विकासवादी जीवविज्ञान पृथ्वी पर जीव रूपों के इतिहास का अध्ययन है। विकास वास्तव में क्या है? पृथ्वी पर लाखों वर्षों से हो रहे वनस्पति और जीव-जंतुओं में आए परिवर्तनों को समझने के लिए हमें जीवन की उत्पत्ति के संदर्भ, अर्थात् पृथ्वी के विकास, तारों के विकास और वास्तव में सम्पूर्ण ब्रह्मांड के विकास की समझ होनी चाहिए। जो कुछ आगे आता है वह सभी कल्पित और अनुमानित कथाओं में सबसे लंबी है। यह जीवन की उत्पत्ति और जीव रूपों या जैव विविधता के विकास की कहानी है, पृथ्वी ग्रह के विकास के संदर्भ में और स्वयं ब्रह्मांड के विकास की पृष्ठभूमि के विरुद्ध।

7.1 जीवन की उत्पत्ति

जब हम स्वच्छ आकाश में तारों को देखते हैं, तो हम एक तरह से अतीत में झाँक रहे होते हैं। तारों की दूरियाँ प्रकाश-वर्षों में मापी जाती हैं। जो वस्तु हम आज देखते हैं, उसका उत्सर्जित प्रकाश यात्रा प्रारम्भ करने के लाखों वर्ष पहले और खरबों किलोमीटर दूर से चलकर अभी हमारी आँखों तक पहुँचा है। जबकि जब हम अपने तत्काल परिवेश की वस्तुओं को देखते हैं, तो हम उन्हें तुरंत और इसलिए वर्तमान समय में देखते हैं। इसलिए, जब हम तारे देखते हैं तो हम स्पष्ट रूप से अतीत में झाँक रहे होते हैं।

ब्रह्मांड के इतिहास में जीवन की उत्पत्ति को एक अनोटी घटना माना जाता है। ब्रह्मांड विशाल है। अपेक्षाकृत कहें तो पृथ्वी स्वयं लगभग एक धूलि कण मात्र है। ब्रह्मांड बहुत पुराना है—लगभग 20 अरब वर्ष पुराना। विशाल गैलेक्सी समूह ब्रह्मांड का निर्माण करते हैं। गैलेक्सियों में तारे और गैस तथा धूल के बादल होते हैं। ब्रह्मांड के आकार को देखते हुए पृथ्वी वास्तव में एक धूलि कण है। बिग बैंग सिद्धांत हमें ब्रह्मांड की उत्पत्ति समझाने का प्रयास करता है। यह एक अद्वितीय, भौतिक रूप से अकल्पनीय विशाल विस्फोट की बात करता है। ब्रह्मांड फैलता गया और इसलिए तापमान घट गया। हाइड्रोजन और हीलियम कुछ समय बाद बने। गुरुत्वाकर्षण के अंतर्गत गैसें संघनित हुईं और आज के ब्रह्मांड की गैलेक्सियाँ बनीं। मिल्की वे गैलेक्सी के सौर मंडल में पृथ्वी का निर्माण लगभग 4.5 अरब वर्ष पहले माना जाता है। प्रारंभिक पृथ्वी पर कोई वायुमंडल नहीं था। जल वाष्प, मीथेन, कार्बन डाइऑक्साइड और अमोनिया गलित द्रव्य से निकलकर सतह को ढक गए। सूर्य से आने वाली पराबैंगनी किरणों ने जल को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में तोड़ा और हल्का H2 पृथ्वी से बाहर चला गया। ऑक्सीजन ने अमोनिया और मीथेन से मिलकर जल, CO2 और अन्य यौगिक बनाए। ओज़ोन परत बनी। जैसे-जैसे ठंडी हुई, जल वाष्प वर्षा बनकर गिरी, सभी अवसादों को भरकर महासागर बन गए। पृथ्वी के निर्माण के लगभग 500 मिलियन वर्ष बाद, अर्थात् लगभग चार अरब वर्ष पहले, जीवन प्रकट हुआ।

क्या जीवन ब्रह्मांड से आया है? कुछ वैज्ञानिक मानते हैं कि यह बाहर से आया है। प्राचीन ग्रीक चिंतकों ने सोचा कि जीवन की इकाइयों को स्पोर्स कहा जाता है, जो विभिन्न ग्रहों सहित पृथ्वी पर स्थानांतरित हुए। ‘पैनस्पर्मिया’ आज भी कुछ खगोलशास्त्रियों की प्रिय धारणा है। लंबे समय तक यह भी माना जाता था कि जीवन सड़ने और सड़ांध वाली चीजों जैसे तिनके, कीचड़ आदि से उत्पन्न होता है। यह स्वतः उत्पत्ति की सिद्धांत थी। लुई पास्चर ने सावधानीपूर्ण प्रयोगों द्वारा दिखाया कि जीवन केवल पूर्व-अस्तित्व में रहे जीवन से आता है। उन्होंने दिखाया कि पूर्व-निर्जीवित फ्लास्कों में, मारे गए यीस्ट से जीवन नहीं आया, जबकि एक अन्य फ्लास्क जो हवा के संपर्क में था, वहां ‘मारे गए यीस्ट’ से नए जीवित जीव उत्पन्न हुए। स्वतः उत्पत्ति का सिद्धांत एक बार के लिए हमेशा के लिए खारिज कर दिया गया। हालांकि, इसने यह नहीं बताया कि पहला जीव पृथ्वी पर कैसे आया।

