ജീവന്റെ അവസാന പൊതു പൂർവ്വികൻ

ഭൂമിയിൽ ഇന്ന് ജീവിച്ചിരിക്കുന്ന എല്ലാ ജീവികളും ഏത് അവസാന പൊതു പൂർവ്വികയി(നി)ൽ നിന്നാണോ പരിണമിച്ചുണ്ടായത്, ആ ജീവിയെ ജീവന്റെ അവസാന പൊതു പൂർവ്വികൻ അഥവാ ലൂക്ക (Last Universal Common Ancestor - Luca) എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഇന്നുള്ള എല്ലാ ജീവിവിഭാഗങ്ങളുടെയും പൊതു പൂർവികയാ(നാ)യി ഈ ഏക കോശജീവിയെ സങ്കൽപ്പിക്കുന്നു.ഡോ. ബാലകൃഷ്ണൻ ചെറൂപ്പ, "ലൂക്ക – ജീവവൃക്ഷത്തിന്റെ സുവിശേഷം" ലൂക്ക സയൻസ് പോർട്ടൽ

പശ്ചാത്തല വിവരങ്ങൾ
ഒരേ ആരംഭത്തിൽ നിന്ന് ശാഖകളായി പിരിഞ്ഞുള്ള പരിണാമത്തിലൂടെയാണ് പ്രകൃതിയിലെ ജീവവൈവിദ്ധ്യം ഉണ്ടായതെന്ന് ചാൾസ് ഡാർവിൻ പ്രസ്താവിച്ചിരുന്നു. അതിന് ഒറിജിൻ ഓഫ് സ്പീഷീസ് എന്ന തന്റെ കൃതിയിൽ ഒരുപറ്റം തെളിവുകളും അവതരിപ്പിച്ചിരുന്നു."Darwin, Charles. On the Origin of Species. London: John Murray, Albermarle Street. 1859. pp. 484, 490.ജീവൻ നമ്മുടെ ഗ്രഹത്തിൽ ഉൽഭവിച്ച കാലത്തെ ജീവരൂപമൊന്നുമല്ല ലൂക്ക. കുറേക്കാലം കഴിഞ്ഞ് ഇന്നത്തെ ജീവിവിഭാഗങ്ങളായി പരിണമിക്കാൻ വേണ്ട അടിസ്ഥാന സ്വഭാവങ്ങൾ കൈവന്ന അവസ്ഥയെയാണ് ലൂക്ക പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നത്. ഭൂമിയുണ്ടായി ഏതാണ്ട് 56 കോടി വർഷങ്ങൾ കഴിഞ്ഞാണ് ലൂക്കയുണ്ടായത്. അതായത് ഏതാണ്ട് 350 - 380 കോടി വർഷങ്ങൾക്ക് മുൻപ് ജീവന്റെ വിദൂരപൂർവിക(ൻ) ഇവിടെ രൂപപ്പെട്ടു.

ജീവി വർഗ്ഗീകരണത്തിൽ ലൂക്കയുടെ സ്ഥാനം
പരിണാമപരമായി ലൂക്കയുടെ സ്ഥാനം വർഗ്ഗീകരണ പദ്ധതിയിലൂടെ മനസ്സിലാക്കാം. ആധുനിക ജീവപഠനങ്ങളുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ ജീവലോകത്തെ മൂന്ന് ഡൊമൈനു(domains)കളായി വർഗ്ഗീകരിക്കുന്നു. (കാൾ വൂസ് 1990) ബാക്ടീരിയ, ആർക്കിയ, യൂകാരിയോട്ട എന്നീ ഡൊമൈനുകൾ ആദിമപൂർവികയി(നി)ൽ നിന്ന് പരിണമിച്ചത് വൃക്ഷരൂപത്തിൽ ചിത്രത്തിൽ കൊടുത്തത് നോക്കുക. ഈ ജീവവൃക്ഷത്തിന്റെ തടിയുടെ ഭാഗത്താണ് ലൂക്കയുടെ സ്ഥാനം. ലൂക്കയുടെ ജീൻഘടനയെപ്പറ്റി കുറേ വിവരങ്ങൾ 2016ൽ വില്യം മാർട്ടിൻ, ഹെയിൻറിച്ച് ഹെയിൻ എന്നീ ശാസ്ത്രജ്ഞർ നാച്ചർ മൈക്രോബയോളജി എന്ന ജേർണലിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു. ശാസ്ത്രലോകം ലൂക്കയെപ്പറ്റി പുതിയ വിലയിരുത്തലുകൾ നടത്തിക്കൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്.

