इवोल्यूशन मार जानवरों को मारता है आपदाओं से बचाता है

कंप्यूटर सिमुलेटर साक्ष्य पाते हैं कि प्रतियोगिता, भविष्यवाणी और विकास के संयोजन से ब्रह्मांड के किसी भी हिस्से में प्रजातियों की विविधता के लिए पारिस्थितिक तंत्र को धक्का देना चाहिए।

पर्यावरणविद लंबे समय से विचार कर रहे हैं कि कैसे समुद्री पारिस्थितिकी प्रणालियों में समान संसाधनों के लिए प्लवक की विभिन्न प्रजातियां प्रतिस्पर्धा कर रही हैं

1960 में अमेरिकन सोसाइटी ऑफ नेचुरलिस्ट्स की एक बैठक में, प्रसिद्ध ब्रिटिश पारिस्थितिकीविद् जे। एवलिन हचिंसन ने " प्लैंकटन विरोधाभास " का वर्णन किया । यदि आप समुद्र के पानी की एक कुप्पी को देखते हैं, तो यह एक ही महत्वपूर्ण तत्वों और पोषक तत्वों के लिए प्रतिस्पर्धा करते हुए, प्लवक के विभिन्न प्रतिनिधियों से भरा होगा। इसी समय, प्राकृतिक चयन का दावा है कि समय के साथ एक पारिस्थितिक आला को एक प्रजाति पर कब्जा करना चाहिए - इस अवधारणा को " प्रतिस्पर्धी बहिष्कार के सिद्धांत " के रूप में जाना जाता है। प्लैंकटन के लिए जो सच है वह कई प्रोटोजोआ, पौधों, पक्षियों, मछलियों और अन्य जीवों के लिए सच है। स्थिर सह-अस्तित्व में पारिस्थितिकी तंत्र में इतनी अधिक प्रतिस्पर्धी प्रजातियाँ कैसे हो सकती हैं?

उस पल से, पर्यावरणविद् इस कष्टप्रद विरोधाभास पर विचार करते हैं, लेकिन आमतौर पर एक समाधान के रूप में विजेता (KTW) परिकल्पना को मारने का प्रस्ताव करके शांत हो जाते हैं। यह शिकारी-शिकार संबंधों पर आधारित है जो कुछ प्रजातियों के बीच पारिस्थितिकी तंत्र में मौजूद है। जब एक प्रजाति प्रतियोगियों को निचोड़ना शुरू करती है, तो इसकी आबादी का विकास शिकारियों को इसे फलने-फूलने की अनुमति देता है। शिकारी अंततः पीड़ितों की संख्या कम कर देते हैं (इसलिए "विजेता को मारें")। प्रतियोगिता और भविष्यवाणी का संयोजन संतुलन के लिए सह-अस्तित्व में युद्धरत प्रजातियों की कई आबादी की अनुमति देता है। यूपी की परिकल्पना कई पारिस्थितिकीविदों के लिए जैव विविधता के लिए एक सुविधाजनक स्पष्टीकरण बन गई है।


नासा गोल्डनफील्ड और ची सू की नासा के खगोल विज्ञान और सार्वभौमिक जीवविज्ञान संस्थान और जैविक जीनोमिक्स संस्थान से करला वोसे

जब नासा गोल्डनफेल्ड, नासा इंस्टीट्यूट ऑफ एस्ट्रोबायोलॉजी एंड यूनिवर्सल बायोलॉजी के निदेशक, और ची सू, जीवविज्ञान जीनोमिक्स संस्थान में अपनी प्रयोगशाला में स्नातक छात्र। कार्ल वोइस ने 2015 में यूपी की परिकल्पना का अधिक विस्तार से अध्ययन करना शुरू किया, वे इसका खंडन नहीं करने वाले थे। उन्होंने बिल्कुल अध्ययन किया कि जीवन और पारिस्थितिक तंत्र के गुण अंतरिक्ष में हर जगह पाए जा सकते हैं। ऐसी संपत्ति के लिए जैव विविधता एक अच्छा उम्मीदवार लगता था। "यदि आप पृथ्वी के विभिन्न पृथक पारिस्थितिक तंत्रों को देखते हैं, तो आप हर जगह जैव विविधता पा सकते हैं," सू ने कहा। वे रुचि रखते थे कि यह जैव विविधता क्या बना सकती है और बनाए रख सकती है, और क्या समान कारक अन्य ग्रहों पर काम करेंगे।

