आनुवंशिकता एवं जैव विकास: पाठ, हल किए गए प्रश्न और अभ्यास

एक जैसे भी, अलग भी

गाँव के किसी भी परिवार के बच्चों को ध्यान से देखिए। किसी की नाक पिता जैसी है, किसी की आँखें माँ जैसी, फिर भी दो सगे भाई-बहन हूबहू एक जैसे नहीं दिखते। अब चंपारण के किसी गन्ने के खेत में चलिए। वहाँ खड़े पौधे लगभग एक जैसे दिखते हैं, उनमें आपस में बहुत कम अंतर मिलता है। मनुष्य और ज़्यादातर जंतु लैंगिक जनन से पैदा होते हैं, और उनमें हर व्यक्ति के स्तर पर अनेक अंतर साफ़ दिखते हैं।

इस अध्याय में दो सवालों के उत्तर मिलेंगे। पहला: संतान अपने जनकों जैसी क्यों होती है, और फिर भी थोड़ी अलग क्यों? इसे आनुवंशिकता (heredity) कहते हैं। दूसरा: ये छोटे-छोटे अंतर बहुत लंबे समय में जुड़ते-जुड़ते जीवों को कैसे बदल देते हैं? इसका अध्ययन जैव विकास (evolution) में होता है।

जनन के दौरान विभिन्नताओं का संचयन

हर नई पीढ़ी को पिछली पीढ़ी से एक आधारभूत शारीरिक अभिकल्प (डिज़ाइन) मिलता है, और साथ में कुछ विभिन्नताएँ (variations) भी। जब यह नई पीढ़ी जनन करती है, तो उसकी संतान में पुरानी विभिन्नताएँ भी जाती हैं और कुछ नई भी जुड़ जाती हैं। इस तरह पीढ़ी दर पीढ़ी विभिन्नताएँ इकट्ठी होती जाती हैं।

अलैंगिक जनन में एक जीवाणु विभाजित होकर दो, और फिर चार जीवाणु बनाता है। इन चारों में बहुत कम अंतर होता है, जो डी.एन.ए. प्रतिकृति की छोटी त्रुटियों से आता है। लैंगिक जनन में विविधता इससे कहीं अधिक होती है।

क्या हर विभिन्नता के साथ जीव के बचे रहने की संभावना बराबर होती है? नहीं। अधिक गर्मी सहने वाले जीवाणु के, ताप बढ़ने पर, बचने की संभावना ज़्यादा होती है। पर्यावरण के कारक इसी तरह उत्तम परिवर्त (variant) को चुनते हैं, और यही चयन जैव विकास का आधार है।

आनुवंशिकता और वंशागत लक्षण

जनन का सबसे महत्वपूर्ण परिणाम यह है कि संतति का डिज़ाइन जनकों जैसा होता है। जनकों के लक्षण संतान तक पहुँचने को आनुवंशिकता कहते हैं, और जो लक्षण इस तरह एक पीढ़ी से अगली पीढ़ी में जाते हैं, वे वंशागत लक्षण (inherited traits) कहलाते हैं। आनुवंशिकता के नियम यह तय करते हैं कि अलग-अलग लक्षण पूरे भरोसे के साथ अगली पीढ़ी में कैसे जाते हैं।

नवजात शिशु में मनुष्य के सारे आधारभूत लक्षण होते हैं, फिर भी वह पूरी तरह अपने माता-पिता जैसा नहीं दिखता।

कर्णपालि वाला क्रियाकलाप: कान के निचले हिस्से को कर्णपालि (ear lobe) कहते हैं। कुछ लोगों में यह सिर के किनारे से पूरी तरह जुड़ी होती है, जबकि कुछ में नीचे से लटकती और स्वतंत्र होती है।

चित्र के नामांकन: 1. स्वतंत्र कर्णपालि, 2. जुड़ी कर्णपालि

1. अपनी कक्षा के सभी छात्रों के कान देखिए और दो सूचियाँ बनाइए: स्वतंत्र कर्णपालि वाले और जुड़ी कर्णपालि वाले।
2. दोनों का प्रतिशत निकालिए।
3. हर छात्र की कर्णपालि को उसके माता-पिता की कर्णपालि से मिलाइए।

स्वतंत्र और जुड़ी कर्णपालि मानव समष्टि (population) में पाए जाने वाले दो परिवर्त हैं, और यह लक्षण माता-पिता से बच्चों में जाता है। अगर माता-पिता दोनों की कर्णपालि स्वतंत्र हो और बच्चे की जुड़ी, तो जुड़ी कर्णपालि का गुण माता-पिता में छिपा रहा होगा। ऐसे छिपे लक्षण मेंडल के प्रयोगों से समझ आते हैं।

मेंडल और मटर के पौधे

मानव में लक्षणों की वंशागति के नियम इस बात पर टिके हैं कि माता और पिता, दोनों बराबर मात्रा में आनुवंशिक पदार्थ संतान को देते हैं। इसलिए हर लक्षण के लिए संतान के पास दो विकल्प होते हैं, एक पिता से और एक माता से। तो संतान में कौन-सा लक्षण दिखेगा? इसके मुख्य नियम ग्रेगर जॉन मेंडल ने लगभग डेढ़ सौ वर्ष पहले दिए।

ग्रेगर जॉन मेंडल (1822-1884): उनकी प्रारंभिक शिक्षा एक गिरजाघर में हुई और वे विज्ञान व गणित पढ़ने वियना विश्वविद्यालय गए। अध्यापक की सर्टिफ़िकेट परीक्षा में असफल होकर भी वे मोनेस्ट्री लौटे और मटर पर प्रयोग शुरू किए। उन्होंने विज्ञान के साथ गणित को जोड़ा: वे पहले वैज्ञानिक थे जिन्होंने हर पीढ़ी के एक-एक पौधे के लक्षणों का रिकॉर्ड रखा और गिनती की।

मेंडल ने मटर के ऐसे विपर्यासी (विकल्पी, contrasting) लक्षण चुने जो आँख से साफ़ दिखते हैं:

पहला प्रयोग: लंबा × बौना

1. उन्होंने लंबे पौधे का बौने पौधे से संकरण कराया। पहली संतति पीढ़ी, जिसे F₁ कहते हैं, में कोई भी पौधा बीच की ऊँचाई का नहीं था। सभी पौधे लंबे थे। दोनों लक्षणों का मिला-जुला असर नहीं दिखा, एक ही जनक का लक्षण दिखा।
2. क्या F₁ के लंबे पौधे अपने लंबे जनक जैसे ही थे? यह जानने के लिए मेंडल ने जनक पौधों और F₁ पौधों, दोनों को स्वपरागण से उगाया। लंबे जनक पौधों की सारी संतति लंबी निकली।
3. पर F₁ के लंबे पौधों की अगली पीढ़ी, F₂, में सभी पौधे लंबे नहीं थे। उनमें से एक चौथाई बौने थे।

इसका अर्थ यह है कि F₁ पौधों में लंबाई और बौनापन, दोनों लक्षण आए थे, पर दिखाई लंबाई ही दी। लैंगिक जनन से बने जीवों में हर लक्षण की दो प्रतियाँ वंशानुगत होती हैं। ये दोनों एक जैसी भी हो सकती हैं और अलग भी, यह जनकों पर निर्भर करता है।

पूरा संकरण ऐसे लिखा जाता है: पहले लंबा पौधा (TT) × बौना पौधा (tt) से सभी लंबे पौधे (Tt), और फिर F₁ × F₁ (Tt × Tt) से तीन लंबे (TT, Tt, Tt) और एक बौना (tt) पौधा।

प्रभावी और अप्रभावी लक्षण

लंबाई के लिए T और बौनेपन के लिए t लिखिए। इस व्याख्या में TT और Tt, दोनों लंबे पौधे हैं, और tt बौना है। T की एक प्रति ही पौधे को लंबा बनाने के लिए काफ़ी है, जबकि बौनेपन के लिए दोनों प्रतियाँ t होनी चाहिए।

• जो लक्षण एक प्रति होने पर भी दिख जाए (जैसे T), वह प्रभावी लक्षण (dominant trait) कहलाता है।
• जो लक्षण दोनों प्रतियाँ एक जैसी होने पर ही दिखे (जैसे t), वह अप्रभावी लक्षण (recessive trait) कहलाता है।

