विकास | Evolution
जीवन की उत्पत्ति
डार्विन का सिद्धांत
अनुकूली विकिरण
मानव विकास
विकास
(Evolution)
(Evolution)
पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति, उसके क्रमिक परिवर्तनों और मानव जाति के उदय का एक वैज्ञानिक सफर
समय के साथ बदलाव की कहानी
सरलतम एककोशिकीय जीव से लेकर आधुनिक मनुष्य तक, यह अरबों वर्षों के विकास का परिणाम है।
प्रस्तावना और जीवन की उत्पत्ति (Origin of Life)
विकासवादी जीव विज्ञान (Evolutionary Biology) पृथ्वी पर जीवन के रूपों के इतिहास का अध्ययन है। पृथ्वी का इतिहास ब्रह्मांड के इतिहास से जुड़ा है। बिग बैंग सिद्धांत (Big Bang Theory) ब्रह्मांड की उत्पत्ति को समझाने का प्रयास करता है। यह एक महाविस्फोट था, जिसके बाद ब्रह्मांड का विस्तार हुआ और तापमान कम हुआ। आकाशगंगाओं (Galaxies) का निर्माण हुआ। हमारी आकाशगंगा ('मिल्की वे') के सौरमंडल में, पृथ्वी की उत्पत्ति लगभग 4.5 बिलियन (450 करोड़) वर्ष पूर्व मानी जाती है।
जीवन कैसे शुरू हुआ? (Theories of Origin)
प्रारंभिक पृथ्वी पर कोई वायुमंडल नहीं था। जलवाष्प, मीथेन, अमोनिया और कार्बन डाइऑक्साइड ने सतह को ढक लिया था। सूर्य की UV किरणों ने पानी को H2 और O2 में तोड़ दिया। ऑक्सीजन ने अमोनिया और मीथेन के साथ मिलकर पानी, CO2 आदि बनाए। ओजोन परत (Ozone layer) बनी। जैसे-जैसे यह ठंडा हुआ, जलवाष्प बारिश के रूप में गिरकर महासागरों का निर्माण करने लगा। पृथ्वी की उत्पत्ति के 500 मिलियन वर्ष बाद (लगभग 4 बिलियन वर्ष पूर्व) जीवन प्रकट हुआ।
ओपेरिन-हाल्डेन परिकल्पना और मिलर-यूरे प्रयोग
ओपेरिन (रूस) और हाल्डेन (इंग्लैंड) ने प्रस्तावित किया कि जीवन का पहला रूप पहले से मौजूद निर्जीव कार्बनिक अणुओं (जैसे RNA, प्रोटीन आदि) से आया होगा। इसे रासायनिक विकास (Chemical evolution) कहा जाता है।
स्टेनली मिलर और हेरोल्ड यूरे का प्रयोग (1953): उन्होंने प्रयोगशाला में प्रारंभिक पृथ्वी जैसी स्थितियां बनाईं। उन्होंने एक बंद फ्लास्क में CH4, H2, NH3 और जलवाष्प को 800°C पर रखा और इलेक्ट्रिक डिस्चार्ज (चिंगारी) उत्पन्न की।
उन्होंने पाया कि इस मिश्रण से अमीनो अम्ल (Amino acids) का निर्माण हुआ। अन्य प्रयोगों में शर्करा, नाइट्रोजन बेस, वर्णक और वसा प्राप्त हुए। इससे रासायनिक विकास के सिद्धांत को मान्यता मिली।
जीवन का पहला अकोशिकीय (Non-cellular) रूप 3 बिलियन वर्ष पूर्व उत्पन्न हुआ होगा (विशाल अणु जैसे RNA, प्रोटीन, पॉलीसैकेराइड)। जीवन का पहला कोशिकीय रूप (Cellular form) लगभग 2000 मिलियन वर्ष पूर्व प्रकट हुआ, जो संभवतः जलीय वातावरण में एकल कोशिकाएं थीं।
जीवन के रूपों का विकास - एक सिद्धांत
लंबे समय तक, विशिष्ट सृजन (Special Creation) के धार्मिक सिद्धांत को माना जाता था, जिसके अनुसार पृथ्वी केवल 4000 वर्ष पुरानी है और जो जीव आज हैं, वे ऐसे ही बनाए गए थे। इन विचारों को 19वीं सदी में चुनौती दी गई।
