अभिसारी विकास और समजातता

एक-से दिखने के दो तरीक़े

दो जीव दो बहुत अलग कारणों से एक-दूसरे जैसे दिख सकते हैं।

पहला कारण है विरासत। उनमें कोई गुण इसलिए साझा है कि किसी पूर्वज के पास वह था और उसने आगे दिया। जीव-वैज्ञानिक इसे समजातता (homology) कहते हैं।

दूसरा कारण है साझा समस्या। दो असंबंधित वंशों के सामने एक ही चुनौती आई और वे मिलते-जुलते उत्तरों पर पहुँचे। जीव-वैज्ञानिक इसे समरूपता (analogy) कहते हैं, और इसे पैदा करने वाली प्रक्रिया अभिसारी विकास (convergent evolution) है।

इन दोनों में फ़र्क़ करना जीव-विज्ञान के मूल कौशलों में से एक है। इसे ग़लत करें तो आप ग़लत परिवार-वृक्ष बना लेते हैं। इसे सही करें तो दोनों तरह की समानताएँ प्रमाण बन जाती हैं।

समजातता: वही हड्डियाँ, बार-बार

अपनी भुजा उठाइए। कंधे से कोहनी तक की अकेली लंबी हड्डी महसूस कीजिए। वह ह्यूमरस है। कोहनी के नीचे दो हड्डियाँ अगल-बग़ल हैं, रेडियस और अल्ना। फिर कलाई की छोटी हड्डियों का गुच्छा आता है, और फिर पाँच उँगलियाँ।

अब चमगादड़ का पंख खोलिए। ह्यूमरस, फिर रेडियस और अल्ना, फिर कलाई की हड्डियाँ, फिर उँगलियाँ। उँगलियाँ बहुत लंबी हैं और उनके बीच त्वचा तनी है, पर हिस्से और उनका क्रम वही है।

व्हेल का फ़्लिपर। ह्यूमरस, रेडियस और अल्ना, कलाई की हड्डियाँ, उँगलियाँ। मांस के चिकने चप्पू में लिपटी हुईं, पर वहाँ मौजूद हैं।

घोड़े की टाँग। फिर वही योजना। घोड़ा एक बड़ी हुई उँगली की नोक पर चलता है, और बाक़ी का बहुत हिस्सा घट गया है, पर क्रम नहीं बदला।

चार जानवर, चार बिल्कुल अलग जीवन, एक साझा भीतरी बनावट। अगर हर अंग अपने काम के लिए अलग से डिज़ाइन किया गया होता तो आप यह उम्मीद नहीं करते। इंजीनियरिंग की समस्या के रूप में चप्पू, पंख और दौड़ने वाली टाँग में लगभग कुछ भी साझा नहीं है। अच्छे चप्पू में कलाई होने का कोई कारण नहीं है।

पर अगर चारों उसी अंग के बदले हुए रूप हैं, जो एक चार-अंगों वाले पूर्वज से विरासत में मिला, तो इसका बहुत अच्छा कारण है। चार-अंगों वाले रीढ़धारियों को जीव-वैज्ञानिक टेट्रापॉड (tetrapods) कहते हैं। वे उन मछलियों तक पहुँचते हैं जो लगभग 37 करोड़ साल पहले ज़मीन की ओर बढ़ रही थीं। उन्हीं में से एक मछली, 37.5 करोड़ साल पुरानी Tiktaalik roseae, के पर के भीतर इस व्यवस्था की शुरुआत पहले से थी। जीवाश्म सबूत उस खोज को पूरा बताते हैं।

समजातता सिर्फ़ हड्डियों की बात नहीं है। यही तर्क जीनों, भ्रूण की अवस्थाओं और पूरे शरीर-ढाँचों पर लागू होता है।

