझा किए गए जीनों की पहचान करके LUCA की विशेषता बताने की कोशिश की है। ऐसा प्रतीत होता है कि सभी जीवन में सामान्य 60 प्रोटीन हैं और 355 प्रोकैरियोटिक जीन हैं जो LUCA से जुड़े हैं; उनके कार्य यह संकेत देते हैं कि LUCA वुड-लुंगडाहल मार्ग के साथ अनाटोबिक (अवायवीय) था, कीमियोस्मोसिस द्वारा ऊर्जा प्राप्त करता था, और डीएनए, आनुवंशिक कोड और राइबोसोम का उपयोग करता था। शुरुआती कोशिकाओं में एक छिद्रयुक्त झिल्ली हो सकती है और गहरे समुद्र के श्वेत धूम्रपानकर्ता हाइड्रोथर्मल वेंट के पास स्वाभाविक रूप से होने वाले प्रोटॉन ग्रिड द्वारा संचालित किया जा सकता है; या, जीवन महाद्वीपीय परत के भीतर या पृथ्वी की सतह पर पानी में उत्पन्न हुआ हो सकता है।

यद्यपि पृथ्वी ही एकमात्र ऐसा स्थान है जिसे जीवन के लिए जाना जाता है, खगोल जीवविज्ञानी यह मानते हैं कि जीवन अन्य ग्रहों पर भी इसी तरह की प्रक्रियाओं से मौजूद है और अस्तित्व में आया है। भूरासायनिक और जीवाश्म साक्ष्य अधिकांश अध्ययनों को सूचित करते हैं। पृथ्वी का गठन 4.54 Gya पर हुआ था, और पृथ्वी पर जीवन के सबसे शुरुआती प्रमाण पश्चिमी ऑस्ट्रेलिया से 3.8 Gya के हैं। जीवाश्म सूक्ष्मजीव हेडियन के दौरान महासागर के गठन के तुरंत बाद क्यूबेक से हाइड्रोथर्मल वेंट अवक्षेपों में रहते होंगे, इसलिए भूवैज्ञानिक समय के संदर्भ में यह प्रक्रिया अपेक्षाकृत तीव्र प्रतीत होती है।

अवलोकन

আরও দেখুন: Astrobiology

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जीवन (वंशानुगत) विविधताओं के साथ प्रजनन से मिलकर बनता है।[3] नासा जीवन को "डार्विनियन विकास के सक्षम एक स्व-संपोषित रासायनिक प्रणाली" के रूप में परिभाषित करता है।[4] ऐसी प्रणाली जटिल है; अंतिम सार्वभौमिक पूर्वज (LUCA), संभवतः एक एकल-कोशिका वाला जीव जो लगभग 4 बिलियन वर्ष पहले रहता था, के पास डीएनए आनुवंशिक कोड में कोडित सैकड़ों जीन थे जो आज सार्वभौमिक हैं। इसका मतलब यह है कि मेसेंजर आरएनए, ट्रांसफर आरएनए और राइबोसोम सहित सेलुलर मशीनरी का एक सूट कोड को प्रोटीन में अनुवादित करता है। उन प्रोटीनों में वुड-लुंगडाहल चयापचय मार्ग के माध्यम से इसके अवायवीय श्वसन को संचालित करने के लिए एंजाइम शामिल थे, और इसकी आनुवंशिक सामग्री को प्रतिकृति करने के लिए एक डीएनए पोलीमरेज़ शामिल था।[5][6]

जीवन की उत्पत्ति के शोधकर्ताओं के लिए चुनौती यह समझाना है कि इस तरह की जटिल और कसकर आपस में जुड़ी हुई प्रणाली विकासात्मक चरणों द्वारा कैसे विकसित हो सकती है, क्योंकि पहली नजर में इसके सभी हिस्से काम करने के लिए आवश्यक हैं। उदाहरण के लिए, एक कोशिका, चाहे वह LUCA हो या किसी आधुनिक जीव में, डीएनए पोलीमरेज़ एंजाइम के साथ अपने डीएनए की नकल करती है, जो खुद डीएनए में डीएनए पोलीमरेज़ जीन का अनुवाद करके उत्पन्न होता है। न तो एंजाइम और न ही डीएनए दूसरे के बिना उत्पादित किए जा सकते हैं।[7] विकासात्मक प्रक्रिया आणविक स्व-प्रतिकृति, कोशिका झिल्लियों जैसे स्व-संयोजन, और RNA दुनिया के वातावरण में RNA राइबोसाइम्स के माध्यम से ऑटोकैटालिसिस के साथ शुरू हो सकती थी।[5][6][8] अजैविक से जीवन के संक्रमण को प्रयोगात्मक रूप से देखा नहीं गया है।[9] कुछ वैज्ञानिक जीवन और जीवन की उत्पत्ति दोनों को एक ही प्रक्रिया के पहलुओं के रूप में देखते हैं।[10]

LUCA जैसी जीवित कोशिका के विकास के लिए पूर्वशर्तें ज्ञात हैं, हालांकि विवरण पर विवाद है: खनिजों और तरल पानी की आपूर्ति और मुक्त ऊर्जा प्रवाह के स्रोतों जैसे कि हमारे सूर्य और भू-ऊष्मीय गर्मी के साथ एक रहने योग्य दुनिया का गठन होता है। अजैविक संश्लेषण सरल कार्बनिक यौगिकों की एक श्रृंखला बनाता है, जिन्हें प्रोटीन और आरएनए जैसे पॉलिमर में इकट्ठा किया जाता है। दूसरी ओर, LUCA के बाद की प्रक्रिया आसानी से समझी जाती है: जैविक विकास ने विविध रूपों और जैव रासायनिक क्षमताओं के साथ प्रजाति की एक विस्तृत श्रृंखला के विकास का कारण बना। हालांकि, सरल घटकों से LUCA की व्युत्पत्ति को समझना अभी बाकी है।[1]

यद्यपि पृथ्वी एकमात्र ऐसी जगह है जहाँ जीवन ज्ञात है,[11][12] खगोल जीव विज्ञान का विज्ञान अन्य ग्रहों पर जीवन के प्रमाण तलाशता है। जीवन की उत्पत्ति पर 2015 की नासा की रणनीति का उद्देश्य बातचीत, मध्यवर्ती संरचनाओं और कार्यों, ऊर्जा स्रोतों और पर्यावरणीय कारकों की पहचान करके पहेली को हल करना था जो विकसित होने वाले मैक्रोमोलेक्यूलर सिस्टम में योगदान करते थे,[2] और संभावित आदिम सूचनात्मक पॉलिमर के रासायनिक परिदृश्य को मैप करना था। ऐसे पॉलिमर का आगमन सबसे अधिक संभावना है कि अजैविक रासायनिक विकास में एक महत्वपूर्ण कदम था।[2] वे पॉलिमर, बदले में, सरल कार्बनिक यौगिकों जैसे न्युक्लियोबेस, अमीनो एसिड, और शर्करा से प्राप्त हुए, जो संभवतः पर्यावरण में प्रतिक्रियाओं द्वारा बनते हैं।[13][14][15][16] जीवन की उत्पत्ति का एक सफल सिद्धांत यह समझाना चाहिए कि ये सभी रसायन कैसे अस्तित्व में आए।[17]

1960 से पहले का वैचारिक इतिहास

মূল নিবন্ধ: History of research into the origin of life

स्वतःस्फूर्त उत्पत्ति

মূল নিবন্ধ: Spontaneous generation

जीवन की उत्पत्ति का एक प्राचीन दृष्टिकोण, अरस्तू से लेकर 19वीं शताब्दी तक, स्वतःस्फूर्त उत्पत्ति का था।[18] इसमें यह माना गया था कि कीड़े जैसे "निम्न" जानवर सड़ने वाले कार्बनिक पदार्थों द्वारा उत्पन्न हुए थे, और यह कि जीवन संयोग से उत्पन्न हुआ था।[19][20] इस पर 17वीं शताब्दी से सवाल उठाए गए, जैसे थॉमस ब्राउन की पुस्तक Pseudodoxia Epidemica में।[21][22] 1665 में, रॉबर्ट हुक ने एक सूक्ष्मजीव के पहले चित्र प्रकाशित किए। 1676 में, एंटनी वान ल्यूवेनहुक ने सूक्ष्मजीवों को चित्रित और वर्णित किया, जो संभवतः प्रोटोजोआ और बैक्टीरिया थे।[23] वान ल्यूवेनहुक स्वतःस्फूर्त उत्पत्ति से असहमत थे, और 1680 के दशक तक उन्होंने सीलबंद और खुले मांस के ऊष्मायन से लेकर कीट प्रजनन के करीबी अध्ययन तक के प्रयोगों का उपयोग करके खुद को आश्वस्त किया कि यह सिद्धांत गलत था।[24] 1668 में फ्रांसेस्को रेडि ने दिखाया कि जब मक्खियों को अंडे देने से रोका गया तो मांस में कोई मैगॉट्स नहीं दिखाई दिए।[25] 19वीं शताब्दी के मध्य तक, स्वतःस्फूर्त उत्पत्ति को खंडित माना जाने लगा था।[26][27]

पैंसपेरमिया

মূল নিবন্ধ: Panspermia

5वीं शताब्दी ईसा पूर्व में अनाक्सागोरस के समय से चली आ रही, पैंसपेरमिया[28] यह विचार है कि जीवन ब्रह्मांड में कहीं और उत्पन्न हुआ और पृथ्वी पर आया। पैंसपेरमिया का आधुनिक संस्करण यह मानता है कि जीवन उल्कापिंडों, क्षुद्रग्रहों, धूमकेतुओं[29] या ग्रहाणुओं द्वारा पृथ्वी पर वितरित किया गया होगा।[30] यह जीवन की उत्पत्ति को किसी अन्य खगोलीय पिंड में स्थानांतरित करता है। इसका लाभ यह है कि जीवन को प्रत्येक ग्रह पर उत्पन्न होने की आवश्यकता नहीं है, बल्कि स्थानों के एक अधिक सीमित समूह में, और फिर आकाशगंगा में अन्य तारा प्रणालियों में फैलने की आवश्यकता है।[31] इस संभावना में कुछ रुचि है कि मंगल ग्रह पर जीवन उत्पन्न हुआ और बाद में पृथ्वी पर स्थानांतरित हो गया।[32]

"एक गर्म छोटा तालाब": आदिम सूप

মূল নিবন্ধ: Primordial soup, Warm little pond यह विचार कि जीवन धीमी गति से गैर-जीवित पदार्थों से उत्पन्न हुआ है, हरबर्ट स्पेंसर की 1864–1867 की पुस्तक 'प्रिंसिपल ऑफ बायोलॉजी' और विलियम टर्नर थिसेल्टन-डायर के 1879 के पेपर "ऑन स्पोंटेनियस जनरेशन एंड इवोल्यूशन" में दिखाई दिया। 1 फरवरी 1871 को चार्ल्स डार्विन ने इन प्रकाशनों के बारे में जोसेफ डाल्टन हूकर को लिखा, और अपनी खुद की अटकलें रखीं कि जीवन की मूल चिंगारी "एक गर्म छोटे तालाब, जिसमें सभी प्रकार के अमोनिया और फॉस्फोरिक लवण, - प्रकाश, गर्मी, बिजली आदि मौजूद हैं, में रही होगी, कि एक प्रोटीन यौगिक रासायनिक रूप से बनता है।" डार्विन ने समझाया कि "वर्तमान दिन में इस तरह के मामले को तुरंत भक्षण या अवशोषित कर लिया जाएगा, जो कि जीवित प्राणियों के बनने से पहले ऐसा नहीं होता।"[33][34][35]

अलेक्जेंडर ओपेरिन ने 1924 में और जे. बी. एस. हाल्डेन ने 1929 में प्रस्ताव दिया कि शुरुआती कोशिकाएं एक आदिम सूप, ओपेरिन-हाल्डेन परिकल्पना से धीरे-धीरे स्व-व्यवस्थित हुईं।[36][37] हाल्डेन ने सुझाव दिया कि पृथ्वी के अजैविक महासागरों में एक "गर्म पतला सूप" शामिल था जिसमें कार्बनिक यौगिक बन सकते थे।[20][38] जे. डी. बर्नेल ने दिखाया कि इस तरह के तंत्र अकार्बनिक पूर्ववर्तियों से जीवन के लिए अधिकांश आवश्यक अणु बना सकते हैं।[39] 1967 में, उन्होंने तीन "चरणों" का सुझाव दिया: जैविक मोनोमर्स की उत्पत्ति; जैविक पॉलिमर की उत्पत्ति; और अणुओं से कोशिकाओं तक का विकास।[40][41]

