15 মে, 1953-এ, মাত্র 23 বছর বয়সী একজন তরুণ রসায়নবিদ, স্ট্যানলি এল. মিলার, একটি পরীক্ষার ফলাফল প্রকাশ করেছিলেন যা বিজ্ঞান জার্নালে জীববিজ্ঞানে বিপ্লব ঘটাবে। এই অগ্রগামী কাজটি আজকে আমরা যাকে প্রিবায়োটিক কেমিস্ট্রি হিসাবে জানি তার সূচনাকে চিহ্নিত করেছে এবং পৃথিবীতে জীবন কীভাবে উদ্ভূত হতে পারে সে সম্পর্কে প্রথম সূত্র প্রদান করেছে। মিলারের পরীক্ষাটি বিজ্ঞানের জগতে ব্যাপকভাবে পরিচিত এবং পরবর্তী অসংখ্য গবেষণার বিষয় যা এটিকে জীবনের উৎপত্তি নিয়ে গবেষণায় একটি মাইলফলক হিসেবে নিশ্চিত করেছে।
এই নিবন্ধটির মাধ্যমে, আমরা মিলার পরীক্ষা, আদি পৃথিবীর প্রেক্ষাপট, উত্থাপিত অনুমান এবং বিজ্ঞানের ক্ষেত্রে এর প্রভাব গভীরভাবে অন্বেষণ করব।
আদিম পৃথিবী
স্ট্যানলি মিলার তার ডক্টরেট থিসিস শুরু করার জন্য শিকাগো বিশ্ববিদ্যালয়ে যাওয়ার সময় রসায়নে স্নাতক ডিগ্রি অর্জন করেছিলেন। এটি ছিল তার কর্মজীবনের একটি গুরুত্বপূর্ণ মুহূর্ত, কারণ এর কিছুক্ষণ পরেই, তিনি বিখ্যাত নোবেল পুরস্কার বিজয়ী হ্যারল্ড সি ইউরে-এর সাথে দেখা করেন, যিনি পৃথিবীর উৎপত্তি এবং প্রাথমিক বায়ুমণ্ডল সম্পর্কে একটি সেমিনার দেন। মিলার বিষয়টিতে এতটাই মুগ্ধ হয়েছিলেন যে তিনি তার থিসিস পরিবর্তন করার এবং এই ধারণাগুলির উপর ভিত্তি করে একটি পরীক্ষার প্রস্তাব করার সিদ্ধান্ত নিয়েছিলেন। পরিবর্তে, রাশিয়ান জৈব রসায়নবিদ আলেকজান্ডার আই. ওপারিন "জীবনের উৎপত্তি" নামে একটি বই প্রকাশ করেছিলেন, যেখানে তিনি ব্যাখ্যা করেছিলেন যে কীভাবে স্বতঃস্ফূর্ত রাসায়নিক বিক্রিয়া লক্ষ লক্ষ বছরের সময়ের স্কেলে জীবনের প্রথম রূপগুলি তৈরি করতে পারে।
4.000 বিলিয়ন বছরেরও বেশি আগে, প্রাথমিক পৃথিবী আজ আমরা যা জানি তার থেকে অনেক দূরে ছিল। ওপারিন এবং হ্যালডেনের অনুমান অনুসারে, বায়ুমণ্ডলে প্রায় কোন অক্সিজেন ছিল না এবং এটি বেশিরভাগ গ্যাস যেমন মিথেন (CH₄), অ্যামোনিয়া (NH₃), হাইড্রোজেন (H₂) এবং জলীয় বাষ্প (H₂O) দ্বারা গঠিত। এই প্রতিকূল পরিবেশে, অজৈব অণুগুলি প্রতিক্রিয়া দেখাতে পারে, যা প্রথম জৈব অণুর জন্ম দেয়। এগুলি, ঘুরে, ধীরে ধীরে আরও জটিল জীবে বিকশিত হবে। পৃথিবীর পৃষ্ঠ আদিম মহাসাগরে নিমজ্জিত ছিল, যেখানে রাসায়নিক যৌগের একটি "প্রিবায়োটিক স্যুপ" ক্রমাগত প্রতিক্রিয়া করছিল। বৈদ্যুতিক ঝড়, আগ্নেয়গিরির অগ্ন্যুৎপাত এবং অতিবেগুনী বিকিরণ, ওজোন স্তরের অনুপস্থিতিতে, এই প্রতিক্রিয়াগুলির জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি সরবরাহ করে।
এই অত্যন্ত অশান্ত পরিবেশটি সহজ অণুগুলির জন্য আরও জটিল যৌগগুলিকে পথ দেওয়ার জন্য গুরুত্বপূর্ণ ছিল, যেমন অ্যামিনো অ্যাসিড যা প্রোটিন তৈরি করে, যা আমরা জানি জীবনের জন্য অপরিহার্য।
মিলারের পরীক্ষা থেকে সূত্র