रूस के ओपारिन और इंग्लैंड के हाल्डेन ने प्रस्तावित किया कि जीवन का प्रथम रूप पूर्व-अस्तित्व में रहे अजैविक कार्बनिक अणुओं (जैसे RNA, प्रोटीन आदि) से उत्पन्न हो सकता है और जीवन के निर्माण से पहले रासायनिक विकास, अर्थात् अकार्बनिक घटकों से विविध कार्बनिक अणुओं का निर्माण, हुआ। पृथ्वी पर परिस्थितियाँ थीं — उच्च तापमान, ज्वालामुखीय तूफान, CH4, NH3 आदि युक्त अपचायक वातावरण। 1953 में, अमेरिकी वैज्ञानिक S.L. मिलर ने प्रयोगशाला स्तर पर समान परिस्थितियाँ बनाईं (चित्र 7.1)। उसने CH4, H2, NH3 और जलवाष्प से भरे बंद फ्लास्क में 8000C पर विद्युत प्रवाह उत्पन्न किया। उसने अमीनो अम्लों के निर्माण का प्रेक्षण किया। समान प्रयोगों में अन्य लोगों ने शर्करा, नाइट्रोजन आधार, वर्णक और वसा के निर्माण का प्रेक्षण किया। उल्कापिण्ड की सामग्री के विश्लेषण से भी समान यौगिक प्रकट हुए, जिससे संकेत मिलता है कि समान प्रक्रियाएँ अंतरिक्ष में अन्यत्र भी घटित हो रही हैं। इस सीमित प्रमाण के साथ, अनुमानित कहानी का प्रथम भाग, अर्थात् रासायनिक विकास, अधिक-कम स्वीकार कर लिया गया।

चित्र 7.1 मिलर के प्रयोग का आरेखीय प्रतिनिधित्व

हमें यह बिल्कुल भी पता नहीं है कि जीवन की पहली आत्म-प्रजनन चयापचयी कैप्सूल कैसे उत्पन्न हुई। जीवन की पहली अ-कोशिकीय रूप 3 अरब वर्ष पहले उत्पन्न हो सकते थे। वे विशाल अणु (RNA, प्रोटीन, पॉलीसैकेराइड आदि) हो सकते थे। शायद ये कैप्सूल अपने अणुओं का पुनरुत्पादन करते थे। जीवन का पहला कोशिकीय रूप संभवतः लगभग 2000 मिलियन वर्ष पहले तक उत्पन्न नहीं हुआ था। ये संभवतः एकल-कोशिका थे। सभी जीवन रूप केवल जल वातावरण में ही थे। जीवन की उत्पत्ति के इस संस्करण, अर्थात् जीवन का प्रथम रूप अजीव अणुओं से क्रमिक विकासवादी बलों के माध्यम से धीरे-धीरे उत्पन्न हुआ, को बहुमत द्वारा स्वीकार किया जाता है। फिर भी, एक बार बन जाने पर, जीवन की पहली कोशिकीय रूप आज की जटिल जैव विविधता में कैसे विकसित हो सकते थे, यह रोमांचक कथा नीचे चर्चा की जाएगी।

7.2 जीवन रूपों का विकास - एक सिद्धांत

पारंपरिक धार्मिक साहित्य हमें विशेष सृजन के सिद्धांत के बारे में बताता है। इस सिद्धांत की तीन अर्थव्याज्ञाएँ हैं। एक, कि सभी जीवित जीव (प्रजातियाँ या प्रकार) जो हम आज देखते हैं, वैसे ही बनाए गए थे। दो, कि विविधता सृजन के समय से हमेशा समान रही है और भविष्य में भी समान रहेगी। तीन, कि पृथ्वी लगभग 4000 वर्ष पुरानी है। इन सभी विचारों को उन्नीसवीं सदी में कड़ी चुनौती दी गई। H.M.S. बीगल नामक एक पाल नौका में विश्व भ्रमण के दौरान किए गए प्रेक्षणों के आधार पर, चार्ल्स डार्विन ने निष्कर्ष निकाला कि मौजूदा जीवित रूप न केवल आपस में विभिन्न स्तरों पर समानताएँ साझा करते हैं, बल्कि उन जीवित रूपों से भी समानताएँ साझा करते हैं जो लाखों वर्ष पहले अस्तित्व में थे। ऐसे कई जीवित रूप अब अस्तित्व में नहीं हैं। विभिन्न जीवित रूपों का विलुप्त होना अतीत में होता रहा है, जैसे कि पृथ्वी के इतिहास के विभिन्न कालों में नए जीवन रूपों का उदय हुआ। जीवित रूपों का क्रमिक विकास हुआ है। किसी भी जनसंख्या में लक्षणों में अंतर्निहित विविधता होती है। वे लक्षण जो कुछ को प्राकृतिक परिस्थितियों (जलवायु, भोजन, भौतिक कारक आदि) में बेहतर जीवित रहने में सक्षम बनाते हैं, वे कम सक्षम लोगों की तुलना में अधिक संतान उत्पन्न करेंगे। एक अन्य शब्द प्रयुक्त होता है—व्यक्ति या जनसंख्या की अनुकूलता। डार्विन के अनुसार, अनुकूलता अंततः और केवल प्रजनन अनुकूलता को संदर्भित करती है। इसलिए, जो पर्यावरण में बेहतर ढंग से अनुकूल होते हैं, वे दूसरों की तुलना में अधिक संतान छोड़ते हैं। ये इसलिए अधिक जीवित रहेंगे और इसलिए प्रकृति द्वारा चयनित होंगे। उसने इसे प्राकृतिक चयन कहा और इसे विकास की एक प्रक्रिया के रूप में सुझाया। आइए यह भी याद रखें कि अल्फ्रेड वालेस, एक प्राकृतिक विज्ञानी जो मलय आर्किपेलागो में कार्य कर रहे थे, ने भी लगभग उसी समय इसी प्रकार के निष्कर्ष निकाले थे। समय के साथ, स्पष्ट रूप से नए प्रकार के जीव पहचाने जा सकते हैं। सभी मौजूदा जीवित रूप समानताएँ साझा करते हैं और साझा पूर्वजों से उत्पन्न हुए हैं। हालांकि, ये पूर्वज पृथ्वी के इतिहास (काल, अवधियाँ और युग) में विभिन्न कालों में उपस्थित थे। पृथ्वी की भूवैज्ञानिक इतिहास पृथ्वी के जैविक इतिहास से घनिष्ठ रूप से संबंधित है। एक सामान्य स्वीकार्य निष्कर्ष यह है कि पृथ्वी बहुत पुरानी है, हजारों वर्ष पुरानी नहीं जैसा पहले सोचा जाता था, बल्कि अरबों वर्ष पुरानी है।

7.3 उद्विकास के प्रमाण क्या हैं?

