আজ, অক্সিজেন জীবনের জন্য অপরিহার্য এবং আমরা যে বাতাসে শ্বাস নিই সেখানে ক্রমাগত উপস্থিত থাকে। কিন্তু পৃথিবীর প্রাথমিক ইতিহাসের বেশিরভাগের জন্য, এটি সত্য ছিল না। গ্রেট অক্সিডেশন ইভেন্ট (GOE) নামে পরিচিত একটি ক্রান্তিকালীন সময়ে, প্রায় 2.3 বিলিয়ন বছর আগে পর্যন্ত অক্সিজেন বায়ুমণ্ডলের একটি স্থিতিশীল অংশ হয়ে ওঠেনি। এই পরিবর্তনটি স্থায়ীভাবে গ্রহটিকে পরিবর্তিত করে এবং অক্সিজেন-শ্বাসপ্রশ্বাসের জীবের বিকাশ ও বিকাশের পথ তৈরি করে।
এখন, এমআইটি গবেষকরা প্রমাণ দিয়েছেন যে জীবনের কিছু রূপ হয়তো জিও-এর লক্ষ লক্ষ বছর আগে অক্সিজেন ব্যবহার করতে শিখেছে। তাদের অনুসন্ধানগুলি পৃথিবীতে বায়বীয় শ্বাস-প্রশ্বাসের প্রাথমিক লক্ষণগুলির প্রতিনিধিত্ব করতে পারে।
গবেষণায় প্রকাশিত হয়েছে Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecologyএমআইটির ভূ-বিজ্ঞানীরা একটি মূল এনজাইমের উৎপত্তি অনুসন্ধান করেছেন যা জীবকে অক্সিজেন গ্রহণ করতে দেয়। এই এনজাইমটি বর্তমানে বেশিরভাগ বায়বীয়, অক্সিজেন শ্বাস-প্রশ্বাসে উপস্থিত রয়েছে। দলটি স্থির করেছে যে এটি প্রথম মেসোআর্চিয়ানের সময় বিকশিত হয়েছিল, একটি ভূতাত্ত্বিক যুগ যা মহান অক্সিডেশন ইভেন্টের কয়েক মিলিয়ন বছর আগে ঘটেছিল।
তাদের ফলাফল পৃথিবীর ইতিহাসে দীর্ঘস্থায়ী রহস্যের উত্তর দিতে সাহায্য করতে পারে। যদি অক্সিজেন উৎপাদনকারী জীবাণুগুলো এত দ্রুত আবির্ভূত হয়, তাহলে বায়ুমণ্ডলে অক্সিজেন জমা হতে এত সময় লাগলো কেন?
সায়ানোব্যাকটেরিয়া এবং প্রাথমিক অক্সিজেন উত্পাদন
প্রথম পরিচিত অক্সিজেন উত্পাদক ছিল সায়ানোব্যাকটেরিয়া। এই জীবাণুগুলি সালোকসংশ্লেষণের মাধ্যমে সূর্যালোক এবং জল ব্যবহার করার ক্ষমতা তৈরি করেছিল, একটি উপজাত হিসাবে অক্সিজেন মুক্ত করে। বিজ্ঞানীরা অনুমান করেন যে সায়ানোব্যাকটেরিয়া প্রায় 2.9 বিলিয়ন বছর আগে আবির্ভূত হয়েছিল। এর মানে হল যে তারা সম্ভবত গ্রেট অক্সিডেশন ইভেন্টের আগে লক্ষ লক্ষ বছর ধরে অক্সিজেন তৈরি করছিল।
তাহলে সেই প্রাথমিক অক্সিজেনের কী হল?