ജീൻ പഠനവും പരിണാമവും

ആർക്കിയ, ബാക്ടീരിയ വിഭാഗങ്ങൾക്ക് ജനിതകഘടനയിൽ കുറേ അടിസ്ഥാന വ്യത്യാസങ്ങളുണ്ട്. 16 Sr RNA യുണ്ടാക്കുന്ന ജീനുകളുടെ പഠനമാണ് മുകളിൽക്കൊടുത്ത വർഗ്ഗീകരണ പദ്ധതിക്ക് അടിസ്ഥാനമാക്കിയത്. 400 കോടി വർഷങ്ങൾ പഴക്കമുള്ള ഈ ജീനിന് മ്യൂട്ടേഷൻവഴി പലതരം മാറ്റങ്ങളുണ്ടായി. ആർക്കിയ, ബാക്ടീരിയ വിഭാഗങ്ങൾക്ക് കോശങ്ങളിൽ ന്യൂക്ലിയസ് ഇല്ല. പ്രൊകാരിയോട്ടുകൾ എന്നാണ് ഇവയെ പൊതുവിൽ പറയുക. പ്രൊകാരിയോട്ട് വിഭാഗങ്ങളിൽ നിന്ന് ഏകദേശം 60 ലക്ഷം ജീനുകൾ കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്. ഇവയിൽ പൊതുവായി കണ്ടുവരുന്ന 355 ജീൻ ഗ്രൂപ്പുകൾ കണ്ടെത്താൻ മാർട്ടിനും സഹപ്രവർത്തകർക്കും കഴിഞ്ഞു. ലൂക്കയുടെ ജീൻഘടനയിൽ ഈ ജീനുകൾ ഉണ്ടായിരുന്നു എന്നാണ് അവരുടെ നിഗമനം. ഈ ജീനുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ലൂക്കയെപ്പറ്റി പുതിയ വിവരങ്ങൾ ഗവേഷകർ അവതരിപ്പിച്ചു.

ലൂക്കയുടേതായി കണ്ടെത്തിയ ജീൻ ഗ്രൂപ്പുകളിൽ ഹൈഡ്രജൻ ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്ന ജീനുകളും, റിവേഴ്സ് ഗൈറേസ് (reverse gyrase) എന്ന എൻസൈം ഉണ്ടാക്കുന്ന ജീനുകളും ഉൾപ്പെടുന്നു. ഉയർന്ന ഊഷ്മാവിൽ ജീവിക്കുന്ന സൂക്ഷ്മജീവികളിലാണ് ഇന്ന് റിവേഴ്സ് ഗൈറേസ് കാണപ്പെടുന്നത്. ലൂക്കയുടെ ഊർജാവശ്യങ്ങൾ ഹൈഡ്രജൻ ഉപയോഗിച്ചായിരുന്നു നടത്തിയിരുന്നത് എന്നും സമുദ്രത്തിനടിയിലെ ഉഷ്ണജലം വരുന്ന അഗ്നിപർവത വെന്റുകളിലായിരുന്നു (Volcanic vents) അത് ജീവിച്ചിരുന്നതെന്നും ഗവേഷകർ വിശദീകരിക്കുന്നു.