मिलर-उरे प्रयोग

মূল নিবন্ধ: Miller–Urey experiment

1952 में, स्टेनली मिलर और हेरोल्ड यूरे ने यह प्रदर्शित करने के लिए एक रासायनिक प्रयोग किया कि ओपेरिन-हाल्डेन परिकल्पना द्वारा परिकल्पित पूर्ववर्ती (प्रीबायोटिक) वातावरण जैसी पूर्ववर्ती परिस्थितियों में अकार्बनिक अग्रदूतों से कार्बनिक अणु अनायास कैसे बन सकते थे। इसने अमीनो अम्ल जैसे कार्बनिक मोनोमर्स बनाने के लिए गैसों के अत्यधिक अपचयनकारी (ऑक्सीजन की कमी वाले) मिश्रण—मीथेन, अमोनिया, और हाइड्रोजन, जल वाष्प के साथ—से एक विद्युत धारा प्रवाहित की।[42][43]

बर्नाल ने मिलर-यूरे प्रयोग के बारे में कहा कि "ऐसे अणुओं के निर्माण की व्याख्या करना ही पर्याप्त नहीं है, बल्कि जो आवश्यक है, वह इन अणुओं की उत्पत्ति की एक भौतिक-रासायनिक व्याख्या है जो मुक्त ऊर्जा के लिए उपयुक्त स्रोतों और सिंक की उपस्थिति का सुझाव देती है।"[44] हालांकि, वर्तमान वैज्ञानिक सहमति प्रारंभिक वातावरण को कमजोर रूप से अपचयनकारी (reducing) या तटस्थ (neutral) मानती है,[45][46] जिससे उत्पादित होने वाले अमीनो अम्लों की मात्रा और विविधता कम हो जाती है। प्रारंभिक महासागरों में मौजूद लोहा और कार्बोनेट खनिजों को मिलाने से विभिन्न प्रकार के अमीनो अम्ल उत्पन्न होते हैं।[45] बाद के शोध ने दो अन्य संभावित अपचयनकारी (reducing) वातावरणों पर ध्यान केंद्रित किया है: बाह्य अंतरिक्ष (outer space) और गहरे समुद्र के हाइड्रोथर्मल वेंट।[47][48][49]

रहने योग्य पृथ्वी का निर्माण

विकासात्मक इतिहास

पहले तारों वाला प्रारंभिक ब्रह्मांड

আরও দেখুন: Chronology of the universe

महाविस्फोट (Big Bang) के तुरंत बाद, लगभग 14 Gya (1.4 अरब वर्ष पूर्व), ब्रह्मांड में मौजूद एकमात्र रासायनिक तत्व हाइड्रोजन, हीलियम और लिथियम थे, जो आवर्त सारणी में सबसे हल्के तीन परमाणु हैं। ये तत्व धीरे-धीरे गैस के विशाल बादलों में संघनित हो गए, जो गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में घूमती हुई प्रोटोस्टेलर डिस्क में ढह गए। हाइड्रोजन के संलयन (fusion) द्वारा इन डिस्क के गर्म और घने केंद्रों पर सामग्री के गुरुत्वाकर्षण संचय (accretion) से पहले तारों का निर्माण हुआ।[50] शुरुआती तारे विशाल और अल्पकालिक थे, जिन्होंने ताराकीय नाभिकीय संश्लेषण (stellar nucleosynthesis) द्वारा सभी भारी तत्वों का उत्पादन किया। इस प्रकार का तत्व निर्माण अपने सबसे स्थिर तत्व आयरन-56 तक आगे बढ़ता है। भारी तत्वों का निर्माण किसी तारे के जीवनचक्र के अंत में सुपरनोवा के दौरान हुआ था।

कार्बन, वर्तमान में ब्रह्मांड में चौथा सबसे प्रचुर तत्व, मुख्य रूप से श्वेत वामन तारे (white dwarf stars) में बना था।[51] जैसे-जैसे ये तारे अपने जीवनचक्र के अंत तक पहुंचे, उन्होंने पूरे ब्रह्मांड में कार्बन और ऑक्सीजन सहित भारी तत्वों को बाहर निकाल दिया। इन्होंने पथरीले ग्रहों के निर्माण की अनुमति दी।[52]

नीहारिका परिकल्पना (nebular hypothesis) के अनुसार, एक विशाल आणविक बादल (molecular cloud) के एक हिस्से के गुरुत्वाकर्षण पतन (gravitational collapse) के साथ 4.6 Gya में सौर मंडल का निर्माण होना शुरू हुआ। ढहने वाले द्रव्यमान का अधिकांश हिस्सा केंद्र में एकत्र हो गया, जिससे सूर्य का निर्माण हुआ, जबकि शेष हिस्सा एक प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क में चपटा हो गया, जिससे ग्रहों का निर्माण हुआ।[53]

पृथ्वी का उद्भव

আরও দেখুন: Geological history of Earth, Circumstellar habitable zone, Prebiotic atmosphere

सौर मंडल की सबसे पुरानी सामग्री, कार्बनयुक्त शिंड्राइट (Carbonaceous chondrite) उल्कापिंडों में कैल्शियम-एल्यूमीनियम-समृद्ध समावेश (Calcium–aluminium-rich inclusion) के रेडियोमेट्रिक डेटिंग द्वारा पाई गई पृथ्वी की आयु 4.54 Gya है।[54][55] हेडियन (Hadean) महाकल्प (इसके गठन से लेकर 4.031 Gya तक,) के दौरान पृथ्वी शुरुआत में जीवन के लिए प्रतिकूल थी। अपने निर्माण के दौरान, पृथ्वी ने अपने प्रारंभिक द्रव्यमान का एक बड़ा हिस्सा खो दिया, और इसलिए इसमें आणविक हाइड्रोजन और मूल अक्रिय गैसों के अधिकांश हिस्से को रोके रखने के लिए गुरुत्वाकर्षण की कमी थी।[56] 4.48 Gya पर पृथ्वी के प्रारंभिक संचय (accretion) के तुरंत बाद, एक अनुमानित प्रभावक थिया के साथ इसकी टक्कर से, माना जाता है कि वह मलबा निकला जिससे अंततः चंद्रमा का निर्माण हुआ।[57] इस प्रभाव ने पृथ्वी के प्राथमिक वायुमंडल को हटा दिया, और चिपचिपे सिलिकेट्स और कार्बन डाइऑक्साइड के बादलों को पीछे छोड़ दिया। यह अस्थिर वायुमंडल अल्पकालिक था, जो जल्द ही संघनित होकर थोक सिलिकेट पृथ्वी का निर्माण कर गया, और पीछे एक ऐसा वायुमंडल छोड़ गया जिसमें मुख्य रूप से जल वाष्प, नाइट्रोजन, और कार्बन डाइऑक्साइड शामिल थे, साथ ही कम मात्रा में कार्बन मोनोऑक्साइड, हाइड्रोजन, और सल्फर यौगिक थे।[58][59] पानी में कार्बन डाइऑक्साइड के घुलने से समुद्रों के थोड़ा अम्लीय (acidic) होने का अनुमान है, जिसका पीएच (pH) लगभग 5.5 था।[60]

तरल महासागरों का निर्माण करने के लिए संघनन (condensation) चंद्रमा के निर्माण वाले प्रभाव के समय ही हुआ माना जाता है।[61][62] इस परिदृश्य का समर्थन पश्चिमी ऑस्ट्रेलिया में नैरियर ग्नीस भूभाग (Narryer Gneiss terrane) के रूपांतरित क्वार्टजाइट से उच्च δ18O मूल्यों वाले 4.404 Gya ज़िरकॉन क्रिस्टल की डेटिंग द्वारा किया जाता है।[63][64] हेडियन वायुमंडल को एक "विशाल, उत्पादक बाहरी रासायनिक प्रयोगशाला" के रूप में चित्रित किया गया है, जो आज की ज्वालामुखीय गैसों के समान है जो अभी भी कुछ अजैविक रसायन विज्ञान का समर्थन करती हैं। प्रारंभिक प्लेट टेक्टोनिक्स से संभावित रूप से बढ़े हुए ज्वालामुखी के बावजूद, 4.4 और 4.3 Gya के बीच पृथ्वी मुख्य रूप से एक पानी की दुनिया हो सकती है। इस पर बहस जारी है कि क्या इस महासागर के ऊपर पर्पटी (crust) उजागर हुई थी।[65] चंद्रमा के निर्माण वाले प्रभाव के तुरंत बाद, पृथ्वी में शायद ही कोई महाद्वीपीय पर्पटी, एक अशांत वायुमंडल, और एक जलमंडल (hydrosphere) था जो टी टौरी तारा (T Tauri star) सूर्य से तीव्र पराबैंगनी (ultraviolet) प्रकाश के अधीन था। यह ब्रह्मांडीय किरण (Cosmic ray) विकिरण, और निरंतर क्षुद्रग्रह और धूमकेतु (comet) के प्रभावों से भी प्रभावित था।[66]

लेट हेवी बॉम्बार्डमेंट (Late Heavy Bombardment) परिकल्पना यह मानती है कि हेडियन और शुरुआती आर्कियन (Archean) महाकल्पों के दौरान 4.1 से 3.8 Gya पर तीव्र प्रभाव की अवधि हुई थी।[67][68] मूल रूप से यह सोचा गया था कि लेट हेवी बॉम्बार्डमेंट 3.9 Gya पर होने वाली एक एकल प्रलयकारी प्रभाव घटना थी; इससे तरल महासागरों को वाष्पीकृत करके और प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यक सूर्य के प्रकाश को अवरुद्ध करके पृथ्वी को निर्जीव (sterilize) करने की क्षमता होती, जिससे जीवन का सबसे शुरुआती संभावित उद्भव में देरी होती।[69] अधिक हाल के शोध ने लेट हेवी बॉम्बार्डमेंट की तीव्रता और इसके निर्जलीकरण की क्षमता पर सवाल उठाया। यदि यह एक विशाल प्रभाव नहीं बल्कि बढ़ी हुई प्रभाव दर की अवधि थी, तो इसकी विनाशकारी शक्ति बहुत कम होती।[70][71] 3.9 Gya की तारीख मुख्य रूप से इम्ब्रियम बेसिन के पास एकत्र किए गए अपोलो मिशन के नमूनों की डेटिंग से उत्पन्न हुई, जिससे दर्ज किए गए प्रभावों की आयु में पक्षपात (bias) आ गया।[72] चंद्र सतह की प्रभाव मॉडलिंग से पता चलता है कि 3.9 Gya पर एक प्रलयकारी घटना के बजाय, बमबारी की कई छोटे पैमाने की, अल्पकालिक अवधि संभवतः हुई थी।[73] स्थलीय डेटा 3.9 Gya मार्कर से पहले और बाद में दोनों चट्टान रिकॉर्ड में इजेक्टा की कई अवधि दिखाकर इस विचार का समर्थन करता है, जो यह सुझाव देता है कि प्रारंभिक पृथ्वी विलुप्त होने पर कम प्रभाव के साथ लगातार प्रभावों के अधीन थी।[74]

यदि जीवन महासागर में दस मीटर से अधिक की गहराई पर विकसित हुआ, तो इसे देर से होने वाले प्रभावों और सूर्य से उस समय के उच्च स्तर के पराबैंगनी विकिरण दोनों से बचाया गया होगा। उपलब्ध ऊर्जा 100–150 °C पर अधिकतम होती है, जिस तापमान पर अतितापप्रिय (Hyperthermophile) बैक्टीरिया और थर्मोएसिडोफिलिक (Thermoacidophile) आर्किया (archaea) रहते हैं।[75]

जीवन का सबसे शुरुआती प्रमाण

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মূল নিবন্ধ: Earliest known life forms