अभिसारी विकास: वही उत्तर, दो बार खोजा गया

अब दूसरी तरह की समानता।

आँखें

आपकी आँख में लेंस है, पुतली है जो खुलती-बंद होती है, और रेटिना है। ऑक्टोपस की आँख में भी। समानता उल्लेखनीय है। फिर भी इंसानों और ऑक्टोपस के पिछले साझा पूर्वज के पास दोनों में से कुछ नहीं था। उसके पास, ज़्यादा से ज़्यादा, प्रकाश-संवेदी साधारण धब्बे थे।

ग़ौर से देखें तो फ़र्क़ दिखता है। दोनों आँखों की तारें उलटी दिशाओं में जुड़ी हैं, और केवल रीढ़धारी वाले रूप में अंध-बिंदु बनता है।

दो वंशों ने कैमरे जैसी आँख बनाई। उन्होंने उसे अलग तरह से जोड़ा, क्योंकि उन्होंने उसे अलग-अलग बनाया। आँख का विकास कैसे हुआ? उस तुलना को विस्तार से खोलता है।

पंख

पक्षी, चमगादड़ और कीट सब पंखों से उड़ते हैं। पंख तीन अलग तरीक़ों से बने हैं।

पक्षी का पंख भुजा के साथ फैले पर (feathers) हैं। चमगादड़ का पंख बहुत लंबी उँगली की हड्डियों के बीच तनी त्वचा की झिल्ली है। कीट के पंख में कोई हड्डी नहीं होती। यह शरीर की दीवार का एक उभार है जिसमें शिराओं का जाल चलता है।

यहाँ एक बारीकी याद रखने लायक है, क्योंकि वह दिखाती है कि तर्क कितनी सावधानी से करना पड़ता है। पक्षी का पंख और चमगादड़ का पंख पंख के रूप में समरूप हैं, क्योंकि उड़ान दोनों समूहों में अलग-अलग विकसित हुई। पर वे अगली टाँग के रूप में समजात हैं, क्योंकि पक्षियों और चमगादड़ों दोनों को वह ह्यूमरस, रेडियस और अल्ना एक साझा चार-अंगों वाले पूर्वज से विरासत में मिले। संरचनाओं की वही जोड़ी एक स्तर पर समजात और दूसरे पर समरूप हो सकती है। आपको पूछना पड़ता है कि आप कौन-सा गुण तुलना कर रहे हैं।

तेज़ तैराक

शार्क, डॉल्फ़िन और इक्थियोसॉर की परछाईं लगभग एक-सी है। टॉरपीडो जैसा शरीर, नुकीली थूथन, पीठ पर एक पेजीय पर (dorsal fin), आगे की ओर जोड़ीदार पर, और पीछे पूँछ का पर।

वे बिल्कुल भी नज़दीकी रिश्तेदार नहीं हैं। शार्क उपास्थि के कंकाल वाली मछली है। डॉल्फ़िन हड्डियों, फेफड़ों और गर्म रक्त वाली स्तनधारी है। इक्थियोसॉर समुद्री सरीसृप था जिसके पूर्वज ज़मीन पर चलते थे; यह समूह लगभग 9 करोड़ साल पहले विलुप्त हो गया।

पानी माफ़ नहीं करता। जो शरीर तेज़ गति में पानी को कुशलता से किनारे करता है, उसके संभव आकारों की रेंज काफ़ी संकरी है। तीन अलग वंशों को उसी भौतिकी ने उस आकार में धकेला।

पोल भीतर खुलती है। शार्क गलफड़ों से साँस लेती है। डॉल्फ़िन हवा के लिए सतह पर आती है। शार्क की पूँछ अगल-बग़ल हिलती है; डॉल्फ़िन की पूँछ के फ़्लूक ऊपर-नीचे हिलते हैं, क्योंकि उसके पूर्वज ज़मीन पर दौड़ते थे और उनकी रीढ़ उसी तरह मुड़ती थी। रूपरेखा अभिसरित हुई। भीतर की बनावट नहीं।

प्रतिध्वनि-स्थान-निर्धारण, जीनों तक

कुछ चमगादड़ और कुछ डॉल्फ़िन दोनों ऊँची आवाज़ें भेजकर और गूँज सुनकर शिकार करते हैं। दोनों समूह करोड़ों सालों से अलग हैं, और साझा पूर्वज प्रतिध्वनि-स्थान-निर्धारण नहीं करता था।