F₁ का हर पौधा Tt है, और उससे बने युग्मकों में आधे T लेकर जाते हैं, आधे t। F₂ में बनने वाले जोड़े इस तालिका से समझिए:

• दिखने वाले लक्षण के आधार पर: लंबे : बौने = 3 : 1
• जीन के जोड़ों के आधार पर: TT : Tt : tt = 1 : 2 : 1

एक जाँच वाला क्रियाकलाप: प्रश्न यह है कि कौन-सा प्रयोग पक्का करेगा कि F₂ में सचमुच TT, Tt और tt का अनुपात 1 : 2 : 1 है। उत्तर है: F₂ के हर पौधे का स्वपरागण कराइए और उसकी संतति देखिए। बौने पौधे (tt) से सिर्फ़ बौने पौधे निकलेंगे। लंबे पौधों में से लगभग एक तिहाई (TT) से सारे लंबे पौधे निकलेंगे, और बाकी दो तिहाई (Tt) से फिर 3 : 1 में लंबे और बौने पौधे निकलेंगे। इस तरह गिनती करके 1 : 2 : 1 का अनुपात परखा जा सकता है।

फूलों के रंग का संकरण भी ऐसा ही है: बैंगनी फूल वाले पौधे × सफ़ेद फूल वाले पौधे से F₁ में सब बैंगनी, और F₁ के स्वनिषेचन से F₂ में तीन बैंगनी : एक सफ़ेद। यहाँ बैंगनी रंग प्रभावी और सफ़ेद अप्रभावी है।

दो लक्षण एक साथ: स्वतंत्र वंशागति

अब मेंडल ने एक जोड़े की जगह दो विकल्पी जोड़ों को साथ लेकर संकरण कराया। गोल बीज वाले लंबे पौधों का झुर्रीदार बीज वाले बौने पौधों से संकरण हुआ, तो F₁ के सभी पौधे लंबे और गोल बीज वाले निकले। इसलिए लंबाई और गोल बीज, दोनों प्रभावी लक्षण हैं।

F₁ के स्वनिषेचन से F₂ में कुछ पौधे गोल बीज वाले लंबे थे और कुछ झुर्रीदार बीज वाले बौने, जैसे जनक थे। पर कुछ पौधे नए संयोजन वाले भी निकले: कुछ लंबे पर झुर्रीदार बीज वाले, और कुछ बौने पर गोल बीज वाले। अगर लंबाई और बीज की आकृति हमेशा साथ-साथ चलते, तो ऐसे नए संयोजन बन ही नहीं सकते थे। इससे पता चला कि लंबे/बौने और गोल/झुर्रीदार लक्षण एक-दूसरे से स्वतंत्र रूप से वंशानुगत होते हैं।

बीज की आकृति और रंग का उदाहरण देखिए:

• जनक (P): RRyy (गोल, हरे बीज) × rrYY (झुर्रीदार, पीले बीज)
• युग्मक: पहले जनक से Ry, दूसरे से rY
• F₁: RrYy, सभी गोल और पीले बीज। तो गोल (R) और पीला (Y) प्रभावी हैं।
• F₁ × F₁ से F₂ में कुल 556 बीज मिले:

गोल-हरे और झुर्रीदार-पीले, ये दोनों किसी जनक जैसे नहीं हैं, ये नए संयोजन हैं। 9 : 3 : 3 : 1 का अनुपात याद रखिए। इसमें दोनों प्रभावी लक्षणों वाले बीज सबसे ज़्यादा (16 में 9) और दोनों अप्रभावी लक्षणों वाले सबसे कम (16 में 1) होते हैं।

लक्षण अपने आप को कैसे व्यक्त करते हैं

कोशिका के डी.एन.ए. में प्रोटीन बनाने की सूचना रहती है। डी.एन.ए. का वह भाग जिसमें किसी प्रोटीन के संश्लेषण की सूचना होती है, उस प्रोटीन का जीन (gene) कहलाता है।

पौधे की लंबाई का उदाहरण लीजिए:

1. पौधों में कुछ हार्मोन होते हैं जो लंबाई को नियंत्रित करते हैं। पौधा कितना लंबा होगा, यह उस हार्मोन की मात्रा पर निर्भर है।
2. हार्मोन की मात्रा उस प्रक्रम की दक्षता पर निर्भर है जिससे वह बनता है, और इस प्रक्रम में एक एंज़ाइम (प्रकिण्व) की भूमिका महत्वपूर्ण है।
3. एंज़ाइम दक्षता से काम करे, तो हार्मोन पर्याप्त बनता है और पौधा लंबा होता है।
4. अगर उस एंज़ाइम के जीन में कुछ परिवर्तन आ जाए, तो एंज़ाइम कम दक्ष बनेगा, हार्मोन कम बनेगा और पौधा बौना रह जाएगा।

इस तरह जीन लक्षणों को नियंत्रित करते हैं।

जीन के दो सेट, युग्मक में एक सेट

संतान के डी.एन.ए. में दोनों जनकों का बराबर योगदान होता है। इसका अर्थ है कि मटर के हर पौधे में सभी जीनों के दो सेट होते हैं, एक-एक हर जनक से। यह तभी संभव है जब हर जनन कोशिका में जीन का केवल एक सेट हो।

कायिक कोशिका में दो सेट होते हैं, तो जनन कोशिका में एक सेट कैसे बनता है? जीनों का पूरा सेट एक लंबी डी.एन.ए. श्रृंखला के रूप में नहीं होता, वह डी.एन.ए. के अलग-अलग स्वतंत्र टुकड़ों में बँटा होता है। हर टुकड़ा एक गुणसूत्र (chromosome) कहलाता है।

• हर कोशिका में हर गुणसूत्र की दो प्रतियाँ होती हैं, एक नर जनक से और एक मादा जनक से।
• जनन कोशिका या युग्मक (gamete) में हर जोड़े का केवल एक गुणसूत्र जाता है।
• दो युग्मकों के संलयन से बने युग्मनज (zygote) में गुणसूत्रों की संख्या फिर सामान्य हो जाती है।

इसी से हर पीढ़ी में गुणसूत्रों की संख्या निश्चित रहती है और स्पीशीज़ का डी.एन.ए. स्थायी बना रहता है।

अगर जीनों का पूरा सेट एक ही टुकड़े में होता, तो R और y जैसे लक्षण आपस में बँधे रहते और बीजों वाले प्रयोग के नए संयोजन न बनते। गुणसूत्र अलग-अलग होने से ही लक्षण स्वतंत्र रूप से वंशानुगत होते हैं। अलैंगिक जनन वाले जीव भी वंशागति के इन्हीं नियमों का पालन करते हैं।

लिंग निर्धारण

नवजात लड़का होगा या लड़की, यह कैसे तय होता है? अलग-अलग स्पीशीज़ इसके लिए अलग-अलग तरीके अपनाती हैं:

• कुछ प्राणियों में लिंग पूरी तरह पर्यावरण पर निर्भर है। उनमें निषेचित अंडे के ऊष्मायन ताप से तय होता है कि संतति नर होगी या मादा।
• घोंघे जैसे कुछ प्राणी अपना लिंग बदल सकते हैं। इससे पता चलता है कि इनमें लिंग निर्धारण आनुवंशिक नहीं है।
• मानव में लिंग निर्धारण आनुवंशिक आधार पर होता है। जनकों से मिले जीन ही तय करते हैं कि बच्चा लड़का होगा या लड़की।

पर अभी तक हमने माना था कि दोनों जनकों से एक जैसे जीन सेट आते हैं। तब लिंग वंशानुगत कैसे हुआ? इसका उत्तर यह है कि मानव के सारे गुणसूत्र पूरी तरह जोड़े में नहीं होते।

• मानव कोशिका में 22 जोड़े गुणसूत्र ऐसे हैं जो माता और पिता के गुणसूत्रों के प्रतिरूप हैं।
• एक जोड़ा लिंग गुणसूत्र (sex chromosomes) कहलाता है। स्त्री में यह पूरा जोड़ा होता है और दोनों X कहलाते हैं: XX।
• पुरुष में यह जोड़ा पूरा नहीं होता। एक सामान्य आकार का X होता है और दूसरा छोटा गुणसूत्र Y कहलाता है: XY।

लिंग निर्धारण का चित्र: ऊपर नर (XY) और मादा (XX)। नर दो तरह के युग्मक बनाता है, X वाले और Y वाले, जबकि मादा के सभी युग्मकों में X होता है। इनके मिलने से युग्मनज बनते हैं:

हर बच्चा, लड़का हो या लड़की, माता से X ही पाता है। इसलिए बच्चे का लिंग इस पर निर्भर है कि पिता से कौन-सा गुणसूत्र मिला। सामान्यतः आधे बच्चे लड़के और आधे लड़कियाँ हो सकते हैं। बेटी पैदा होने पर माँ को दोष देना इसी कारण विज्ञान की दृष्टि से गलत है।

जैव विकास: भृंगों का दृष्टांत

जनन में विभिन्नता पैदा होने की प्रवृत्ति अपने आप होती है। इसका दूर तक क्या परिणाम होता है, इसे एक कहानी से समझिए।

मान लीजिए हरी पत्तियों वाली झाड़ियों में 12 लाल भृंगों (beetles) का एक समूह रहता है। इनकी समष्टि लैंगिक जनन से बढ़ती है। कौए भृंगों को खाते हैं, और कौए जितने भृंग खाएँगे, जनन के लिए उतने कम भृंग बचेंगे।

पहली स्थिति: हरा भृंग

जनन के समय रंग की एक विभिन्नता आती है और एक हरा भृंग पैदा होता है। वह अपना रंग संतान को देता है, तो उसकी सारी संतति हरी होती है। हरी झाड़ियों में कौए हरे भृंगों को देख नहीं पाते, इसलिए उन्हें खा नहीं पाते, जबकि लाल भृंग लगातार खाए जाते हैं। धीरे-धीरे समष्टि में हरे भृंग बढ़ते जाते हैं।

यहाँ हरे रंग से बचे रहने का लाभ मिला। यह प्राकृतिक चयन (natural selection) है, जिसे प्राकृतिक वरण भी कहते हैं, और यहाँ यह चयन कौए कर रहे हैं। कौए जितने ज़्यादा होंगे, हरे भृंगों का अनुपात उतना तेज़ी से बढ़ेगा। प्राकृतिक चयन समष्टि को पर्यावरण के और अनुकूल बनाता है।

चित्र के नामांकन: 1. हरी पत्तियों वाली झाड़ी, 2. लाल भृंग, 3. रंग की विभिन्नता से बना हरा भृंग, 4. लाल भृंग को खाता कौआ, 5. कई पीढ़ियों बाद की समष्टि: अधिकतर हरे भृंग

दूसरी स्थिति: नीला भृंग

इस बार रंग की विभिन्नता से एक नीला भृंग बनता है, जिसकी संतति भी नीली होती है। कौए हरी पत्तियों पर नीले और लाल, दोनों भृंगों को पहचानकर खा सकते हैं। शुरू में समष्टि में नीले भृंग बहुत कम हैं। तभी एक हाथी आकर झाड़ियों को रौंद देता है और ज़्यादातर भृंग मर जाते हैं। संयोग से बचने वालों में ज़्यादा नीले भृंग हैं, और नई समष्टि में अधिकतर भृंग नीले हो जाते हैं।

यहाँ नीले रंग से कोई लाभ नहीं मिला, बदलाव एक दुर्घटना के संयोग से हुआ। बड़ी समष्टि पर हाथी का इतना असर नहीं पड़ता। छोटी समष्टि में दुर्घटनाएँ किसी जीन की आवृत्ति बदल सकती हैं, भले ही उससे कोई लाभ न हो। इसे आनुवंशिक विचलन (genetic drift) कहते हैं, जो बिना किसी अनुकूलन के विभिन्नता पैदा करता है। (कुछ जगह इसे "आनुवंशिक अपवाद" भी लिखा मिलता है।)

चित्र के नामांकन: 1. लाल भृंग, 2. नीला भृंग, 3. झाड़ियाँ रौंदता हाथी, 4. संयोग से बचे भृंग: अधिकतर नीले, 5. नई समष्टि: अधिकतर नीले भृंग

दोनों स्थितियों में एक बात समान है: जो विभिन्नता पहले दुर्लभ थी, वह समय के साथ सामान्य लक्षण बन गई। जीन ही लक्षणों को नियंत्रित करते हैं, इसलिए कह सकते हैं कि किसी समष्टि में कुछ जीनों की आवृत्ति पीढ़ियों में बदल जाती है। यही जैव विकास की परिकल्पना का सार है।

उपार्जित और आनुवंशिक लक्षण

तीसरी स्थिति: भृंगों की समष्टि बढ़ रही है, तभी झाड़ियों में पादप रोग लग जाता है। पत्तियाँ कम हो जाती हैं, भृंगों को भरपेट भोजन नहीं मिलता और उनका औसत भार घट जाता है। कुछ वर्षों बाद रोग खत्म होता है और भोजन फिर भरपूर मिलने लगता है। अब भृंगों का भार फिर सामान्य हो जाएगा, क्योंकि भार की कमी अगली पीढ़ी में गई ही नहीं थी।

लैंगिक जनन वाले जीवों में युग्मक विशेष जनन ऊतकों में बनते हैं। बुभुक्षण (भूख) से शरीर का भार घटने पर जनन कोशिकाओं के डी.एन.ए. पर कोई असर नहीं पड़ता। इसलिए कुछ भृंगों का भार कम होना जैव विकास नहीं कहलाएगा, क्योंकि यह लक्षण वंशानुगत नहीं है।

चूहों का प्रयोग: पूँछ वाले चूहों की संतान के भी पूँछ होती है। अब अगर कई पीढ़ियों तक इन चूहों की पूँछ काटते रहें, तो भी पूँछविहीन संतान नहीं मिलेगी, क्योंकि पूँछ काटने से जनन कोशिकाओं के जीन नहीं बदलते। किसी व्यक्ति का जीवन भर का अनुभव भी इसी कारण वंशानुगत नहीं होता।

चार्ल्स रॉबर्ट डार्विन (1809-1882)

22 वर्ष की उम्र में डार्विन एक समुद्री यात्रा पर निकले और पाँच वर्षों तक दक्षिण अमेरिका और उसके द्वीपों में जैव विविधता को समझते रहे। इंग्लैंड लौटकर वे फिर किसी यात्रा पर नहीं गए, घर पर प्रयोग करते रहे और "प्राकृतिक वरण द्वारा जैव विकास" का सिद्धांत दिया। डार्विन एक प्रकृतिशास्त्री भी थे, और उनका एक शोध भूमि की उर्वरता बनाने में केंचुओं की भूमिका पर था।

डार्विन यह नहीं जानते थे कि स्पीशीज़ में विभिन्नताएँ किस विधि से आती हैं। उनके समकालीन ऑस्ट्रियन ग्रेगर मेंडल के प्रयोग इसका उत्तर दे सकते थे, पर दोनों वैज्ञानिक न एक-दूसरे को जानते थे, न एक-दूसरे के काम को। इसीलिए जैव विकास को समझने के लिए आनुवंशिकता का ज्ञान आवश्यक है।

पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति

डार्विन के सिद्धांत बताते हैं कि सरल जीवों से जटिल जीव कैसे बने, और मेंडल के प्रयोग बताते हैं कि लक्षण एक पीढ़ी से अगली पीढ़ी में कैसे जाते हैं। पर पृथ्वी पर पहली बार जीवन कैसे आया, यह दोनों में से कोई नहीं बता सका।

जे.बी.एस. हाल्डेन का सुझाव (1929): ये ब्रिटिश वैज्ञानिक थे, जो बाद में भारत के नागरिक बन गए। उन्होंने सुझाया कि जीवन की उत्पत्ति उन सरल अकार्बनिक अणुओं से हुई होगी जो पृथ्वी बनने के समय बने थे। उस समय पृथ्वी का वातावरण आज से बिल्कुल अलग था: उसमें मुक्त ऑक्सीजन नहीं थी, जबकि ज्वालामुखियों से निकली कार्बन डाइऑक्साइड जैसी गैसें मौजूद थीं। उस प्राथमिक वातावरण में जीवन के लिए आवश्यक कुछ जटिल कार्बनिक अणु बने होंगे, और उनसे आगे के रासायनिक संश्लेषण से पहले प्राथमिक जीव बने होंगे।

मिलर और उरे का प्रयोग (1953): स्टेनले एल. मिलर और हेराल्ड सी. उरे ने कृत्रिम रूप से प्राचीन वातावरण जैसा माहौल बनाया:

• पात्र में अमोनिया (NH₃), मेथेन (CH₄) और दूसरी गैसें थीं, पर ऑक्सीजन नहीं थी। पात्र में जल भी था।
• ताप 100 °C से कुछ कम रखा गया।
• गैसों के मिश्रण में चिनगारियाँ पैदा की गईं, जैसे आकाश में बिजली चमकती है।
• एक सप्ताह बाद मेथेन का लगभग 15 प्रतिशत कार्बन सरल कार्बनिक यौगिकों में बदल गया। इनमें एमीनो अम्ल भी थे, जिनसे प्रोटीन के अणु बनते हैं।

चित्र के नामांकन: 1. उबलते जल वाला फ़्लास्क, 2. बर्नर (ताप का स्रोत), 3. गैसों के मिश्रण वाला बड़ा पात्र (ऑक्सीजन नहीं), 4. चिनगारी पैदा करने वाले इलेक्ट्रोड, 5. ठंडा करने वाला संघनित्र, 6. एमीनो अम्ल वाला द्रव जमा होने का स्थान

पुस्तक में गैसों की सूची अमोनिया, मेथेन और हाइड्रोजन सल्फ़ाइड लिखी है। मिलर के मूल प्रयोग में मेथेन, अमोनिया, हाइड्रोजन (H₂) और जलवाष्प थे। परीक्षा में मुख्य बात यही लिखिए कि वातावरण में ऑक्सीजन नहीं थी और चिनगारी से एमीनो अम्ल बने।

जाति उद्भव

अब तक जो बदलाव देखे, जैसे भृंगों का रंग बदलना, वे सूक्ष्म विकास (micro-evolution) हैं। ये बदलाव छोटे हैं पर महत्वपूर्ण हैं, क्योंकि ये किसी स्पीशीज़ की समष्टि के सामान्य लक्षणों को बदल देते हैं। फिर भी इनसे यह नहीं समझ आता कि नई स्पीशीज़ (जाति) कैसे बनती है। नई स्पीशीज़ तभी मानी जाती है जब भृंगों का समूह दो समष्टियों में बँट जाए और उनके सदस्य आपस में जनन करने में असमर्थ हो जाएँ। इसे जाति उद्भव (speciation) कहते हैं।

यह कैसे होता है, कदम दर कदम:

1. मान लीजिए भृंगों की झाड़ियाँ एक पर्वत श्रृंखला के बड़े इलाक़े में फैल गईं। हर भृंग जीवन भर अपने आसपास की कुछ झाड़ियों पर ही रहता है, इसलिए बड़ी समष्टि के भीतर उप-समष्टियाँ बन जाती हैं और जनन ज़्यादातर उनके भीतर होता है।
2. कभी कोई साहसी भृंग दूसरी जगह चला जाता है, या कोई कौआ भृंग को उठाकर दूसरी जगह छोड़ देता है। यह अप्रवासी भृंग वहाँ जनन करता है और उसके जीन नई समष्टि में पहुँच जाते हैं। इसे जीन प्रवाह (gene flow) कहते हैं, जो आंशिक रूप से अलग समष्टियों में होता रहता है।
3. अगर दो उप-समष्टियों के बीच एक बड़ी नदी आ जाए, तो वे और अलग हो जाती हैं और जीन प्रवाह बहुत कम हो जाता है। इसे भौगोलिक पृथक्करण (geographical isolation) कहते हैं।
4. पीढ़ी दर पीढ़ी हर उप-समष्टि में आनुवंशिक विचलन से अलग-अलग परिवर्तन जमा होते हैं। प्राकृतिक चयन भी दोनों जगह अलग ढंग से काम करता है: मान लीजिए एक इलाक़े में चील ने कौओं को खत्म कर दिया, तो वहाँ हरे रंग का चयन नहीं होगा, जबकि कौओं वाले दूसरे इलाक़े में होगा।
5. इन दोनों के मिले-जुले असर से दोनों समष्टियाँ एक-दूसरे से और भिन्न होती जाती हैं, यहाँ तक कि मिलने पर भी वे आपस में जनन नहीं कर पातीं।

जनन रुकने के दो तरीके:

• डी.एन.ए. में बड़ा बदलाव, जैसे गुणसूत्रों की संख्या में परिवर्तन, हो जाए तो दोनों समष्टियों के युग्मक आपस में संलयन नहीं कर पाते।
• ऐसी विभिन्नता आ जाए कि हरी मादा भृंग लाल नर के साथ जनन ही न करे, केवल हरे नर के साथ करे। तब हरी मादा दूसरे समूह के लाल नर से मिलकर भी जनन नहीं करेगी, और नई स्पीशीज़ बन जाती है।

विकास और वर्गीकरण

जैव विकास के इन सिद्धांतों से हम अपने आसपास की स्पीशीज़ के बीच विकासीय संबंध खोज सकते हैं। यह समय की घड़ी को पीछे घुमाने जैसा है।

अभिलक्षण (characteristic) किसे कहते हैं? किसी जीव की बाहरी आकृति या व्यवहार का विवरण, यानी कोई विशेष स्वरूप या विशेष प्रकार्य, अभिलक्षण है। हमारे चार पाद (दो हाथ, दो पैर) होना एक अभिलक्षण है, और पौधों में प्रकाश संश्लेषण होना भी एक अभिलक्षण है।

कुछ अभिलक्षण लगभग सभी जीवों में होते हैं, कुछ बहुत से जीवों में, और कुछ थोड़े से जीवों में। इसी से वर्गीकरण का पदानुक्रम बनता है:

1. कोशिका सभी जीवों की आधारभूत इकाई है।
2. कोशिका में केंद्रक है या नहीं: जीवाणु कोशिका में केंद्रक नहीं होता, अधिकतर दूसरे जीवों की कोशिकाओं में होता है।
3. केंद्रक वाले जीव एककोशिक हैं या बहुकोशिक: यह शारीरिक अभिकल्प में बड़ा अंतर है, क्योंकि बहुकोशिक जीवों में कोशिकाओं और ऊतकों का विशिष्टीकरण होता है।
4. बहुकोशिक जीवों में प्रकाश संश्लेषण होता है या नहीं।
5. प्रकाश संश्लेषण न करने वाले जीवों में किसी के अंतःकंकाल है और किसी के बाह्य कंकाल।

नियम: दो स्पीशीज़ में जितने अधिक अभिलक्षण समान होंगे, उनका संबंध उतना ही निकट होगा, और उनके साझा पूर्वज उतने ही हाल के अतीत में रहे होंगे।

इसे अपने परिवार से समझिए। भाई और बहन बहुत निकट संबंधी हैं, क्योंकि एक पीढ़ी पहले उनके पूर्वज समान हैं: एक ही माता-पिता। उस लड़की के चचेरे या ममेरे भाई-बहन भी उसके संबंधी हैं, पर उसके सगे भाई से कम, क्योंकि उनके साझा पूर्वज (दादा-दादी या नाना-नानी) दो पीढ़ी पहले के हैं। इसी तरह जीवों का वर्गीकरण उनके विकासीय संबंधों का प्रतिबिंब है। इस तरह पीछे जाते-जाते हम उस शुरुआत तक पहुँच सकते हैं जहाँ एक ही स्पीशीज़ थी, और तब जीवन की उत्पत्ति अजैविक पदार्थों से हुई होगी।

समजात और समरूप अंग

विकासीय संबंध खोजते समय हम उन अभिलक्षणों को पहचानते हैं जो अलग-अलग जीवों में इसलिए समान हैं क्योंकि वे एक ही पूर्वज से वंशानुगत हुए।

समजात अंग (homologous organs): पक्षी, सरीसृप और जल-स्थलचर (amphibians) की तरह स्तनधारियों के भी चार पाद होते हैं। मेंढक, छिपकली, पक्षी और मानव के अग्रपादों की हड्डियों के चित्र की तुलना कीजिए। सबमें ऊपरी बाँह की एक हड्डी, उसके नीचे दो हड्डियाँ, फिर कलाई और अँगुलियों की हड्डियाँ हैं। अलग-अलग काम के लिए इनका रूप बदल गया है, पर आधारभूत संरचना एक जैसी है। ऐसे अंग अलग दिखने वाली स्पीशीज़ के बीच विकासीय संबंध पहचानने में मदद करते हैं।