भूवैज्ञानिक रिकॉर्ड (geologic record) के साक्ष्यों के आधार पर, पृथ्वी पर जीवन संभवतः 4.32 और 3.48 Gya के बीच उभरा। 2017 में, जीवन का सबसे शुरुआती भौतिक प्रमाण उत्तरी क्यूबेक के नूवुआगिटुक ग्रीनस्टोन बेल्ट (Nuvvuagittuq Greenstone Belt) में माइक्रोबलाइट्स (microbialites), और कम से कम 3.77 और संभवतः 4.32 Gya पुरानी पट्टेदार लौह संरचना (banded iron formation) चट्टानों में होने की सूचना दी गई थी। सूक्ष्म जीव हेडियन के दौरान 4.4 Gya महासागरों के गठन के तुरंत बाद हाइड्रोथर्मल वेंट अवक्षेपों के भीतर रहते होंगे। रोगाणु आधुनिक हाइड्रोथर्मल वेंट बैक्टीरिया से मिलते जुलते हैं, जो इस दृष्टिकोण का समर्थन करते हैं कि ऐसे वातावरण में एबायोजेनेसिस शुरू हुआ था।[76] बाद के शोध ने डेटा की इस व्याख्या पर विवाद किया, यह कहते हुए कि अवलोकनों को सिलिका-समृद्ध पानी में अजैविक प्रक्रियाओं द्वारा बेहतर ढंग से समझाया जा सकता है,[77] "रासायनिक उद्यान,"[78] परिसंचारी हाइड्रोथर्मल तरल पदार्थ,[79] या ज्वालामुखीय इजेक्टा।[80]

दक्षिण-पश्चिमी ग्रीनलैंड की 3.7 Gya (अरब वर्ष पुरानी) मेटासेडिमेंट्री (कायांतरित अवसादी) चट्टानों में[81] तथा पश्चिमी ऑस्ट्रेलिया के पिल्बारा क्षेत्र के 3.49 Gya पुराने चर्ट में माइक्रोबियल मैट (सूक्ष्मजीव चटाई) के जीवाश्मों में जैवजनित ग्रेफाइट पाया गया है।[82] दक्षिण-पश्चिमी ग्रीनलैंड में इसुआ सुप्राक्रस्ट्ली बेल्ट के पास स्थित अकिलिया द्वीप की चट्टानों में 3.7 Gya डेटिंग वाले शुरुआती जीवन के साक्ष्यों ने जैवजनित कार्बन आइसोटोप दर्शाए हैं।[83] इसुआ सुप्राक्रस्ट्ली बेल्ट के अन्य भागों में, गार्नेट (लालमणि) क्रिस्टलों के भीतर फंसे ग्रेफाइट समावेशन जीवन के अन्य तत्वों: ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और संभवतः फॉस्फेट के रूप में फॉस्फोरस से जुड़े हुए हैं, जो 3.7 Gya पहले जीवन के लिए और अधिक साक्ष्य प्रदान करते हैं।[84] पश्चिमी ऑस्ट्रेलिया के पिल्बारा क्षेत्र में, एक जीवाश्मयुक्त समुद्र तट में पाइराइट-युक्त बलुआ पत्थर (सैंडस्टोन) के भीतर शुरुआती जीवन के अकाट्य प्रमाण मिले हैं, जिसमें गोल ट्यूबलर कोशिकाएं थीं जो ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में प्रकाश संश्लेषण द्वारा सल्फर का ऑक्सीकरण करती थीं।[85][86] जैक हिल्स जिरकॉन के ग्रेफाइट समावेशन पर कार्बन समस्थानिक अनुपात यह सुझाव देते हैं कि पृथ्वी पर 4.1 Gya से जीवन मौजूद हो सकता था।[87] 2024 के एक अध्ययन ने जीवाश्म सूक्ष्मजीवों के अंशांकन (कैलिब्रेशन) के साथ प्री-LUCA जीन डुप्लीकेट का विश्लेषण करके, LUCA की आयु लगभग 4.2 Gya (4.09–4.33 Gya) अनुमानित की है, जो जीवन की उत्पत्ति के बाद पहले की तुलना में बहुत कम समय में हुई थी।[88]

पश्चिमी ऑस्ट्रेलिया के पिल्बारा क्षेत्र में ड्रेसर फॉर्मेशन है जिसमें 3.48 Gya पुरानी चट्टानें हैं, जिनमें स्ट्रोमैटोलाइट्स नामक परतदार संरचनाएं शामिल हैं। उनके आधुनिक समकक्ष प्रकाश संश्लेषक सूक्ष्मजीवों द्वारा बनाए जाते हैं जिनमें साइनोबैक्टीरिया शामिल हैं।[89] ये विकृत न हुई हाइड्रोथर्मल-अवसादी स्तरों (स्ट्रेटा) के भीतर स्थित हैं; उनकी बनावट एक जैवजनित उत्पत्ति का संकेत देती है। ड्रेसर फॉर्मेशन के कुछ हिस्से ज़मीन पर हॉट स्प्रिंग्स (उष्ण स्रोतों) को संरक्षित करते हैं, लेकिन अन्य क्षेत्र उथले समुद्र प्रतीत होते हैं।[90] एक आणविक घड़ी (मॉलिक्यूलर क्लॉक) विश्लेषण यह सुझाव देता है कि LUCA का उद्भव 3.9 Gya से पहले हुआ था।[91]

अणुओं का उत्पादन: प्रीबायोटिक संश्लेषण

আরও দেখুন: Primordial soup, Nucleosynthesis

हाइड्रोजन और कुछ हीलियम तथा लिथियम को छोड़कर सभी रासायनिक तत्व तारकीय न्यूक्लियोसंश्लेषण से उत्पन्न होते हैं। जीवन के मूल रासायनिक घटक – कार्बन-हाइड्रोजन अणु (CH), कार्बन-हाइड्रोजन धनात्मक आयन (CH+) और कार्बन आयन (C+) – तारों के पराबैंगनी प्रकाश (अल्ट्रावायलेट लाइट) द्वारा उत्पादित किए जा सकते हैं।[92] जटिल अणु, जिनमें कार्बनिक (ऑर्गेनिक) अणु शामिल हैं, अंतरिक्ष में और ग्रहों दोनों पर स्वाभाविक रूप से बनते हैं।[93] आदिकाल की पृथ्वी पर कार्बनिक अणुओं की उत्पत्ति या तो स्थलीय हो सकती है, जिसमें कार्बनिक अणु का संश्लेषण प्रभाव झटके (इम्पैक्ट शॉक्स) या अन्य ऊर्जा स्रोतों जैसे पराबैंगनी प्रकाश, रेडॉक्स युग्मन, या विद्युत विसर्जन द्वारा संचालित होता है; अथवा अलौकिक उत्पत्ति (स्यूडो-पैंसपेर्मिया), जिसमें अंतरतारकीय धूल के बादलों या सोलर नेबुला में बने कार्बनिक अणु ग्रह पर जमा हो जाते हैं।[94][95][96]

प्रेक्षित अलौकिक कार्बनिक अणु

আরও দেখুন: List of interstellar and circumstellar molecules, Pseudo-panspermia

एक कार्बनिक यौगिक (ऑर्गेनिक कंपाउंड) एक ऐसा रसायन है जिसके अणुओं में कार्बन होता है। सौर मंडल के अधिकांश ग्रहों के वातावरण, धूमकेतु, तारों और सूर्य में कार्बन प्रचुर मात्रा में पाया जाता है।[97] कार्बनिक यौगिक अंतरिक्ष में अपेक्षाकृत आम हैं, जो आणविक बादलों और तारकीय आवरण (circumstellar envelopes) में होने वाली "जटिल आणविक संश्लेषण की फैक्टरियों" द्वारा बनते हैं, और मुख्य रूप से आयनकारी विकिरण (आयनाइजिंग रेडिएशन) द्वारा प्रतिक्रियाओं की शुरुआत के बाद रासायनिक रूप से विकसित होते हैं।[93][98][99] प्यूरीन और पाइरीमिडीन न्यूक्लियोबेस जिनमें गुआनिन, एडेनिन, साइटोसिन, यूरेसिल और थाइमिन शामिल हैं, साथ ही शर्करा (शुगर), उल्कापिंडों में पाए गए हैं। ये प्रारंभिक पृथ्वी पर डीएनए और आरएनए (RNA) के निर्माण के लिए सामग्रियां प्रदान कर सकते थे।[100] एमिनो एसिड ग्लाइसिन धूमकेतु वाइल्ड 2 से उत्सर्जित पदार्थ में पाया गया था; इसे पहले भी उल्कापिंडों में पाया जा चुका था।[101] धूमकेतु काले पदार्थों से ढके होते हैं, जिनके बारे में माना जाता है कि वे आयनकारी विकिरण के तहत साधारण कार्बन यौगिकों से बने तार (कोलतार) जैसे कार्बनिक पदार्थ हैं। धूमकेतुओं से पदार्थों की वर्षा ऐसे जटिल कार्बनिक अणुओं को पृथ्वी पर ला सकती थी।[102][103][59] लेट हेवी बॉम्बार्डमेंट (तीव्र महा-प्रहार काल) के दौरान, उल्कापिंड प्रति वर्ष पांच मिलियन टन तक कार्बनिक प्रीबायोटिक तत्व पृथ्वी पर ला सकते थे।[59] वर्तमान में प्रति वर्ष 40,000 टन ब्रह्मांडीय धूल पृथ्वी पर गिरती है।[104]

पॉलीसाइक्लिक एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन

पॉलीसाइक्लिक एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन (PAH) दृश्यमान ब्रह्मांड में सबसे आम और प्रचुर मात्रा में पाए जाने वाले पॉलीएटोमिक अणु हैं, और कार्बन का एक प्रमुख भंडार हैं।[97][105][106][107] ऐसा प्रतीत होता है कि वे महाविस्फोट (बिग बैंग) के तुरंत बाद बने थे,[108][106][107] और नए तारों तथा एक्सोप्लैनेट से जुड़े हुए हैं।[97] वे पृथ्वी के आदि महासागर के एक संभावित घटक हैं।[108][106][107] PAH नेबुला, इंटरस्टेलर माध्यम, धूमकेतु और उल्कापिंडों में खोजे गए हैं।[97]

एक तारा, HH 46-IR, जो अपने जीवन की शुरुआत में सूर्य जैसा दिखता है, पदार्थों की एक डिस्क से घिरा हुआ है जिसमें साइनाइड यौगिक, हाइड्रोकार्बन और कार्बन मोनोऑक्साइड जैसे अणु शामिल हैं। अंतरतारकीय माध्यम में मौजूद PAHs को जीवित कोशिकाओं में उपयोग किए जाने वाले अधिक जटिल कार्बनिक यौगिकों में हाइड्रोजनीकरण, ऑक्सीजनीकरण और हाइड्रॉक्सिलेशन के माध्यम से बदला जा सकता है।[109]

न्यूक्लियोबेस और न्यूक्लियोटाइड

আরও দেখুন: Nucleobase, Nucleotide

पृथ्वी पर इंटरस्टेलर डस्ट पार्टिकल्स (अंतरतारकीय धूल कणों) द्वारा लाई गए कार्बनिक यौगिक, अपनी विशिष्ट सतह-उत्प्रेरकीय (surface-catalytic) गतिविधियों के कारण, जटिल अणुओं के निर्माण में सहायता कर सकते हैं।[110][111] 12C/13C समस्थानिक अनुपातों (isotopic ratios) के अध्ययनों से यह संकेत मिलता है कि मर्चसौन उल्कापिंड (Murchison meteorite) में आरएनए (RNA) घटक यूरेसिल और संबंधित अणु, जिनमें जैंथिन शामिल है, संभवतः पृथ्वी से बाहर (extraterrestrially) निर्मित हुए थे।[112] उल्कापिंडों के NASA अध्ययनों से यह सुझाव मिलता है कि डीएनए के चारों न्यूक्लियोबेस (एडेनिन, गुआनिन और संबंधित कार्बनिक अणु) बाहरी अंतरिक्ष में निर्मित हुए हैं।[110][113][114] ब्रह्मांड में व्याप्त ब्रह्मांडीय धूल में जटिल कार्बनिक पदार्थ ("मिश्रित ऐरोमैटिक-ऐलिफैटिक संरचना वाले अनाकार कार्बनिक ठोस") होते हैं जिनका निर्माण तारों द्वारा तेज़ी से किया जा सकता है।[115] ग्लाइकोऐल्डिहाइड, जो कि एक शर्करा अणु और आरएनए का पूर्ववर्ती (precursor) है, का पता प्रोटोस्टार (आदि-तारे) के चारों ओर और उल्कापिंडों सहित अंतरिक्ष के क्षेत्रों में लगाया गया है।[116][117]

प्रयोगशाला संश्लेषण (Laboratory synthesis)

