Evolution

पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति (लगभग 3.8 से 4.0 अरब वर्ष पूर्व) के विषय में विभिन्न वैज्ञानिकों और दार्शनिकों द्वारा कई परिकल्पनाएं प्रस्तुत की गईं:

• विशिष्ट सृष्टिवाद (Theory of Special Creation): इस मत के अनुसार सभी सजीव ईश्वर द्वारा वर्तमान स्वरूप में ही रचे गए थे। इसका कोई वैज्ञानिक आधार या प्रायोगिक प्रमाण नहीं है।
• पैनस्पर्मिया या सर्वबीजाणु सिद्धांत (Cosmozoic Theory): रिख्टर और अरहेनियस के अनुसार जीवन के सूक्ष्म कण (बीजाणु या स्पोर्स) उल्कापिंडों के माध्यम से अंतरिक्ष से पृथ्वी पर पहुंचे थे।
• अजीवात जीवोत्पत्ति या स्वतःजननवाद (Abiogenesis): प्राचीन विद्वानों (अरस्तू, वैन हेलमोंट) का मानना था कि जीवन निर्जीव या सड़ते-गलते पदार्थों (कीचड़, गोबर, सड़े मांस) से स्वतः उत्पन्न होता है।
• जीवात जीवोत्पत्ति एवं लुई पाश्चर का प्रयोग (Biogenesis - Louis Pasteur, 1862): लुई पाश्चर ने अपनी सुप्रसिद्ध हंस की गर्दन जैसी मुड़ी हुई नली (Swan-neck flask) के प्रयोग द्वारा सिद्ध किया कि जीवाणुरहित किए गए पोषक रस में जीवाणु स्वतः उत्पन्न नहीं होते। उन्होंने Omnis cellula e cellula सिद्धांत को सिद्ध किया कि जीवन केवल पूर्ववर्ती जीवन से ही उत्पन्न हो सकता है। तथापि, यह सिद्धांत प्रथम जीवन के प्रादुर्भाव को स्पष्ट नहीं कर सका।

रूसी वैज्ञानिक ए.आई. ओपेरिन (1924) और ब्रिटिश वैज्ञानिक जे.बी.एस. हाल्डेन (1929) ने प्रतिपादित किया कि प्रथम जीव की उत्पत्ति अकार्बनिक पदार्थों के रासायनिक संश्लेषण द्वारा हुई थी:

• आदिम अपचायक वायुमंडल (Reducing Atmosphere): आदिम पृथ्वी पर तापमान अत्यधिक था। वायुमंडल में मीथेन ($CH_4$), अमोनिया ($NH_3$), आणविक हाइड्रोजन ($H_2$) तथा जलवाष्प ($H_2O$) प्रचुर मात्रा में थे, किंतु मुक्त आणविक ऑक्सीजन ($O_2$) सर्वथा अनुपस्थित थी और ओजोन परत का अभाव था।
• हाल्डेन का "तप्त तनु सूप" (Hot Dilute Soup): मूसलाधार वर्षा से महासागरों का निर्माण हुआ। सौर पराबैंगनी किरणों, आकाशीय बिजली एवं ज्वालामुखीय ताप की ऊर्जा से सरल कार्बनिक अणु (अमीनो अम्ल, सरल शर्कराएं, प्यूरीन, पिरिमिडीन) समुद्र के गर्म जल में संचित होकर एक पोषक माध्यम बने, जिसे हाल्डेन ने 'तप्त तनु सूप' कहा।
• प्रोटोबायोन्ट्स (आदिम कोशिकाएं):
  • कोएसरवेट्स (Coacervates - Oparin): प्रोटीन, लिपिड और पॉलीसेकेराइड का कोलाइडल समूह जो जलीय आवरण से घिरा था। ये परासरण प्रदर्शित करते थे किंतु लिपिड द्विस्तरीय झिल्ली और आनुवंशिक तंत्र रहित थे।
  • माइक्रोस्फीयर्स (Microspheres - Sidney Fox): प्रोटीनॉइड्स के तापीय संघनन से बने द्विस्तरीय झिल्लीयुक्त सूक्ष्म गोलक।

शिकागो विश्वविद्यालय के स्टैनली मिलर और हेरोल्ड यूरे ने एक बंद कांच के उपकरण में आदिम पृथ्वी की परिस्थितियों का कृत्रिम अनुकरण कर रासायनिक विकास को प्रायोगिक रूप से प्रमाणित किया:

• गैसीय मिश्रण: 5-लीटर के स्पार्क कक्ष में मीथेन ($CH_4$), अमोनिया ($NH_3$) एवं हाइड्रोजन ($H_2$) को 2 : 2 : 1 के अनुपात में लिया गया तथा एक उबलते हुए फ्लास्क से निरंतर जलवाष्प प्रवाहित की गई। ऑक्सीजन को पूर्णतः निष्कासित रखा गया।
• ऊर्जा स्रोत: दो टंगस्टन इलेक्ट्रोडों द्वारा लगभग 60,000 वोल्ट का विद्युत स्फुलिंग (तापमान लगभग $800^\circ ext{C}$) लगातार 7 दिनों तक दिया गया, जो आदिम काल के तड़ित झंझावातों का अनुकरण था।
• संघनित्र एवं यू-ट्रैप का विश्लेषण: गैस मिश्रण को संघनित्र (Condenser) द्वारा ठंडा कर यू-आकार की नली में द्रव के रूप में एकत्र किया गया। पेपर क्रोमैटोग्राफी विश्लेषण से इसमें सरल अमीनो अम्ल: ग्लाइसिन, ऐलेनिन एवं एस्पार्टिक अम्ल पाए गए। इसके अतिरिक्त यूरिया एवं कार्बनिक अम्ल भी मिले।
• निष्कर्ष: इस ऐतिहासिक प्रयोग ने यह अकाट्य प्रमाण प्रस्तुत किया कि आदिम अपचायक वायुमंडल में रासायनिक विकास द्वारा जीवन के मूलभूत घटकों का निर्माण संभव था।

अवसादी चट्टानों की परतों में दबे प्राचीन विलुप्त जीवों के अवशेषों, छापों या प्रस्तरीकृत रूपों को जीवाश्म (Fossils) कहते हैं:

• भू-वैज्ञानिक स्तरविन्यास: निचली पुरानी चट्टानों में सरल व आदिम जीव तथा ऊपरी नई चट्टानों में जटिल व उन्नत जीवों के जीवाश्म प्राप्त होते हैं।
• आर्कियोप्टेरिक्स (Archaeopteryx lithographica): जर्मनी के जुरासिक काल की चट्टानों से प्राप्त यह जीवाश्म सरीसृपों एवं पक्षियों के मध्य की विलुप्त संयोजी कड़ी (Missing Link) है:
  • सरीसृप लक्षण: जबड़ों में समदंती (homodont) दांत, 20 मुक्त कशेरुकाओं वाली लंबी अस्थिमय पूंछ, अग्रपादों पर नखरयुक्त उंगलियां, वातिल हड्डियों का अभाव (भारी हड्डियां) तथा उदर पसलियां (गैस्ट्रालिया)।
  • पक्षी लक्षण: शरीर पंखों (उड़ान पिच्छों) से ढका हुआ, अग्रपाद पंखों में रूपांतरित, फरकुला (विशबोन) उपस्थित तथा जबड़े चोंच में रूपांतरित।
• घोड़े का संपूर्ण विकासीय क्रम: 5 करोड़ वर्षों का क्रमिक विकास: इओहिप्पस (Eohippus - 4 उंगलियां, 30 सेमी) $ o$ मेसोहिप्पस (3 उंगलियां) $ o$ मेरीचिप्पस (घास चरने वाला) $ o$ प्लियोहिप्पस (1 उंगली युक्त खुर) $ o$ इक्वस (Equus - आधुनिक घोड़ा, तीसरी उंगली ठोस खुर में रूपांतरित, उच्च क्राउन वाले दाढ़ दांत)।

• अवशेषी अंग (Vestigial Organs): वे अंग जो पूर्वजों में पूर्ण विकसित एवं क्रियाशील थे, किंतु वर्तमान में कार्यहीन एवं अल्पविकसित अवशेष रूप में पाए जाते हैं। उदाहरण: कृमिरूप परिशेषिका (Vermiform Appendix - शाकाहारी पूर्वजों के सीकम का अवशेष), निमेषक पटल (Plica semilunaris), कर्ण पल्लव की पेशियां, अक्ल दाढ़ (तीसरा दाढ़ दांत) एवं कॉक्सिक्स (पूंछ की 4 संलयित कशेरुकाएं)।
• पूर्वजता या प्रत्यावर्तन (Atavism): कई पीढ़ियों से लुप्त पूर्वजी लक्षणों का किसी नवजात में अचानक प्रकट हो जाना (जैसे: मानव शिशु में छोटी पूंछ का होना, शरीर पर घने रोम या बड़े रदनक दांत)।