चार्ल्स डार्विन और प्राकृतिक वरण (Charles Darwin & Natural Selection)
चार्ल्स डार्विन ने H.M.S. Beagle नामक समुद्री जहाज पर दुनिया भर (विशेषकर दक्षिण अमेरिका और गैलापागोस द्वीप समूह) की यात्रा की। उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि:
1. मौजूदा जीवित जीवों में एक-दूसरे के साथ ही नहीं, बल्कि उन जीवों के साथ भी समानताएं हैं जो लाखों वर्ष पहले मौजूद थे।
2. जीवन के रूप समय के साथ विकसित (Evolve) हुए हैं।
3. किसी आबादी में विविधताएं (Variations) अंतर्निहित होती हैं। जो लक्षण किसी जीव को उसके पर्यावरण (संसाधन, जलवायु, शिकारी) में बेहतर अनुकूलित (Adapted) करते हैं, वे उन्हें जीवित रहने और अधिक संताने पैदा करने में मदद करते हैं।
4. डार्विन ने इसे फिटनेस (Fitness) कहा—जिसका अंतिम अर्थ प्रजनन फिटनेस (Reproductive fitness) है।
5. जो बेहतर अनुकूलित हैं, उन्हें प्रकृति द्वारा चुना जाता है। इसे प्राकृतिक वरण (Natural Selection) कहा गया, जो विकास का मुख्य तंत्र है।
(अल्फ्रेड वालेस / Alfred Wallace, एक प्रकृतिवादी जिन्होंने मलय द्वीपसमूह में काम किया, ने भी लगभग उसी समय डार्विन के समान ही निष्कर्ष निकाले थे)।
1. मौजूदा जीवित जीवों में एक-दूसरे के साथ ही नहीं, बल्कि उन जीवों के साथ भी समानताएं हैं जो लाखों वर्ष पहले मौजूद थे।
2. जीवन के रूप समय के साथ विकसित (Evolve) हुए हैं।
3. किसी आबादी में विविधताएं (Variations) अंतर्निहित होती हैं। जो लक्षण किसी जीव को उसके पर्यावरण (संसाधन, जलवायु, शिकारी) में बेहतर अनुकूलित (Adapted) करते हैं, वे उन्हें जीवित रहने और अधिक संताने पैदा करने में मदद करते हैं।
4. डार्विन ने इसे फिटनेस (Fitness) कहा—जिसका अंतिम अर्थ प्रजनन फिटनेस (Reproductive fitness) है।
5. जो बेहतर अनुकूलित हैं, उन्हें प्रकृति द्वारा चुना जाता है। इसे प्राकृतिक वरण (Natural Selection) कहा गया, जो विकास का मुख्य तंत्र है।
(अल्फ्रेड वालेस / Alfred Wallace, एक प्रकृतिवादी जिन्होंने मलय द्वीपसमूह में काम किया, ने भी लगभग उसी समय डार्विन के समान ही निष्कर्ष निकाले थे)।
विकास के प्रमाण क्या हैं? (Evidences for Evolution)
पृथ्वी पर जीवन का विकास हुआ है, इसके प्रमाण कई दिशाओं से मिलते हैं:
1. जीवाश्म विज्ञान संबंधी प्रमाण (Paleontological Evidence)
जीवाश्म (Fossils) चट्टानों में संरक्षित जीवन के अतीत के अवशेष हैं। विभिन्न आयु की अवसादी चट्टानों (Sedimentary rocks) के अध्ययन से पता चलता है कि विभिन्न युगों में जीवन के अलग-अलग रूप मौजूद थे। कुछ आज विलुप्त (Extinct) हो गए हैं (जैसे डायनासोर)। यह दर्शाता है कि जीवन के रूप समय के साथ बदलते रहते हैं।