1860 के दशक की शुरुआत में ही, प्रयोगों ने यह प्रदर्शित कर दिया था कि प्रचुर मात्रा में मौजूद अकार्बनिक उत्प्रेरकों के साथ सरल कार्बन स्रोतों की अंतःक्रिया से जैविक रूप से प्रासंगिक अणुओं का उत्पादन किया जा सकता है। "सूप" सिद्धांत द्वारा परिकल्पित परिस्थितियों में अजैविक रूप से उत्पन्न मोनोमर्स (एककों) से जटिल पॉलिमर का स्वतः निर्माण इतना सीधा नहीं है। आवश्यक बुनियादी कार्बनिक मोनोमर्स के अलावा, ऐसे यौगिक भी जो पॉलिमर के निर्माण को रोकते, मिलर-यूरै प्रयोग और जोन ओरो प्रयोगों के दौरान उच्च सांद्रता में बने थे।[118] जीव विज्ञान अपने कूटबद्ध (coded) प्रोटीन एंजाइमों के लिए अनिवार्य रूप से 20 अमीनो अम्लों का उपयोग करता है, जो संरचनात्मक रूप से संभावित उत्पादों के बहुत छोटे सबसेट (उपसमुच्चय) का प्रतिनिधित्व करते हैं। चूंकि जीवन में जो कुछ भी उपलब्ध होता है, जीव उसका उपयोग करते हैं, इसलिए इस बात की व्याख्या की आवश्यकता है कि उपयोग किया जाने वाला सेट इतना छोटा क्यों है।[119] फॉर्ममाइड (Formamide) एक ऐसे माध्यम के रूप में आकर्षक है जो संभावित रूप से सरल ऐल्डिहाइड और नाइट्राइल फीडस्टॉक से अमीनो एसिड डेरिवेटिव का स्रोत प्रदान करता है।[120]

शर्करा (Sugars)

আরও দেখুন: Formose reaction

अलेक्जेंडर बटलरॉव ने 1861 में यह दर्शाया कि जब फॉर्मैल्डिहाइड को कैल्शियम जैसे द्विपरमाणुक धातु आयनों के साथ क्षारीय परिस्थितियों में गर्म किया जाता है, तो फॉर्मोज प्रतिक्रिया से टेट्रोस, पेंटोस और हेक्सोस सहित शर्करा का निर्माण होता है। आर. ब्रेस्लो (R. Breslow) ने 1959 में यह प्रस्ताव दिया कि यह प्रतिक्रिया स्व-उत्प्रेरक (autocatalytic) थी।[121]

न्यूक्लियोबेस (Nucleobases)

गुआनिन और एडेनिन जैसे न्यूक्लियोबेस को सरल कार्बन और नाइट्रोजन स्रोतों, जैसे कि हाइड्रोजन साइनाइड (HCN) और अमोनिया से संश्लेषित किया जा सकता है।[122] आदि पृथ्वी पर, HCN संभवतः बड़े प्रभावों के बाद अस्थायी, अत्यधिक अपचयनकारी वातावरण (transient, highly reducing atmosphere) में फोटोकेमिकल उत्पादन के माध्यम से आपूर्ति किया गया था।[123] जल और HCN की प्रतिक्रिया से बनने वाला फॉर्ममाइड, स्थलीय खनिजों के साथ गर्म किए जाने पर चारों राइबोन्यूक्लियोटाइड्स का उत्पादन करता है।[124][125] HCN अमीनो एसिड ग्लाइसिन के संश्लेषण जैसी रासायनिक प्रक्रियाओं में योगदान दे सकता है।[59]

उल्कापिंडों से प्राप्त पाइरीमिडिन (pyrimidine) जैसे प्रारंभिक रसायनों का उपयोग करके, बाहरी अंतरिक्ष की परिस्थितियों में यूरेसिल, साइटोसिन और थाइमिन सहित डीएनए और आरएनए घटकों को संश्लेषित किया जा सकता है। पाइरीमिडिन का निर्माण लाल दानव तारों (red giant stars), अंतरतारकीय धूल, या गैस बादलों में, या क्षुद्रग्रह प्रभावों के बाद साइऐनोऐसिटिलीन जैसे पूर्ववर्तियों के माध्यम से पृथ्वी पर हुआ होगा।[126][127] बाह्य अंतरिक्ष के प्रभावों जैसी उच्च-ऊर्जा घनत्व वाली घटनाओं में फॉर्ममाइड से सभी चार आरएनए-बेस संश्लेषित किए जा सकते हैं।[128] स्व-उत्प्रेरक फॉर्मोज प्रतिक्रिया के माध्यम से प्रागैतिहासिक परिस्थितियों (prebiotic conditions) की नकल करने वाले प्रयोगशाला वातावरण में आरएनए निर्माण के लिए कई राइबोन्यूक्लियोटाइड्स को संश्लेषित किया गया है।[129]

अकार्बनिक सामग्रियों से बेस को संश्लेषित करने के अन्य मार्ग भी बताए गए हैं।[130] हिमांक तापमान (Freezing temperatures) HCN जैसे प्रमुख पूर्ववर्तियों को केंद्रित करके प्यूरिन के संश्लेषण में सहायता करते हैं।[131] हालांकि, जहां एडेनिन और गुआनिन को जमने की स्थिति की आवश्यकता होती है, वहीं साइटोसिन और यूरेसिल को उबलने के तापमान की आवश्यकता हो सकती है।[132] जब अमोनिया और साइनाइड को 25 वर्षों के लिए फ्रीजर में छोड़ दिया गया, तो बर्फ में सात अमीनो एसिड और ग्यारह प्रकार के न्यूक्लियोबेस बन गए।[133][134] स्पार्क डिस्चार्ज के साथ अपचयनकारी वातावरण (reductive atmosphere) के तहत यूरिया घोल को फ्रीज-थॉ चक्र (freeze-thaw cycles) के अधीन करके एस-ट्रियाज़िन (वैकल्पिक न्यूक्लियोबेस), साइटोसिन और यूरेसिल सहित पाइरीमिडिन, और एडेनिन को संश्लेषित किया जा सकता है।[135] ये कम तापमान वाली प्रतिक्रियाएं यूसिटेक्टिक फ्रीजिंग (अतिशीतन गलन) के कारण तेज़ी से आगे बढ़ती हैं, जो बर्फ के भीतर तरल की सूक्ष्म जेबों में अशुद्धियों को भीड़भाड़ देती हैं।[136]

पेप्टाइड्स (Peptides)

प्रागैतिहासिक पेप्टाइड संश्लेषण कई मार्गों से हो सकता था। कुछ उच्च तापमान/सांद्रता वाली स्थितियों पर केंद्रित हैं जिनमें संघनन (condensation) ऊर्जा की दृष्टि से अनुकूल हो जाता है, जबकि अन्य प्रशंसनीय प्रागैतिहासिक संघनन एजेंटों का उपयोग करते हैं।[137]

अद्वितीय रूप से केंद्रित वातावरण में पेप्टाइड्स के निर्माण के लिए प्रायोगिक साक्ष्य इस कार्य द्वारा समर्थित हैं जो यह सुझाव देता है कि गीले-सूखे चक्र (wet-dry cycles) और विशिष्ट लवणों की उपस्थिति पॉली-ग्लाइसिन श्रृंखलाओं में ग्लाइसिन के स्वतःस्फूर्त संघनन को काफी बढ़ा सकती है।[138] अन्य कार्य यह सुझाव देते हैं कि जबकि पाइराइट, कैल्साइट और रसुइट (rutile) जैसी खनिज सतहें पेप्टाइड संघनन को उत्प्रेरित करती हैं, वे उनके हाइड्रोलिसिस (जलअपघटन) को भी उत्प्रेरित करती हैं। लेखक यह सुझाव देते हैं कि पर्याप्त सांद्रता में पेप्टाइड्स का उत्पादन करने के लिए अतिरिक्त रासायनिक सक्रियण या युग्मन आवश्यक होगा। इस प्रकार, खनिज सतह उत्प्रेरण, हालांकि महत्वपूर्ण है, पेप्टाइड संश्लेषण के लिए अकेले पर्याप्त नहीं है।[139]

कई प्रागैतिहासिक रूप से प्रशंसनीय संघनन/सक्रियकारी एजेंटों की पहचान की गई है, जिनमें निम्नलिखित शामिल हैं: साइनामाइड, डाइसाइनामाइड, डाइसाइंडियामाइड, डायमिनोमैलोनिट्राइल, यूरिया, ट्रिमेटाफॉस्फेट, NaCl, CuCl2, (Ni,Fe)S, CO, कार्बोनिलीन सल्फाइड (COS), कार्बन डाइसल्फाइड (CS2), SO2, और डायमोनियम फॉस्फेट (DAP)।[137]

2024 के एक प्रयोग में गहरे समुद्र के वेंट्स (vent) की नकल करते हुए, ऊष्मा प्रवाह के तहत पतली दरारों के एक वेब के साथ एक नीलम सब्सट्रेट का उपयोग किया गया, ताकि एक तनु मिश्रण से प्रागैतिहासिक रूप से प्रासंगिक निर्माण खंडों को तीन परिमाण के आदेश (orders of magnitude) तक केंद्रित किया जा सके। यह पेप्टाइड्स जैसे बायोपोलिमर बनाने में मदद कर सकता है।[140] चिकनी मिट्टी (clays) के लिए भी इसी तरह की भूमिका का सुझाव दिया गया है,[141] हालांकि इस अटकल को प्रायोगिक साक्ष्य द्वारा समर्थन नहीं मिला है।

CO, NH3 और C जैसे सरल अणुओं से पेप्टाइड्स का प्रागैतिहासिक संश्लेषण, अमीनो एसिड गठन के चरण को छोड़े बिना, बहुत कुशल है।[142][143]

प्रोटॉसेल का उत्पादन (Producing protocells)

মূল নিবন্ধ: Protocell

আরও দেখুন: Gard model, Self-organization#Biology, Cellularization

विकास में सबसे बड़ा अनुत्तरित प्रश्न यह है कि सरल प्रोटॉसेल (आदि-कोशिकाएं) पहली बार कैसे उत्पन्न हुईं और अगली पीढ़ी में प्रजनन संबंधी योगदान में भिन्न थीं, जिससे विकास की शुरुआत हुई। लिपिड वर्ल्ड सिद्धांत यह मानता है कि पहली स्व-प्रतिकृति वस्तु लिपिड जैसी थी।[144][145] फास्फोलिपिड्स हलचल के तहत पानी में लिपिड बाइलेयर्स (कोशिका झिल्लियों की तरह) बनाते हैं। ये अणु आदिम पृथ्वी पर मौजूद नहीं थे, लेकिन झिल्ली बनाने वाले अन्य उभयसंवेदी (amphiphilic) लंबी श्रृंखला वाले अणु मौजूद थे। ये पिंड अतिरिक्त लिपिड के प्रवेश से फैल सकते हैं, और समान आकार और संरचना के दो संततियों में स्वतः विभाजित हो सकते हैं। लिपिड पिंडों ने सूचना भंडारण के लिए आश्रय आवरण प्रदान किए होंगे, जिससे आरएनए जैसे सूचना-भंडारण पॉलिमर के विकास की अनुमति मिली। केवल एक या दो प्रकार के वेसिकल्स बनाने वाले एम्फीफाइल का अध्ययन किया गया है।[146] लिपिड बाइलेयर झिल्लियों की संभावित व्यवस्थाओं की एक विशाल संख्या है, और सर्वोत्तम प्रजनन विशेषताओं वाले लोग हाइपरसाइकिल प्रतिक्रिया की ओर अभिसरण करेंगे,[147][148] एक धनात्मक फीडबैक जो दो परस्पर उत्प्रेरकों से मिलकर बना होता है, जिसे एक झिल्ली स्थल (मेंब्रेन साइट) और पुटिका (वेसिकल्स) के भीतर फँसे एक विशिष्ट यौगिक द्वारा दर्शाया जाता है। ऐसे स्थल/यौगिक युग्म संतति पुटिकाओं में संचारित होने योग्य होते हैं, जिससे पुटिकाओं की विशिष्ट वंश पंक्तियों का उद्भव होता है, जो प्राकृतिक चयन के अधीन होती हैं।[149]