ഓക്സിജൻ ഇല്ലാത്ത, കാർബൺ ഡൈയോക്സൈഡും നൈട്രജനും സുലഭമായ അന്തരീക്ഷമായിരുന്നു അന്നു ഭൂമിയിലുണ്ടായിരുന്നത്. അതുകൊണ്ട് ലൂക്ക അവായവ ശ്വസനം നടത്തിയാണ് ശരീരപ്രവർത്തനങ്ങൾ നടത്തിയിരുന്നത്. ശരീരത്തിൽ സംശ്ലേഷണ പ്രവർത്തനങ്ങൾ പരിമിതമായിരുന്നു എന്നും ചുറ്റുപാടുകളിൽ അജീവിയ പ്രവർത്തനങ്ങൾ വഴിയുണ്ടാവുന്ന വസ്തുക്കളെ ലൂക്ക വലിയതോതിൽ ആശ്രയിച്ചിരുന്നു എന്നും വില്യം മാർട്ടിൻ വിശ്വസിക്കുന്നു. ഒരു പക്ഷേ അമിനോ അമ്ലങ്ങൾപോലും ചുറ്റുപാടിൽ നിന്ന് വലിച്ചെടുത്തിരിക്കണം എന്നദ്ദേഹം സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
ലൂക്ക 'പകുതി ജീവനുള്ളത്' (half alive) ആയിരുന്നോ എന്ന് അദ്ദേഹം സംശയം പ്രകടിപ്പിക്കുന്നുണ്ട്. എന്നാൽ ഇക്കാര്യത്തിൽ അധികം ശാസ്ത്രജ്ഞരും വിയോജിപ്പ് പ്രകടിപ്പിക്കുന്നുണ്ട്. ആദിമഭൂമിയിലുണ്ടായിരുന്ന രാസമിശ്രിതത്തിലെ (സൂപ്പ് എന്നാണിതിനെ വിശേഷിപ്പിക്കുന്നത്) വസ്തുക്കൾ ലൂക്കയ്ക്ക് മുമ്പുണ്ടായിരുന്ന ജീവികൾ ഉപയോഗിച്ച് തീർത്തിരിക്കാം എന്നാണവർ അഭിപ്രായപ്പെടുന്നത്. ലൂക്കയുടെ ജനിതകവസ്തു DNA തന്നെയായിരിക്കുമെന്നും ജീനുകളുടെ പ്രവർത്തനരീതി (ജനിതക കോഡുകളുപയോഗിച്ച് പ്രോട്ടീൻ നിർമ്മാണം) വികസിച്ചിരുന്നെന്നും വ്യക്തമാണ്. അതേസമയം അമിനോ അമ്ലങ്ങൾ കോശത്തിനത്ത് സംശ്ലേഷണം ചെയ്യുന്നത് എത്രത്തോളം വികസിച്ചിരുന്നു എന്ന് വ്യക്തമല്ല. പഠനത്തിൽ കണ്ടെത്തിയ 355 ജീനുകൾ ക്ലോസ്ട്രീഡിയ എന്ന ബാക്ടീരിയൽ വിഭാഗവുമായും മെത്തനോജനുകൾ എന്ന ആർക്കിയ വിഭാഗവുമായും കൂടുതൽ സാമ്യം കാണിക്കുന്നു. ഇരു വിഭാഗത്തിലേയും ആദിമ ഗ്രൂപ്പുകളായി ഇവയെ പരിഗണിക്കുന്നു

ഫോസിൽ തെളിവുകൾ

ആദിമ ബാക്ടീരിയങ്ങളെപ്പറ്റിയുള്ള ഫോസിൽ തെളിവുകളും ലൂക്ക പഠനങ്ങളോടൊപ്പം പരിശോധിക്കാം. 370 കോടി വർഷങ്ങൾക്ക് മുമ്പ് ബാക്ടീരിയങ്ങളുണ്ടായിരുന്നു എന്നതിന്റെ നേരിട്ടല്ലാത്ത ഫോസിൽ തെളിവുകളായി ഗ്രീൻലാന്റിൽ നിന്ന് സ്റ്റൊമാറ്റോലിത്തുകൾ  കണ്ടെത്തിയയിട്ടുണ്ട്.