গবেষকরা দীর্ঘদিন ধরে সন্দেহ করেছিলেন যে শিলাগুলির সাথে রাসায়নিক বিক্রিয়া পরিবেশ থেকে এর বেশিরভাগ অংশ সরিয়ে দিয়েছে। নতুন এমআইটি গবেষণায় পরামর্শ দেওয়া হয়েছে যে জীবন্ত প্রাণীরাও এটি গ্রাস করতে পারে।
দলটি প্রমাণ পেয়েছে যে কিছু জীবাণু GOE এর অনেক আগে এনজাইম ব্যবহার করে অক্সিজেন বিবর্তিত হয়েছিল। সায়ানোব্যাকটেরিয়ার কাছাকাছি বসবাসকারী জীবগুলি এই এনজাইমটি ব্যবহার করে দ্রুত অল্প পরিমাণে অক্সিজেন গ্রহণ করতে পারে যখন এটি উত্পাদন করতে পারে। যদি তাই হয়, প্রাথমিক জীবন কয়েক মিলিয়ন বছর বায়ুমণ্ডলে অক্সিজেনের বিল্ড আপ ধীর হয়ে যেত।
“এটি বায়বীয় শ্বাস-প্রশ্বাসের গল্পকে নাটকীয়ভাবে পরিবর্তন করে,” ফাতিমা হুসেন বলেছেন, MIT এর আর্থ, অ্যাটমোস্ফিয়ারিক অ্যান্ড প্ল্যানেটারি সায়েন্সেস (EAPS) বিভাগের পোস্টডক এবং অধ্যয়নের সহ-লেখক৷ “আমাদের গবেষণা এই সাম্প্রতিক উদীয়মান গল্পে যোগ করে যে জীবন পূর্বের চিন্তার চেয়ে অনেক আগে অক্সিজেন ব্যবহার করতে পারে। এটি আমাদের দেখায় যে পৃথিবীর ইতিহাসের সমস্ত সময়কাল জুড়ে জীবন কতটা অবিশ্বাস্যভাবে উদ্ভাবনী ছিল।”
অন্যান্য সহ-লেখকদের মধ্যে রয়েছে গ্রেগরি ফোর্নিয়ার, এমআইটি-তে ভূ-বিজ্ঞানের সহযোগী অধ্যাপক, হাইতাও শ্যাং এবং ওরেগন বিশ্ববিদ্যালয়ের স্টিলিয়ানোস লুকাস।
বায়বীয় শ্বসন উৎপত্তি ট্রেসিং
কাজটি পৃথিবীতে অক্সিজেনের ইতিহাস পুনর্গঠনের লক্ষ্যে এমআইটি-তে বছরের পর বছর গবেষণার উপর ভিত্তি করে তৈরি করা হয়েছে। পূর্ববর্তী গবেষণাগুলি প্রতিষ্ঠিত করতে সাহায্য করেছিল যে সায়ানোব্যাকটেরিয়া প্রায় 2.9 বিলিয়ন বছর আগে অক্সিজেন তৈরি করতে শুরু করেছিল, যখন প্রায় 2.33 বিলিয়ন বছর আগে গ্রেট অক্সিডেশন ইভেন্টের সময় অক্সিজেন স্থায়ীভাবে বায়ুমণ্ডলে জমা হয় নি।
হোসেন এবং তার সহকর্মীদের জন্য, সেই দীর্ঘ ব্যবধান একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন উত্থাপন করেছিল।
“আমরা জানি যে অক্সিজেন উত্পাদনকারী অণুজীবগুলি মহান জারণ ঘটনার অনেক আগে থেকেই বিদ্যমান ছিল,” বলেছেন হুসেন৷ “সুতরাং এটা জিজ্ঞাসা করা স্বাভাবিক ছিল যে, সেই সময়ে আশেপাশে কি এমন কোন জীবন ছিল যে বায়বীয় শ্বাস-প্রশ্বাসের জন্য সেই অক্সিজেন ব্যবহার করতে সক্ষম হতে পারে?”
