Evolution

ब्रह्मांड की उत्पत्ति लगभग 20 अरब (20 Billion) वर्ष पूर्व एक महाविस्फोट यानी बिग बैंग (Big Bang) के फलस्वरूप हुई। सौरमंडल में हमारी पृथ्वी की उत्पत्ति लगभग 4.5 अरब वर्ष पूर्व हुई। प्रारंभिक पृथ्वी पर कोई वायुमंडल नहीं था। ज्वालामुखियों से निकली जलवाष्प, मेथेन ($CH_4$), अमोनिया ($NH_3$) तथा कार्बन डाइऑक्साइड ($CO_2$) ने पृथ्वी को ढक लिया। उस समय का वायुमंडल अपचायक (Reducing) था क्योंकि इसमें स्वतंत्र ऑक्सीजन ($O_2$) अनुपस्थित थी। सूर्य की पराबैंगनी (UV) किरणों ने जल को तोड़कर हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विभक्त किया। हल्की हाइड्रोजन अंतरिक्ष में पलायन कर गई। धीरे-धीरे पृथ्वी ठंडी हुई और जलवाष्प के संघनन से मूसलाधार वर्षा हुई जिसने विशाल गड्ढों को भरकर महासागरों का निर्माण किया। पृथ्वी पर जीवन का प्रथम प्रकटीकरण लगभग 4 अरब वर्ष पूर्व (यानी उत्पत्ति के 50 करोड़ वर्ष बाद) हुआ।

ओपेरिन-हाल्डेन का रासायनिक विकास सिद्धांत (Chemical Evolution):

रूस के ए. आई. ओपेरिन तथा इंग्लैंड के जे. बी. एस. हाल्डेन ने स्वतंत्र रूप से प्रतिपादित किया कि जीवन की उत्पत्ति निर्जीव कार्बनिक अणुओं (अजैविक रसायनों) से हुई है (Chemical Evolution followed by Biological Evolution)। आदिम समुद्र में अकार्बनिक तत्वों से सरल कार्बनिक अणु (शर्करा, अमीनो अम्ल, ग्लिसरॉल) बने, जिन्होंने मिलकर जटिल बहुलक (प्रोटीन, न्यूक्लिक अम्ल) बनाए। हाल्डेन ने इस कार्बनिक अणुओं से समृद्ध गरम समुद्र को 'तप्त तनु सूप' (Hot Dilute Soup) कहा।

स्टेनली मिलर एवं हेरोल्ड उरे का प्रयोग (Miller-Urey Experiment, 1953):

शिकागो विश्वविद्यालय के स्टेनली मिलर ने अपने गुरु हेरोल्ड उरे के मार्गदर्शन में प्रयोगशाला में आदिम पृथ्वी जैसी परिस्थितियां निर्मित कीं:

• स्पार्क डिस्चार्ज उपकरण: एक बड़े कांच के फ्लास्क में टंगस्टन के दो इलेक्ट्रोड लगाकर तड़ित-झंझावात (Lightning) के समान उच्च वोल्टेज (लगभग 75,000 वोल्ट) का विद्युत विसर्जन उत्पन्न किया गया।
• गैसों का मिश्रण: फ्लास्क में मेथेन ($CH_4$), अमोनिया ($NH_3$), तथा हाइड्रोजन ($H_2$) को $2 : 1 : 2$ के अनुपात में लिया गया तथा लगातार जलवाष्प ($H_2O$) प्रवाहित की गई।
• तापमान: उपकरण का तापमान लगभग $800^\circ\text{C}$ बनाए रखा गया।
• संघनित्र (Condenser): गैसों के गैसीय मिश्रण को ठंडा कर द्रव में बदलने हेतु जल संघनित्र लगाया गया।

प्रायोगिक परिणाम: एक सप्ताह तक उपकरण को निरंतर चलाने के बाद जब लाल रंग के तरल का रासायनिक विश्लेषण (क्रोमैटोग्राफी) किया गया, तो उसमें कई प्रकार के अमीनो अम्ल—ग्लाइसीन (Glycine), ऐलैनिन (Alanine), तथा एस्पार्टिक एसिड (Aspartic acid) प्रचुर मात्रा में पाए गए! अन्य वैज्ञानिकों ने ऐसे ही प्रयोगों में शर्करा, नाइट्रोजनी क्षारक, वसा अम्ल तथा वर्णक प्राप्त किए। इस प्रयोग ने ओपेरिन-हाल्डेन के रासायनिक विकास सिद्धांत को प्रायोगिक आधार पर अकाट्य सिद्ध कर दिया।

