1953 के एक प्रयोग में दो वैज्ञानिकों ने नाम दिये स्टेनली मिलर और हेरोल्ड उरे जीवन के अस्तित्व में आने से बहुत पहले प्रारंभिक पृथ्वी की स्थितियों को फिर से बनाने का प्रयास किया गया। उन्होंने दिखाया कि अमीनो एसिड जैसे कार्बनिक अणु, प्रोटीन के निर्माण खंड, 3.5-4 अरब साल पहले आदिम पृथ्वी पर मौजूद स्थितियों में स्वचालित रूप से बन सकते हैं।
हालाँकि यह प्रयोग क्रांतिकारी था, लेकिन इससे जीवन की उत्पत्ति का प्रश्न हल नहीं हुआ। आलोचकों ने बताया कि हालांकि अमीनो एसिड बन सकते हैं, फिर भी आनुवंशिक सामग्री का कोई संकेत नहीं था, यानी न तो डीएनए और न ही आरएनए। जीवित जीवों में केवल प्रोटीन नहीं होता है: वे उन्हें बनाने के लिए डीएनए या आरएनए में एन्कोड की गई आनुवंशिक जानकारी पर निर्भर होते हैं। इसलिए यह प्रदर्शित करना कि प्रोटीन उत्पन्न हो सकता है, कहानी का केवल एक हिस्सा था।
महत्वपूर्ण बात यह है कि जीवन को और अधिक जीवन उत्पन्न करने में सक्षम होना चाहिए। इसके लिए, एक आदिम प्रणाली को आनुवंशिक जानकारी और उस जानकारी को कॉपी करने के तरीके की भी आवश्यकता होगी। इससे एक समस्या पैदा हो गई. आमतौर पर, डीएनए या आरएनए पोलीमरेज़ नामक प्रोटीन बनाने के लिए निर्देश संग्रहीत करता है। ये पोलीमरेज़ फिर डीएनए या आरएनए की नकल करते हैं ताकि, जब एक कोशिका विभाजित हो, तो प्रत्येक नई कोशिका को आनुवंशिक जानकारी का एक पूरा सेट प्राप्त हो। यह एक क्लासिक चिकन-या-अंडे की समस्या थी और रहेगी।
फिर, 1980 के दशक की शुरुआत में, वैज्ञानिकों ने पाया कि आरएनए स्वयं सरल रासायनिक प्रतिक्रियाएं कर सकता है, जिसमें स्वयं के टुकड़ों को काटने और चिपकाने में सक्षम होना भी शामिल है। इस खोज ने वैज्ञानिकों की सोच को इस संभावना की ओर दृढ़ता से स्थानांतरित कर दिया कि आरएनए आदिम पृथ्वी पर सबसे प्रारंभिक आनुवंशिक सामग्री हो सकती है। यदि एक एकल अणु जानकारी संग्रहीत कर सकता है और रासायनिक प्रतिक्रियाएं कर सकता है, तो यह आनुवंशिक सामग्री की प्रतिलिपि बनाने के लिए प्रोटीन की आवश्यकता की मुर्गी और अंडे की समस्या को दूर कर सकता है।
हालाँकि, जबकि वैज्ञानिकों ने पहले से ही आरएनए अणु विकसित कर लिए हैं जो अन्य आरएनए अणुओं का निर्माण कर सकते हैं, उनके पास अभी भी आरएनए की कमी है जो अपने भीतर मौजूद जानकारी की प्रतिलिपि बना सके। कठिनाई संरचनात्मक थी: अन्य आरएनए की नकल करने में सक्षम आरएनए एंजाइम बड़े और जटिल थे – 150-300 न्यूक्लियोटाइड के बीच – और अपने कार्यात्मक आकार में मोड़ने की कोशिश में वे आसानी से अपनी प्रतिकृति के लिए टेम्पलेट के रूप में काम नहीं कर सकते थे। दूसरे शब्दों में, आरएनए अन्य प्रोटीनों को प्रतिकृति बनाने में मदद कर सकता है लेकिन स्व-प्रतिकृति नहीं कर सकता।