মিলারের কাজটি এই অনুমানের উপর ভিত্তি করে তৈরি হয়েছিল যে পৃথিবীর প্রথম বায়ুমণ্ডল হ্রাস পাচ্ছে, অর্থাৎ খুব কম অক্সিজেন কিন্তু মিথেন, হাইড্রোজেন এবং অ্যামোনিয়ার মতো গ্যাস সমৃদ্ধ। এই তত্ত্বটি জ্যোতির্বিজ্ঞানের অধ্যয়ন দ্বারা সমর্থিত ছিল যা ইঙ্গিত দেয় যে সৌরজগতের অন্যান্য বায়ুমণ্ডলের অনুরূপ রচনা রয়েছে। বৃহস্পতি এবং শনির মতো গ্রহগুলিতে এই গ্যাসগুলি সমৃদ্ধ বায়ুমণ্ডল রয়েছে। এই আদিম পৃথিবীতে, ঝড়ের শক্তি এবং তীব্র সৌর বিকিরণ ধ্রুবক রাসায়নিক বিক্রিয়া ঘটায়। মিলার এই ধারণাগুলিকে আরও এক ধাপ এগিয়ে নেওয়ার সিদ্ধান্ত নিয়েছিলেন একটি পরীক্ষা ডিজাইন করে যা পরীক্ষাগারে এই শর্তগুলিকে অনুকরণ করবে।
অক্সিজেনের অনুপস্থিতির দিকে তার দৃষ্টি আকর্ষণ করে, মিলার এমন একটি যন্ত্র তৈরি করেছিলেন যা অ্যানেরোবিক এবং জীবাণুমুক্ত অবস্থা বজায় রাখার অনুমতি দেয়, নিশ্চিত করার জন্য যে কোনও ফলাফল শুধুমাত্র রাসায়নিক বিক্রিয়ার কারণে, জীবিত প্রাণীর হস্তক্ষেপ ছাড়াই। এটি তার বিখ্যাত পরীক্ষার ভিত্তি ছিল।
গভীরতায় মিলারের পরীক্ষা
মিলার পরীক্ষাগারে প্রাথমিক পৃথিবীর অবস্থা পুনরায় তৈরি করে ওপারিন এর অনুমান পরীক্ষা করার প্রস্তাব করেছিলেন। তিনি মিথেন, অ্যামোনিয়া, হাইড্রোজেন এবং জলীয় বাষ্পের মতো গ্যাসগুলিকে মিশ্রিত করেছিলেন, যা আদিম বায়ুমণ্ডলের প্রধান উপাদানগুলির প্রতিনিধিত্ব করে, একটি সিল করা যন্ত্রপাতিতে। বৈদ্যুতিক নিঃসরণ তীব্র ঝড় থেকে বজ্রপাতের অনুকরণ করে যা সেই সময়ে সাধারণ ছিল। মিলারের পরীক্ষায় একটি কাচের যন্ত্র ছিল যেখানে পানিকে ক্রমাগত উত্তপ্ত করা হয় যতক্ষণ না এটি বাষ্পীভূত হয়, বাষ্পটি গ্যাসের মিশ্রণের মধ্য দিয়ে যায়। একটি কনডেন্সারে ঠান্ডা হওয়ার পরে, বাষ্প এবং গ্যাসগুলি আবার মিশ্রিত হয়, একটি ধ্রুবক চক্র সম্পূর্ণ করে। এটি গুরুত্বপূর্ণ ছিল, কারণ এটি পৃথিবীর প্রথম বায়ুমণ্ডলে জলচক্রকে অনুকরণ করেছিল।
এক সপ্তাহ একটানা অপারেশনের পর, মিলার লক্ষ্য করলেন যে তার ডিভাইসের তরলটি গাঢ় বাদামী রঙে পরিণত হয়েছে। এটি বিশ্লেষণ করার সময়, তিনি আবিষ্কার করেন যে অ্যামিনো অ্যাসিড, জীবনের জন্য প্রয়োজনীয় জৈব যৌগ তৈরি করা হয়েছে। এর মধ্যে ছিল গ্লাইসিন, অ্যালানাইন এবং অ্যাসপার্টিক অ্যাসিড, যা সেলুলার গঠন এবং কার্যকারিতার জন্য অপরিহার্য। পৃথিবীতে জীবন কীভাবে গঠন করতে পারে তা বোঝার দিকে এটি ছিল প্রথম কংক্রিট পদক্ষেপ। মিলারের পরীক্ষা প্রমাণ করেছে যে, সঠিক অবস্থার অধীনে, জৈব অণুগুলি সহজ অজৈব যৌগ থেকে স্বতঃস্ফূর্তভাবে গঠন করতে পারে।
মহাকাশ থেকে জৈব অণু