जैव विकास के पक्ष में विभिन्न क्षेत्रों से अनेक सशक्त प्रमाण प्राप्त होते हैं:

1. तुलनात्मक शारीरिकी एवं आकारिकी के प्रमाण:

2. अनुकूली विकिरण (Adaptive Radiation):

एक विशेष भौगोलिक क्षेत्र में एक मूल बिंदु (Common Ancestral Stock) से प्रारंभ होकर विभिन्न भौगोलिक एवं पारिस्थितिक आवासों के अनुसार नई प्रजातियों के शाखित विकास को अनुकूली विकिरण कहते हैं। यह अपसारी विकास का सजीव उदाहरण है।

• डार्विन की फिंचें (Darwin's Finches): जब चार्ल्स डार्विन ने अपने जहाज HMS बीगल से गैलापागोस द्वीप समूह का भ्रमण किया, तो उन्होंने देखा कि मुख्य भूमि से आई एक सामान्य बीज-भक्षी चिड़िया (Seed-eating finch) विभिन्न द्वीपों पर फैल गई और भोजन की उपलब्धता के अनुसार उसकी चोंच में चमत्कारी रूपांतरण हुए: कुछ कीटभक्षी (Insectivorous), कुछ कैक्टस-भक्षी, तो कुछ शाकाहारी चोंच वाली 13 विभिन्न प्रजातियों में विकसित हो गईं!
• ऑस्ट्रेलियाई मार्सुपियल्स (Australian Marsupials): मुख्य महाद्वीप से अलग-थलग पड़े ऑस्ट्रेलिया में एक मूल मार्सुपियल पूर्वज से मार्सुपियल चूहा, तस्मानियाई भेड़िया, कंगारू, कोआला, बैंडिकूट आदि अनेक स्तनधारी विकसित हुए।
• अभिसारी अनुकूलन (Convergent Evolution): जब एक ही भौगोलिक क्षेत्र में पृथक पूर्वजों वाले दो विभिन्न समूह (जैसे अपरा स्तनी / Placental mammals तथा मार्सुपियल्स) समान आवास के लिए विकसित होते हैं, तो वे एक जैसे दिखाई देने लगते हैं (उदा. अपरा भेड़िया एवं तस्मानियाई मार्सुपियल भेड़िया; अपरा चींटीखोर एवं मार्सुपियल चींटीखोर)।

3. भ्रौणिकीय प्रमाण (Embryological Evidences):

अर्न्स्ट हेकेल (Ernst Haeckel) ने पुनरावृत्ति सिद्धांत (Biogenetic Law) दिया: 'Ontogeny recapitulates Phylogeny' (व्यक्तिवृत्त जातिवृत्त की पुनरावृत्ति करता है)। किंतु कार्ल अर्न्स्ट वॉन बेयर (Karl Ernst von Baer) ने गहन अध्ययन द्वारा इस सिद्धांत का खंडन किया और स्पष्ट किया कि भ्रूण कभी भी अन्य प्राणियों की वयस्क अवस्थाओं से होकर नहीं गुजरता, बल्कि केवल सामान्य लक्षण ही पहले प्रकट होते हैं।

जैव विकास की क्रियाविधि को समझाने हेतु तीन महान वैज्ञानिकों के सिद्धांत ऐतिहासिक महत्व रखते हैं:

1. लैमार्कवाद (Lamarckism - 1809):

फ्रांसीसी प्रकृतिविज्ञानी जीन बैप्टिस्ट डी लैमार्क ने अपनी पुस्तक 'Philosophie Zoologique' में उपार्जित लक्षणों की वंशागति का सिद्धांत दिया:

• वातावरण का सीधा प्रभाव एवं नई आवश्यकताएं जीवों में नए अंगों को जन्म देती हैं।
• अंगों का उपयोग एवं अनुपयोग (Use and Disuse of Organs): जिन अंगों का जीव अधिक उपयोग करता है वे सुदृढ़ व विकसित हो जाते हैं (जैसे जिराफ द्वारा ऊंची डालियों की पत्तियां खाने हेतु गर्दन का निरंतर खींचना), तथा जिन अंगों का उपयोग बंद हो जाता है वे धीरे-धीरे अवशेषी (Vestigial) होकर विलुप्त हो जाते हैं (जैसे सांपों के पैर)।
• उपार्जित लक्षणों की वंशागति: जीवनकाल में अर्जित लक्षण संतानों में जाते हैं।
• खंडन: अगस्त वीज़मैन (August Weismann) ने 22 पीढ़ियों तक चूहों की पूंछ काटकर सिद्ध किया कि कायिक कोशिकाओं (Somatoplasm) में होने वाले उपार्जित परिवर्तन कभी वंशागत नहीं होते; केवल जननद्रव्य (Germplasm) में होने वाले परिवर्तन ही अगली पीढ़ी में संचरित होते हैं।

2. डार्विन का प्राकृतिक वरण का सिद्धांत (Darwinism - 1859):

चार्ल्स डार्विन ने 1859 में अपनी युगांतरकारी पुस्तक 'On the Origin of Species by Means of Natural Selection' प्रकाशित की। (अल्फ्रेड रसेल वॉलेस ने भी मलय द्वीप समूह में कार्य करते हुए स्वतंत्र रूप से इसी निष्कर्ष पर पहुंचे थे)। डार्विनवाद के प्रमुख स्तंभ:

1. अत्यधिक संतानोत्पत्ति की क्षमता (Overproduction): सभी जीव ज्यामितीय अनुपात में तीव्र प्रजनन करते हैं।
2. सीमित प्राकृतिक संसाधन (Limited Resources): भोजन और आवास सीमित होते हैं, अतः समष्टि का आकार स्थिर रहता है।
3. जीवन संघर्ष (Struggle for Existence): सजातीय (Intraspecific - सबसे तीव्र), अंतरजातीय (Interspecific), तथा वातावरणीय संघर्ष।
4. विभिन्नताएं (Variations): डार्विन के अनुसार विभिन्नताएं छोटी, क्रमिक तथा दिशात्मक (Continuous, small, directional) होती हैं।
5. योग्यतम की उत्तरजीविता एवं प्राकृतिक वरण (Survival of the Fittest & Natural Selection): प्रकृति केवल उन्हीं जीवों का चयन करती है जो वातावरण के सर्वाधिक अनुकूल होते हैं; प्रतिकूल जीव नष्ट हो जाते हैं। सफल जीव अधिक संतानें छोड़ते हैं (विभेदक जनन / Differential reproduction)।

3. ह्यूगो डी व्रीज का उत्परिवर्तन सिद्धांत (Mutation Theory, 1901):

हॉलैंड के वैज्ञानिक ह्यूगो डी व्रीज ने सांध्य प्रिमरोज (Oenothera lamarckiana) पर प्रयोग करके उत्परिवर्तन सिद्धांत दिया:

प्राकृतिक वरण का प्रत्यक्ष प्रमाण—औद्योगिक मेलेनिनता (Industrial Melanism):

इंग्लैंड में 1850 (औद्योगीकरण से पूर्व) तथा 1920 (औद्योगीकरण के पश्चात्) शलभ यानी पतंगे Biston betularia पर अध्ययन किया गया:

• औद्योगीकरण से पूर्व (1850): पेड़ों के तनों पर सफेद लाइकेन (Lichens) उगे रहते थे। इस सफेद पृष्ठभूमि में सफेद पंखों वाले शलभ (Biston betularia typica) परभक्षी पक्षियों से छिप जाते थे (छलावरण / Camouflage), जबकि काले मेलेनिक शलभ (Biston betularia carbonaria) पक्षियों द्वारा आसानी से देखकर खा लिए जाते थे। अतः सफेद शलभों की संख्या बहुत अधिक थी।
• औद्योगीकरण के पश्चात् (1920): कोयले के धुएं और कालिख से पेड़ काले पड़ गए तथा सल्फर डाइऑक्साइड प्रदूषण से लाइकेन नष्ट हो गए। अब काली पृष्ठभूमि में काले शलभ छिप गए और सफेद शलभ पक्षियों के शिकार बन गए! परिणामस्वरूप प्राकृतिक वरण द्वारा काले शलभों की आबादी अत्यधिक बढ़ गई। यह सिद्ध करता है कि प्रकृति सदैव उस रूप का वरण करती है जो बदले परिवेश में अधिक अनुकूलित हो।