एक प्रोटॉसेल (आदि-कोशिका) लिपिडों का एक स्व-व्यवस्थित, स्व-क्रमबद्ध, गोलाकार संग्रह है जिसे जीवन की ओर एक कदम के रूप में प्रस्तावित किया गया है,[146] जो विकास करने में सक्षम है।[150] स्व-संयोजित पुटिकाएँ (वेसिकल्स) आदिम कोशिकाओं के आवश्यक घटक हैं।[146] क्लासिकल अनुत्क्रमणीय ऊष्मागतिकी (irreversible thermodynamics) का सिद्धांत असंतोषी प्रणालियों (डिसिपेटिव सिस्टम्स) के ढांचे के भीतर एक सामान्यीकृत रासायनिक विभव के तहत स्व-संयोजन का उपचार करता है।[151][152][153] ऊष्मागतिकी का दूसरा नियम यह मांग करता है कि कुल एन्ट्रापी (एंट्रोपी) बढ़ती है, फिर भी जीवन अपने उच्च स्तर के संगठन से प्रतिष्ठित होता है। इसलिए, क्रमित जीवन प्रक्रियाओं को अराजक निर्जीव पदार्थ से अलग करने के लिए एक सीमा की आवश्यकता होती है।[154] एक कार्यात्मक प्रोटॉसेल, जिसे डार्विनियन विकास को प्रदर्शित करना चाहिए, अभी तक प्रयोगशाला के माहौल में प्राप्त नहीं किया जा सका है।[150][155][156][157]

इरीन चेन और जैक डब्ल्यू. ज़ोस्टैक का सुझाव है कि प्राथमिक प्रोटॉसेल विभेदित प्रजनन, प्रतिस्पर्धा और ऊर्जा भंडारण के आदिम रूपों को जन्म दे सकते हैं।[156] झिल्ली के अणुओं के लिए प्रतिस्पर्धा स्थिर झिल्लियों के पक्ष में होगी, जो क्रॉस-लिंक्ड फैटी एसिड और यहाँ तक कि आधुनिक फॉस्फोलिपिड के लिए एक चयनात्मक लाभ का सुझाव देती है।[156] इस तरह का माइक्रो-एनकैप्सुलेशन (सूक्ष्म-आवरण) झिल्ली के भीतर चयापचय और छोटे अणुओं के आदान-प्रदान की अनुमति देगा, जबकि बड़े जैव-अणुओं को अंदर ही रोके रखेगा। एक कोशिका के लिए अपना स्वयं का इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रैडिएंट (विद्युत रासायनिक प्रवणता) बनाने के लिए ऐसी झिल्ली की आवश्यकता होती है।[158][159] क्षारीय hydrothermal vent (हाइड्रोथर्मल वेंट) की परिस्थितियों में फैटी एसिड पुटिकाओं को आइसोप्रिनोइड्स द्वारा स्थिर किया जा सकता है, जो फॉर्मोज प्रतिक्रिया द्वारा संश्लेषित होते हैं; लिपिड बाइलेयर के भीतर विभिन्न सूक्ष्म वातावरणों में आइसोप्रिनोइड्स के लाभ और हानि ने आर्किया (Archaea) और बैक्टीरिया (Bacteria) की झिल्लियों के विचलन (डाइवर्जेंस) को जन्म दिया होगा।[160]

पुटिकाएँ दबाव चक्रण (प्रेशर साइक्लिंग) की स्थितियों के तहत एक विकासवादी प्रक्रिया से गुजर सकती हैं।[161] पृथ्वी की पपड़ी के भीतर विवर्तनिक भ्रंश क्षेत्रों (फॉल्ट जोन्स) में प्रणालीगत पर्यावरण का अनुकरण करते हुए, दबाव चक्रण समय-समय पर पुटिकाओं का निर्माण करता है,[162] साथ ही यादृच्छिक पेप्टाइड श्रृंखलाओं का भी निर्माण करता है जिनका चयन पुटिका झिल्ली में एकीकृत होने की उनकी क्षमता के लिए किया जाता है। स्थिरता के लिए पुटिकाओं का और अधिक चयन कार्यात्मक पेप्टाइड संरचनाओं को जन्म दे सकता है, जिससे पुटिका की उत्तरजीविता दर बढ़ जाती है।[163][164][165]

जीवविज्ञान का उत्पादन

ऊर्जा और एन्ट्रापी

আরও দেখুন: Entropy

जीवन के लिए एन्ट्रापी, या अव्यवस्था के नुकसान की आवश्यकता होती है, क्योंकि अणु स्वयं को जीवित पदार्थ में व्यवस्थित करते हैं। साथ ही, जीवन का उद्भव जटिलता की एक निश्चित सीमा से परे संरचनाओं के निर्माण से जुड़ा हुआ है।[166] बढ़ते क्रम और जटिलता के साथ जीवन का उद्भव ऊष्मागतिकी के दूसरे नियम का खंडन नहीं करता है, जो यह बताता है कि कुल एन्ट्रापी कभी कम नहीं होती है, क्योंकि एक जीवित जीव कहीं और एन्ट्रापी में वृद्धि (जैसे ऊष्मा और कचरे के उत्पादन) की कीमत पर कुछ स्थानों (जैसे इसके जीवित शरीर) में व्यवस्था बनाता है।[167][168][169]

प्रारंभिक पृथ्वी पर रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए ऊर्जा के कई स्रोत उपलब्ध थे। भू-ऊष्मीय (जियोथर्मल) प्रक्रियाओं से मिलने वाली ऊष्मा रसायन विज्ञान के लिए एक मानक ऊर्जा स्रोत है। अन्य उदाहरणों में सूर्य का प्रकाश, बिजली,[59] सूक्ष्म-उल्कापिंडों का वायुमंडलीय प्रवेश,[170] और समुद्र तथा महासागर की लहरों में बुलबुले का अंतर्विस्फोट (इप्लोजन) शामिल हैं।[171] इसकी पुष्टि प्रयोगों[172][173] और सिमुलेशन द्वारा की गई है।[174] अतिकूल प्रतिक्रियाओं को अत्यधिक अनुकूल प्रतिक्रियाओं द्वारा संचालित किया जा सकता है, जैसा कि आयरन-सल्फर रसायन विज्ञान के मामले में होता है। उदाहरण के लिए, यह संभवतः कार्बन स्थिरीकरण के लिए महत्वपूर्ण था।[note 1] आयरन-सल्फर रसायन विज्ञान के माध्यम से CO2 और H2S की प्रतिक्रिया द्वारा कार्बन स्थिरीकरण अनुकूल है, और यह तटस्थ पीएच और 100 °C पर होता है। आयरन-सल्फर सतहें, जो हाइड्रोथर्मल वेंट्स के पास प्रचुर मात्रा में होती हैं, अमीनो एसिड और अन्य जैव-अणुओं की थोड़ी मात्रा के उत्पादन को प्रेरित कर सकती हैं।[59]

कीमोऑस्मोसिस (रसायन-परासरण)

আরও দেখুন: Chemiosmosis

1961 में, पीटर मिशेल ने कोशिका की ऊर्जा रूपांतरण की प्राथमिक प्रणाली के रूप में कीमोऑस्मोसिस (रसायन-परासरण) का प्रस्ताव रखा। यह तंत्र, जो अब जीवित कोशिकाओं में सर्वव्यापक है, सूक्ष्म जीवों और यूकेरियोट्स के माइटोकॉन्ड्रिया में ऊर्जा रूपांतरण को शक्ति प्रदान करता है, जिससे यह प्रारंभिक जीवन के लिए एक संभावित उम्मीदवार बन जाता है।[175][176] माइटोकॉन्ड्रिया एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (ATP) का उत्पादन करता है, जो कोशिका की ऊर्जा मुद्रा है जिसका उपयोग रासायनिक संश्लेषण जैसी सेलुलर प्रक्रियाओं को संचालित करने के लिए किया जाता है। ATP संश्लेषण के तंत्र में एक बंद झिल्ली शामिल होती है जिसमें ATP सिंथेस एंजाइम एम्बेडेड होता है। मजबूती से बंधे ATP को छोड़ने के लिए आवश्यक ऊर्जा का स्रोत वे प्रोटॉन हैं जो झिल्ली के पार गति करते हैं।[177] आधुनिक कोशिकाओं में, उन प्रोटॉन गतियों के लिए झिल्ली के पार आयनों की पंपिंग जिम्मेदार होती है, जो एक विद्युत रासायनिक प्रवणता को बनाए रखती है। पहले जीवों में, यह प्रवणता हाइड्रोथर्मल वेंट के प्रवाह और आसपास के समुद्र के पानी के बीच रासायनिक संरचना में अंतर द्वारा प्रदान की जा सकती है,[159] या शायद उल्कापिंडीय क्विनोन (quinones) द्वारा जो स्थलीय उत्पत्ति होने पर लिपिड झिल्ली में कीमोऑस्मोटिक ऊर्जा के विकास के अनुकूल थे।[178]

पीएएच विश्व परिकल्पना (PAH world hypothesis)

মূল নিবন্ধ: PAH world hypothesis

PAH विश्व परिकल्पना एक अनुमानित परिकल्पना है जो यह प्रस्तावित करती है कि पॉलीसाइक्लिक एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन (PAH), जो ब्रह्मांड में प्रचुर मात्रा में होने के लिए जाने जाते हैं,[108][106][107] धूमकेतुओं में भी शामिल हैं,[179] और प्रारंभिक पृथ्वी के आदिम सूप (प्रिमोडियल सूप) में प्रचुर मात्रा में माने जाते हैं, ने आरएनए अणुओं के संश्लेषण को मध्यस्थता करके जीवन की उत्पत्ति में एक प्रमुख भूमिका निभाई, जो आरएनए विश्व की ओर ले जाती है। हालाँकि, अभी तक इस परिकल्पना का परीक्षण नहीं किया गया है।[180][181]

आरएनए विश्व

মূল নিবন্ধ: RNA world

आरएनए विश्व परिकल्पना स्वयं-प्रतिकृति बनाने वाले और उत्प्रेरक आरएनए वाले एक प्रारंभिक पृथ्वी का वर्णन करती है जिसमें डीएनए या प्रोटीन नहीं थे।[182] इसे 1962 में अलेक्जेंडर रिच द्वारा प्रस्तावित किया गया था;[183] यह शब्द 1986 में वाल्टर गिल्बर्ट द्वारा गढ़ा गया था।[184][185] कई शोधकर्ता इस बात से सहमत हैं कि आधुनिक डीएनए-आधारित जीवन से पहले एक आरएनए विश्व अवश्य रहा होगा।[186][187][188][189] हालांकि, यह अस्तित्व में आने वाला पहला हो भी सकता है और नहीं भी।[190][184] पूर्व-आरएनए विश्व से निकट-LUCA तक, केवल आरएनए से जुड़ी 30 से अधिक रासायनिक घटनाएं हो सकती हैं।[191]

आरएनए (RNA) अनुवाद प्रक्रिया के केंद्र में है। छोटे आरएनए जीवन के लिए आवश्यक रासायनिक समूहों और सूचनाओं के सभी स्थानांतरणों को उत्प्रेरित (catalyze) कर सकते हैं।[184][192] आधुनिक जीवों में आरएनए आनुवंशिक सूचना को व्यक्त और बनाए दोनों रखता है; इसके घटक शुरुआती पृथ्वी की स्थितियों में आसानी से संश्लेषित हो जाते हैं। राइबोसोम की संरचना को "स्मोकिंग गन" (पुख्ता प्रमाण) कहा गया है, जिसमें आरएनए का एक केंद्रीय कोर होता है और सक्रिय स्थल (active site) के 18 Å के भीतर कोई भी अमीनो एसिड साइड चेन नहीं होती है जो पेप्टाइड बॉन्ड के निर्माण को उत्प्रेरित करती है।[193][190][194]

आरएनए रिप्लीकेस आगे के आरएनए प्रतिकृति (replication) को कोड और उत्प्रेरित दोनों कर सकता है, यानी यह स्व-उत्प्रेरक (autocatalytic) है। कुछ उत्प्रेरक आरएनए छोटे आरएनए अनुक्रमों को एक साथ जोड़ सकते हैं, जिससे स्व-प्रतिकृति (self-replication) संभव होती है।[195][196][190] प्राकृतिक चयन तब ऐसे स्व-उत्प्रेरक समुच्चयों (autocatalytic sets) के प्रसार के पक्ष में होगा।[197][198][199] हाइड्रोथर्मल वेंट (जल-ऊष्मीय छिद्रों) में आरएनए का स्व-संयोजन (self-assembly) अनायास हो सकता है।[200][201][202] टीआरएनए (tRNA) का एक प्रारंभिक रूप एक प्रतिकृति अणु (replicator molecule) में संयोजित हो सकता था।[203] जब इसने प्रतिकृति बनाना शुरू किया, तो इसमें डार्विनियन चयन के तीनों तंत्र हो सकते हैं: वंशागति (heritability), विविधता, और विभेदक प्रजनन (differential reproduction)। इसकी उपयुक्तता (fitness) अनुकूलन करने की इसकी क्षमता पर निर्भर करती, जो इसके न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम और संसाधन उपलब्धता द्वारा निर्धारित होती है।[204][205]