लेकिन उन्हें अवास्तविक गणना मिली जो आमतौर पर यूपी की परिकल्पना की पुष्टि करने के लिए मॉडल में उपयोग की जाती थी। "वे आबादी का वर्णन करते हैं जैसे कि व्यक्तिगत व्यक्ति मौजूद नहीं थे। यह ऐसा है जैसे हम परमाणुओं पर विचार किए बिना एक तरल का वर्णन कर रहे थे, ”गोल्डनफील्ड ने एक पत्र में समझाया। चूंकि इन मॉडलों ने आबादी को कुछ प्रतिशत तक गिरने के बाद भी पुनर्प्राप्त करने की अनुमति दी, इसलिए उन्होंने विलुप्त होने की संभावना को कम करके आंका। गोल्डनफेल्ड और सू ने इस समस्या को "स्टोकेस्टिक शोर" की अनुपस्थिति कहा, क्योंकि गणना एक वास्तविक दुनिया की बाधा द्वारा गणितीय रूप से यादृच्छिक अनुक्रम की गड़बड़ी को प्रतिबिंबित नहीं करती है।

सू और गोल्डनफेल्ड ने मॉडल को रीमेक करने का फैसला किया, जिससे उन्हें यथार्थवाद मिला। सू ने कहा, "हमें उम्मीद नहीं थी कि यूपी की परिकल्पना काम करना बंद कर देगी।" "हम सिर्फ यह देखना चाहते थे कि शोर के अलावा कुछ बदल जाए या नहीं।"

हाल ही में उन्होंने फिजिकल रिव्यू लेटर्स जर्नल में जो नतीजे बताए हैं, वे विनाशकारी निकले। प्रजातियों की जैव विविधता और सह-अस्तित्व पर संख्या अभी गिर नहीं रही है - वे गायब हो गए हैं। "वास्तव में, सभी प्रजातियां विलुप्त हो गई हैं," सू ने कहा। दोहराया परीक्षणों में, पीड़ितों की उतार-चढ़ाव आबादी लगातार शून्य हो गई, और फिर भोजन की कमी के कारण शिकारियों की मृत्यु हो गई। कभी-कभी यह प्रणाली प्रजातियों, शिकार और शिकारियों की एक जोड़ी के लिए नीच हो जाती है, जो काफी समय से अस्तित्व में थी, लेकिन यहां तक ​​कि ये विकल्प हमेशा स्थिर नहीं थे। प्रकृति में निहित विविधता में समृद्ध, कहीं भी नहीं था।

लेकिन मुकदमा और गोल्डनफील्ड ने एक और कदम उठाया, जिसमें पिछले सिमुलेशन द्वारा विकसित कुछ बेहिसाब शामिल था: विकास। उन्होंने शिकारियों को भगाने की अपनी क्षमता में सुधार करने और शिकारियों को पकड़ने के लिए शिकारियों को बेहतर बनने की अनुमति दी।

परिणामस्वरूप, पीड़ितों और शिकारियों की बढ़ती क्षमताओं के समानांतर एक हथियार की दौड़ सामने आई, और इसने सब कुछ बदल दिया। इस प्रतियोगिता ने विभिन्न प्रजातियों को प्रणाली में जोड़ा, और यूई के प्रभाव ने प्रजातियों में से एक की जीत को रोक दिया। जैव विविधता खिल गई है।

सू और गोल्डनफील्ड जीनोमिक्स में प्रकृति में सह-विकास की गतिशीलता के प्रमाण देखते हैं। "यदि आप बैक्टीरिया का अध्ययन करते हैं और जीनोम के क्षेत्रों को पाते हैं जो तेजी से विकसित हो रहे हैं, तो यह पता चलता है कि ये क्षेत्र वायरस के प्रतिरोध से जुड़े हैं," सू ने कहा। जैसा कि उनके यूपी मॉडल के सह-विकास इंगित करते हैं, वायरस के प्रतिरोध के क्षेत्र में प्राकृतिक चयन के प्रभाव एक और प्रेरणा को सुदृढ़ करते हैं - उदाहरण के लिए, अन्य बैक्टीरिया के साथ प्रतिस्पर्धा करना बेहतर है।

फिर भी, यह पूरी तरह से ठोस सबूत नहीं है, और शोधकर्ताओं ने अपने निष्कर्षों की सामान्यता का अधिक गहन अध्ययन करने की योजना बनाई है। वे यह देखना चाहते हैं कि अगर शिकारियों को पीड़ितों के बारे में कम जानकारी मिलती है तो क्या होता है। गोल्डनफेल्ड ने कहा कि विचार के लिए एक और विषय है, बैक्टीरिया और अन्य कोशिकाओं को मारने के अलावा, वायरस कभी-कभी उनके बीच जीन ले जाते हैं। उन्होंने कहा, "जीन के लिए शिकारी और टैक्सी ड्राइवर," ने कहा, "पारिस्थितिकी तंत्र के विकास और स्थिरता के लिए गंभीर परिणाम हो सकते हैं।"