अर्नस्ट हेकेल (1866) ने 'बायोजेनेटिक नियम' प्रतिपादित किया: "Ontogeny recapitulates Phylogeny" अर्थात् व्यक्तिवृत्त (भ्रूणीय परिवर्धन) जातिवृत्त (जाति के विकास इतिहास) की संक्षिप्त पुनरावृत्ति करता है। सभी कशेरुकी भ्रूणों (मछली, सैलामैंडर, कछुआ, पक्षी, मनुष्य) में प्रारंभिक अवस्था में क्लोम दरारें, नोटोकॉर्ड, पृष्ठ रज्जु तथा पूंछ का पाया जाना उनके उभयनिष्ठ पूर्वज को सिद्ध करता है। वॉन बेयर ने स्पष्ट किया कि भ्रूण कभी वयस्क अवस्थाओं से नहीं गुजरता, बल्कि सामान्य लक्षण विशिष्ट लक्षणों से पहले प्रकट होते हैं।

अपनी पुस्तक Philosophie Zoologique में लैमार्क ने विकास के चार मूलभूत सूत्र दिए:

• आंतरिक जैव बल: जीवों में आकार एवं अंगों को निरंतर बड़ा करने की आंतरिक प्रवृत्ति होती है।
• पर्यावरण का प्रभाव एवं नई आवश्यकताएं: वातावरण बदलने पर जीव में नई जरूरतें पैदा होती हैं।
• अंगों के उपयोग एवं अनुप्रयोग का नियम: जिस अंग का अधिक उपयोग होता है, वह अधिक विकसित व सुदृढ़ हो जाता है (जैसे जिराफ की लंबी गर्दन); जिन अंगों का उपयोग बंद हो जाता है, वे क्षीण होकर लुप्त हो जाते हैं (जैसे सांपों के पैर लुप्त होना)।
• उपार्जित लक्षणों की वंशागति: जीवनकाल में वातावरण के प्रभाव से उपार्जित लक्षण अगली पीढ़ी में वंशागत होते हैं।
• ऑगस्ट वीसमैन का जननद्रव्य सिद्धांत (1892) — खंडन: वीसमैन ने लगातार 22 पीढ़ियों तक चूहों की पूंछ काटकर प्रजनन कराया, किंतु प्रत्येक पीढ़ी में चूहे सामान्य पूंछ के साथ ही पैदा हुए। उन्होंने सिद्ध किया कि कायिकद्रव्य (Somatoplasm) के उपार्जित परिवर्तन जननद्रव्य (Germplasm) में नहीं जाते, अतः वंशागत नहीं होते।

एच.एम.एस. बीगल की 5-वर्षीय यात्रा (1831-1836), गैलापागोस द्वीप के अध्ययन तथा माल्थस के जनसंख्या निबंध से प्रेरित होकर चार्ल्स डार्विन ने अपनी अमर कृति On the Origin of Species by Means of Natural Selection प्रकाशित की:

• प्रचुर संतानोत्पत्ति (Overproduction): सभी जीव ज्यामितीय अनुपात में अत्यधिक संताने उत्पन्न करते हैं।
• सीमित संसाधन: भोजन एवं आवास सीमित व नियत रहते हैं।
• जीवन संघर्ष (Struggle for Existence): तीन स्तरों पर संघर्ष होता है:
  • सजातीय संघर्ष (Intraspecific): अपनी ही जाति के जीवों के मध्य (सर्वाधिक तीव्र)।
  • अंतर्जातीय संघर्ष (Interspecific): भिन्न जातियों के मध्य।
  • पर्यावरणीय संघर्ष (Environmental): सूखा, बाढ़, ठंड, गर्मी के विरुद्ध।
• विभिन्नताएं (Variations): प्रकृति में कोई दो जीव समान नहीं होते। लैंगिक जनन से लाभदायक विभिन्नताएं प्रकट होती हैं।
• योग्यतम की उत्तरजीविता एवं प्राकृतिक वरण: हर्बर्ट स्पेंसर के शब्दों में 'योग्यतम की उत्तरजीविता'—प्रकृति उन जीवों का वरण करती है जिनमें वातावरण के अनुकूल लाभदायक विभिन्नताएं होती हैं; प्रतिकूल विभिन्नताओं वाले जीव नष्ट हो जाते हैं। पीढ़ियों तक अनुकूल विभिन्नताओं के संचय से नई जातियों की उत्पत्ति (Speciation) होती है।