प्राकृतिक वरण के तीन प्रकार (Types of Natural Selection):

1. स्थिरकारी वरण (Stabilizing Selection): जब प्रकृति औसत या मध्यवर्ती लक्षणप्ररूपी (Mean character value) का चयन करती है तथा दोनों चरम सीमाओं (Extremes) को समाप्त कर देती है। लक्षण का वक्र संकरा और ऊंचा हो जाता है। उदाहरण: मानव नवजात शिशुओं का जन्म भार (2.5 से 3.5 किग्रा भार वाले बच्चों की जीवित रहने की दर सर्वाधिक होती है)।
2. दिशात्मक वरण (Directional Selection): जब प्रकृति किसी एक चरम लक्षणप्ररूपी (One extreme value) का अनुकूलन मानकर वरण करती है। लक्षण का वक्र एक दिशा में खिसक जाता है। उदाहरण: औद्योगिक मेलेनिनता (काले शलभों की ओर झुकाव), जीवाणुओं में एंटीबायोटिक प्रतिरोधकता, मच्छरों में डीडीटी प्रतिरोधकता।
3. विदारक / विखंडनकारी वरण (Disruptive Selection): जब प्रकृति दोनों चरम लक्षणप्ररूपों का एक साथ वरण करती है तथा मध्यवर्ती मान को अस्वीकार कर देती है। लक्षण के वक्र में दो शिखर (Two peaks) बन जाते हैं। यह नई प्रजातियों के उद्भवन (Speciation) का मुख्य कारक है।

हार्डी-वाइनबर्ग सिद्धांत (Hardy-Weinberg Principle, 1908):

ब्रिटिश गणितज्ञ जी. एच. हार्डी तथा जर्मन चिकित्सक विल्हेम वाइनबर्ग ने सिद्ध किया कि: 'एक बड़ी, यादृच्छिक मैथुन (Random mating) करने वाली समष्टि में जब तक कोई बाह्य विकासीय बल कार्य न करे, तब तक जीन आवृत्तियां (Allele Frequencies) पीढ़ी-दर-पीढ़ी स्थिर एवं अपरिवर्तित रहती हैं।' इसे आनुवंशिक साम्यता (Genetic Equilibrium) कहते हैं।

हार्डी-वाइनबर्ग समीकरण:

यदि एक द्विएलीलिक लोकस पर प्रभावी एलील '$A$' की आवृत्ति $p$ हो तथा अप्रभावी एलील '$a$' की आवृत्ति $q$ हो, तो:

द्विपद प्रसार (Binomial Expansion) द्वारा समष्टि में तीनों जीनोटाइप की आवृत्तियां:

• $p^2$ = समयुग्मजी प्रभावी ($AA$) व्यक्तियों की आवृत्ति
• $2pq$ = विषमयुग्मजी ($Aa$) व्यक्तियों की आवृत्ति
• $q^2$ = समयुग्मजी अप्रभावी ($aa$) व्यक्तियों की आवृत्ति

हार्डी-वाइनबर्ग साम्यता को प्रभावित करने वाले 5 कारक:

1. जीन प्रवाह / जीन पलायन (Gene Flow / Migration): समष्टि में नए जीवों का आगमन (आप्रवासन) या पलायन (उत्प्रवासन)।
2. आनुवंशिक विचलन (Genetic Drift - सीवॉल राइट प्रभाव): छोटी समष्टियों में केवल संयोग (Chance) से किसी एलील की आवृत्ति में आकस्मिक तीव्र परिवर्तन।
   • संस्थापक प्रभाव (Founder Effect): जब किसी मूल समष्टि से कुछ जीव भटककर किसी नए निर्जन स्थान पर नई समष्टि बनाते हैं और उनका एलील अनुपात मूल समष्टि से भिन्न होकर नई जाति बना देता है।
   • बॉटलनैक प्रभाव (Bottleneck Effect): प्राकृतिक आपदा (बाढ़, आग, महामारी) से समष्टि की भारी तबाही के बाद बचे कुछ जीवों से समष्टि का पुनर्गठन।
3. उत्परिवर्तन (Mutation): डीएनए में नए एलील्स का उद्भव।
4. आनुवंशिक पुनर्योजन (Genetic Recombination): लैंगिक जनन में क्रॉसिंग ओवर द्वारा नवीन संयोजनों का निर्माण।
5. प्राकृतिक वरण (Natural Selection): विभेदक प्रजनन द्वारा लाभकारी जीनों का प्रसार।