फ़ाइलोजीनी और LUCA

আরও দেখুন: अंतिम सार्वभौमिक पूर्वज, DNA की उत्पत्ति

1977 से कार्ल वोज के काम से शुरुआत करते हुए, जीनोमिक्स अध्ययनों ने जीवन के फ़ाइलोजीनेटिक वृक्ष में सभी आधुनिक जीवन-फॉर्मों के अंतिम सार्वभौमिक पूर्वज (LUCA - Last Universal Common Ancestor) को बैक्टीरिया और आर्किया तथा यूकैरियोटा द्वारा निर्मित एक क्लेड के बीच रखा है। यह 4.2 Gya (अरब वर्ष पूर्व) से अधिक समय पहले जीवित था।[206][207] अध्ययनों के एक अल्पमत ने LUCA को बैक्टीरिया के अंतर्गत रखा है, यह प्रस्ताव करते हुए कि आर्किया और यूकैरियोटा यूबैक्टीरिया के भीतर से ही विकासवादी रूप से उत्पन्न हुए हैं;[208] थॉमस कैवलियर-स्मिथ ने 2006 में सुझाव दिया कि समरूपता की दृष्टि से विविध जीवाणु फ़ाइलम क्लोरोफ्लेक्सोटा (Chloroflexota) में LUCA शामिल था।[209]

2016 में, LUCA में संभवतः मौजूद 355 जीनों के एक सेट की पहचान की गई थी। बैक्टीरिया और आर्किया से 6.1 मिलियन प्रोकैरियोटिक जीनों को अनुक्रमित (sequence) किया गया, जिसमें 286,514 प्रोटीन क्लस्टर में से 355 प्रोटीन क्लस्टरों की पहचान की गई जो संभवतः LUCA में सामान्य थे। परिणाम यह सुझाव देते हैं कि LUCA वुड-लुंगडाहल (अपचयी एसिटाइल-CoA) मार्ग के साथ अवायवीय (anaerobic), नाइट्रोजन- और कार्बन-स्थिरीकरण करने वाला, तथा तापसह (thermophilic) था। इसके सहएंजाइम (cofactors) हाइड्रोजन, कार्बन डाइऑक्साइड, आयरन और संक्रमण धातुओं से समृद्ध वातावरण पर निर्भरता का सुझाव देते हैं। इसकी आनुवंशिक सामग्री संभवतः डीएनए थी, जिसके लिए इस कोड को एंजाइम जैसे प्रोटीनों में अनुवाद करने हेतु 4-न्यूक्लियोटाइड आनुवंशिक कोड, मैसेंजर आरएनए, ट्रांसफर आरएनए और राइबोसोम की आवश्यकता थी। LUCA संभवतः एक भू-रासायनिक रूप से सक्रिय वातावरण में अवायवीय हाइड्रोथर्मल वेंट सेटिंग में रहता था। यह स्पष्ट रूप से पहले से ही एक जटिल जीव था, और इसके पूर्वज अवश्य रहे होंगे; यह पहली जीवित वस्तु नहीं था।[7][210] LUCA की शारीरिक क्रिया विज्ञान (physiology) विवादित रही है।[211][212][213] पिछले शोध ने सभी जीवन के लिए सामान्य 60 प्रोटीनों की पहचान की थी।[214] LUCA में अनुमानित चयापचय (metabolic) प्रतिक्रियाएं हैं: अपूर्ण व्युत्क्रम क्रेब्स चक्र (reverse Krebs cycle), ग्लूकोनियोजेनेसिस, पेंटोस फॉस्फेट मार्ग, ग्लायकोलाइसिस, अपचयी एमीनीकरण (reductive amination), और ट्रांसएमीनीकरण (transamination)।[215][216]

उपयुक्त भूवैज्ञानिक वातावरण

আরও দেখুন: Alternative abiogenesis scenarios#Environments

जीवन की उत्पत्ति के लिए विभिन्न प्रकार की भूवैज्ञानिक और पर्यावरणीय सेटिंग्स का प्रस्ताव किया गया है। ये सिद्धांत अक्सर एक-दूसरे के साथ प्रतिस्पर्धा में होते हैं क्योंकि prebiotic (जैविक-पूर्व) यौगिकों की उपलब्धता, भूभौतिकीय सेटिंग और प्रारंभिक जीवन की विशेषताओं के बारे में कई दृष्टिकोण हैं। पृथ्वी पर पहला जीव संभवतः LUCA से भिन्न था। जीवन की पहली उपस्थिति और जहाँ से सभी आधुनिक फ़ाइलोजीनी ने शाखाओं में बँटना शुरू किया, उसके बीच अज्ञात समय बीता, जिसमें अज्ञात जीन स्थानांतरण, विलोपन और पर्यावरणीय आकारों के प्रति अनुकूलन शामिल थे।[217] आधुनिक फ़ाइलोजीनी, LUCA के पूर्वजों की तुलना में LUCA के बारे में अधिक आनुवंशिक साक्ष्य प्रदान करती हैं।[218]

गहरे समुद्र के हाइड्रोथर्मल वेंट

गर्म तरल पदार्थ

আরও দেখুন: Alternative abiogenesis scenarios#Deep sea alkaline vents আরও দেখুন: हाइड्रोथर्मल वेंट

[76]

प्रारंभिक सूक्ष्म-जीवाश्म मीथेन, अमोनिया, कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन सल्फाइड जैसी गैसों की एक गर्म दुनिया से आए हो सकते हैं, जो वर्तमान के अधिकांश जीवन के लिए विषैली हैं।[219] जीवन के वृक्ष (tree of life) का विश्लेषण तापसह (thermophilic) और अतितापसह (hyperthermophilic) बैक्टीरिया और आर्किया को मूल (root) के सबसे करीब रखता है, जो यह सुझाव देता है कि जीवन एक गर्म वातावरण में विकसित हुआ होगा।[220] गहरे समुद्र या क्षारीय हाइड्रोथर्मल वेंट का सिद्धांत यह मानता है कि जीवन पनडुब्बी हाइड्रोथर्मल वेंट पर शुरू हुआ था।[221][222] विलियम मार्टिन और माइकल रसेल ने यह सुझाव दिया है कि यह कोशिका भित्ति (cell walls) के पूर्वजों के रूप में कार्य करने वाले धातु-सल्फाइड-दीवार वाले डिब्बों में हो सकता था।[40]

ये वहाँ बनते हैं जहाँ समुद्र तल के नीचे से हाइड्रोजन से भरपूर तरल पदार्थ निकलते हैं, जो समुद्री जल के साथ अति-मैफिक ऑलिविन के सर्पेंटिनाइजेशन (serpentinization) के परिणामस्वरूप और कार्बन डाइऑक्साइड-समृद्ध महासागरीय जल के साथ एक pH इंटरफ़ेस पर होते हैं। वेंट रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं से प्राप्त एक निरंतर रासायनिक ऊर्जा स्रोत बनाते हैं, जिसमें इलेक्ट्रॉन दाता (आणविक हाइड्रोजन) इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता (कार्बन डाइऑक्साइड) के साथ प्रतिक्रिया करते हैं; देखें आयरन-सल्फ्यूरिक विश्व सिद्धांत। ये ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रियाएं (exothermic reactions) हैं।[221][note 2]

केमियोस्मोटिक प्रवणता (Chemiosmotic gradient)

আরও দেখুন: Chemiosmosis#Emergence of chemiosmosis

[159]

रसेल ने प्रदर्शित किया कि क्षारीय वेंट एक अजैविक प्रोटॉन मोटिव फोर्स केमियोस्मोटिक प्रवणता बनाते हैं, जो एबायोजेनेसिस के लिए आदर्श है।[40] उनके सूक्ष्म डिब्बे "कार्बनिक अणुओं को केंद्रित करने का एक प्राकृतिक साधन प्रदान करते हैं," जो मैकिनावाइट जैसे आयरन-सल्फ्यूरिक खनिजों से बने होते हैं, इन खनिज कोशिकाओं को गुंटर वाचर्शॉज़र द्वारा परिकल्पित उत्प्रेरक गुण प्रदान करते हैं।[223] झिल्ली भर में आयनों की यह गति दो कारकों पर निर्भर करती है:[159]

  1. सांद्रता प्रवणता के कारण विसरण (Diffusion) बल—आयनों सहित सभी कण उच्च सांद्रता से निम्न सांद्रता की ओर विसरित होते हैं।[159]
  2. विद्युत विभव प्रवणता के कारण इलेक्ट्रोस्टैटिक बल—प्रोटॉन H+ जैसे धनात्मक आयन (cations) विद्युत विभव के नीचे की ओर विसरित होते हैं, जबकि ऋणात्मक आयन (anions) विपरीत दिशा में विसरित होते हैं।[159]

इन दोनों प्रवणताओं को संयुक्त रूप से एक वैद्युत-रासायनिक प्रवणता (electrochemical gradient) के रूप में व्यक्त किया जा सकता है, जो अजैविक संश्लेषण के लिए ऊर्जा प्रदान करती है। प्रोटॉन मोटिव फोर्स एक झिल्ली में प्रोटॉन और वोल्टेज प्रवणता के रूप में संग्रहीत संभावित ऊर्जा को मापता है (प्रोटॉन सांद्रता और विद्युत विभव में अंतर)।[159]

गहरे समुद्र के हाइड्रोथर्मल वेंट के अंदर खनिज कणों की सतहों पर एंजाइमों के समान उत्प्रेरक गुण होते हैं, और यदि किसी प्रयुक्त वोल्टेज द्वारा या H2 या H2S के साथ प्रतिक्रिया द्वारा संचालित किया जाए, तो वे पानी में घुले CO2 से सरल कार्बनिक अणु, जैसे मेथनॉल (CH3OH) तथा फार्मिक, एसिटिक और पाइरुविक एसिड बना सकते हैं।[224][225]

1981 से शुरू करते हुए, शोधकर्ताओं ने यह प्रस्ताव रखा कि जीवन हाइड्रोथर्मल वेंट (जल-ऊष्मीय छिद्रों) पर शुरू हुआ हो सकता है,[226][227][228] कि पृथ्वी की पपड़ी में चट्टान-जल अंतःक्रियाओं (rock–water interactions) द्वारा संचालित स्वतःस्फूर्त रसायन विज्ञान ने ऊष्मागतिकीय (thermodynamically) रूप से जीवन की उत्पत्ति को आधार प्रदान किया,[229][230] और यह कि आर्किया (archaea) और बैक्टीरिया (bacteria) के संस्थापक वंश H2-निर्भर स्वपोषी (autotrophs) थे जो ऊर्जा चयापचय में अपने अंतिम स्वीकर्ता (terminal acceptor) के रूप में CO2 का उपयोग करते थे।[231] 2016 में, मार्टिन ने सुझाव दिया कि LUCA "जीवित रहने के लिए वेंट की भू-उष्मीय ऊर्जा (geothermal energy) पर भारी रूप से निर्भर हो सकता है।"[7] उसी वर्ष, गहरे समुद्र के वेंट का अनुकरण करने वाली सिंथेटिक क्षारीय हाइड्रोथर्मल चिमनियों में आरएनए (RNA) का उत्पादन किया गया था।[232] शोधकर्ता लंबाई में अधिकतम 4 इकाइयों वाले आरएनए ऑलिगोमर (RNA oligomers) उत्पन्न करने में सक्षम थे। यह आरएनए सक्रिय राइबोक्लियोटाइड्स (ribonucleotides) का उपयोग करके संश्लेषित किया गया था। इसके अतिरिक्त, ये आरएनए ऑलिगोमर केवल कुछ निश्चित परिस्थितियों में ही संश्लेषित किए जा सकते थे।[232]

यह सुझाव दिया जाता है कि गहरे समुद्र के हाइड्रोथर्मल वेंट में मौजूद छिद्रों पर झिल्ली-बद्ध डिब्बों (membrane-bound compartments) का कब्ज़ा था जिन्होंने जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं को बढ़ावा दिया।[233][234] क्रेब्स चक्र (Krebs cycle), ग्लूकोनियोजेनेसिस (gluconeogenesis), अमीनो एसिड जैव-संश्लेषक मार्गों, ग्लाइकोलाइसिस, पेंटोज़ फॉस्फेट मार्ग (pentose phosphate pathway) के चयापचय मध्यवर्ती (Metabolic intermediates), और राइबोज़ तथा लिपिड अग्रदूतों जैसी शर्कराओं सहित, गहरे समुद्र के क्षारीय हाइड्रोथर्मल वेंट से संबंधित परिस्थितियों में एंजाइम-रहित (non-enzymatically) रूप से हो सकते हैं।[235]