हालाँकि, अब एक पेपर में विज्ञानयूके में एमआरसी लैबोरेटरी ऑफ मॉलिक्यूलर बायोलॉजी के वैज्ञानिकों ने बताया है कि उन्होंने एक उत्पन्न किया है स्व-प्रतिकृति आरएनए अणु. विशेष रूप से, शोधकर्ताओं ने केवल 45 न्यूक्लियोटाइड लंबा एक छोटा आरएनए अणु तैयार किया, जो अपनी आनुवंशिक जानकारी की प्रतिलिपि बना सकता है।
ऐसा करने के लिए, उन्होंने पहले आरएनए के विशाल पूल के माध्यम से छान-बीन की, बहुत बड़े आरएनए एंजाइमों के साथ पहले के काम को आगे बढ़ाया, और बार-बार उन दुर्लभ अनुक्रमों का चयन किया, जिनमें प्रतिकृति के हल्के संकेत भी दिखे। इससे क्यूटी45 का विकास हुआ, जो शोधकर्ताओं के अनुसार, दुनिया का पहला आरएनए अणु है जो अपनी प्रतियां बना सकता है।
हालाँकि, जबकि QT45 RNA ऐसा कर सकता है, इसकी स्व-प्रतिकृति की प्रक्रिया असाधारण रूप से धीमी थी और इसके लिए विशेष परिस्थितियों की आवश्यकता थी। एक पूर्ण-लंबाई वाली प्रति तैयार करने में कई सप्ताह लग गए। इसके विपरीत, आधुनिक सेलुलर पोलीमरेज़ एक सेकंड से भी कम समय में 45 न्यूक्लियोटाइड की प्रतिलिपि बना सकते हैं। यद्यपि यह अंतर नाटकीय है, आदिम पृथ्वी लाखों वर्ष पुरानी थी, इसलिए क्यूटी45 की कठोर और धीमी गति से नकल करने की स्थितियाँ भी वास्तविक रूप से घटित हो सकती थीं और कायम रह सकती थीं।
इसके अलावा, आधुनिक एंजाइम एक-एक करके न्यूक्लियोटाइड जोड़ते हैं, टेम्पलेट को पढ़ते हैं, और पूरक न्यूक्लियोटाइड की एक नई श्रृंखला बनाते हैं। QT45 ने छोटे तीन-न्यूक्लियोटाइड बिल्डिंग ब्लॉक्स का उपयोग किया, भले ही यह भी उसी तर्क का पालन करता हो: इसने पहले एक पूरक नकारात्मक स्ट्रैंड को इकट्ठा किया, फिर मूल प्रतिलिपि को पुन: पेश करने के लिए टेम्पलेट के रूप में इसका उपयोग किया।
हालाँकि, क्यूटी45 आरएनए की सबसे खास और कई मायनों में सबसे खूबसूरत विशेषता यह थी कि यह अपूर्ण था। इसकी नकल की सटीकता केवल 92-94% थी। इसका मतलब यह है कि आनुवंशिक जानकारी की नकल करते समय यह गलतियाँ करता है, जो एक वास्तविक प्रतिलिपि प्रणाली के मूल में एक संपत्ति है। हर गलती विविधता पैदा करती है, और विविधता वह कच्चा माल है जिस पर प्राकृतिक चयन कार्य कर सकता है।
जबकि क्यूटी45 आरएनए का विकास वास्तव में एक सफलता है, यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि हालांकि यह पहले आनुवंशिक सामग्री के रूप में आरएनए के मामले को मजबूत करता है, लेकिन यह इसे साबित नहीं करता है। क्यूटी45 केवल यह दर्शाता है कि स्व-प्रतिकृति आरएनए मौजूद हो सकते हैं और यही वह तरीका हो सकता है जिससे पृथ्वी पर जीवन सबसे पहले शुरू हुआ।
जीवन की उत्पत्ति का सटीक तरीका इतिहास में हमेशा के लिए लुप्त हो सकता है, लेकिन क्यूटी45 जैसी खोजों से पता चलता है कि जड़ पदार्थ कभी-कभी जीवन की तरह व्यवहार करना शुरू कर सकते हैं। इसके मूल में, यह सिर्फ रसायन विज्ञान है, जो धीरे-धीरे खुद को याद रखना सीख रहा है।
अरुण पंचपकेसन, वाईआर गायतोंडे सेंटर फॉर एड्स रिसर्च एंड एजुकेशन, चेन्नई में सहायक प्रोफेसर हैं।
