कुछ मिलीसेकेंड में प्राकृतिक चयन: जटिल मैक्रोस्केल संरचनाओं का शॉक-प्रेरित गठन होम मीडिया अभिलेखागार संरचना
भौतिक अनुसंधान प्रयोगशाला (पीआरएल) के नेतृत्व में वैज्ञानिकों की एक टीम ने पाया है कि अमीनो एसिड और न्यूक्लियोबासिस का सदमे प्रसंस्करण लगभग 2 मिलीसेकेंड के समय में जटिल मैक्रोस्केल संरचनाओं का निर्माण होता है। इस खोज से पता चलता है कि जीवन के निर्माण के ब्लॉकों ने न सिर्फ पृथ्वी पर बल्कि अन्य ग्रहों के शरीर पर जीवन बनाने वाले अणुओं के सदमे प्रसंस्करण के माध्यम से बहुलक किया हो सकता है। अध्ययन भी प्रभाव प्रेरित झटके से उत्पन्न होने वाले (बायो) अणुओं के संयोजन के कारण उल्का में देखी गई 'थ्रेड' के लिए आगे प्रयोगात्मक सबूत प्रदान करता है। जीवन की उत्पत्ति सबसे बड़े सवालों में से एक के साथ एक अच्छी तरह से अवधारणा रहस्य बनी हुई है और सबसे बड़ी रहस्य "कैसे और कहाँ पृथ्वी पर जीवन शुरू हुआ?" है। जीवन के लिए आवश्यक अणुओं को अंतरिक्ष के गहरे, गहरे और ठंडे क्षेत्रों में उपस्थित होने के लिए जाना जाता है। पानी, अमोनिया, कार्बन मोनोऑक्साइड और कार्बन डाइऑक्साइड, मीथेन, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन आदि जैसे सरल अणुओं को गहरी जगह के चरम वातावरण में संसाधित किया जाता है और इसे बड़े और जटिल अणुओं में परिवर्तित किया जाता है, जैसे अमीनो एसिड / न्यूक्लियोबासिस / फैटी एसिड, जिसे जीवन के अणु कहा जाता है, जो क्रमशः प्रोटीन, डीएनए और लिपिड बनाने के लिए आवश्यक हैं, जो जीवित कोशिका की बुनियादी सामग्री हैं। कार्ल Sagan (और उनके सहकर्मियों) ने दिखाया था कि इस तरह के सरल अणुओं को शॉकवेव लगाने से अमीनो एसिड को तत्काल में संश्लेषित किया जा सकता है। एक शॉकवेव द्वारा इस तरह के बड़े अणुओं का तात्कालिक संश्लेषण काफी आश्चर्यचकित है क्योंकि इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन और आयन जैसे आरोपित कणों की कार्रवाई से जटिल अणुओं में रूपांतरण लंबे समय तक होता है। अपने शुरुआती दिनों में - अरबों साल पहले, अंतरिक्ष में गठित कई अणुओं को हास्यास्पद या क्षुद्रग्रहों के प्रभावों से पृथ्वी पर लाया गया माना जाता है। इस तरह के एक प्रभाव घटना के दौरान आने वाले बोलाइड की गतिज ऊर्जा को लक्ष्य को क्षणिक रूप से चरम स्थितियों के निर्माण में स्थानांतरित किया जाता है जो लक्ष्य और बोलाइड दोनों की भौतिक-रासायनिक प्रकृति को बदल देती है। ऐसे प्रभाव घटनाओं के समय उत्पन्न उच्च तीव्रता के Shockwaves न केवल साधारण अणुओं बल्कि जटिल अणुओं, जैसे कि जीवन के अणुओं, थर्मोकेमिकल बाधाओं को दूर करने के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करके, की रासायनिक प्रकृति को संशोधित करने में सक्षम हैं। इस तरह के उच्च तीव्रता Shockwave प्रयोगशाला में उत्पन्न किया जा सकता है और इसलिए, एक प्रभाव घटना में अनुभव की स्थिति प्रयोगशाला में अनुकरण किया जा सकता है। नकली प्रभाव प्रेरित सदमे की स्थिति में जीवन के अणुओं के भाग्य को समझने के लिए, पीआरएल वैज्ञानिकों ने भारतीय विज्ञान संस्थान, बैंगलोर की एक नई सामग्री शॉक ट्यूब (MST) * सुविधा का उपयोग करके अमीनो एसिड और न्यूक्लियोबास की एक श्रृंखला के अधीन किया। एस्ट्रोकैमिस्ट्री के लिए एक समान शॉक ट्यूब (उच्च तीव्रता शॉक ट्यूब); HISTA) को भौतिक अनुसंधान