हॉलैंड के वैज्ञानिक ह्यूगो डी व्रीज ने इवनिंग प्रिमरोज (Oenothera lamarckiana) पर प्रयोग कर बताया कि विकास डार्विन की सूक्ष्म क्रमिक विभिन्नताओं से नहीं, बल्कि अचानक प्रकट होने वाले बड़े परिवर्तनों (उत्परिवर्तनों) द्वारा होता है। उत्परिवर्तन यादृच्छिक (random) एवं दिशारहित (directionless) होते हैं। उन्होंने इसे सॉल्टेशन (Saltation - एक-चरणीय वृहद उत्परिवर्तन) कहा।

डोबझान्स्की, मेयर, सिम्पसन एवं हक्सले द्वारा प्रतिपादित इस सिद्धांत के 5 प्रमुख विकासीय बल हैं:

इंग्लैंड के पेपर्ड मॉथ (Biston betularia) में प्राकृतिक वरण का प्रत्यक्ष उदाहरण देखा गया, जिसका विस्तृत अध्ययन बर्नार्ड केटलवेल ने किया:

• औद्योगिक क्रांति से पूर्व (1850 से पहले): ग्रामीण क्षेत्रों में पेड़ों के तनों पर हल्के रंग के लाइकेन उगे हुए थे। सफेद पंखों वाले मॉथ (Biston betularia typica) पृष्ठभूमि में छिप (कौमूफ्लाज) जाते थे और पक्षी उन्हें नहीं देख पाते थे। दुर्लभ काले उत्परिवर्ती मॉथ (carbonaria) आसानी से शिकार हो जाते थे। अतः सफेद मॉथ 99% थे।
• औद्योगिक क्रांति के पश्चात (1850 के बाद): कोयला आधारित कारखानों के धुएं व कालिख से लाइकेन नष्ट हो गए और तने काले हो गए। अब काले मॉथ काले तनों पर छिपने में सफल रहे, जबकि सफेद मॉथ स्पष्ट दिखने के कारण पक्षियों द्वारा भारी संख्या में खाए गए। औद्योगिक क्षेत्रों (मैनचेस्टर आदि) में काले मॉथों की संख्या 95% से अधिक हो गई (दिशात्मक वरण)।
• स्वच्छ वायु कानून के बाद का प्रभाव: बाद में धुआं नियंत्रण नियमों से प्रदूषण कम हुआ, लाइकेन पुनः उगे, और सफेद मॉथों की संख्या पुनः बढ़ गई। इससे सिद्ध हुआ कि वरण वातावरण सापेक्ष व प्रतिवर्ती होता है।

ब्रिटिश गणितज्ञ जी.एच. हार्डी एवं जर्मन चिकित्सक डब्ल्यू. वाइनबर्ग ने सिद्ध किया कि एक बड़ी, यादृच्छिक संगम (Random mating) करने वाली द्विगुणित समष्टि में विकासीय बलों की अनुपस्थिति में युग्मविकल्पी (एलील) एवं जीनप्ररूपी आवृत्तियां पीढ़ी-दर-पीढ़ी स्थिर रहती हैं:

• एलील आवृत्ति समीकरण: यदि किसी जीन के दो एलील $A$ व $a$ की आवृत्तियां $p$ और $q$ हों: $$\mathbf{p + q = 1}$$
• जीनप्ररूप आवृत्ति समीकरण: द्विपद प्रमेय के प्रसार द्वारा: $$\mathbf{(p + q)^2 = p^2 + 2pq + q^2 = 1}$$ जहाँ:
  • $p^2$ = समयुग्मजी प्रभावी जीनप्ररूप ($AA$) की आवृत्ति।
  • $2pq$ = विषमयुग्मजी वाहक जीनप्ररूप ($Aa$) की आवृत्ति।
  • $q^2$ = समयुग्मजी अप्रभावी जीनप्ररूप ($aa$) की आवृत्ति।
• साम्यावस्था को प्रभावित करने वाले 5 कारक:
  1. जीन प्रवाह (Gene Flow): जीवों के प्रवास द्वारा एलीलों का आना या जाना।
  2. आनुवंशिक विचलन (Genetic Drift / Sewall Wright Effect): केवल छोटी समष्टियों में संयोगवश एलील आवृत्तियों में अप्रत्याशित परिवर्तन। इसके रूप:
     • संस्थापक प्रभाव (Founder Effect): मूल समष्टि से छोटा समूह अलग होकर नए स्थान पर नई आवृत्ति का निर्माण करता है।
     • बॉटलनेक प्रभाव (Bottleneck Effect): प्राकृतिक आपदा में समष्टि के अधिकांश सदस्यों के नष्ट होने से एलील अनुपात बदलना।
  3. उत्परिवर्तन (Mutation): नए एलीलों की उत्पत्ति।
  4. आनुवंशिक पुनर्योजन (Recombination): अर्धसूत्री विभाजन में क्रॉसिंग ओवर।
  5. प्राकृतिक वरण (Natural Selection): अनुकूल एलीलों का प्रसार।