പരിണാമ ഘട്ടങ്ങൾ

ലൂക്കയിൽ നിന്ന് പരിണമിച്ചാണ്  ബാക്ടീരിയങ്ങൾ എന്ന വിഭാഗം ഉണ്ടാവുന്നത്. ജീൻ പ്രവർത്തനങ്ങളുടെ സാർവത്രിക മാതൃകകൾ ലൂക്കയിൽ രൂപപ്പെട്ടിരുന്നു എന്നതിനാൽ പരിണാമം വഴിയുള്ള ജൈവവവൈവിധ്യം എളുപ്പമായിരുന്നു. പിന്നീടൊരു കുതിച്ചുചാട്ടം നടന്നത് ന്യൂക്ലിയസ്സ് ഉള്ള യൂകാരിയോട്ടുകൾ രൂപപ്പെട്ടപ്പോഴാണ്. ആർക്കിയയ്ക്ക്  രൂപം നൽകിയ ശാഖയിൽ നിന്നാണ് യൂകാരിയോട്ടുകളുടെ പരിണാമം. യൂകാരിയോട്ടുകോശങ്ങളിൽ കാണപ്പെടുന്ന മൈറ്റോകോൺഡ്രിയോണുകളും ക്ലോറോ പ്ലാസ്റ്റുകളും (സസ്യങ്ങളിൽ) പ്രോകാരിയോട്ടുകൾ സഹജീവനം ആരംഭിച്ചുണ്ടായതാണെന്നാണ് നിഗമനം.

ഊർജ ഉപഭോഗവും സ്വയം ഭക്ഷണോൽപ്പാദനവും എളുപ്പമാക്കിയ ഈ മാറ്റങ്ങൾ ഉയർന്ന ജീവികളുടെ പരിണാമം എളുപ്പത്തിലാക്കി. അതേസമയം ബാക്ടീരിയങ്ങളും ആർക്കിയകളും മ്യൂട്ടേഷനുകളും ജീൻവിനിമയ രീതികളും വഴി വൈവിധ്യവൽക്കരണം തുടർന്നുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു. ഉയർന്ന ജീവികളുടെ ആവിർഭാവം അവയ്ക്ക് പുതിയ ആവാസമേഖലകൾ തന്നെ തുറന്നുകൊടുക്കുകയും ചെയ്തതു.

ലൂക്ക പഠനങ്ങളുടെ പ്രസക്തി

ലൂക്ക പഠനങ്ങൾക്ക് മറ്റൊരു വിധത്തിലും പ്രസക്തിയുണ്ട്. ഉയർന്ന ഊഷ്മാവിലുള്ള ഹൈപ്പോതെർമൽ വെന്റുകളിലായിരിക്കണം ആദ്യ ജീവികൾ രൂപപ്പെട്ടതെന്ന് ജീവന്റെ ഉത്ഭവം സംബന്ധിച്ച പരികൽപ്പനകളിലൊന്ന് പറയുന്നു. അഗ്നിപർവത പ്രവർത്തനങ്ങൾ ഇന്നത്തേതിലും അനേകം മടങ്ങ് വ്യാപകമായിരുന്ന ആദ്യകാലത്തെ അവസ്ഥ ഈ പരികൽപ്പനയ്ക്ക്  അനുകൂലമാണ്. ലൂക്കയിലേതായി കണ്ടെത്തിയ ചില ജീനുകൾ ഈ പരികൽപനയ്ക്ക് കുറച്ചുകൂടി ശക്തി നൽകുന്നുണ്ട് എന്ന് ശാസ്ത്രജ്ഞർ വിലയിരുത്തുന്നു.

അവലംബം

വർഗ്ഗം:പരിണാമ ജീവശാസ്ത്രം
വർഗ്ഗം:പരിണാമസിദ്ധാന്തം
വർഗ്ഗം:ജീവശാസ്ത്രം