पृथ्वी पर जीवन रूपों के उद्विकास वास्तव में हुआ है, इसके प्रमाण कई स्रोतों से मिले हैं। जीवाश्म चट्टानों में पाए जाने वाले जीव-रूपों के कठोर भागों के अवशेष होते हैं। चट्टानें अवसाद बनाती हैं और पृथ्वी के पर्पटी का अनुप्रस्थ काट पृथ्वी के दीर्घ इतिहास के दौरान एक के ऊपर एक अवसादों की व्यवस्था को दर्शाता है। विभिन्न आयु की चट्टानी अवसादों में विभिन्न जीव-रूपों के जीवाश्म होते हैं जो सम्भवतः उस विशेष अवसाद के निर्माण के दौरान मर गए थे। उनमें से कुछ आधुनिक जीवों से मिलते-जुलते प्रतीत होते हैं (चित्र 7.2)। वे विलुप्त जीवों का प्रतिनिधित्व करते हैं (जैसे डायनासोर)। विभिन्न अवसादी परतों में जीवाश्मों के अध्ययन से यह संकेत मिलता है कि वे किस भूगर्भीय काल में विद्यमान थे। अध्ययन ने दिखाया कि समय के साथ जीव-रूप बदले और कुछ जीव-रूप निश्चित भूगर्भीय समय-सीमाओं तक सीमित हैं। इसलिए, पृथ्वी के इतिहास में विभिन्न समयों पर जीवन के नए रूप उत्पन्न हुए हैं। यह सब पैलियोन्टोलॉजिकल प्रमाण कहलाता है। क्या आपको याद है कि जीवाश्मों की आयु की गणना कैसे की जाती है? क्या आप रेडियोधर्मी-डेटिंग विधि और प्रक्रिया के पीछे के सिद्धांतों को याद करते हैं?

चित्र 7.2 डायनासोरों का वंश वृक्ष और उनके आधुनिक समकालीन जीव जैसे मगरमच्छ और पक्षी

कायिक विकास के लिए आणविक समर्थन अर्न्स्ट हेकल द्वारा भी प्रस्तावित किया गया था, जो सभी कशेरुकियों में भ्रूणीय अवस्था के दौरान पाए जाने वाले कुछ ऐसे लक्षणों के आधार पर था जो वयस्क अवस्था में अनुपस्थित होते हैं। उदाहरण के लिए, मनुष्य सहित सभी कशेरुकियों के भ्रूण सिर के ठीक पीछे एक पंक्ति में अवशेषी गिल स्लिट विकसित करते हैं, लेकिन यह केवल मछली में ही कार्यात्मक अंग होता है और किसी अन्य वयस्क कशेरुकी में नहीं पाया जाता। हालांकि, कार्ल अर्न्स्ट वॉन बेयर द्वारा किए गए सावधानीपूर्ण अध्ययन ने इस प्रस्ताव को अस्वीकार कर दिया। उन्होंने देखा कि भ्रूण कभी भी अन्य जानवरों की वयस्क अवस्थाओं से गुज़रते नहीं हैं।

तुलनात्मक शारीरिक रचना और आकृति विज्ञान आज के जीवों और वर्षों पहले अस्तित्व में रहे जीवों के बीच समानताएं और अंतर दिखाते हैं।

इस तरह की समानताओं की व्याख्या यह समझने के लिए की जा सकती है कि क्या उनमें साझे पूर्वज थे या नहीं। उदाहरण के लिए व्हेल, चमगादड़, चीता और मनुष्य (सभी स्तनधारी) अपने अग्र-अंगों की हड्डियों की संरचना में समानताएँ साझा करते हैं (चित्र 7.3b)। यद्यपि ये अग्र-अंग इन जानवरों में भिन्न कार्य करते हैं, उनकी शारीरिक संरचना समान है — सभी में ह्यूमरस, रेडियस, अलना, कार्पल्स, मेटाकार्पल्स और फैलेन्जेस होती हैं। इसलिए इन जानवरों में एक ही संरचना विभिन्न आवश्यकताओं के अनुकूलन के कारण भिन्न दिशाओं में विकसित हुई। यह विचलनशील विकास (divergent evolution) है और ये संरचनाएँ समजात (homologous) हैं। समजातता साझे पूर्वज की ओर संकेत करती है। अन्य उदाहरण कशेरुकी दिल या मस्तिष्क हैं। पौधों में भी, बोगेनविलिया और कुकुर्बिटा के कांटे और क्लासिंदे समजातता को दर्शाते हैं (चित्र 7.3a)। समजातता विचलनशील विकास पर आधारित होती है जबकि समानता (analogy) ठीक इसके विपरीत स्थिति को दर्शाती है। तितली और पक्षियों के पंख एक जैसे दिखते हैं। ये शारीरिक रूप से समान संरचनाएँ नहीं हैं, यद्यपि वे समान कार्य करते हैं। इसलिए समान संरचनाएँ अभिसारी विकास (convergent evolution) का परिणाम हैं — विभिन्न संरचनाएँ एक ही कार्य के लिए विकसित होती हैं और इसलिए समानता रखती हैं। समानता के अन्य उदाहरण हैं ऑक्टोपस और स्तनधारियों की आँखें या पेंगुइन और डॉल्फिन के फ्लिपर्स। यह कहा जा सकता है कि समान आवास ने विभिन्न जीव समूहों में समान अनुकूली लक्षणों के चयन का परिणाम दिया है, लेकिन एक ही कार्य की ओर: शकरकंद (मूल संशोधन) और आलू (तना संशोधन) भी समानता का एक अन्य उदाहरण हैं।

इसी तर्क की परंपरा में, विविध जीवों में किसी एक कार्य को करने वाले प्रोटीनों और जीनों की समानताएँ साझा पूर्वजता के संकेत देती हैं। ये जैव-रासायनिक समानताएँ विविध जीवों में संरचनात्मक समानताओं की तरह ही एक ही साझा पूर्वजता की ओर इशारा करती हैं।

मनुष्य ने कृषि, बागवानी, खेल या सुरक्षा के लिए चुने गए पौधों और जानवरों का प्रजनन किया है। मनुष्य ने कई जंगली जानवरों और फसलों को पालतू बनाया है। इस गहन प्रजनन कार्यक्रम ने ऐसी नस्लें बनाई हैं जो अन्य नस्लों (जैसे कुत्तों) से भिन्न हैं, फिर भी वे एक ही समूह की हैं। यह तर्क दिया जाता है कि यदि सैकड़ों वर्षों के भीतर मनुष्य नई नस्लें बना सकता है, तो क्या प्रकृति लाखों वर्षों में ऐसा नहीं कर सकती?