यह भी स्पष्ट नहीं है कि सह-विकास का यूपी मॉडल सभी प्रकार के जीवन पर समान रूप से लागू है या नहीं। “सिद्धांत रूप में, शिकारियों और पीड़ितों की बातचीत सूक्ष्मजीवों तक सीमित नहीं है। यह हर जगह चला जाता है, नीचे खरगोशों और लोमड़ियों के लिए, ”सू ने कहा। लेकिन उन्होंने यह भी कहा कि उनके मॉडल से पता चलता है कि विकासवादी परिवर्तन (उत्परिवर्तन) और पर्यावरणीय परिवर्तन (जीवों की मृत्यु और मृत्यु) एक ही समय पर और लगभग समान आवृत्ति के साथ होते हैं। "खरगोशों और लोमड़ियों जैसी प्रजातियों के लिए, यह सच नहीं है, लेकिन सूक्ष्मजीवों में यह अक्सर पाया जाता है।"

दक्षिणी कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय में जैविक विज्ञान के एक प्रोफेसर जैद फुरमैन के अनुसार, मॉडलिंग आमतौर पर एक उपयोगी दृष्टिकोण है, लेकिन इसे सावधानी से संभालना चाहिए। "कुछ धारणाएं और पहलू सीधे जटिल प्राकृतिक प्रणालियों पर लागू होते हैं, और कुछ नहीं करते हैं।" चूंकि सूक्ष्मजीव समुदाय जीवित रहने के लिए विभिन्न रणनीतियों का उपयोग करते हैं, उन्होंने कहा, "मॉडल दूसरों के मुकाबले समुदाय के कुछ हिस्सों पर लागू किया जा सकता है।"

लेकिन अगर मॉडल व्यापक प्रयोज्यता को प्रदर्शित करता है, तो, गोल्डनफील्ड के अनुसार, "यह दिखाएगा कि पारिस्थितिक तंत्र में विविध आबादी प्राप्त करने के लिए बहुत सामान्य दृष्टिकोण हैं, और यह कि मोनोकल्चर एक अपवाद है, एक नियम नहीं है।" यह उम्मीद की जा सकती है कि अन्य ग्रहों और चंद्रमाओं पर भी जीवन का विकास जटिल पारिस्थितिक तंत्र की विविधता को जन्म देगा। उन्होंने कहा कि उनकी प्रयोगशाला के भविष्य के क्षेत्रों में से एक विभिन्न प्रकार के जीवों से "सामाजिक चयापचय के उद्भव" का अध्ययन होगा, जिनमें से प्रत्येक अपने स्वयं के वातावरण में सामग्री को अपने तरीके से संसाधित करता है।


सैटर्न का छठा सबसे बड़ा उपग्रह, एन्सेलेडस, सौर मंडल के सबसे होनहार स्थानों में से एक माना जाता है, जहाँ पर बाहरी जीवन विकसित हो सकता था। इसकी बर्फ की सतह में दरारें से पानी की धाराएं टूट जाती हैं, जो बर्फ के नीचे पानी के विशाल महासागर की उपस्थिति का संकेत देती हैं।

यह विचार अंतरिक्ष अन्वेषण के लिए काम में आ सकता है जब हम बृहस्पति, यूरोप के चंद्रमा और शनि के चंद्रमा, एन्सेलेडस के चंद्रमा की सतह को कवर करने वाले बर्फ के नीचे समुद्रों में जीवन की तलाश में जांच भेजते हैं। यदि वहां जीवन है, तो उन्हें पूरे पारिस्थितिक तंत्र के जैव रासायनिक संकेतों को देखना होगा, न कि व्यक्तिगत जीवों को।

नासा की जेट प्रोपल्शन लेबोरेटरी में डिप्टी प्रोजेक्ट मैनेजर केविन पीटर हैंड के अनुसार, मंगल, यूरोप, एंसेलडस और जीवन के अन्य संभावित आश्रयों की यात्रा के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरण पहले से ही पारिस्थितिक तंत्र से संबंधित प्रभावों के संकेतों की तलाश में हैं। उन्होंने कहा कि यूरोप के लिए प्रस्तावित जांच अवधारणा, जिस पर वह काम कर रहे हैं, विशेष रूप से "कम से कम नौ अलग-अलग, पूरक माप लेने के लिए डिज़ाइन किया गया है जो व्यक्तिगत प्रजातियों पर प्रतिक्रिया नहीं देते हैं", उदाहरण के लिए, कार्बनिक की जटिलता और शुद्धता यौगिकों और सेलुलर के सदृश संरचनाओं के नमूनों में उपस्थिति।

लेकिन अगर एस्ट्रोबायोलॉजिस्ट अलौकिक जीवन के मौलिक अस्तित्व के सवाल का सामना करते हैं और यह अध्ययन करना शुरू कर सकते हैं कि अन्य पारिस्थितिक तंत्र की गतिशीलता पृथ्वी के उन लोगों से कितनी मिलती है, तो प्लेंक्टन विरोधाभास के समाधान का ज्ञान एक निर्णायक भूमिका निभा सकता है।