विकास — जीवन की उत्पत्ति, प्रमाण, डार्विनवाद व हार्डी–वाइनबर्ग सिद्धांत

विकास कुछ वैचारिक विचारों को बहुत सारी शब्दावली से मिलाता, अतः रणनीति अवधारणाएँ पक्की करना व फिर पदों को उन पर टाँगना है। दो विचार अधिकांश कार्य करते। पहला, प्राकृतिक वरण मौजूदा विविधता पर क्रिया करता — वह माँग पर नए लक्षण नहीं बनाता; यह एकल बिंदु डार्विन को लैमार्क से अलग करता व प्रश्नों का पूरा परिवार उत्तरित करता। दूसरा, हार्डी–वाइनबर्ग सिद्धांत ऐसी जनसंख्या वर्णित करता जो विकसित नहीं हो रही, अतः उससे कोई विचलन विकास संकेत देता — व समीकरण p² + 2pq + q² = 1 निश्चित संख्यात्मक अंक है यदि आप उसे स्थापित कर सकें। इनके चारों ओर प्रमाण (समजातता बनाम समवृत्तिता मुख्य भेद है) व चिरसम्मत प्रयोग (मिलर–यूरी, डार्विन के फिंच, औद्योगिक मेलनिज़्म) हैं। दो बड़े विचार सीखें व शब्दावली स्वयं व्यवस्थित हो जाती।

जीवन की उत्पत्ति व प्रमाण

  • ओपेरिन–हैल्डेन परिकल्पना ने प्रस्तावित किया कि जीवन अपचायी आरंभिक वायुमंडल में सरल अणुओं से उत्पन्न हुआ ("रासायनिक विकास")। मिलर व यूरी ने इसे परखा: CH₄, NH₃, H₂ व जलवाष्प के मिश्रण में स्फुलिंग ने अमीनो अम्ल बनाए, कार्बनिक अणुओं के अजैविक संश्लेषण का समर्थन करते।
  • समजात अंगों की मूल संरचना व उत्पत्ति समान परंतु कार्य भिन्न (व्हेल, चमगादड़ व मनुष्य के अग्रपाद) — साझा पूर्वज से अपसारी विकास का प्रमाण। समवृत्ति अंगों की उत्पत्ति भिन्न परंतु कार्य समान (तितली व पक्षी का पंख) — अभिसारी विकास का प्रमाण।
  • अन्य प्रमाण: जीवाश्म (प्रत्यक्ष अभिलेख, शैल स्तरों से दिनांकित), अवशेषी अंग (उपांत्र, अनुत्रिक अस्थियाँ), व तुलनात्मक भ्रूणविज्ञान व जैवरसायन (समस्त जीवन में साझा अणु जैसे DNA व ATP)।
⚠️ समजात बनाम समवृत्ति — समान उत्पत्ति या समान कार्य, कभी दोनों नहीं
यह युग्म अध्याय का सर्वाधिक जाँचा भेद है, व वह उत्पत्ति को कार्य से अलग करने पर टिकता। समजात अंग साझा उत्पत्ति व मूल संरचना रखते परंतु भिन्न कार्य कर सकते — मनुष्य (पकड़ना), व्हेल (तैरना), चमगादड़ (उड़ना) व घोड़ा (दौड़ना) का अग्रपाद साझा पूर्वज से वंशागत उसी अस्थि योजना पर बना। वे अपसारी विकास संकेत करते: एक पूर्वज संरचना अनेक उपयोगों में अपसरित होती। समवृत्ति अंग कार्य साझा करते परंतु उत्पत्ति नहीं — कीट का पंख व पक्षी का पंख दोनों उड़ते, परंतु वे काफी भिन्न बने व अलग विकसित। वे अभिसारी विकास संकेत करते: असंबंधित वंश उसी समाधान पर पहुँचते। लगाने की जाँच: क्या वे समान बने परंतु भिन्न उपयोग (समजात, अपसारी) या समान उपयोग परंतु भिन्न बने (समवृत्ति, अभिसारी)? व्हेल का फ्लिपर व चमगादड़ का पंख भिन्न कार्यों के बावजूद समजात; शार्क का पर व व्हेल का फ्लिपर साझा कार्य के बावजूद समवृत्ति, क्योंकि शार्क मछली व व्हेल स्तनी है। इसे ठीक करना प्रति पत्र कई अंकों योग्य है।