आश्चर्य DNA से आया। प्रेस्टिन (prestin) नाम का प्रोटीन कान के भीतर है और जानवरों को बहुत ऊँची आवाज़ें सुनने में मदद करता है। 2010 में यांग लिउ और उनके साथियों ने कुछ अजीब बताया। प्रतिध्वनि-स्थान निर्धारित करने वाले चमगादड़ों और डॉल्फ़िनों ने प्रेस्टिन जीन में मेल खाते बदलाव अलग-अलग हासिल किए थे।

अगर आप सिर्फ़ प्रेस्टिन से परिवार-वृक्ष बनाएँ, तो डॉल्फ़िन चमगादड़ों के बग़ल में पहुँच जाती हैं। वह उत्तर ग़लत है, और हम जानते हैं कि वह ग़लत है क्योंकि बाक़ी हर तरह का प्रमाण यही कहता है।

2013 में जो पार्कर की अगुवाई वाली टीम ने Nature में जीनोम-व्यापी अध्ययन छापा और बताया कि मेल खाते बदलाव प्रेस्टिन से परे कई जीनों तक पहुँचे। बाद के पुनर्विश्लेषणों ने असहमति जताई। जब उन्होंने संयोग से होने वाले मेलों का हिसाब लगाया, तो उन्हें जीनोम-व्यापी कोई साफ़ अधिकता नहीं मिली। प्रेस्टिन का मामला ख़ुद अब भी क़ायम है।

यह उतने गहरे स्तर पर अभिसारी विकास है जितना हम देख सकते हैं। यह चेतावनी भी है: एक अकेला जीन आपको भटका सकता है, और ठीक इसीलिए जीव-वैज्ञानिक रिश्तों को पूरे जीनोम और कई गुणों में एक साथ परखते हैं।

पौधे जिन्होंने महासागर के आर-पार एक-दूसरे की नकल की

कैक्टस अमेरिका में उगते हैं। रसीले यूफ़ोर्बिया मुख्य रूप से अफ़्रीका और मेडागास्कर में उगते हैं। दोनों समूहों की कई प्रजातियाँ लगभग अदल-बदल हो सकने जितनी एक-सी दिखती हैं: मोटे हरे पानी जमा करने वाले तने, उभरी धारियाँ, असली पत्तियाँ नहीं, तीखे काँटे।

दोनों परिवार बिल्कुल भी नज़दीकी रिश्तेदार नहीं हैं। वे फूल वाले पौधों के परिवार-वृक्ष पर दूर-दूर बैठे हैं, और अलग महाद्वीपों पर रहते हैं। उनके सामने एक ही समस्या थी, गर्म, सूखी जगहों पर जीवित रहना, और वे लगभग एक ही आकार तक पहुँचे।

आप दो जाँचों से इन्हें अलग पहचान सकते हैं। कैक्टस के काँटे ऑरियोल (areoles) नाम की छोटी गद्दी जैसी संरचनाओं से उगते हैं, जो यूफ़ोर्बिया में नहीं होतीं। और टूटा हुआ यूफ़ोर्बिया का तना दूधिया सफ़ेद लेटेक्स टपकाता है, जो कैक्टस नहीं बनाते। उनके फूल बिल्कुल अलग योजनाओं पर बने हैं।

दो स्तनधारी समूह, एक ही प्रयोग चलाते हुए

ऑस्ट्रेलिया के स्तनधारी ज़्यादातर मार्सुपियल (शिशुधानी वाले) हैं, जो बच्चों को थैली में पालते हैं। दूसरी जगहों के ज़्यादातर स्तनधारी प्लेसेंटल (अपरा वाले) हैं। दोनों समूह करोड़ों सालों से ज़्यादातर अलग रहे हैं, और हर एक ने मिलती-जुलती जीवन-शैलियों का अपना रूप बनाया है।