2. आकारिकी और शरीर रचना संबंधी प्रमाण (Morphological & Anatomical)
समजात अंग (Homologous Organs) और अपसारी विकास (Divergent Evolution)
ऐसे अंग जिनकी मूल संरचना (Basic structure) और उत्पत्ति समान होती है, लेकिन उनके कार्य अलग-अलग हो सकते हैं, समजात अंग कहलाते हैं। यह समान पूर्वजों (Common ancestry) को दर्शाता है। जब एक ही संरचना विभिन्न जरूरतों के अनुकूल अलग-अलग दिशाओं में विकसित होती है, तो इसे अपसारी विकास (Divergent Evolution) कहते हैं।
जंतुओं में उदाहरण: व्हेल के चप्पू (Flippers), चमगादड़ के पंख (Wings), चीते के अगले पैर और मानव के हाथ। इन सभी की हड्डियों (Humerus, radius, ulna, carpals) का पैटर्न समान है, लेकिन कार्य (तैरना, उड़ना, दौड़ना, पकड़ना) अलग हैं。
पौधों में उदाहरण: बोगनवेलिया (Bougainvillea) का कांटा (Thorn) और कुकुरबिटा (Cucurbita) का प्रतान (Tendril)। दोनों तने के रूपांतरण हैं।
जंतुओं में उदाहरण: व्हेल के चप्पू (Flippers), चमगादड़ के पंख (Wings), चीते के अगले पैर और मानव के हाथ। इन सभी की हड्डियों (Humerus, radius, ulna, carpals) का पैटर्न समान है, लेकिन कार्य (तैरना, उड़ना, दौड़ना, पकड़ना) अलग हैं。
पौधों में उदाहरण: बोगनवेलिया (Bougainvillea) का कांटा (Thorn) और कुकुरबिटा (Cucurbita) का प्रतान (Tendril)। दोनों तने के रूपांतरण हैं।
समरूप अंग (Analogous Organs) और अभिसारी विकास (Convergent Evolution)
ऐसे अंग जिनकी मूल संरचना और उत्पत्ति अलग-अलग होती है, लेकिन वे समान कार्य (Similar functions) करते हैं, समरूप अंग कहलाते हैं। जब विभिन्न पूर्वजों वाले जीव एक समान आवास में रहने के कारण समान अनुकूलन (Adaptations) विकसित करते हैं, तो इसे अभिसारी विकास (Convergent Evolution) कहते हैं।
जंतुओं में उदाहरण: तितली के पंख और पक्षी के पंख (दोनों उड़ने का काम करते हैं लेकिन संरचना अलग है)। ऑक्टोपस की आंख और स्तनधारियों की आंख। पेंगुइन और डॉल्फिन के फ्लिपर्स。
पौधों में उदाहरण: शकरकंद (Sweet potato - जड़ का रूपांतरण) और आलू (Potato - तने का रूपांतरण)। दोनों भोजन संचय करते हैं।
जंतुओं में उदाहरण: तितली के पंख और पक्षी के पंख (दोनों उड़ने का काम करते हैं लेकिन संरचना अलग है)। ऑक्टोपस की आंख और स्तनधारियों की आंख। पेंगुइन और डॉल्फिन के फ्लिपर्स。
पौधों में उदाहरण: शकरकंद (Sweet potato - जड़ का रूपांतरण) और आलू (Potato - तने का रूपांतरण)। दोनों भोजन संचय करते हैं।
3. जैव रासायनिक प्रमाण: विभिन्न जीवों में प्रोटीन और जीनों की कार्यप्रणाली में समानताएं भी एक समान पूर्वज की ओर इशारा करती हैं। भ्रूण संबंधी (Embryological) प्रमाण: अर्नस्ट हेकेल (Ernst Haeckel) ने प्रस्तावित किया कि भ्रूण अपने पूर्वजों के वयस्क चरणों से गुजरता है (Ontogeny recapitulates phylogeny), लेकिन कार्ल अर्नस्ट वॉन बेयर ने इसे खारिज कर दिया था।