चित्र के नामांकन: 1. मेंढक का अग्रपाद, 2. छिपकली का अग्रपाद, 3. पक्षी का अग्रपाद, 4. मानव का अग्रपाद (बाँह), 5. ऊपरी बाँह की हड्डी, 6. अग्रबाहु की दो हड्डियाँ, 7. कलाई की हड्डियाँ, 8. अँगुलियों की हड्डियाँ

समरूप अंग (analogous organs): आकृति की समानता का कारण हमेशा साझा पूर्वज नहीं होता। पक्षी और चमगादड़, दोनों के पंख होते हैं, गिलहरी और छिपकली के नहीं। तो क्या पक्षी और चमगादड़ आपस में ज़्यादा निकट संबंधी हैं? पंखों को ध्यान से देखने पर पता चलता है:

• चमगादड़ का पंख मुख्य रूप से उसकी लंबी अँगुलियों के बीच फैली त्वचा से बना है।
• पक्षी का पंख उसकी पूरी अग्रबाहु पर फैली त्वचा से बना है, जो परों से ढकी रहती है।

चित्र के नामांकन: 1. चमगादड़ का पंख, 2. लंबी अँगुलियों की हड्डियाँ, 3. अँगुलियों के बीच फैली त्वचा, 4. पक्षी का पंख, 5. पूरे अग्रपाद की हड्डियाँ, 6. पर

दोनों की बनावट और घटकों में बहुत अंतर है। ये एक जैसे इसलिए दिखते हैं क्योंकि दोनों उड़ने का काम करते हैं, इनकी उत्पत्ति समान नहीं है। इसलिए ये समरूप अभिलक्षण हैं, समजात नहीं।

अब सोचिए: पक्षी और चमगादड़ के अग्रपाद समजात हैं या समरूप? अग्रपाद के रूप में देखने पर दोनों में ऊपरी बाँह, अग्रबाहु और अँगुलियों की वही हड्डियाँ हैं, इसलिए अग्रपाद समजात हैं। पर पंख के रूप में (उड़ने वाली सतह की तरह) वे अलग ढंग से बने हैं, इसलिए पंख समरूप हैं।

जीवाश्म

आज की स्पीशीज़ के अलावा उन स्पीशीज़ के अंगों की भी तुलना हो सकती है जो अब जीवित नहीं हैं। विलुप्त स्पीशीज़ कभी थीं, यह हम जीवाश्म (fossils) से जानते हैं।

सामान्यतः मरने के बाद जीव का शरीर अपघटित होकर नष्ट हो जाता है। पर कभी-कभी जीव या उसका कोई भाग ऐसे वातावरण में पहुँच जाता है जहाँ उसका पूरा अपघटन नहीं हो पाता। जैसे कोई मरा कीट गर्म मिट्टी में सूखकर कठोर हो जाए और मिट्टी में उसके शरीर की छाप सुरक्षित रह जाए। जीव के ऐसे परिरक्षित अवशेष जीवाश्म कहलाते हैं।

कुछ जीवाश्मों के उदाहरण: पेड़ का तना, अकशेरुकी आमोनाइट और ट्राइलोबाइट, मछली नाइटिया, और डाइनोसॉर का कपाल राजासौरस। यह कपाल कुछ वर्ष पहले नर्मदा घाटी में मिला था।

चित्र के नामांकन: 1. पेड़ के तने का जीवाश्म, 2. आमोनाइट, 3. ट्राइलोबाइट, 4. मछली नाइटिया, 5. राजासौरस का कपाल

जीवाश्म कितने पुराने हैं, यह जानने के दो तरीके:

1. सापेक्ष तरीका: किसी जगह खुदाई करते हुए एक गहराई के बाद जीवाश्म मिलने लगें, तो सतह के पास वाले जीवाश्म गहरी परत वाले जीवाश्मों से नए होंगे।
2. फ़ॉसिल डेटिंग: जीवाश्म में पाए जाने वाले किसी एक तत्व के अलग-अलग समस्थानिकों के अनुपात से उसका समय निर्धारित किया जाता है।

जीवाश्म परत दर परत कैसे बनते हैं (क्या आप जानते हैं):

• लगभग 10 करोड़ (100 मिलियन) वर्ष पहले समुद्र तल पर कुछ अकशेरुकी जीव मरकर रेत में दब गए। ऊपर और रेत जमती गई, और भारी दाब से वह चट्टान बन गई।
• कुछ मिलियन वर्ष बाद उस इलाक़े के डाइनोसॉर मरकर मिट्टी में दबे। यह मिट्टी भी दबकर चट्टान बनी, जो अकशेरुकी जीवाश्मों वाली चट्टान के ऊपर थी।
• फिर कुछ और मिलियन वर्ष बाद घोड़े जैसे जीवों के जीवाश्म उसके भी ऊपर की चट्टानों में दबे।
• बहुत समय बाद जल प्रवाह जैसे मृदा अपरदन से कुछ चट्टानें कटीं और घोड़े जैसे जीवाश्म दिखने लगे। जितनी गहरी खुदाई, उतने पुराने जीवाश्म।

चित्र के नामांकन: 1. सबसे नीचे की चट्टान: अकशेरुकी जीवों के जीवाश्म (सबसे पुराने), 2. बीच की चट्टान: डाइनोसॉर के जीवाश्म, 3. ऊपर की चट्टान: घोड़े जैसे जीवों के जीवाश्म (सबसे नए), 4. चट्टानों को काटता जल प्रवाह (मृदा अपरदन)

इसीलिए जैव विकास को समझने के लिए आज की स्पीशीज़ के साथ जीवाश्मों का अध्ययन भी आवश्यक है।

विकास के चरण

आँख जैसा जटिल अंग डी.एन.ए. में एक बदलाव से नहीं, अनेक पीढ़ियों में धीरे-धीरे बना होगा। बीच के अधूरे चरण क्यों चुने गए, इसके कुछ कारण:

1. अधूरा अंग भी कुछ काम का होता है: प्लैनेरिया नाम के चपटे कृमि की आँख बहुत सरल है। यह असल में एक नेत्रबिंदु है जो केवल प्रकाश पहचान सकता है। ऐसी अल्पविकसित आँख भी जीव को इतना लाभ दे देती है कि उसका चयन हो सके। पंख की तरह आँख भी एक व्यापक अनुकूलन है: यह कीटों में है, ऑक्टोपस में है और कशेरुकियों में भी, पर इन सबमें आँख की संरचना अलग है, क्योंकि इनकी विकासीय उत्पत्ति अलग-अलग है।

2. एक काम के लिए बना बदलाव बाद में दूसरे काम आ सकता है: पर (feathers) शायद पहले ठंडे मौसम में ऊष्मारोधन के लिए विकसित हुए और बाद में उड़ने में काम आने लगे। कुछ डाइनोसॉर के पर थे, पर वे उड़ नहीं सकते थे (ड्रोमोसॉर परिवार के एक छोटे डाइनोसॉर के जीवाश्म में अग्रबाहु पर परों की छाप मिली है)। बाद में पक्षियों ने परों को उड़ने के लिए अपनाया। डाइनोसॉर सरीसृप थे, इसलिए पक्षी, सरीसृपों से बहुत निकट से संबंधित हैं।

3. बहुत अलग दिखने वाली संरचनाएँ एक ही अभिकल्प से बन सकती हैं: इसका अच्छा उदाहरण जंगली गोभी है। मनुष्य दो हज़ार वर्षों से इसे खाने के लिए उगा रहा है और चयन करके इससे कई सब्ज़ियाँ बना चुका है:

लाल गोभी भी इसी जंगली गोभी से बनी है। यह प्राकृतिक चयन नहीं, मनुष्य द्वारा किया गया कृत्रिम चयन (artificial selection) है।

चित्र के नामांकन: 1. जंगली गोभी, 2. पत्तागोभी, 3. ब्रोकोली, 4. फूलगोभी, 5. गाँठगोभी, 6. केल, 7. लाल गोभी

4. डी.एन.ए. की तुलना: जनन के समय डी.एन.ए. में आए परिवर्तन ही विकास की मूल घटना हैं, इसलिए अलग-अलग स्पीशीज़ के डी.एन.ए. की तुलना से पता चलता है कि उनके बनने में कितने बदलाव आए। ये बदलाव पीढ़ियों में जमा होते जाते हैं, और दूर के संबंधी जीवों के डी.एन.ए. में ऐसे अंतर ज़्यादा होते हैं। इन अंतरों से विकासीय संबंध खोजना आणविक जातिवृत्त (molecular phylogeny) कहलाता है, और इससे मिले संबंध कक्षा 9 के वर्गीकरण से मेल खाते हैं।