एक ही उभयनिष्ठ पूर्वज से प्रारंभ होकर भिन्न-भिन्न भौगोलिक व पारिस्थितिक निकेतों (Niches) में विभिन्न रूपों में विकसित होने की प्रक्रिया को अनुकूली विकिरण कहते हैं:

• गैलापागोस द्वीप की डार्विन फिंचें (Darwin's Finches): दक्षिण अमेरिकी मुख्य भूमि से आई एक सामान्य बीजभक्षी पूर्वज चिड़िया गैलापागोस के द्वीपसमूह पर पहुंची। वहां अन्य पक्षियों की अनुपस्थिति में विभिन्न प्रकार के भोजन के अनुसार उनकी चोंच में रूपांतरण हुआ और 14 भिन्न जातियां बनीं (जैसे बीज खाने वाली मोटी चोंच, कैक्टस का रस पीने वाली लंबी चोंच, कीटभक्षी चोंच तथा लकड़ी से कीड़े निकालने के लिए कैक्टस के कांटे का उपयोग करने वाली वुडपेकर फिंच)।
• ऑस्ट्रेलियाई मार्सुपियल्स (अपराहीन स्तनधारी): ऑस्ट्रेलिया के अलग-थलग हो जाने पर वहां मूल मार्सुपियल पूर्वज से कंगारू, कोआला, वोम्बैट, शुगर ग्लाइडर, मार्सुपियल छछूंदर एवं तस्मानियाई भेड़िया आदि विकसित हुए।

जातिकरण (Speciation): पूर्ववर्ती जाति से अंतःप्रजनन में असमर्थ नई जातियों की उत्पत्ति:

• एलोपैट्रिक जातिकरण: भौगोलिक अवरोधों (पर्वत, नदी, समुद्र) द्वारा समष्टि के दो भागों में बंट जाने से स्वतंत्र उत्परिवर्तनों द्वारा नई जाति बनना।
• सिम्पैट्रिक जातिकरण: एक ही भौगोलिक क्षेत्र में रहते हुए व्यवहारिक अंतर या बहुगुणिता द्वारा जननिक पृथक्करण स्थापित होना।
• जनन पृथक्करण के साधन (RIMs):
  • युग्मनज-पूर्व बाधाएं (Pre-zygotic): वास, ऋतु, प्रणय-गीत या मैथुन व्यवहार में भिन्नता।
  • युग्मनज-पश्च बाधाएं (Post-zygotic): संकर भ्रूण की मृत्यु, संकर की बंध्यता (जैसे: नर गधा एवं मादा घोड़ा के संगम से उत्पन्न खच्चर / Mule बंध्य होता है)।

जीवाश्मों एवं पुरातात्विक अनुसंधानों के आधार पर पिछले 1.5 करोड़ वर्षों में मानव विकास का प्रामाणिक क्रम:

• द्विपाद गमन एवं कंकाल रूपांतरण: दो पैरों पर संतुलन बनाए रखने हेतु रीढ़ की हड्डी में 'S' आकार का मोड़, चौड़ा बेसिन जैसा श्रोणि मेखला तथा खोपड़ी के आधार में फोरामेन मैग्नम का आगे की ओर खिसकना ताकि खोपड़ी सीधी खड़ी रीढ़ पर संतुलित रह सके।
• मस्तिष्क के आकार में वृद्धि (Encephalization): कपाल गुहा धारिता 450 cc से बढ़कर 1400 cc तक पहुंची, जिसमें प्रमस्तिष्क वल्कुट (Cerebral Cortex) का अत्यधिक विकास हुआ।
• विपरीतमुखी अंगूठा (Opposable Thumb): हाथ का अंगूठा अन्य उंगलियों के आमने-सामने आ सकने के कारण सूक्ष्म पकड़ (Precision grip) तथा औजारों के निर्माण व उपयोग की अद्वितीय क्षमता प्राप्त हुई।
• त्रिविमीय दृष्टि एवं वाक् केंद्र: सामने स्थित नेत्रों से गहराई मापक स्टीरियोस्कोपिक दृष्टि और मस्तिष्क में ब्रोका व वर्निक क्षेत्रों के विकास से भाषा व संवाद की क्षमता विकसित हुई।