अनुकूली विकिरण (Adaptive Radiation)
किसी दिए गए भौगोलिक क्षेत्र में एक प्रजाति के एक बिंदु से शुरू होकर अन्य भौगोलिक आवासों (Habitats) में फैलने की विकासवादी प्रक्रिया को अनुकूली विकिरण (Adaptive Radiation) कहा जाता है।
डार्विन की फिंच (Darwin's Finches)
डार्विन ने गैलापागोस द्वीप समूह में छोटी काली पक्षियों (Finches) को देखा। मूल रूप से वे बीज खाने वाली (Seed-eating) थीं। लेकिन विभिन्न द्वीपों के अनुकूल होने के कारण, उनकी चोंच (Beaks) में परिवर्तन हुआ, और कुछ कीटभक्षी (Insectivorous) तो कुछ शाकाहारी बन गईं।
ऑस्ट्रेलियाई मार्सुपियल्स
ऑस्ट्रेलियाई महाद्वीप में, एक पैतृक स्टॉक से कई अलग-अलग मार्सुपियल्स (Marsupials - धानीप्राणी जैसे कंगारू, कोआला) विकसित हुए हैं। वे सभी एक ही द्वीप महाद्वीप के भीतर अलग-अलग आवासों के अनुकूल हो गए।
अभिसारी विकिरण (Convergent Radiation)
जब एक से अधिक अनुकूली विकिरण एक ही अलग-थलग भौगोलिक क्षेत्र (जैसे ऑस्ट्रेलिया) में होते हैं, तो इसे अभिसारी विकास कहा जाता है। (उदा: प्लेसेंटल स्तनधारी जैसे भेड़िया, और ऑस्ट्रेलियाई मार्सुपियल जैसे तस्मानियन भेड़िया का एक जैसा दिखना)।
जैविक विकास और विकास की क्रियाविधि
लामार्क का सिद्धांत (Lamarckism)
डार्विन से पहले, फ्रांसीसी प्रकृतिवादी लामार्क (Lamarck) ने कहा था कि जीवन के रूपों का विकास अंगों के उपयोग और अनुपयोग (Use and disuse of organs) से प्रेरित होता है। उन्होंने जिराफ की लंबी गर्दन का उदाहरण दिया—जिराफ ने ऊंचे पेड़ों की पत्तियां खाने के लिए अपनी गर्दन को लगातार खींचा, जिससे वह लंबी हो गई, और यह लक्षण अगली पीढ़ी में विरासत (Inherited) में मिला। (आज यह सिद्धांत स्वीकार नहीं किया जाता है)।
ह्यूगो डी व्रीस और उत्परिवर्तन (Mutation Theory)
मेंडल के काम पर आधारित, ह्यूगो डी व्रीस (Hugo de Vries) ने ईवनिंग प्रिमरोज (Evening primrose) पर काम किया और उत्परिवर्तन (Mutation) का विचार सामने रखा। उनका मानना था कि विकास का कारण उत्परिवर्तन हैं, न कि डार्विन द्वारा बताई गई छोटी विविधताएं।
डार्विन बनाम डी व्रीस (Darwin vs de Vries)
• डार्विन की विविधताएं (Darwinian variations): छोटी (Small) और दिशात्मक (Directional) होती हैं। डार्विन के लिए विकास एक क्रमिक (Gradual) प्रक्रिया थी।
• डी व्रीस के उत्परिवर्तन (de Vries' mutations): यादृच्छिक (Random) और दिशाहीन (Directionless) होते हैं। उनका मानना था कि उत्परिवर्तन के कारण एक ही बड़े कदम में प्रजाति का निर्माण (Speciation) होता है, जिसे उन्होंने सॉल्टेशन (Saltation - Single step large mutation) कहा।
हार्डी-वेनबर्ग सिद्धांत (Hardy-Weinberg Principle)