विकास का अर्थ प्रगति नहीं, और मानव विकास

स्पीशीज़ के वंश-वृक्ष की कड़ियाँ खोजते समय कुछ बातें याद रखनी होती हैं:

• विकास के हर स्तर पर अनेक शाखाएँ बन सकती हैं। नई स्पीशीज़ बनने के लिए पुरानी का विलुप्त होना ज़रूरी नहीं है। यह पर्यावरण पर निर्भर है।
• नई स्पीशीज़ अपनी पूर्वज स्पीशीज़ से "बेहतर" हो, ऐसा आवश्यक नहीं। प्राकृतिक चयन और आनुवंशिक विचलन ने मिलकर बस एक ऐसी समष्टि बना दी जो पहली स्पीशीज़ के साथ जनन नहीं कर सकती।
• मानव का विकास चिम्पैंज़ी से नहीं हुआ। बहुत पहले मानव और चिम्पैंज़ी के पूर्वज एक थे, जो न चिम्पैंज़ी जैसे थे, न मानव जैसे। फिर दोनों अलग-अलग शाखाओं में अपने ढंग से विकसित हुए।

जैव विकास में अगर प्रगति जैसी कोई प्रवृत्ति दिखती है, तो वह है समय के साथ शारीरिक अभिकल्प की जटिलता का बढ़ना। पर पुराने सरल अभिकल्प अदक्ष नहीं हैं। सबसे सरल अभिकल्प वाले जीवाणु आज भी गर्म झरनों, गहरे समुद्र के गर्म स्रोतों और अंटार्कटिका की बर्फ़ जैसे कठिन पर्यावरण में रहते हैं। मानव जैव विकास के शिखर पर नहीं है, वह विकास की श्रृंखला में बनी एक और स्पीशीज़ है।

मानव विकास

मानव विकास के अध्ययन के भी वही साधन हैं: उत्खनन, समय-निर्धारण, जीवाश्म अध्ययन और डी.एन.ए. अनुक्रम का निर्धारण।

मनुष्यों के रंग-रूप में बहुत अंतर देखकर लंबे समय तक लोग त्वचा के रंग के आधार पर पीली, काली, सफ़ेद या भूरी "प्रजातियों" की बात करते रहे। अब प्रमाण साफ़ हैं: इन आभासी प्रजातियों का कोई जैविक आधार नहीं है। सभी मानव एक ही स्पीशीज़ के सदस्य हैं।

हम सबका उद्भव अफ़्रीका में हुआ। आधुनिक मानव स्पीशीज़ होमो सैपियंस (Homo sapiens) के सबसे पुराने सदस्य वहीं मिलते हैं, और हमारी आनुवंशिक छाप भी अफ़्रीकी मूल तक जाती है।

• दसियों हज़ार वर्ष पहले हमारे कुछ पूर्वजों ने अफ़्रीका छोड़ा, जबकि कुछ वहीं रहकर पूरे अफ़्रीका में फैल गए।
• बाहर जाने वाले पश्चिमी एशिया पहुँचे, वहाँ से मध्य एशिया, यूरेशिया, दक्षिण एशिया और पूर्व एशिया।
• वहाँ से इंडोनेशिया के द्वीपों और फ़िलीपींस होते हुए ऑस्ट्रेलिया तक गए, और बेरिंग लैंड ब्रिज पार करके अमेरिका पहुँचे।
• कोई एक तय रास्ता नहीं था: समूह कभी आगे गए, कभी पीछे लौटे, कभी अलग हुए और कभी फिर मिल गए।

कौन-सा लक्षण पहले आया

प्रश्न 1. यदि एक "लक्षण-A" अलैंगिक जनन वाली समष्टि के 10 प्रतिशत सदस्यों में पाया जाता है और "लक्षण-B" उसी समष्टि के 60 प्रतिशत जीवों में, तो कौन-सा लक्षण पहले उत्पन्न हुआ होगा? (2 अंक)

उत्तर:

लक्षण-B पहले उत्पन्न हुआ होगा।

अलैंगिक जनन में कोई नया लक्षण किसी एक जीव में डी.एन.ए. प्रतिकृति की त्रुटि से आता है, और फिर उसकी संतानों में पीढ़ी दर पीढ़ी फैलता है। जो लक्षण जितना पहले आया, उसे फैलने के लिए उतनी ज़्यादा पीढ़ियाँ मिलीं। लक्षण-B ज़्यादा जीवों (60 प्रतिशत) में है, इसलिए वह पुराना है। लक्षण-A 10 प्रतिशत में ही है, तो वह बाद में आया होगा।

प्रभावी और अप्रभावी: पाँच अंक वाला उत्तर

प्रश्न 2. मेंडल के प्रयोगों द्वारा कैसे पता चला कि लक्षण प्रभावी अथवा अप्रभावी होते हैं? संकरण का आरेख बनाकर समझाइए। (5 अंक)

उत्तर:

मेंडल ने मटर के लंबे पौधे (TT) और बौने पौधे (tt) का संकरण कराया।

1. F₁ पीढ़ी: सभी पौधे लंबे (Tt) निकले। कोई पौधा बौना या बीच की ऊँचाई का नहीं था।
2. F₂ पीढ़ी: F₁ के पौधों के स्वपरागण से बने पौधों में तीन चौथाई लंबे और एक चौथाई बौने थे।

निष्कर्ष: F₁ पौधों में बौनेपन का लक्षण मौजूद था, क्योंकि वह F₂ में फिर दिख गया। पर F₁ में वह छिपा रहा और लंबाई ही दिखी। जो लक्षण F₁ में दिखा (लंबाई), वह प्रभावी है, और जो छिप गया (बौनापन), वह अप्रभावी है। T की एक प्रति ही पौधे को लंबा बना देती है, पर बौनेपन के लिए दोनों प्रतियाँ t होनी चाहिए।

आरेख में क्या बनाइए:

• पहली पंक्ति: जनक (P) लंबा TT × बौना tt
• युग्मक: T और t
• F₁: Tt (सभी लंबे)
• F₁ × F₁: Tt × Tt, युग्मक T, t और T, t
• F₂ की चौखाने वाली तालिका: TT, Tt, Tt, tt
• नीचे परिणाम: लंबे : बौने = 3 : 1 और TT : Tt : tt = 1 : 2 : 1

रुधिर वर्ग से प्रभावी लक्षण तय करना

प्रश्न 3. एक "A-रुधिर वर्ग" वाला पुरुष एक स्त्री, जिसका रुधिर वर्ग "O" है, से विवाह करता है। उनकी पुत्री का रुधिर वर्ग "O" है। क्या यह सूचना यह बताने के लिए पर्याप्त है कि रुधिर वर्ग A और O में से कौन-सा लक्षण प्रभावी है? (2 अंक)

उत्तर:

नहीं, यह सूचना पर्याप्त नहीं है।

पुत्री को एक प्रति पिता से और एक माता से मिली है। अगर A प्रभावी हो, तो पिता A और O दोनों प्रतियाँ रखते हुए भी A दिख सकते हैं और पुत्री को O दे सकते हैं। अगर O प्रभावी हो, तब भी पुत्री O हो सकती है। दोनों स्थितियों में परिणाम एक जैसा है। एक संतान को देखकर फ़ैसला नहीं हो सकता, इसके लिए बहुत सी संतानों का आँकड़ा चाहिए।

हलके रंग की आँखें

प्रश्न 4. एक अध्ययन से पता चला कि हलके रंग की आँखों वाले बच्चों के जनक (माता-पिता) की आँखें भी हलके रंग की होती हैं। इसके आधार पर क्या हम कह सकते हैं कि आँखों के हलके रंग का लक्षण प्रभावी है अथवा अप्रभावी? (2 अंक)

उत्तर:

नहीं, इतनी जानकारी से यह तय नहीं हो सकता।

अगर हलका रंग अप्रभावी हो, तो हलकी आँखों वाले माता-पिता दोनों में उसकी दोनों प्रतियाँ हलकी होंगी और सारे बच्चों की आँखें हलकी होंगी। अगर हलका रंग प्रभावी हो, तब भी ऐसे माता-पिता के बच्चों की आँखें हलकी हो सकती हैं। दोनों स्थितियों में परिणाम एक जैसा दिखता है। निर्णय के लिए यह देखना होगा कि हलकी और गहरी आँखों वाले जनकों के बच्चे कैसे होते हैं, और यह गिनती बहुत से परिवारों में करनी होगी।