चित्र 7.3 समजात अंगों के उदाहरण (क) पौधों में और (ख) जानवरों में

प्राकृतिक चयन द्वारा विकास के समर्थन में एक और रोचक प्रेक्षण इंग्लैंड से आता है। 1850 के दशक में एकत्रित की गई फ़ुदकिंयों के संग्रह में, यानी औद्योगीकरण शुरू होने से पहले, यह देखा गया कि पेड़ों पर सफेद पंखों वाली फ़ुदकिंयाँ गहरे पंखों वाली या मेलेनाइज़्ड फ़ुदकिंयों की तुलना में अधिक थीं। हालाँकि, उसी क्षेत्र से औद्योगीकरण के बाद, यानी 1920 में किए गए संग्रह में, उसी क्षेत्र में गहरे पंखों वाली फ़ुदकिंयाँ अधिक थीं, यानी अनुपात उलट गया था।

आकृति 7.4 वृक्ष-तने पर सफेद-पंख वाली और गहरे-पंख वाली (मेलेनाइज़्ड) मक्खी दिखाती आकृति (a) अप्रदूषित क्षेत्र में (b) प्रदूषित क्षेत्र में

इस प्रेक्षण के लिए दी गई व्याख्या थी कि ‘शिकारी मक्खी को विपरीत पृष्ठभूमि के खिलाफ आसानी से देख लेते हैं’। औद्योगीकरण के बाद के काल में वृक्ष-तने उद्योगों के धुएँ और कालिख के कारण गहरे रंग के हो गए। इस स्थिति में सफेद-पंख वाली मक्खी शिकारियों के कारण जीवित नहीं रही, जबकि गहरे-पंख वाली या मेलेनाइज़्ड मक्खी बच गई। औद्योगीकरण शुरू होने से पहले, लगभग सफेद रंग के लाइकेन का घना आवरण वृक्षों को ढक लेता था—उस पृष्ठभूमि में सफेद-पंख वाली मक्खी बच गई, पर गहरे रंग की मक्खियों को शिकारी पकड़ लेते थे। क्या आप जानते हैं कि लाइकेन औद्योगिक प्रदूषण के संकेतक के रूप में प्रयुक्त हो सकते हैं? वे प्रदूषित क्षेत्रों में नहीं उगते। इसलिए वे मक्खियाँ जो खुद को छिपा सकती थीं, अर्थात् पृष्ठभूमि में समा सकती थीं, वे ही जीवित बचीं (आकृति 7.4)। इस समझ को इस तथ्य से समर्थन मिलता है कि जहाँ औद्योगीकरण नहीं हुआ, उदाहरणार्थ ग्रामीण क्षेत्रों में, मेलेनिक मक्खियों की संख्या कम थी। इससे पता चला कि मिश्रित जनसंख्या में जो बेहतर ढंग से अनुकूलन कर सकते हैं, वे जीवित रहते हैं और उनकी संख्या बढ़ती है। याद रखें कि कोई भी रूपांतर पूरी तरह समाप्त नहीं होता।

इसी प्रकार, हर्बिसाइड, कीटनाशक आदि के अत्यधिक प्रयोग से केवल कम समय सीमा में प्रतिरोधी किस्मों का चयन हुआ है। यह बात उन सूक्ष्मजीवों के लिए भी सच है जिनके विरुद्ध हम एंटीबायोटिक या यूकैरियोटिक जीवों/कोशिकाओं के विरुद्ध औषधियों का प्रयोग करते हैं। इसलिए प्रतिरोधी जीव/कोशिकाएं सदियों नहीं बल्कि महीनों या वर्षों के समय सीमा में प्रकट हो रही हैं। ये मानवीय क्रिया द्वारा उद्भवन के उदाहरण हैं। यह हमें यह भी बताता है कि उद्भवन निर्धारणवाद के अर्थ में कोई निर्देशित प्रक्रिया नहीं है। यह प्रकृति में घटित होने वाले संयोगिक घटनाओं और जीवों में होने वाले संयोगिक उत्परिवर्तन पर आधारित एक संयोगिक प्रक्रिया है।

7.4 अनुकूली विकिरण क्या है?

चित्र 7.5 डार्विन को गैलापागोस द्वीप में मिले फिंचों की चोंचों की विविधता

अपनी यात्रा के दौरान डार्विन गैलापागोस द्वीप समूह गए। वहाँ उन्होंने जीवों की आश्चर्यजनक विविधता देखी। विशेष रूप से ध्यान आकर्षित किया छोटे काले पक्षियों ने, जिन्हें बाद में डार्विन के फिंच कहा गया। उन्होंने देखा कि एक ही द्वीप पर फिंचों की कई किस्में हैं। सभी किस्में, उन्होंने अनुमान लगाया, स्वयं उसी द्वीप पर विकसित हुई हैं। मूल बीज-खाने वाले लक्ष्यों से, बदले हुए चोंचों वाले कई अन्य रूप उत्पन्न हुए, जिनसे वे कीटभोजी और शाकाहारी फिंच बन सके (चित्र 7.5)। किसी भौगोलिक क्षेत्र में एक बिंदु से प्रारंभ होकर भौगोलिक (आवासों) के अन्य क्षेत्रों में सीधे फैलकर विभिन्न प्रजातियों के विकास की इस प्रक्रिया को अनुकूली विकिरण कहा जाता है। डार्विन के फिंच इस घटना के सर्वोत्तम उदाहरणों में से एक हैं। एक अन्य उदाहरण ऑस्ट्रेलियाई मार्सुपियल हैं। कई मार्सुपियल, एक-दूसरे से भिन्न (चित्र 7.6), एक पूर्वज स्टॉक से विकसित हुए, पर सभी ऑस्ट्रेलियाई द्वीप महाद्वीप के भीतर।