यह सिद्धांत बताता है कि किसी दी गई समष्टि (Population) में एलील की आवृत्तियां (Allele frequencies) स्थिर (Stable) होती हैं और पीढ़ी-दर-पीढ़ी अपरिवर्तित रहती हैं। इसे आनुवंशिक संतुलन (Genetic equilibrium) कहा जाता है। जीन पूल (कुल जीन और उनके एलील) स्थिर रहता है।
हार्डी-वेनबर्ग समीकरण: $p^2 + 2pq + q^2 = 1$
यदि 'p' प्रमुख एलील (A) की आवृत्ति है और 'q' अप्रभावी एलील (a) की आवृत्ति है, तो p2 (AA), 2pq (Aa), और q2 (aa) जीनोटाइप का प्रतिनिधित्व करते हैं। इन सभी आवृत्तियों का योग हमेशा 1 होता है। इस संतुलन में कोई भी परिवर्तन (Disturbance) विकास (Evolution) का कारण बनता है।
संतुलन को प्रभावित करने वाले 5 कारक:
- जीन प्रवासन या जीन प्रवाह (Gene migration or gene flow): जब कुछ लोग नई जगह जाते हैं, तो जीन आवृत्तियां बदल जाती हैं।
- आनुवंशिक अपवाह (Genetic drift): यदि यह परिवर्तन संयोग (By chance) से होता है। इसका अत्यधिक प्रभाव फाउंडर प्रभाव (Founder effect) कहलाता है।
- उत्परिवर्तन (Mutation): नए एलील का अचानक प्रकट होना।
- आनुवंशिक पुनर्योजन (Genetic recombination): अर्धसूत्री विभाजन (Crossing over) के दौरान।
- प्राकृतिक वरण (Natural selection): प्रकृति द्वारा बेहतर लक्षणों का चयन।
प्राकृतिक वरण के प्रकार (Types of Natural Selection)
1. स्थिरकारी (Stabilising): अधिक जीव औसत (Mean) लक्षण मूल्य प्राप्त करते हैं। (ग्राफ बीच में ऊंचा और संकरा हो जाता है)।
2. दिशात्मक (Directional): अधिक जीव औसत के अलावा किसी एक चरम (Extreme) मूल्य को प्राप्त करते हैं। (ग्राफ एक दिशा में खिसक जाता है)।
3. विदारक (Disruptive): अधिक जीव वक्र के दोनों चरम (Both extremes) मूल्यों को प्राप्त करते हैं। (ग्राफ में दो शिखर बन जाते हैं)।
2. दिशात्मक (Directional): अधिक जीव औसत के अलावा किसी एक चरम (Extreme) मूल्य को प्राप्त करते हैं। (ग्राफ एक दिशा में खिसक जाता है)।
3. विदारक (Disruptive): अधिक जीव वक्र के दोनों चरम (Both extremes) मूल्यों को प्राप्त करते हैं। (ग्राफ में दो शिखर बन जाते हैं)।
विकास का संक्षिप्त विवरण (A Brief Account of Evolution)
लगभग 2000 मिलियन वर्ष पूर्व (mya) पृथ्वी पर पहला सेलुलर जीवन प्रकट हुआ। कुछ कोशिकाओं ने O2 छोड़ना शुरू किया (जैसे सायनोबैक्टीरिया)। धीरे-धीरे एककोशिकीय जीव बहुकोशिकीय जीवों में बदल गए।
A
जंतुओं का विकास: लगभग 500 mya, अकशेरुकी (Invertebrates) बने। जबड़े रहित मछलियां (Jawless fish) लगभग 350 mya विकसित हुईं। सीलाकेंथ (Coelacanth) नामक एक लोब-फिन मछली (जिसे 1938 में दक्षिण अफ्रीका में पकड़ा गया था) उभयचरों (Amphibians) में विकसित हुई। उभयचर सरीसृपों (Reptiles) में विकसित हुए (जो मोटे खोल वाले अंडे देते हैं)। बाद में डायनासोर (Dinosaurs) का राज हुआ। लगभग 65 mya डायनासोर अचानक पृथ्वी से गायब हो गए। इसके बाद स्तनधारियों (Mammals) ने कब्जा कर लिया। पहले स्तनधारी छछूंदर (Shrews) जैसे थे।