लंबे बैंगनी पौधे की आनुवंशिक रचना

प्रश्न 5. मेंडल के एक प्रयोग में बैंगनी फूल वाले लंबे मटर के पौधों का संकरण सफ़ेद फूल वाले बौने पौधों से कराया गया। संतति के सभी पौधों में फूल बैंगनी थे, पर लगभग आधे पौधे बौने थे। लंबे जनक पौधों की आनुवंशिक रचना क्या थी: TTWW, TTww, TtWW या TtWw? (2 अंक)

उत्तर:

लंबे जनक की रचना TtWW थी।

• फूल का रंग: सभी संतानों के फूल बैंगनी हैं, कोई सफ़ेद नहीं। बौने जनक (ww) ने हर संतान को w दिया, फिर भी कोई सफ़ेद नहीं हुआ, तो लंबे जनक ने हर बार W ही दिया। इसलिए वह WW है।
• लंबाई: आधी संतानें बौनी (tt) हैं। बौने जनक ने t दिया, और आधी संतानों को लंबे जनक से भी t मिला। इसलिए लंबा जनक Tt है।

नर और मादा का बराबर योगदान

प्रश्न 6. संतति में नर और मादा जनकों के आनुवंशिक योगदान में बराबर की भागीदारी किस प्रकार सुनिश्चित की जाती है? (3 अंक)

उत्तर:

1. हर कायिक कोशिका में हर गुणसूत्र की दो प्रतियाँ होती हैं, एक पिता से और एक माता से आई हुई।
2. युग्मक (शुक्राणु और अंडाणु) बनते समय हर जोड़े में से एक गुणसूत्र युग्मक में पहुँचता है। इसलिए हर युग्मक में गुणसूत्रों का एक ही सेट होता है।
3. निषेचन में नर युग्मक और मादा युग्मक का संलयन होता है। बने हुए युग्मनज में आधे गुणसूत्र पिता के और आधे माता के होते हैं, और गुणसूत्रों की संख्या फिर सामान्य हो जाती है।

इस तरह संतान को दोनों जनकों से बराबर आनुवंशिक पदार्थ मिलता है।

लक्षणों की स्वतंत्र वंशागति

प्रश्न 7. मेंडल के प्रयोगों से कैसे पता चला कि विभिन्न लक्षण स्वतंत्र रूप से वंशानुगत होते हैं? (5 अंक)

उत्तर:

मेंडल ने दो विकल्पी जोड़ों को साथ लेकर संकरण कराया। उदाहरण के लिए गोल और हरे बीज वाले पौधे (RRyy) का झुर्रीदार और पीले बीज वाले पौधे (rrYY) से संकरण।

1. युग्मक: पहले जनक से Ry, दूसरे से rY।
2. F₁ पीढ़ी: सभी बीज RrYy (गोल और पीले)। इसलिए बीज की गोल आकृति और पीला रंग प्रभावी हैं।
3. F₂ पीढ़ी: F₁ के स्वनिषेचन से 556 बीज मिले:

• गोल, पीले: 315

• गोल, हरे: 108

• झुर्रीदार, पीले: 101

• झुर्रीदार, हरे: 32

  इनका अनुपात लगभग 9 : 3 : 3 : 1 है।

निष्कर्ष: F₂ में गोल-हरे और झुर्रीदार-पीले बीज भी बने, जो किसी जनक में नहीं थे। अगर बीज की आकृति और रंग हमेशा साथ-साथ जाते, तो ये नए संयोजन नहीं बन सकते थे। इससे सिद्ध हुआ कि बीज की आकृति और बीज का रंग एक-दूसरे से स्वतंत्र रूप से वंशानुगत होते हैं। लंबे-गोल और बौने-झुर्रीदार पौधों के संकरण में भी लंबे-झुर्रीदार और बौने-गोल जैसे नए संयोजन मिले।

मानव में लिंग निर्धारण

प्रश्न 8. मानव में बच्चे का लिंग निर्धारण कैसे होता है? आरेख की सहायता से समझाइए। (5 अंक)

उत्तर:

मानव में लिंग निर्धारण आनुवंशिक आधार पर होता है।

1. मानव कोशिका में 22 जोड़े गुणसूत्र सामान्य होते हैं, जो स्त्री और पुरुष में एक जैसे हैं। एक जोड़ा लिंग गुणसूत्र का होता है।
2. स्त्री में लिंग गुणसूत्र XX होते हैं। पुरुष में एक X और एक छोटा Y गुणसूत्र होता है: XY।
3. स्त्री के सभी अंडाणुओं में X गुणसूत्र होता है। पुरुष के आधे शुक्राणुओं में X और आधे में Y होता है।
4. X वाला शुक्राणु अंडाणु से मिले, तो युग्मनज XX बनता है और लड़की होती है।
5. Y वाला शुक्राणु अंडाणु से मिले, तो युग्मनज XY बनता है और लड़का होता है।

इसलिए बच्चे का लिंग इस पर निर्भर करता है कि उसे पिता से X मिला या Y। लड़का और लड़की होने की संभावना बराबर होती है।

आरेख में क्या बनाइए:

• ऊपर: नर (XY) और मादा (XX)
• युग्मक: नर से X और Y वाले शुक्राणु, मादा से X वाला अंडाणु
• रेखाएँ जोड़कर युग्मनज: XX और XY
• नीचे संतति: XX के नीचे "मादा (लड़की)", XY के नीचे "नर (लड़का)"

क्या केवल उपयोगी विभिन्नताएँ बचती हैं

प्रश्न 9. केवल वे विभिन्नताएँ जो किसी एकल जीव (व्यष्टि) के लिए उपयोगी होती हैं, समष्टि में अपना अस्तित्व बनाए रखती हैं। क्या आप इस कथन से सहमत हैं? क्यों एवं क्यों नहीं? (3 अंक)

उत्तर:

इस कथन से पूरी तरह सहमत नहीं हुआ जा सकता।

1. कथन का सही भाग: उपयोगी विभिन्नता वाले जीव ज़्यादा बचते हैं और ज़्यादा संतान छोड़ते हैं, इसलिए वह विभिन्नता समष्टि में बढ़ती है। हरी झाड़ियों में कौओं से बचने वाले हरे भृंग इसका उदाहरण हैं। यह प्राकृतिक चयन है।
2. कथन का गलत भाग: बिना किसी लाभ वाली विभिन्नता भी बनी रह सकती है। छोटी समष्टि में हाथी के झाड़ियाँ रौंदने के बाद संयोग से नीले भृंग ज़्यादा बचे, और नीला रंग फैल गया, जबकि उससे कोई लाभ नहीं था। यह आनुवंशिक विचलन है।
3. बहुत सी विभिन्नताएँ न लाभ देती हैं, न हानि, जैसे स्वतंत्र और जुड़ी कर्णपालि। ऐसी विभिन्नताएँ भी पीढ़ियों तक समष्टि में चलती रहती हैं।

किसी व्यष्टि के लिए उपयोगी विभिन्नता भी तभी बचेगी जब वह वंशानुगत हो, यानी जनन कोशिकाओं के डी.एन.ए. में हो।

उपार्जित लक्षण अगली पीढ़ी में क्यों नहीं जाते

प्रश्न 10. एक एकल जीव द्वारा उपार्जित लक्षण सामान्यतः अगली पीढ़ी में वंशानुगत नहीं होते। क्यों? (2 अंक)

उत्तर:

उपार्जित लक्षण जीव के जीवन काल में उसके कायिक ऊतकों में आए परिवर्तन हैं, जैसे भूख से भार घटना या कोई कौशल सीखना। अगली पीढ़ी को वही मिलता है जो जनन कोशिकाओं के डी.एन.ए. में है। कायिक ऊतकों के परिवर्तन जनन कोशिकाओं के डी.एन.ए. तक नहीं पहुँचते। इसीलिए चूहों की पूँछ कई पीढ़ियों तक काटने पर भी उनकी संतान पूँछ वाली ही पैदा होती है।

लैंगिक जनन की विभिन्नताएँ अधिक स्थायी क्यों

प्रश्न 11. अलैंगिक जनन की अपेक्षा लैंगिक जनन द्वारा उत्पन्न विभिन्नताएँ अधिक स्थायी होती हैं, व्याख्या कीजिए। यह लैंगिक प्रजनन करने वाले जीवों के विकास को किस प्रकार प्रभावित करता है? (3 अंक)