যদি কিছু জীব ইতিমধ্যেই অক্সিজেন ব্যবহার করত, এমনকি অল্প পরিমাণেও, তারা যথেষ্ট সময়ের জন্য বায়ুমণ্ডলীয় মাত্রা কম রাখতে সাহায্য করত।
এই ধারণাটি অন্বেষণ করার জন্য, গবেষকরা হেম কপার অক্সিজেন রিডাক্টেসের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করেছেন। এই এনজাইমগুলি বায়বীয় শ্বাস-প্রশ্বাসের জন্য প্রয়োজনীয় কারণ তারা অক্সিজেনকে জলে রূপান্তর করে। ব্যাকটেরিয়া থেকে মানুষ পর্যন্ত, আজকে বেশিরভাগ অক্সিজেন-শ্বাস-প্রশ্বাসের জীবের মধ্যে এগুলি পাওয়া যায়।
“আমরা আমাদের বিশ্লেষণের জন্য এই এনজাইমের মূলকে লক্ষ্য করেছি কারণ এখানেই অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়াটি ঘটছে,” হোসেন ব্যাখ্যা করেন।
জীবনের গাছে এনজাইমের ম্যাপিং
এই এনজাইমটি কখন প্রথম উপস্থিত হয়েছিল তা নির্ধারণ করতে দলটি যাত্রা করেছিল। তারা এর জেনেটিক সিকোয়েন্স শনাক্ত করেছে এবং তারপরে মিলে যাওয়া সিকোয়েন্স খুঁজে পেতে লক্ষ লক্ষ প্রজাতির বিশাল জিনোম ডাটাবেস অনুসন্ধান করেছে।
“এই কাজের সবচেয়ে কঠিন অংশ ছিল যে আমাদের কাছে এত ডেটা ছিল,” ফোর্নিয়ার বলেছেন। “এই এনজাইমটি সর্বব্যাপী এবং বেশিরভাগ আধুনিক জীবের মধ্যে উপস্থিত। তাই আমাদেরকে একটি ডেটাসেটে নমুনা এবং ফিল্টার করতে হয়েছিল যা আধুনিক জীবনের বৈচিত্র্যের প্রতিনিধিত্ব করে এবং সেইসাথে গণনা করার জন্য যথেষ্ট ছোট, যা তুচ্ছ নয়।”
কয়েক হাজার প্রজাতির তথ্য সংকুচিত করার পরে, গবেষকরা এনজাইম ক্রমগুলিকে জীবনের একটি বিবর্তনীয় বৃক্ষে স্থাপন করেছিলেন। এটি তাদের অনুমান করার অনুমতি দেয় যখন বিভিন্ন শাখার উদ্ভব হয়েছিল।
যখন জীবাশ্মের প্রমাণ একটি নির্দিষ্ট জীবের জন্য বিদ্যমান ছিল, বিজ্ঞানীরা গাছের সেই শাখাটি সংরক্ষণের জন্য তার আনুমানিক বয়স ব্যবহার করেছিলেন। একাধিক জীবাশ্ম-ভিত্তিক সময় পয়েন্ট প্রয়োগ করে, তারা কখন এনজাইমগুলি বিবর্তিত হয়েছিল সে সম্পর্কে তাদের অনুমান পরিমার্জিত করেছিল।
তাদের বিশ্লেষণে এনজাইমটি মেসোআর্চিয়ান যুগে পাওয়া গেছে, যা 3.2 থেকে 2.8 বিলিয়ন বছর আগে বিস্তৃত ছিল। গবেষকরা বিশ্বাস করেন যখন এনজাইম এবং অক্সিজেন ব্যবহার করার ক্ষমতা প্রথম দেখা দেয়। সেই সময়সীমা মহাজারণ ইভেন্টের কয়েকশো মিলিয়ন বছর আগে।
অনুসন্ধানগুলি দেখায় যে সায়ানোব্যাকটেরিয়া অক্সিজেন উত্পাদন শুরু করার পরপরই, অন্যান্য জীবগুলি এটি ব্যবহার করার জন্য যন্ত্রপাতি তৈরি করে। সায়ানোব্যাকটেরিয়ার কাছাকাছি বসবাসকারী অণুজীবগুলি অবিলম্বে নির্গত অক্সিজেন শোষণ করতে পারে। এটি করতে গিয়ে, এই প্রাথমিক বায়বীয় জীবগুলি কয়েক মিলিয়ন বছর ধরে বায়ুমণ্ডলে অক্সিজেন জমা হতে বাধা দিতে সাহায্য করেছিল।
“একসাথে নেওয়া, MIT গবেষণা কিভাবে পৃথিবীর অক্সিজেনেশন অগ্রগতি সম্পর্কে আমাদের জ্ঞানের ফাঁক পূরণ করেছে,” হুসেন বলেছেন। “ধাঁধার টুকরোগুলো একসাথে মানানসই এবং সত্যিই রূপরেখা দেয় কিভাবে জীবন এই নতুন, অক্সিজেন-সমৃদ্ধ বিশ্বে বৈচিত্র্য আনতে এবং বেঁচে থাকতে সক্ষম হয়েছিল।”
এই গবেষণাটি আংশিকভাবে, রিসার্চ কর্পোরেশন ফর সায়েন্স অ্যাডভান্সমেন্ট SciALOG প্রোগ্রাম দ্বারা সমর্থিত ছিল।