B
पौधों का विकास: सबसे पहले भूमि पर आक्रमण करने वाले पौधे थे। जिलोफाइटन (Psilophyton) से फर्न (Ferns), जिम्नोस्पर्म (Gymnosperms) और एंजियोस्पर्म (Angiosperms) विकसित हुए। कार्बोनिफेरस काल में विशाल फर्न (Pteridophytes) मौजूद थे, जो गिरकर धीरे-धीरे आज के कोयला भंडार (Coal deposits) में बदल गए।
मानव का उद्भव और विकास (Origin and Evolution of Man)
मानव विकास की कहानी मस्तिष्क की क्षमता (Brain capacity) और दो पैरों पर चलने (Bipedal locomotion) की क्षमता में क्रमिक वृद्धि की कहानी है।
| मानव पूर्वज (Human Ancestors) | समय काल | मस्तिष्क क्षमता (cc) | विशिष्ट लक्षण (Features) |
|---|---|---|---|
| ड्रायोपिथेकस (Dryopithecus) और रामापिथेकस (Ramapithecus) | 15 mya | - | ये वानर (Apes) जैसे थे। ड्रायोपिथेकस अधिक वानर जैसा था, जबकि रामापिथेकस अधिक मानव जैसा था। |
| ऑस्ट्रेलोपिथेसीन (Australopithecines) | 2 mya | - | पूर्वी अफ्रीका के घास के मैदानों में रहते थे। पत्थर के हथियारों से शिकार करते थे, लेकिन फल खाते थे। |
| होमो हैबिलिस (Homo habilis) | - | 650-800 cc | इसे पहला मानव-जैसा (Human-like) प्राणी (Hominid) माना जाता है। वे मांस नहीं खाते थे। |
| होमो इरेक्टस (Homo erectus) | 1.5 mya | 900 cc | जावा (Java) में 1891 में जीवाश्म खोजे गए। मस्तिष्क बड़ा था। वे संभवतः मांस खाते थे। |
| नियंडरथल मानव (Neanderthal man) | 1,00,000 - 40,000 वर्ष पूर्व | 1400 cc | पूर्वी और मध्य एशिया में रहते थे। वे अपने शरीर की रक्षा के लिए खाल (Hides) का उपयोग करते थे और अपने मृतकों को दफनाते थे (Buried their dead)। |
| होमो सेपियन्स (Homo sapiens) | 75,000 - 10,000 वर्ष पूर्व | 1350-1450 cc | आधुनिक मानव। ये अफ्रीका में उत्पन्न हुए और विभिन्न महाद्वीपों में चले गए। प्रागैतिहासिक गुफा कला (Cave art) लगभग 18,000 वर्ष पूर्व विकसित हुई। कृषि लगभग 10,000 वर्ष पूर्व शुरू हुई। |
अध्याय का संपूर्ण सारांश (Chapter Summary)
विकास एक धीमी लेकिन निरंतर प्रक्रिया है जो समझाती है कि पृथ्वी पर जीवन कैसे शुरू हुआ और कैसे सरल जीवों से जटिल जीव (मनुष्य सहित) अस्तित्व में आए।
जीवन की उत्पत्ति
मिलर-यूरे प्रयोग। रासायनिक विकास से पहला सेलुलर रूप 2000 mya बना।
डार्विन का सिद्धांत
प्राकृतिक वरण (Natural selection) विकास का मुख्य आधार है।
प्रमाण व तंत्र
समजात (अपसारी) और समरूप (अभिसारी) अंग। डी व्रीस का उत्परिवर्तन (सॉल्टेशन)।
मानव विकास
रामापिथेकस से होमो सेपियन्स तक मस्तिष्क क्षमता (1400cc) और मुद्रा में क्रमिक सुधार।