चित्र 7.6 ऑस्ट्रेलिया के मार्सुपियलों का अनुकूली विकिरण

जब किसी एक अलग भौगोलिक क्षेत्र (जो विभिन्न आवासों का प्रतिनिधित्व करता है) में एक से अधिक अनुकूली विकिरण प्रतीत होते हैं, तो इसे अभिसारी विकास कहा जा सकता है। ऑस्ट्रेलिया में प्लेसेंटल स्तनधारी भी इस प्रकार की विविधताओं में विकसित होकर अनुकूली विकिरण प्रदर्शित करते हैं, जिनमें से प्रत्येक एक संगत मार्सुपियल के समान प्रतीत होता है (उदाहरण के लिए, प्लेसेंटल भेड़िया और टस्मानियन भेड़िया-मार्सुपियल)। (चित्र 7.7)।

7.5 जैविक विकास

प्राकृतिक चयन द्वारा विकास, सच्चे अर्थों में, तब प्रारंभ हुआ होगा जब पृथ्वी पर चयापचय क्षमता में अंतर वाले कोशिकीय जीव रूप उत्पन्न हुए।

डार्विन के विकास सिद्धांत का सार प्राकृतिक चयन है। नए रूपों के प्रकट होने की दर जीवन चक्र या जीवन काल से जुड़ी होती है। तेजी से विभाजित होने वाले सूक्ष्मजीव घंटों के भीतर लाखों व्यक्तियों में बढ़ने की क्षमता रखते हैं। एक दिए गए माध्यम पर बढ़ रही बैक्टीरिया की एक कॉलोनी (मान लीजिए A) में फ़ीड घटक के उपयोग की क्षमता के संदर्भ में अंतर्निहित विभिन्नता होती है। माध्यम की संरचना में बदलाव उसी हिस्से को (मान लीजिए B) सामने लाएगा जो नई परिस्थितियों में जीवित रह सकता है। समय के साथ यह विभिन्न जनसंख्या दूसरों से आगे बढ़ जाती है और नई प्रजाति के रूप में प्रकट होती है। यह दिनों के भीतर होगा। मछली या पक्षी में यही बात होने में लाखों वर्ष लगेंगे क्योंकि इन जानवरों का जीवन काल वर्षों में होता है। यहाँ हम कहते हैं कि नई परिस्थितियों में B की फिटनेस A से बेहतर है। प्रकृति फिटनेस के लिए चयन करती है। यह याद रखना चाहिए कि तथाकथित फिटनेस उन विशेषताओं पर आधारित होती है जो वंशानुगत होती हैं। इसलिए चयनित होने और विकसित होने के लिए एक आनुवंशिक आधार होना चाहिए। इसी बात को दूसरे तरीके से यह कहा जा सकता है कि कुछ जीव अन्यथा प्रतिकूल वातावरण में जीवित रहने के लिए बेहतर ढंग से अनुकूलित होते हैं। अनुकूली क्षमता वंशानुगत होती है। इसका एक आनुवंशिक आधार होता है। फिटनेस अनुकूलित होने और प्रकृति द्वारा चयनित होने की क्षमता का अंतिम परिणाम है।

आकृति 7.7 ऑस्ट्रेलियाई मार्सुपियल्स और प्लेसेंटल स्तनधारियों की अभिसारी उत्क्रमण को दर्शाती हुई तस्वीर

शाखायन वंश और प्राकृतिक चयन डार्विन के उत्क्रमण सिद्धांत की दो प्रमुख संकल्पनाएँ हैं (आकृतियाँ 7.7 और 7.8)। डार्विन से पहले भी एक फ्रेंच प्राकृतिक विज्ञानी लैमार्क ने कहा था कि जीवन रूपों का उत्क्रमण हुआ है, पर यह अंगों के उपयोग और अनुपयोग से संचालित हुआ। उसने जिराफों के उदाहरण दिए जिन्होंने ऊँचे वृक्षों पर पत्तियाँ चरने के प्रयास में अपनी गर्दन को लंबा करने के लिए अनुकूलन किया। जैसे ही उन्होंने यह अर्जित लक्षण—लंबी गर्दन—अगली पीढ़ियों को सौंपा, जिराफ धीरे-धीरे वर्षों तक लंबी गर्दन वाले हो गए। अब कोई भी इस अनुमान पर विश्वास नहीं करता।

क्या उत्क्रमण एक प्रक्रिया है या किसी प्रक्रिया का परिणाम? जो संसार हम देखते हैं, निर्जीव और सजीव, वह उत्क्रमण की केवल सफल कहानियाँ हैं। जब हम इस संसार की कहानी वर्णित करते हैं तो हम उत्क्रमण को एक प्रक्रिया के रूप में वर्णित करते हैं। दूसरी ओर जब हम पृथ्वी पर जीवन की कहानी वर्णित करते हैं तो हम उत्क्रमण को प्राकृतिक चयन नामक प्रक्रिया के परिणाम के रूप में मानते हैं। हम अब भी स्पष्ट नहीं हैं कि उत्क्रमण और प्राकृतिक चयन को प्रक्रियाएँ मानें या अज्ञात प्रक्रियाओं के अंतिम परिणाम।

संभव है कि जनसंख्या पर थॉमस माल्थस के कार्यों ने डार्विन को प्रभावित किया हो। प्राकृतिक चयन कुछ ऐसे प्रेक्षणों पर आधारित है जो तथ्यात्मक हैं। उदाहरण के लिए, प्राकृतिक संसाधन सीमित हैं, जनसंख्या आकार में मौसमी उतार-चढ़ाव को छोड़कर स्थिर रहती है, किसी जनसंख्या के सदस्य लक्षणों में भिन्न होते हैं (वास्तव में कोई भी दो व्यक्ति समान नहीं होते) यद्यपि वे सतह से समान प्रतीत होते हैं, अधिकांश विविधताएं वंशानुगत होती हैं आदि। तथ्य यह है कि सैद्धांतिक रूप से यदि हर कोई अधिकतम रूप से प्रजनन करे तो जनसंख्या आकार घातांकीय रूप से बढ़ेगा (यह तथ्य बढ़ती हुई जीवाणु जनसंख्या में देखा जा सकता है) और वास्तविकता में जनसंख्या आकार सीमित होते हैं, इसका अर्थ है कि संसाधनों के लिए प्रतिस्पर्धा हुई है। केवल कुछ ही जीवित रहे और अन्य की कीमत पर विकसित हुए जो समृद्ध नहीं हो सके। डार्विन की नवीनता और प्रतिभाशाली अंतर्दृष्टि यह थी: उसने दावा किया कि विविधताएं, जो वंशानुगत हैं और जो कुछ के लिए संसाधन उपयोग को बेहतर बनाती हैं (आवास के प्रति अनुकूलित), केवल उन्हीं को प्रजनन करने और अधिक संतान छोड़ने में सक्षम बनाएंगी। इसलिए एक समयावधि में, कई पीढ़ियों तक, जीवित रहने वाले अधिक संतान छोड़ेंगे और जनसंख्या के लक्षण में परिवर्तन होगा और इस प्रकार नए रूप उत्पन्न होंगे।