प्रयोगशाला, अहमदाबाद में स्थापित किया गया है। दोनों सदमे ट्यूब उनके डिजाइन में समान हैं, और दोनों सदमे ट्यूब सुविधाओं पर प्रयोग किए गए और दोहराए गए थे। ये सदमे ट्यूब मैच नंबर ~5.6, तापमान ~ 8000 K तक की शॉकवेव गति उत्पन्न कर सकते हैं और समय ~ 2 मिलीसेकंड का निवास कर सकते हैं। प्रयोगों की श्रृंखला अमीनो एसिड (पाउडर रूप में) के व्यक्तिगत और मिश्रण के साथ की गई थी। हमने 21 अमीनो एसिड के सेट से अमीनो एसिड का चयन किया जो जीवित प्रणालियों में पाए जाते हैं। सदमे प्रसंस्करण के बाद, सदमे ट्यूब के अंत में अवशेष नमूने एकत्र किए गए थे। इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी विश्लेषण ने अमीनो एसिड के साथ-साथ अतिरिक्त बैंड की उत्तरजीविता को दिखाया जो सदमे संसाधित नमूने में उपस्थित होने के लिए पेप्टाइड बांड से संबंधित है। इसलिए हमने अवशेषों के नमूने को छवि देने के लिए इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का इस्तेमाल किया। इमेजिंग विश्लेषण के परिणाम काफी उल्लेखनीय थे। सदमे संसाधित ग्लिसिन के मामले में, हम धागे देख सकते हैं; फ्लैट और बेलनाकार, 100 माइक्रोमीटर तक की लंबाई। अमीनो एसिड के मिश्रण में, जैसे कि चार मिश्रण; लाइसिन - एस्पार्टिक एसिड - ग्लूटामिक एसिड - arginine, हम मनाया संरचना (चित्र 1) में अधिक जटिलता देख सकते हैं। सदमे प्रसंस्करण के मामले में कई अमीनो एसिड (20 तक) का मिश्रण, हम ट्विस्टेड, थ्रेड्स के गठन का निरीक्षण कर सकते हैं जो संरचनाओं की तरह विभाजित / संयोजन और ट्यूब की तरह होते हैं। जबकि इसी तरह की स्थितियों के लिए nucleobases के अधीन होने पर हमने थ्रेड गठन, लंबे और मुड़ धागे को nucleobases (चित्रा 2) के यादृच्छिक रूप से उन्मुख ठोस हिस्से से बनाया। नीचे दिए गए दो संदर्भों में अधिक विवरण दिए गए हैं। स्पष्ट रूप से जटिल मैक्रोस्केल संरचनाओं में एक समानता है जिसे हम सेलुलर संरचनाओं में पाए गए सदमे वाले नमूनों में देखते हैं। इसी तरह की संरचनाओं को कुछ उल्काओं में भी उपस्थित होने की सूचना दी गई है, हालांकि उनकी उत्पत्ति और सटीक प्रकृति, to-date, अज्ञात रही है। इन प्रयोगात्मक परिणामों को स्पष्ट रूप से दर्शाता है कि प्रभाव प्रेरित सदमे प्रक्रियाएं कुछ मिलीसेकेंडों के भीतर एक तत्काल, एक प्राकृतिक चयन में जटिल मैक्रोस्केल संरचनाओं का कारण बन सकती हैं और हमें जीवन के अणुओं से जीवन की उत्पत्ति की हमारी समझ में एक कदम आगे बढ़ना पड़ता है।
चित्र 1: सदमे प्रसंस्करण से पहले और बाद में चार अमीनो एसिड (लैसिन-एस्पार्टिक एसिड-arginine-glutamic एसिड) के मिश्रण के इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ को स्कैन करना। पोस्ट शॉक नमूना ने एक छिद्रपूर्ण बेलनाकार संरचना के गठन को दिखाया। अमीनो एसिड के शुरुआती मिश्रण के आधार पर परिणामस्वरूप संरचना भिन्न होती है (विवरण के लिए संदर्भ 1 देखें)।
चित्र 2: सदमे प्रसंस्करण से पहले और बाद में चार nucleobases (Adenine-guanine-cytosine-thymine) के मिश्रण के इलेक्ट्रॉन micrographs को स्कैन करना। पोस्ट शॉक सैंपल ने लंबे समय तक घुमावदार फिलामेंट्स के गठन का खुलासा किया। जब हम सभी चार nucleobases (विवरण के लिए संदर्भ 2 देखें) का इस्तेमाल करते हैं तो मोड़ मनाया प्रमुख था।
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