यदि गहरा समुद्री हाइड्रोथर्मल परिवेश वह स्थल था, तो जीवन 4.0 ± - Gya जितना पहले उत्पन्न हो सकता था। यदि जीवन दस मीटर से अधिक की गहराई पर महासागर में विकसित हुआ होता, तो यह प्रभावों और उस समय के सौर पराबैंगनी विकिरण (ultraviolet radiation) के उच्च स्तर दोनों से सुरक्षित रहता। हाइड्रोथर्मल वेंट में उपलब्ध ऊर्जा 100–150 °C पर अधिकतम होती है, जो कि वह तापमान है जिस पर हाइपरथर्मोफिलिक बैक्टीरिया और थर्मोएसिडोफिलिक आर्किया जीवित रहते हैं।[236][237]

वेंट परिवेश के विरुद्ध तर्क

हाइपरथर्मोफिली (Hyperthermophily) बैक्टीरिया और आर्किया में अभिसारी विकास (convergent evolution) का परिणाम हो सकता है; एक मेसोफिलिक (मध्यतापरागी) पर्यावरण को अधिक संभावित बताया गया है।[238][239]

हाइड्रोथर्मल वेंट पर prebiotic (प्राक्-जैविक) कार्बनिक यौगिकों का उत्पादन ×10^8 kg होने का अनुमान है।[240] प्रमुख प्राक्-जैविक यौगिक, जैसे कि मीथेन, मिलर-यूर्रे प्रयोग (Miller-Urey Experiment) पर्यावरण की तुलना में वेंट पर बहुत कम सांद्रता में होते हैं। अब यह समझा जाता है कि कुछ कार्बनिक यौगिक अन्य भूवैज्ञानिक प्रक्रियाओं द्वारा बने थे और वेंट द्वारा विरासत में मिले थे। उदाहरण के लिए, मीथेन, मैगमाटिक कार्बन से महासागरीय पपड़ी में गहरे बने लीच किए गए द्रव समावेशन (fluid inclusions) से अधिक संभावित रूप से आती है।[241][240][242]

समुद्र के पानी द्वारा मजबूत संचलन (dilution) के कारण वेंट प्राक्-जैविक सामग्रियों को केंद्रित नहीं करते हैं। यह खुली प्रणाली वेंट खनिजों के माध्यम से यौगिकों का चक्रण करती है, जिससे संचित होने के लिए बहुत कम निवास समय (residence time) बचता है।[243] सभी आधुनिक कोशिकाएं न्यूक्लियोटाइड बैकबोन के लिए फॉस्फेट और प्रोटीन निर्माण के लिए पोटेशियम पर निर्भर करती हैं, जिससे यह संभावना बनती है कि पहले जीवन रूपों ने इन कार्यों को साझा किया था। ये तत्व आर्कियाई महासागरों में उच्च मात्रा में उपलब्ध नहीं थे। हालांकि, आधुनिक Last Chance Lake की तरह, झीलों में फॉस्फेट को केंद्रित किया जा सकता है।[244] पनडुब्बी हाइड्रोथर्मल वेंट मैक्रोमोलेक्यूल्स (बृहद अणुओं) के बहुलकीकरण (polymerise) के लिए संक्षेपण प्रतिक्रियाओं (condensation reactions) के अनुकूल नहीं हैं।[245][246]

एक पुराना तर्क यह था कि प्रमुख बहुलक (polymers) संक्षेपण के बाद पुटिकाओं (vesicles) में समाहित हो गए थे, जो कथित तौर पर खारे पानी में नहीं होता। हालांकि, जहाँ लवणता फैटी एसिड के कम-विविधता वाले मिश्रणों से पुटिका के निर्माण को रोकती है,[247] फैटी-एसिड और 1-अल्कानॉल प्रजातियों के व्यापक, अधिक यथार्थवादी मिश्रण से पुटिका का निर्माण अधिक लचीला होता है।[248][247]

कोई भी अध्ययन प्रशंसनीय वेंट स्थितियों के तहत शर्करा, अमीनो एसिड, न्यूक्लियस, न्यूक्लियोसाइड, न्यूक्लियोटाइड, या झिल्ली बनाने वाले फैटी एसिड के संश्लेषण को प्रयोगात्मक रूप से प्रदर्शित करने में सक्षम नहीं रहा है।[249]

पानी के सतही निकाय

আরও দেখুন: Alternative abiogenesis scenarios#Fluctuating salinity: dilute and dry-down

पानी के सतही निकाय ऐसे वातावरण प्रदान करते हैं जो सूख जाते हैं और फिर से गीले हो जाते हैं। गीले-सूखे चक्र प्राक्-जैविक यौगिकों को केंद्रित करते हैं और मैक्रोमोलेक्यूल्स (बृहद अणुओं) के बहुलकीकरण के लिए संक्षेपण प्रतिक्रियाओं (condensation reactions) को सक्षम बनाते हैं। इसके अलावा, झीलों और तालाबों को महाद्वीपीय एपाटाइट-युक्त चट्टानों के अपक्षय (weathering) से मलबे का इनपुट मिलता है, जो फॉस्फेट का सबसे आम स्रोत है। हेडियन (Hadean) में उजागर महाद्वीपीय पपड़ी की मात्रा अज्ञात है, लेकिन प्रारंभिक महासागर की गहराई के मॉडल और महासागरीय द्वीप तथा महाद्वीपीय पपड़ी की वृद्धि दर यह संभावित बनाती है कि वहाँ उजागर भूमि मौजूद थी।[250] जीवन की सतही शुरुआत के लिए साक्ष्य की एक अन्य पंक्ति जीव के कार्य के लिए पराबैंगनी (Ultraviolet) विकिरण (UV) की आवश्यकता है। आंशिक जलअपघटन (hydrolysis) और न्यूक्लियोबेस के नुकसान द्वारा U+C न्यूक्लियोटाइड बेस पेयर के गठन के लिए UV आवश्यक है। साथ ही, UV जीवन के लिए हानिकारक और स्टरलाइजिंग (कीटाणुनाशक) हो सकता है, विशेष रूप से विकिरण क्षति की मरम्मत की थोड़ी क्षमता वाले सरल शुरुआती जीवन रूपों के लिए। युवा सूर्य से विकिरण का स्तर संभवतः अधिक था, और, बिना किसी ओजोन परत के, हानिकारक शॉर्टवेव UV किरणें पृथ्वी की सतह तक पहुँचती थीं। जीवन की शुरुआत के लिए, UV से लाभ उठाने और उससे सुरक्षा पाने दोनों के लिए UV-संपर्क स्रोतों के इनफ्लो वाला एक संरक्षित वातावरण आवश्यक है। सतही जल सेटिंग्स की एक श्रृंखला में बर्फ, तरल पानी, खनिज सतहों (जैसे मिट्टी) या रेगोलिथ के तहत सुरक्षा संभव है।[251]

गर्म पानी के झरने (Hot springs)

আরও দেখুন: Alternative abiogenesis scenarios#Geothermal springs

अधिकांश शाखाओं वाली फाइलोजीनी (phylogenies) थर्मोफिलिक या हाइपरथर्मोफिलिक हैं, जिससे यह संभव हो जाता है कि LUCA और उससे पहले के जीवन रूप समान रूप से थर्मोफिलिक थे। गर्म पानी के झरने भू-थर्मल गतिविधि द्वारा भूजल के गर्म होने से बनते हैं। यह प्रतिच्छेदन (intersection) गहरे प्रवेश करने वाले पानी और सतही अपवाह (surface runoff) से सामग्री के प्रवाह की अनुमति देता है जो क्षरित महाद्वीपीय तलछट (sediments) को परिवहन करता है। आपस में जुड़े भूजल तंत्र व्यापक क्षेत्र में जीवन के वितरण के लिए एक तंत्र बनाते हैं।[236]

मुल्किदजानियन (Mulkidjanian) और सह-लेखकों का तर्क है कि समुद्री वातावरण ने सार्वभौमिक रूप से कोशिकाओं में पाए जाने वाले आयनिक संतुलन और संरचना, या आवश्यक प्रोटीन और राइबोज़ाइम द्वारा आवश्यक आयनों को प्रदान नहीं किया, विशेष रूप से उच्च K+/Na+ अनुपात, Mn2+, Zn2+ और फॉस्फेट सांद्रता के संबंध में। उनका तर्क है कि एकमात्र वातावरण जो ऐसा करते हैं वे कमचटका (Kamchatka) के समान गर्म पानी के झरने हैं।[252] एनोक्सिक (ऑक्सीजन-रहित) वातावरण के तहत इन वातावरणों में खनिज भंडार उपयुक्त pH वाले होते, उनमें फोटोकैनेटीक सल्फाइड खनिजों के अवक्षेप होते जो हानिकारक पराबैंगनी विकिरण को अवशोषित करते, और उनमें गीले-सूखे चक्र होते जो बायोपोलिमर के स्वतःस्फूर्त गठन के लिए पर्याप्त रूप से सब्सट्रेट समाधानों को केंद्रित करते[253][254] जिन्हें हाइड्रोथर्मल वातावरण में रासायनिक प्रतिक्रियाओं द्वारा, और वेंट से आसन्न तालों तक परिवहन के दौरान UV प्रकाश के संपर्क में आने से, दोनों तरह से बनाया जाता है।[255] अनुमानित प्राक्-जैविक (pre-biotic) वातावरण हाइड्रोथर्मल वेंट के समान हैं, जिसमें अतिरिक्त घटक हैं जो LUCA की विशिष्टताओं को समझाने में मदद करते हैं।[252][178]

प्रोटीन का एक फाइलोजीनोमिक और भू-रासायनिक विश्लेषण जिसे संभवतः LUCA से ट्रैक किया गया है, दिखाता है कि इसके इंट्रासेल्युलर द्रव की आयनिक संरचना गर्म पानी के झरने की संरचना के समान है। LUCA अपनी वृद्धि के लिए संश्लेषित कार्बनिक पदार्थों पर निर्भर रहा होगा।[252] प्रयोग दर्शाते हैं कि आरएनए-जैविक पॉलिमर को गीले-सूखे चक्र और UV प्रकाश के संपर्क में संश्लेषित किया जा सकता है। संक्षेपण के बाद इन पॉलिमर को पुटिकाओं (vesicles) में समाहित किया गया था।[247] गर्म पानी के झरनों में कार्बनिक पदार्थों के संभावित स्रोत इंटरप्लेनेटरी डस्ट पार्टिकल्स (अंतरिक्षीय धूल कणों), अलौकिक प्रक्षेप्यों, या वायुमंडलीय या भू-रासायनिक संश्लेषण द्वारा परिवहन किए गए हो सकते हैं। हेडियन के दौरान ज्वालामुखी भूभागों में गर्म पानी के झरने प्रचुर मात्रा में हो सकते हैं।[178]

समशीतोष्ण पानी के सतही निकाय

पानी के सतही निकायों में एक मेसोफिलिक शुरुआत की परिकल्पना डार्विन की 'गर्म छोटे तालाब' की अवधारणा और ओपारिन-हाल्डेन परिकल्पना से विकसित हुई है। समशीतोष्ण जलवायु के तहत मीठे पानी के निकाय सरल जीवन रूपों के अनुकूल उपयुक्त पर्यावरणीय स्थिति प्रदान करते हुए प्राक्-जैविक सामग्रियों को संचित कर सकते हैं। आर्कियाई जलवायु अनिश्चित है। भू-रासायनिक प्रॉक्सी और मॉडल से वायुमंडलीय पुनर्निर्माण से पता चलता है कि सतह के तापमान को 0–40 °C के बीच बनाए रखने के लिए पर्याप्त ग्रीनहाउस गैसें मौजूद थीं। यदि ऐसा है, तो तापमान जीवन की शुरुआत के लिए उपयुक्त था।[256]

जैव आणविक अध्ययनों से मेसोफिली के प्रमाणों में गॉल्टियर का G+C न्यूक्लियोटाइड थर्मामीटर शामिल है। A+T न्यूक्लियोटाइड के बीच मौजूद न होने वाले एक अतिरिक्त हाइड्रोजन बॉन्ड की अतिरिक्त स्थिरता के कारण थर्मोफाइल में G+C अधिक प्रचुर मात्रा में होते हैं। आधुनिक जीवन रूपों के rRNA अनुक्रमण से पता चलता है कि LUCA की पुनर्निर्माण की गई G+C सामग्री संभवतः मध्यम तापमान का प्रतिनिधित्व करती थी।[239]