7.6 विकास की क्रियाविधि

इस विविधता की उत्पत्ति क्या है और प्रजाति-निर्माण (speciation) कैसे होता है? यद्यपि मेंडल ने वंशानुगत ‘कारकों’ का ज़िक्र किया था जो फ़ीनोटाइप को प्रभावित करते हैं, डार्विन ने या तो इन प्रेक्षणों को अनदेखा किया या चुप्पी साधे रखी। बीसवीं सदी के पहले दशक में ह्यूगो डि व्रीज़ ने संध्या प्राइमरोज़ पर अपने कार्य के आधार पर उत्परिवर्तनों (mutations) की अवधारणा प्रस्तुत की—एक जनसंख्या में अचानक उत्पन्न होने वाले बड़े अंतर। उनका मानना था कि उत्परिवर्तन ही विकास का कारण हैं, न कि वे छोटी वंशानुगत विविधताएँ जिनका उल्लेख डार्विन ने किया था। उत्परिवर्तन यादृच्छिक और दिशाहीन होते हैं जबकि डार्विनीय विविधताएँ छोटी और दिशाबद्ध होती हैं। डार्विन के लिए विकास क्रमिक था जबकि डि व्रीज़ का विश्वास था कि उत्परिवर्तन प्रजाति-निर्माण का कारण बनता है और इसीलिए उन्होंने इसे सॉल्टेशन (एक बड़ा, एकल-चरण उत्परिवर्तन) कहा। बाद में जनसंख्या आनुवंशिकी के अध्ययनों ने कुछ स्पष्टता लाई।

7.7 हार्डी-वेनबर्ग सिद्धांत

किसी दी गई जनसंख्या में हम किसी जीन या लोकस के एलीलों की आवृत्ति ज्ञात कर सकते हैं। माना जाता है कि यह आवृत्ति स्थिर रहती है और पीढ़ी दर पीढ़ी समान बनी रहती है। हार्डी-वेनबर्ग सिद्धांत ने इसे बीजगणितीय समीकरणों के माध्यम से कहा।

आकृति 7.8 विभिन्न लक्षणों पर प्राकृतिक चयन के संचालन की आरेखीय प्रस्तुति: (a) स्थिरीकारी (b) दिशात्मक और (c) विघटनकारी

यह सिद्धांत कहता है कि किसी जनसंख्या में एलील बारंभार स्थिर रहते हैं और पीढ़ी दर पीढ़ी अचर रहते हैं। जीन पूल (किसी जनसंख्या में कुल जीन और उनके एलील) अचर बना रहता है। इसे आनुवंशिक साम्यावस्था कहा जाता है। सभी एलील बारंभारों का योग 1 होता है। व्यक्तिगत बारंभार, उदाहरण के लिए, p, q आदि नाम दिए जा सकते हैं। एक द्विगुणी में, p और q एलील A और एलील a की बारंभार को दर्शाते हैं। किसी जनसंख्या में AA व्यक्तियों की बारंभार बस p² है। इसे दूसरे तरीकों से भी सरलता से कहा गया है, अर्थात् यह प्रायिकता कि कोई एलील A जिसकी बारंभार p है, किसी द्विगुणी व्यक्ति के दोनों गुणसूत्रों पर आए, बस प्रायिकताओं का गुणनफल है, अर्थात् p^sup>2। इसी प्रकार aa की बारंभार q² है, Aa की 2pq। इसलिए, p²+2pq+q²=1। यह (p+q)² का द्विपद प्रसार है। जब मापी गई बारंभार अपेक्षित मानों से भिन्न हो, तो अंतर (दिशा) विकासीय परिवर्तन की सीमा दर्शाता है। आनुवंशिक साम्यावस्था, या हार्डी-वेनबर्ग साम्यावस्था में व्यवधान, अर्थात् किसी जनसंख्या में एलीलों की बारंभार में परिवर्तन को तब विकास का परिणाम माना जाएगा।

हार्डी-वेनबर्ग साम्यावस्था को प्रभावित करने वाले पाँच कारक जाने जाते हैं। ये हैं जीन प्रवास या जीन प्रवाह, आनुवंशिक ड्रिफ्ट, उत्परिवर्तन, आनुवंशिक पुनर्संयोजन और प्राकृतिक चयन। जब किसी जनसंख्या का एक भाग दूसरे स्थान और जनसंख्या में प्रवास करता है, तो मूल और नई दोनों जनसंख्याओं में जीन आवृत्तियाँ बदल जाती हैं। नई जनसंख्या में नए जीन/एलील जुड़ जाते हैं और ये पुरानी जनसंख्या से लुप्त हो जाते हैं। यदि यह जीन प्रवास कई बार होता है, तो इसे जीन प्रवाह कहा जाता है। यदि यही परिवर्तन संयोग से होता है, तो इसे आनुवंशिक ड्रिफ्ट कहा जाता है। कभी-कभी नई जनसंख्या के नमूने में एलील आवृत्ति इतनी भिन्न हो जाती है कि वे एक अलग प्रजाति बन जाते हैं। मूल ड्रिफ्ट वाली जनसंख्या संस्थापक बन जाती है और इस प्रभाव को संस्थापक प्रभाव कहा जाता है।