उत्तर:

अलैंगिक जनन में एक ही जनक होता है। विभिन्नता डी.एन.ए. प्रतिकृति की छोटी त्रुटियों से ही आती है, इसलिए संतानें लगभग जनक जैसी होती हैं और विभिन्नताएँ बहुत कम बनती हैं।

लैंगिक जनन में दो जनकों का डी.एन.ए. मिलता है। हर युग्मक में हर जोड़े का एक गुणसूत्र जाता है, इसलिए हर पीढ़ी में गुणसूत्रों के नए मेल बनते हैं, जैसे मेंडल के प्रयोग में गोल-हरे और झुर्रीदार-पीले जैसे नए संयोजन। ये विभिन्नताएँ जनन कोशिकाओं के डी.एन.ए. में होती हैं, इसलिए अगली पीढ़ियों में जाती हैं, जमा होती जाती हैं और बार-बार नए रूप में मिलती रहती हैं।

विकास पर प्रभाव: समष्टि में विभिन्नता जितनी ज़्यादा होगी, प्राकृतिक चयन के लिए उतने ज़्यादा विकल्प होंगे। पर्यावरण बदलने पर कुछ जीव बच ही जाएँगे, समष्टि जल्दी अनुकूलित होगी, और लंबे समय में नई स्पीशीज़ बनने की संभावना भी बढ़ेगी।

जाति उद्भव: पाँच अंक वाला उत्तर

प्रश्न 12. जाति उद्भव क्या है? नई स्पीशीज़ के बनने में सहायक कारकों का वर्णन कीजिए। क्या भौगोलिक पृथक्करण स्वपरागित पौधों या अलैंगिक जनन वाले जीवों के जाति उद्भव का प्रमुख कारण हो सकता है? (5 अंक)

उत्तर:

किसी स्पीशीज़ की एक समष्टि से ऐसी नई समष्टि का बनना, जिसके सदस्य पुरानी समष्टि के सदस्यों के साथ जनन न कर सकें, जाति उद्भव कहलाता है।

सहायक कारक:

1. जीन प्रवाह का रुकना: बड़ी नदी या पहाड़ जैसी बाधा से समष्टियाँ अलग हो जाती हैं (भौगोलिक पृथक्करण), और उनके बीच जीनों का आना-जाना बंद हो जाता है।
2. आनुवंशिक विचलन: अलग हुई हर उप-समष्टि में संयोग से अलग-अलग परिवर्तन जमा होते जाते हैं।
3. प्राकृतिक चयन: अलग इलाक़ों में पर्यावरण अलग होता है, इसलिए अलग-अलग लक्षण चुने जाते हैं।
4. जनन रोकने वाले बदलाव: गुणसूत्रों की संख्या बदल जाए तो युग्मक संलयन नहीं कर पाते, या व्यवहार ऐसा बदल जाए कि दोनों समूहों के सदस्य आपस में जनन ही न कर सकें।

स्वपरागित पौधे और अलैंगिक जीव: इनमें एक जीव जनन के लिए दूसरे जीवों पर निर्भर नहीं होता, इसलिए समष्टि के भीतर भी जीन प्रवाह बहुत कम होता है। भौगोलिक पृथक्करण जीन प्रवाह को ही रोकता है, इसलिए इनके लिए यह प्रमुख कारण नहीं हो सकता। इनमें नई स्पीशीज़ ज़्यादातर डी.एन.ए. में आए परिवर्तनों से बनती है।

तितली और चमगादड़ के पंख

प्रश्न 13. क्या एक तितली और चमगादड़ के पंखों को समजात अंग कहा जा सकता है? क्यों अथवा क्यों नहीं? (2 अंक)

उत्तर:

नहीं, इन्हें समजात अंग नहीं कहा जा सकता।

दोनों के पंख उड़ने का एक ही काम करते हैं, पर उनकी बनावट और उत्पत्ति बिल्कुल अलग है। चमगादड़ का पंख लंबी अँगुलियों के बीच फैली त्वचा से बना है, जिसके अंदर हड्डियाँ हैं, जबकि तितली के पंख में हड्डियाँ होती ही नहीं, वह पतली झिल्ली जैसी संरचना है। काम एक और उत्पत्ति अलग होने के कारण ये समरूप अंग हैं।

जीवाश्म और जैव विकास

प्रश्न 14. जीवाश्म क्या हैं? उनकी आयु कैसे ज्ञात की जाती है? वे जैव विकास के विषय में क्या दर्शाते हैं? (5 अंक)

उत्तर:

जीवाश्म: मरने के बाद ज़्यादातर जीवों का शरीर अपघटित होकर नष्ट हो जाता है। पर कभी-कभी जीव या उसका कोई भाग ऐसे वातावरण में पहुँच जाता है जहाँ उसका पूरा अपघटन नहीं होता, जैसे गर्म मिट्टी में सूखकर कठोर हुआ कीट, जिसकी छाप मिट्टी में बच जाती है। जीवों के ऐसे परिरक्षित अवशेष जीवाश्म कहलाते हैं, जैसे आमोनाइट, ट्राइलोबाइट और नर्मदा घाटी में मिला राजासौरस का कपाल।

आयु जानने के तरीके:

1. सापेक्ष तरीका: खुदाई में सतह के पास मिले जीवाश्म नए होते हैं और गहरी परतों के जीवाश्म पुराने।
2. फ़ॉसिल डेटिंग: जीवाश्म में किसी तत्व के अलग-अलग समस्थानिकों के अनुपात से उसकी आयु निकाली जाती है।

जैव विकास के बारे में जीवाश्म बताते हैं:

• पृथ्वी पर पहले ऐसे जीव थे जो आज नहीं हैं, यानी स्पीशीज़ समय के साथ बदलती रही हैं।
• अलग-अलग गहराई के जीवाश्मों से पता चलता है कि कौन-से जीव पहले आए और कौन-से बाद में।
• पर वाले डाइनोसॉर के जीवाश्म बताते हैं कि पक्षी सरीसृपों से निकट से संबंधित हैं।
• विलुप्त और आज के जीवों के अंगों की तुलना से विकासीय संबंध कितना पीछे जाता है, इसका अनुमान लगता है।

किसका शारीरिक अभिकल्प उत्तम है

प्रश्न 15. विकास के आधार पर क्या आप बता सकते हैं कि जीवाणु, मकड़ी, मछली और चिम्पैंज़ी में से किसका शारीरिक अभिकल्प उत्तम है? अपने उत्तर की व्याख्या कीजिए। (3 अंक)

उत्तर:

विकास के आधार पर किसी को भी "उत्तम" नहीं कहा जा सकता।

विकास का अर्थ प्रगति नहीं है। यह विभिन्नताओं के बनने और प्राकृतिक चयन से उनके चुने जाने की प्रक्रिया है। चारों जीव अपने-अपने पर्यावरण में सफलता से जी रहे हैं, इसलिए चारों का अभिकल्प अपनी जगह ठीक है।

समय के साथ अभिकल्प की जटिलता बढ़ी है, और इन चारों में चिम्पैंज़ी का शरीर सबसे जटिल है। पर जटिल होना उत्तम होना नहीं है। सबसे सरल अभिकल्प वाले जीवाणु आज भी गर्म झरनों, गहरे समुद्र के गर्म स्रोतों और अंटार्कटिका की बर्फ़ जैसी जगहों पर जीवित हैं, जहाँ जटिल जीव नहीं टिक पाते।

क्विज़ से पहले

इस अध्याय में दो तरह की बातें हैं। एक ओर मेंडल के संकरण हैं, जहाँ T, t, R, Y जैसे अक्षरों से हिसाब लगाना होता है। दूसरी ओर विकास के उदाहरण हैं: भृंग, चूहे की पूँछ, गोभी, पक्षी और चमगादड़ के पंख। अब आगे 20 प्रश्नों की क्विज़ है, जिसमें दोनों तरह के प्रश्न मिले-जुले हैं।

संकरण वाले प्रश्न में अनुमान से विकल्प मत चुनिए। कॉपी के किनारे छोटी-सी चौखाने वाली तालिका बनाइए और युग्मक भरकर देखिए। जिस प्रश्न में चूक हो, उसका उदाहरण पाठ में खोजिए और यह लिखकर देखिए कि वह किस बात का प्रमाण है।