आज थर्मोफाइल की विविधता LUCA से विरासत में मिली विशेषता के बजाय अभिसारी विकास और क्षैतिज जीन स्थानांतरण (horizontal gene transfer) का उत्पाद हो सकती है।[257] रिवर्स गाइरेस टोपोइसोमेरेस विशेष रूप से थर्मोफाइल और हाइपरथर्मोफाइल में पाया जाता है, क्योंकि यह डीएनए के कुंडलित होने (coiling) की अनुमति देता है।[258] इस एंजाइम को कार्य करने के लिए जटिल अणु ATP की आवश्यकता होती है। यदि जीवन की उत्पत्ति में एक ऐसे सरल जीव को शामिल माना जाता है जिसने अभी तक झिल्ली विकसित नहीं की थी, ATP तो दूर की बात है, तो यह रिवर्स गाइरेस के अस्तित्व को असंभावित बना देगा। इसके अलावा, फ़ाइलोजीनेटिक अध्ययन बताते हैं कि रिवर्स गाइरेस आर्किया में उत्पन्न हुआ, और क्षैतिज जीन स्थानांतरण द्वारा बैक्टीरिया में स्थानांतरित हो गया, जिसका तात्पर्य है कि यह LUCA में मौजूद नहीं था।[259]

बर्फीले पानी के सतही निकाय

कोल्ड-स्टार्ट (ठंडी शुरुआत) के सिद्धांत बड़े बर्फ से ढके क्षेत्रों का पूर्वाभास देते हैं। तारकीय विकास के मॉडल भविष्यवाणी करते हैं कि सूर्य की चमक आज की तुलना में ≈25% कमजोर थी। फ्यूलनर बताते हैं कि यद्यपि सौर ऊर्जा में इस महत्वपूर्ण कमी से एक बर्फीला ग्रह बन गया होता, लेकिन तरल पानी की उपस्थिति के मजबूत प्रमाण हैं, जो संभवतः ग्रीनहाउस प्रभाव से संचालित था। इसका अर्थ एक ऐसी प्रारंभिक पृथ्वी होगी जिसमें तरल महासागर और बर्फीले ध्रुव दोनों थे।[260]

आइस शीट या ग्लेशियर पिघलने से बनने वाले बर्फ के पिघलाव से मीठे पानी के ताल बनते हैं, जो गीले-सूखे चक्रों में सक्षम एक अन्य निकेत (niche) हैं। हालांकि सतही ताल तीव्र यूवी (UV) विकिरण के संपर्क में आएंगे, लेकिन बर्फ के भीतर और नीचे मौजूद जल निकाय सुरक्षित रहेंगे, जबकि बर्फ की दरारों के माध्यम से खुले क्षेत्रों से जुड़े रहेंगे। प्रभाव गलन (इम्पैक्ट मेल्टिंग) से मीठे पानी और उल्कापिंड के इनपुट की अनुमति मिलेगी, जिससे प्रीबायोटिक घटक बनेंगे।[261] लगभग समुद्री जल स्तर के सोडियम क्लोराइड फैटी एसिड झिल्ली के स्वतः-संयोजन (self-assembly) को अस्थिर करते हैं, जिससे मीठे पानी के वातावरण शुरुआती झिल्लीदार जीवन के लिए आकर्षक बनते हैं।[262]

बर्फ़ीले वातावरण, गर्म वातावरण में होने वाली तेज़ प्रतिक्रिया दरों के बदले, अधिक स्थिरता और बड़े पॉलिमर के संचयन का आदान-प्रदान करेंगे।[263] लगभग 20 °C की यूरोपा जैसी स्थितियों का अनुकरण करने वाले प्रयोगों ने अमीनो एसिड और एडेनिन को संश्लेषित किया है, जो यह दर्शाता है कि मिलर-यूरे प्रकार का संश्लेषण कम तापमान पर हो सकता है।[134] एक आरएनए दुनिया (RNA world) में, रिबोज़ाइम के पास बाद की डीएनए-आरएनए-प्रोटीन-दुनिया की तुलना में और भी अधिक कार्य होते। आरएनए के कार्य करने के लिए, इसे मुड़ने (fold) में सक्षम होना चाहिए, जो 30 °C से अधिक तापमान से बाधित होने वाली प्रक्रिया है। हालांकि साइक्रोफिलिक जीवों में आरएनए का मुड़ना धीमा होता है, लेकिन हाइड्रोलिसिस भी धीमा होता है, इसलिए मुड़ना अधिक सफल होता है। छोटे न्यूक्लियोटाइड उच्च तापमान से पीड़ित नहीं होंगे।[264][265]

महाद्वीपीय क्रस्ट के भीतर

महाद्वीपीय क्रस्ट (continental crust),[266] विवर्तनिक भ्रंश (tectonic fault) क्षेत्रों के साथ, दीर्घकालिक प्रीबायोटिक विकास के लिए एक स्थिर और अच्छी तरह से सुरक्षित वातावरण प्रदान कर सकता है। दरारों और गुहाओं की इन प्रणालियों के अंदर, पानी और कार्बन डाइऑक्साइड मुख्य विलायक हैं। दबाव और तापमान के आधार पर उनकी अवस्था तरल, गैसीय और सुपरक्रिटिकल के बीच भिन्न हो सकती है। दो अलग-अलग अवस्थाओं का निर्माण करते समय, यह प्रणाली चरण-स्थानांतरण प्रतिक्रियाओं (phase transfer reactions) के लिए इष्टतम स्थिति प्रदान करती है। साथ ही, विवर्तनिक भ्रंश क्षेत्रों की सामग्री अकार्बनिक एडक्ट्स (जैसे कार्बन मोनोऑक्साइड, हाइड्रोजन, अमोनिया, हाइड्रोजन साइनाइड, नाइट्रोजन और फॉस्फेट) और सरल कार्बनिक अणुओं (जैसे अमीनो एसिड, लंबी श्रृंखला वाले एमाइन, फैटी एसिड, लंबी श्रृंखला वाले एल्डिहाइड) से आपूर्ति की जाती है।[267][268]

विवर्तनिक भ्रंश क्षेत्रों का एक हिस्सा लगभग 1000 मीटर की गहराई पर है। कार्बन डाइऑक्साइड के लिए, यह सुपरक्रिटिकल और गैसीय अवस्था के बीच चरण संक्रमण (phase transition) बिंदु के पास तापमान और दबाव की स्थिति प्रदान करता है। यह लिपोफिलिक कार्बनिक अणुओं को जो सुपरक्रिटिकल CO2 में अच्छी तरह घुल जाते हैं, संचित होने की अनुमति देता है, जिससे स्थानीय अवक्षेपण (precipitation) होता है।[269] आवधिक दबाव भिन्नताएं जैसे कि गीज़र या ज्वीय प्रभावों (tidal influences) के कारण होने वाली आवधिक चरण संक्रमण का परिणाम होती हैं, जो स्थानीय प्रतिक्रिया वातावरण को एक निरंतर गैर-संतुलन अवस्था (non-equilibrium state) में रखती हैं। उभयसंवेदी यौगिकों (amphiphilic compounds) (जैसे लंबी श्रृंखला वाले एमाइन और फैटी एसिड) की उपस्थिति में, पुटिकाओं (vesicles) की अगली पीढ़ियों का निर्माण होता है[162] जिन्हें उनकी स्थिरता के लिए चुना जाता है।[161]

समचिरलता (Homochirality)

মূল নিবন্ধ: Homochirality

[270]

समचिरलता चिरल (गैर-दर्पण-सममित) इकाइयों से बनी सामग्रियों की एकरूपता है। जीवित जीव समान चिरलता वाले अणुओं का उपयोग करते हैं: लगभग कोई अपवाद नहीं होने पर,[271] अमीनो एसिड बाएं हाथ के होते हैं जबकि न्यूक्लियोटाइड और शर्करा दाएं हाथ की होती हैं। चिरल अणुओं को संश्लेषित किया जा सकता है, लेकिन चिरल स्रोत या चिरल उत्प्रेरक की अनुपस्थिति में, वे दोनों रूपों के 50/50 (रेसेमिक) मिश्रण में बनते हैं। गैर-रेसेमिक मिश्रण असममित भौतिक नियमों जैसे विद्युत दुर्बल अन्योन्यक्रिया (electroweak interaction) द्वारा रेसेमिक सामग्रियों से उत्पन्न हो सकते हैं, या असममित वातावरण में, जैसे कि जिनमें अणु दिए गए हाथ के वृत्ताकार ध्रुवीकृत (circularly polarized) प्रकाश के संपर्क में आते हैं।[272][273][274] यह परिकल्पना की गई है कि सौर निहारिका (solar nebula) ऐसा ही एक वातावरण था, जो ग्रह निर्माण (planet formation) के युग से पहले या उसके दौरान किसी बाहरी स्रोत से वृत्ताकार-ध्रुवीकृत विकिरण के संपर्क में था।[275][276] यह प्रस्ताव इस खोज के अनुरूप है कि उल्कापिंडों द्वारा पृथ्वी पर पहुंचाए गए कुछ अमीनो एसिड स्थलीय जीवन के समान चिह्न की एक चिरल असममितता प्रदर्शित करते हैं।[277]

एक बार स्थापित होने के बाद, चिरलता असंतुलन बाद के रासायनिक विकास को प्रभावित कर सकता है। जनसंख्या में एक छोटा पूर्वाग्रह असममित स्व-उत्प्रेरण (asymmetric autocatalysis) द्वारा प्रवर्धित किया जा सकता है, जैसा कि सोआई प्रतिक्रिया (Soai reaction) में होता है,[278] जहां एक चिरल अणु अपने स्वयं के उत्पादन को उत्प्रेरित करता है।[279]

इन्हें भी देखें

  • Alternative abiogenesis scenarios
  • Autopoiesis
  • Formamide-based prebiotic chemistry
  • Proto-metabolism
  • GADV-protein world hypothesis
  • Genetic recombination
  • Shadow biosphere
  • Manganese metallic nodules
  • Virus world hypothesis

नोट्स

  1. ↑ प्रतिक्रियाएँ हैं:
    FeS + H2S → FeS2 + 2H+ + 2e−
    FeS + H2S + CO2 → FeS2 + HCOOH
  2. ↑ प्रतिक्रियाएं हैं:
    प्रतिक्रिया 1: फ़यालाइट + जल → मैग्नेटाइट + जलीय सिलिका + हाइड्रोजन
    3Fe2SiO4 + 2H2O → 2Fe3O4 + 3SiO2 + 2H2
    प्रतिक्रिया 2: फ़ॉर्स्टेराइट + जलीय सिलिका → सर्पेंटाइन
    3Mg2SiO4 + SiO2 + 4H2O → 2Mg3Si2O5(OH)4
    प्रतिक्रिया 3: फ़ॉर्स्टेराइट + जल → सर्पेंटाइन + ब्रुसाइट
    2Mg2SiO4 + 3H2O → Mg3Si2O5(OH)4 + Mg(OH)2
    प्रतिक्रिया 3 सर्पेंटाइन और Mg(OH)2 (ब्रुसाइट) उत्पन्न करने के लिए केवल पानी के साथ ऑलिविन के जलयोजन (hydration) का वर्णन करती है। सर्पेंटाइन कैल्शियम सिलिकेट हाइड्रेट (C-S-H) चरणों की तरह ब्रुसाइट की उपस्थिति में उच्च pH पर स्थिर होता है, जो बेलिट (Ca2SiO4) के जलयोजन के बाद कठोरकृत पोर्टलैंड सीमेंट पेस्ट में पोर्टलैंडाइट (Ca(OH)2) के साथ बनते हैं, जो कि फ़ॉर्स्टेराइट का कृत्रिम कैल्शियम समतुल्य है। साधारण पोर्टलैंड सीमेंट में बेलिट जलयोजन के साथ प्रतिक्रिया 3 की सादृश्यता: बेलिट + जल → C-S-H चरण + पोर्टलैंडाइट
    2 Ca2SiO4 + 4 H2O → 3 CaO · 2 SiO2 · 3 H2O + Ca(OH)2

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स्रोत

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बाहरी लड़कियाँ

स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के “Abiogenesis” लेख का अनुवाद। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Abiogenesis यह अनुवाद स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।

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