सूक्ष्मजीव प्रयोग दिखाते हैं कि पूर्व-मौजूद लाभकारी उत्परिवर्तनों का चयन होने पर नए फ़ीनोटाइप दिखाई देते हैं। कुछ पीढ़ियों में यह प्रजाति-निर्माण (Speciation) का कारण बनता है। प्राकृतिक चयन एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें जीवित रहने में सहायक वंशानुगत विभिन्नताओं वाले जीव अधिक संतान उत्पन्न करने में सफल होते हैं। एक गंभीर विश्लेषण हमें यह मानने को विवश करता है कि उत्परिवर्तन या गैमेटोजेनेसिस के दौरान पुनर्योजन, अथवा जीन प्रवाह या आनुवंशिक ड्रिफ्ट के कारण उत्पन्न विभिन्नता परिणामस्वरूप भावी पीढ़ी में जीन और ऐलील की आवृत्ति बदल जाती है। प्रजनन सफलता को बढ़ाने के साथ जुड़कर प्राकृतिक चयन इसे भिन्न जनसंख्या जैसा प्रतीत कराता है। प्राकृतिक चयन स्थिरीकरण (जिसमें अधिक व्यक्ति माध्य लक्षण मान प्राप्त करते हैं), दिशात्मक परिवर्तन (जिसमें अधिक व्यक्ति माध्य से भिन्न मान प्राप्त करते हैं) या विघटन (जिसमें अधिक व्यक्ति वितरण वक्र के दोनों सिरों पर स्थित परिधीय लक्षण मान प्राप्त करते हैं) की ओर ले जा सकता है (आकृति 7.8)।

7.8 विकास का संक्षिप्त विवरण

आकृति 7.9 भूवैज्ञानिक कालों के दौरान पादप रूपों के विकास की एक रूपरेखा

लगभग 2000 मिलियन वर्ष पूर्व (mya) पृथ्वी पर जीवन के प्रथम कोशिकीय रूप प्रकट हुए। यह तंत्र अज्ञात है कि कैसे कोशिका-रहित विशाल मैक्रोअणुओं के समूह झिल्ली-युक्त आवरण वाली कोशिकाओं में विकसित हुए। इनमें से कुछ कोशिकाओं में O₂ छोड़ने की क्षमता थी। यह अभिक्रिया प्रकाश-संश्लेषण की प्रकाश-अभिक्रिया के समान हो सकती है जहाँ जल को सौर ऊर्जा की सहायता से विभाजित किया जाता है जिसे उपयुक्त प्रकाश-संग्रह वर्णक द्वारा संग्रहित और निर्देशित किया जाता है। धीरे-धी� एकल-कोशिकीय जीव बहु-कोशिकीय जीव-रूप बन गए। 500 mya तक अकशेरुकी जीव बन चुके थे और सक्रिय थे। जबड़े-रहित मछलियाँ सम्भवतः लगभग 350 mya विकसित हुईं। समुद्री शैवाल और कुछ पौधे सम्भवतः लगभग 320 mya अस्तित्व में थे। हमें बताया गया है कि भूमि पर आक्रमण करने वाले प्रथम जीव पौधे थे। वे भूमि पर व्यापक रूप से फैल चुके थे जब जानवरों ने भूमि पर आक्रमण किया। मजबूत और सशक्त पंखों वाली मछलियाँ भूमि पर चल सकती थीं और पुनः जल में लौट सकती थीं। यह लगभग 350 mya था। 1938 में दक्षिण अफ्रीका में पकड़ी गई एक मछली कोएलाकैंथ निकली जिसे विलुप्त माना जाता था। इन लोबफिन कहलाने वाले जानवरों ने प्रथम उभयचरों में विकास किया जो भूमि और जल दोनों पर रहते थे।

आकृति 7.10 भूगर्भीय कालों के दौरान कशेरुकियों का प्रतिनिधि विकास इतिहास

इनमें से कोई नमूने हमारे पास नहीं बचे हैं। हालांकि, ये आधुनिक दिनों के मेंढकों और सैलामैंडरों के पूर्वज थे। उभयचर सरीसृपों में विकसित हुए। वे मोटे खोल वाले अंडे देते हैं जो उभयचरों के अंडों के विपरीत धूप में सूखते नहीं हैं। फिर से हम केवल उनके आधुनिक वंशजों, कछुओं, कछुओं और मगरमच्छों को देखते हैं। अगले लगभग 200 मिलियन वर्षों में, विभिन्न आकृतियों और आकारों के सरीसृप पृथ्वी पर हावी रहे। विशाल फर्न (प्टेरिडोफाइट्स) मौजूद थे लेकिन वे धीरे-धीरे कोयला जमा बनाने के लिए गिर गए। इनमें से कुछ भूमि सरीसृप पानी में वापस चले गए और मछली जैसे सरीसृपों में विकसित हुए, शायद 200 मिलियन वर्ष पहले (उदाहरण इक्थियोसॉरस)। भूमि सरीसृप, निश्चित रूप से, डायनासोर थे। उनमें से सबसे बड़ा, यानी टायरेनोसॉरस रेक्स लगभग 20 फीट ऊंचा था और विशाल डरावने खंजर जैसे दांत थे। लगभग 65 मिलियन वर्ष पहले, डायनासोर अचानक पृथ्वी से गायब हो गए। हमें सही कारण नहीं पता। कुछ कहते हैं कि जलवायु परिवर्तन ने उन्हें मार दिया। कुछ कहते हैं कि उनमें से अधिकांश पक्षियों में विकसित हो गए। सच्चाई बीच में कहीं हो सकती है। उस युग के छोटे आकार के सरीसृप आज भी मौजूद हैं।

पहले स्तनधारी श्रेव्स जैसे थे। उनके जीवाश्म छोटे आकार के होते हैं। स्तनधारी जीवित बच्चे देते थे और अपने अजन्मे बच्चों को माँ के शरीर के भीतर सुरक्षित रखते थे। स्तनधारी खतरे को समझने और बचने में कम से कम अधिक बुद्धिमान थे। जब सरीसृप नीचे आए, स्तनधारियों ने इस पृथ्वी को संभाल लिया। दक्षिण अमेरिका में घोड़े, दरियाई घोड़ा, भालू, खरगोश आदि जैसे स्तनधारी थे। महाद्वीपीय विस्थापन के कारण, जब दक्षिण अमेरिका उत्तर अमेरिका से जुड़ा, इन जानवरों को उत्तर अमेरिकी जीवजाति ने पीछे छोड़ दिया। इसी महाद्वीपीय विस्थापन के कारण ऑस्ट्रेलिया के थैलेदार स्तनधारी किसी अन्य स्तनधारी से प्रतिस्पर्धा के अभाव में बच गए।