थाइलैसीन, Thylacinus cynocephalus, तस्मानिया में शिकार करता था और उसकी खोपड़ी भेड़िए की खोपड़ी से चौंकाने वाली समानता रखती थी। आख़िरी ज्ञात थाइलैसीन 1936 में होबार्ट चिड़ियाघर में मरा। मार्सुपियल छछूँदर (marsupial mole) उसी फावड़े जैसी बनावट से बिल खोदता है जैसी प्लेसेंटल छछूँदर की होती है। शुगर ग्लाइडर पेड़ों के बीच त्वचा की झिल्ली पर वैसे ही फिसलता है जैसे दुनिया के दूसरे छोर पर उड़न गिलहरी।

इनमें से कोई जोड़ी नज़दीकी रिश्तेदार नहीं है। हर एक मार्सुपियल और प्लेसेंटल का एक ही उत्तर पर दो बार पहुँचना है।

जीव-वैज्ञानिक असल में फ़र्क़ कैसे करते हैं

ऊपरी रूप सबसे कम भरोसेमंद सुराग़ है। शोधकर्ता इसके बजाय यह इस्तेमाल करते हैं।

गहरी बनावट। क्या भीतरी हिस्से उसी तरह, उसी क्रम में, उन्हीं पड़ोसियों से जुड़े हुए सजे हैं? ह्यूमरस हमेशा ऊपरी अकेली हड्डी है, हमेशा कंधे पर जुड़ी। इस तरह का पत्राचार तब भी बचा रहता है जब आकार बेतहाशा बदल जाते हैं।

विकास में उत्पत्ति। भ्रूण में यह संरचना कहाँ से आती है, और किस ऊतक से? चमगादड़ के पंख की झिल्ली उँगलियों के बीच बढ़ती है। कीट का पंख शरीर की दीवार से निकलता है। तैयार आकार कितना भी मिलता हो, वे कभी एक ही संरचना नहीं हो सकते।

व्यापक वृक्ष से मेल। कोई एक गुण कुछ तय नहीं करता। जीव-वैज्ञानिक कई लक्षणों से, जीवाश्मों से, और पूरे जीनोम से परिवार-वृक्ष बनाते हैं। जो समानता ऐसे समूह में दिखे जिसे बाक़ी सब कुछ साथ रखता है, वह शायद विरासत वाली है। जो समानता आपको किसी अच्छी तरह समर्थित वृक्ष को तोड़ने पर मजबूर करे, वह शायद अभिसारी है।

आनुवंशिक ब्योरा। अभिसारी गुण आमतौर पर अलग आनुवंशिक रास्तों से, या उसी जीन में अलग बदलावों से वहाँ पहुँचते हैं। प्रेस्टिन जैसे चौंकाने वाले मामले में भी मेलों के साथ नापे जा सकने वाले अंतर दिखते हैं।

दोनों तरह की समानताएँ प्रमाण क्यों हैं

समजातता आपको जीवन का शाखा-पैटर्न देती है। व्हेल के फ़्लिपर और घोड़े की टाँग में वही हड्डियाँ होना वह चीज़ है जिसकी भविष्यवाणी साझा पूर्वजता करती है और अलग-अलग सृष्टि नहीं करती।

अभिसारी विकास आपको कुछ और देता है। यह दिखाता है कि प्राकृतिक चयन एक असली, दोहराने योग्य प्रक्रिया है। असंबंधित वंशों में एक-सा पर्यावरण दो बार चलाइए, तो आपको एक-से उत्तर दो बार मिलते हैं। शार्क, डॉल्फ़िन और इक्थियोसॉर एक ही प्रयोग की तीन स्वतंत्र दौड़ हैं, और तीनों एक-जैसे दिखते हुए निकले।

साथ मिलकर वे पैटर्न और प्रक्रिया दोनों समझाते हैं। उस प्रक्रिया के बारे में और जानने के लिए पढ़ें प्राकृतिक चयन। प्रमाण की दूसरी धाराओं के लिए पढ़ें विकास के सबूत।