যাইহোক, কয়েক বছর পরে, গবেষণায় উপনীত হয়েছে যে পৃথিবীর প্রাথমিক বায়ুমণ্ডল প্রাথমিকভাবে অনুমান করা হয়ত ততটা হ্রাস পায়নি এবং এতে পূর্বের ধারণার চেয়ে বেশি কার্বন ডাই অক্সাইড (CO₂) এবং নাইট্রোজেন (N₂) থাকতে পারে। এটি ইউরে এবং মিলারের প্রস্তাবিত জীবন গঠনের সম্ভাবনাকে জটিল করে তোলে। 1969 সালে, Murchison নামক একটি উল্কাপিন্ড, যা প্রায় 4.600 বিলিয়ন বছর আগে গঠিত হয়েছিল, অস্ট্রেলিয়ায় পড়েছিল।
বিজ্ঞানীরা যখন উল্কাপিণ্ডটি বিশ্লেষণ করেন, তখন তারা এতে প্রচুর পরিমাণে জৈব অণু খুঁজে পান, যার মধ্যে অ্যামিনো অ্যাসিডও ছিল, যা মিলার তার গবেষণাগারে প্রাপ্তদের অনুরূপ। অতএব, এই নতুন প্রমাণটি পরামর্শ দিয়েছে যে, যদি পৃথিবীর পরিস্থিতি সম্পূর্ণরূপে জীবন গঠনের জন্য উপযুক্ত না হয়, তাহলে প্রয়োজনীয় অণুগুলি উল্কা এবং ধূমকেতুর মাধ্যমে মহাকাশ থেকে আসতে পারত, যা "প্রিবায়োটিক স্যুপ" সমৃদ্ধ করত। এই আবিষ্কারটি প্যানস্পার্মিয়ার তত্ত্বকে সমর্থন করে, যা পরামর্শ দেয় যে জীবনের জন্য প্রয়োজনীয় উপাদানগুলি মহাকাশ থেকে পৃথিবীতে এসেছে, যার ফলে মহাবিশ্ব জুড়ে জীবন বা অন্ততপক্ষে এর বিল্ডিং ব্লকগুলি সাধারণ হতে পারে।
পরীক্ষার প্রভাব এবং ধারাবাহিকতা
মিলারের পরীক্ষা বৈপ্লবিক হলেও সময়ের সাথে সাথে সমালোচনা উঠতে থাকে। প্রাথমিক বায়ুমণ্ডলের মডেলগুলি উন্নত হওয়ার সাথে সাথে এটি উপসংহারে পৌঁছেছিল যে এটি মিলার এবং ইউরে কল্পনার চেয়ে কম হ্রাস করতে পারে। যাইহোক, সাম্প্রতিক পরীক্ষাগুলি প্রদর্শন করে চলেছে যে, এমনকি কম হ্রাসকারী বায়ুমণ্ডলে, জৈব অণুগুলিকে সংশ্লেষণ করা সম্ভব। এটি প্রিবায়োটিক রসায়নের ক্ষেত্রে নতুন উন্নয়নের দিকে পরিচালিত করে।
সম্প্রতি, এটি আবিষ্কৃত হয়েছে যে কিছু খনিজ, যেমন বোরোসিলিকেট গ্লাস, এই অণুগুলির সংশ্লেষণে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করতে পারে। মিলারের মতো পরীক্ষায় ব্যবহৃত কাচের চুল্লিগুলি এই জৈব যৌগগুলির গঠনের পক্ষে বলে মনে হয়। বর্তমান গবেষণা অন্বেষণ করে যে কীভাবে প্রাথমিক পৃথিবীতে উপস্থিত এই উপাদানগুলি সক্রিয় আগ্নেয়গিরি দ্বারা নির্গত গ্যাস সহ, জীবনের উত্থানকে শক্তি দিতে পারে।
আজ, অ্যাস্ট্রোবায়োলজি এবং প্রিবায়োটিক রসায়নের অগ্রগতির জন্য ধন্যবাদ, আমরা বুঝতে পারি যে জীবনের আণবিক ভিত্তি প্রাকৃতিক রাসায়নিক প্রক্রিয়াগুলির ফলাফল যা, উপযুক্ত শক্তির সাথে, পৃথিবীতে এবং মহাজগতের যে কোনও জায়গায় ঘটতে পারে৷ এটা ভাবতে চিত্তাকর্ষক যে, পার্থিব প্রক্রিয়ার মাধ্যমে হোক বা মহাকাশ থেকে পদার্থের সাহায্যে, যে অণুগুলি জীবন গঠন করে সেগুলি সরল এবং স্বতঃস্ফূর্ত প্রতিক্রিয়ার মাধ্যমে উদ্ভূত হয়েছিল, যেমন স্ট্যানলি মিলার 70 বছরেরও বেশি সময় আগে দেখিয়েছিলেন। এই পরীক্ষাটি জীবনের উত্সের অধ্যয়নের মূল ভিত্তি হিসাবে রয়ে গেছে এবং বিজ্ঞানীদের নতুন প্রজন্মকে সবচেয়ে মৌলিক প্রশ্নের উত্তর খুঁজতে অনুপ্রাণিত করে চলেছে: জীবন কীভাবে শুরু হয়েছিল?