कहीं हम भूल न जाएँ, कुछ स्तनधारी पूरी तरह पानी में रहते हैं। व्हेल, डॉल्फिन, सील और सी-काऊ कुछ उदाहरण हैं। घोड़े, हाथी, कुत्ते आदि का विकास विकास की विशेष कथाएँ हैं। आप इनके बारे में उच्च कक्षाओं में सीखेंगे। सबसे सफल कथा भाषा कौशल और आत्म-चेतना के साथ मानव के विकास की है।

जीवन रूपों के विकास का एक अस्थायी रूप, भूवैज्ञानिक पैमाने पर उनके समय (चित्र 7.9 और 7.10) में दर्शाए गए हैं।

7.9 मानव की उत्पत्ति और विकास

लगभग 15 मिलियन वर्ष पूर्व, ड्रायोपिथेकस और रामापिथेकस नामक प्राइमेट्स विद्यमान थे। वे बालों से ढके हुए थे और गोरिलों तथा चिम्पांज़ियों की तरह चलते थे। रामापिथेकस अधिक मानव-समान था जबकि ड्रायोपिथेकस अधिक वानर-समान था। इथियोपिया और तंज़ानिया में मानव-समान हड्डियों के कुछ जीवाश्म खोजे गए हैं (चित्र 7.11)। इन्होंने होमिनिड लक्षणों का पता लगाया जिससे यह विश्वास हुआ कि लगभग 3-4 मिलियन वर्ष पूर्व, मानव-समान प्राइमेट्स पूर्वी अफ्रीका में चलते थे। वे शायद 4 फुट से अधिक लंबे नहीं थे लेकिन सीधे चलते थे। दो मिलियन वर्ष पूर्व, ऑस्ट्रेलोपिथेसिन्स शायद पूर्वी अफ्रीकी घास के मैदानों में रहते थे। साक्ष्य बताते हैं कि वे पत्थर के हथियारों से शिकार करते थे लेकिन मुख्य रूप से फल खाते थे। खोजी गई हड्डियों में से कुछ हड्डियां भिन्न थीं। इस प्राणी को पहला मानव-समान प्राणी होमिनिड कहा गया और इसे होमो हैबिलिस नाम दिया गया। मस्तिष्क क्षमता 650-800cc के बीच थी। वे शायद मांस नहीं खाते थे। 1891 में जावा में खोजे गए जीवाश्मों ने अगले चरण का पता लगाया, अर्थात् लगभग 1.5 मिलियन वर्ष पूर्व के होमो इरेक्टस का। होमो इरेक्टस का मस्तिष्क बड़ा था, लगभग 900cc।

चित्र 7.11 आधुनिक मानव वयस्क, बच्चे चिम्पांज़ी और वयस्क चिम्पांज़ी की खोपड़ियों की तुलना। बच्चे चिम्पांज़ी की खोपड़ी वयस्क मानव की खोपड़ी से अधिक मिलती-जुलती है, वयस्क चिम्पांज़ी की खोपड़ी की तुलना में

होमो इरेक्टस ने शायद मांस खाया था। नियंडरथल मानव, जिसकी मस्तिष्क की क्षमता 1400cc थी, 1,00,000-40,000 वर्ष पहले निकट पूर्व और मध्य एशिया में रहता था। वे अपने शरीर की रक्षा के लिए खालों का उपयोग करते थे और अपने मृतकों को दफनाते थे। होमो सेपियंस अफ्रीका में उत्पन्न हुआ और महाद्वीपों में फैल गया और विशिष्ट जातियों में विकसित हुआ। 75,000-10,000 वर्ष पहले हिम युग के दौरान आधुनिक होमो सेपियंस उत्पन्न हुआ। प्रागैतिहासिक गुफा कला लगभग 18,000 वर्ष पहले विकसित हुई। प्रागैतिहासिक मानवों द्वारा बनाई गई ऐसी ही एक गुफा चित्रकारी मध्य प्रदेश के रायसेन जिले में भimbetka शैल आश्रय में देखी जा सकती है। कृषि लगभग 10,000 वर्ष पहले आई और मानव बस्तियां शुरू हुईं। बाकी जो हुआ वह सभ्यताओं के विकास और पतन की मानव इतिहास का हिस्सा है।

सारांश

पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति को केवल ब्रह्मांड की उत्पत्ति—विशेषतः पृथ्वी की उत्पत्ति—के पृष्ठभूमि के विरुद्ध ही समझा जा सकता है। अधिकांश वैज्ञानिक मानते हैं कि रासायनिक विकास, अर्थात् जैव-अणुओं का निर्माण, जीवन के प्रथम कोशिकीय रूपों के प्रकट होने से पहले हुआ। इसके बाद की घटनाएँ—जो कि जीवन के प्रथम रूप के साथ घटित हुईं—प्राकृतिक चयन के डार्विनीय विचारों पर आधारित एक अनुमानित कथा हैं। पृथ्वी पर जीवन-रूपों की विविधता लाखों वर्षों से परिवर्तित होती रही है। यह सामान्यतः माना जाता है कि किसी जनसंख्या में विचरण परिवर्तनीय अनुकूलता का कारण बनता है। आवास खंडन और आनुवंशिक ड्रिफ्ट जैसी अन्य घटनाएँ इन विचरणों को बढ़ा सकती हैं, जिससे नई प्रजातियों का प्रकट होना और इस प्रकार विकास संभव होता है। समानता (होमोलॉजी) शाखायन वंशानुक्रम के विचार से व्याख्यायित होती है। तुलनात्मक शारीरिक रचना, जीवाश्मों और तुलनात्मक जैव-रसायन का अध्ययन विकास के प्रमाण प्रदान करता है। व्यक्तिगत प्रजातियों की विकास-कथाओं में आधुनिक मानव के विकास की कथा सबसे रोचक है और ऐसा प्रतीत होता है कि यह मानव मस्तिष्क और भाषा के विकास के समानांतर चलती है।