मानव का विकास लगभग 1.5 करोड़ वर्ष पूर्व प्राइमेट्स पूर्वजों से प्रारंभ हुआ। मानव और कपियों (Chimpanzee, Gorilla) के पूर्वज समान थे। मानव विकास की मुख्य विशेषताएं: द्विपाद गमन (Bipedal locomotion - दो पैरों पर सीधा खड़ा होकर चलना), सीधी रीढ़ की हड्डी, कपाल गुहा (मस्तिष्क आकार) का निरंतर विस्तार, हाथों का औजार बनाने हेतु मुक्त होना, तथा विरोधी अंगूठा (Opposable thumb)।

मानव विकास का कालानुक्रमिक इतिहास:

1. ड्रायोपिथेकस (Dryopithecus - लगभग 15 मिलियन वर्ष पूर्व):
   यह कपी (Ape) के समान था, इसके शरीर पर घने बाल थे, यह चार पैरों पर चलता था तथा पेड़ों पर रहता था।
2. रामापिथेकस (Ramapithecus - लगभग 15 मिलियन वर्ष पूर्व):
   शिवालिक पहाड़ियों (भारत) तथा अफ्रीका से इसके जीवाश्म मिले। यह मानव के अधिक समान (More man-like) था, सीधा खड़ा होकर चलता था तथा इसके दांत मानव समान थे।
3. ऑस्ट्रेलोपिथेकस (Australopithecus - लगभग 2 मिलियन वर्ष पूर्व):
   पूर्वी अफ्रीका के घास के मैदानों में रहता था (प्रसिद्ध जीवाश्म 'लूसी' / Lucy)। यह पत्थर के हथियारों से शिकार करता था किंतु मुख्यतः फलाहारी (फल खाने वाला) था। यह पूर्णतः सीधा खड़ा होकर चलता था।
4. होमो हैबिलिस (Homo habilis - प्रथम मानव-समान प्राणी):
   इसे 'कारीगर मानव' (Tool maker man / Handy man) कहते हैं।
   • कपाल गुहा (मस्तिष्क क्षमता): 650 से 800 cc (Cranial Capacity)।
   • यह संभवतः मांस नहीं खाता था (शाकाहारी)।
5. होमो इरेक्टस (Homo erectus - लगभग 1.5 मिलियन वर्ष पूर्व):
   1891 में जावा में इसका जीवाश्म खोजा गया (जावा मानव)।
   • कपाल गुहा: लगभग 900 cc।
   • यह सीधा चलता था और स्पष्ट रूप से मांस खाता था (Carnivorous)। इसने अग्नि का प्रथम उपयोग सीखा।
6. निएंडरथल मानव (Homo neanderthalensis - 1,00,000 से 40,000 वर्ष पूर्व):
   पूर्वी एवं मध्य एशिया में रहता था।
   • कपाल गुहा: लगभग 1400 cc (आधुनिक मानव के लगभग बराबर)।
   • अपने शरीर की रक्षा हेतु जानवरों की खाल के वस्त्र पहनता था तथा मृतकों को कब्रों में धार्मिक रीति से दफनाता था।
7. होमो सेपियंस (Homo sapiens - आधुनिक मानव):
   हिमयुग (Ice Age) के दौरान 75,000 से 10,000 वर्ष पूर्व अफ्रीका में आधुनिक Homo sapiens का उदय हुआ और वे विभिन्न महाद्वीपों में फैले।
   • प्रागैतिहासिक गुफा कला (Prehistoric cave art) लगभग 18,000 वर्ष पूर्व विकसित हुई (उदा. भीमबेटका, म.प्र.)।
   • कृषि (Agriculture) तथा मानव बस्तियों की स्थापना लगभग 10,000 वर्ष पूर्व प्रारंभ हुई, जहाँ से मानव सभ्यता का लिखित इतिहास प्रारंभ होता है।