डार्विनवाद व विकास की क्रियाविधियाँ

  • डार्विन का प्राकृतिक वरण: व्यक्ति भिन्न होते; जितने जीवित रह सकते उससे अधिक जन्मते; अनुकूल विविधताओं वाले अधिक जीवित रहते व जनन करते ("योग्यतम की उत्तरजीविता"); पीढ़ियों में अनुकूल लक्षण संचित होते। योग्यता अर्थ जननिक सफलता, बल नहीं।
  • लैमार्क का सिद्धांत — उपार्जित लक्षणों की वंशागति (उपयोग व अनुपयोग) — निरस्त है: जीवनकाल में प्राप्त लक्षण आगे नहीं जाते, क्योंकि विविधता आवश्यकता से निर्देशित नहीं। यह डार्विन-बनाम-लैमार्क विरोध प्रचुरता से पूछा जाता।
  • क्रिया में प्रमाण: चित्तीदार शलभ में औद्योगिक मेलनिज़्म (कालिख-काले वृक्षों पर गहरे शलभ अनुकूलित), गैलापागोस के डार्विन के फिंच (एक पूर्वज से अनुकूली विकिरण), व प्रतिजैविक/कीटनाशक प्रतिरोध (वास्तविक समय में वरण)।
🎯 शलभ गहरा "हुआ" नहीं — गहरे पहले से मौजूद थे
औद्योगिक मेलनिज़्म प्राकृतिक वरण वास्तव में कैसे कार्य करता का सर्वाधिक स्वच्छ प्रदर्शन है, व वह सबसे सामान्य भ्रांति उजागर करता। औद्योगीकरण से पूर्व, चित्तीदार शलभ अधिकांशतः हल्के रंग का था, जो लाइकेन-ढके वृक्ष तनों पर उसे छद्मावृत करता; कुछ गहरे शलभ मौजूद थे परंतु पक्षियों द्वारा सहजता से देखे व खाए जाते। जब कारखानों की कालिख छाल काली कर देती, स्थिति उलट गई: अब गहरे शलभ छद्मावृत व हल्के उभरकर खाए जाते। पीढ़ियों में जनसंख्या प्रमुखतः गहरी हुई। महत्वपूर्ण बिंदु यह कि गहरा प्रकार प्रदूषण से पूर्व ही मौजूद था — वरण ने उसे आवश्यकता की अनुक्रिया में नहीं बनाया। प्रदूषण ने बस बदला कि कौन-सा पूर्व-मौजूद प्रकार बेहतर जीवित रहा। ठीक यहाँ डार्विन लैमार्क से भिन्न: शलभ इसलिए गहरे नहीं हुए कि उन्हें आवश्यकता थी (लैमार्क), वे पहले से भिन्न थे व पर्यावरण ने विजेता चुने (डार्विन)। वही तर्क प्रतिजैविक प्रतिरोध समझाता — प्रतिरोधी जीवाणु औषधि से पूर्व संयोगवश उपस्थित थे, व औषधि ने बस उन्हें वरित किया — इसीलिए "जीवाणुओं ने प्रतिजैविक से बचने हेतु प्रतिरोध विकसित किया" वह अशुद्ध, लैमार्कीय शब्दरचना है जिसे प्रश्न पकड़ने का प्रयास करते।

हार्डी–वाइनबर्ग सिद्धांत

ℹ️ एक जनसंख्या जो विकसित नहीं हो रही — व वह उपयोगी क्यों
हार्डी–वाइनबर्ग सिद्धांत विरोधाभासी लगता: वह ऐसी जनसंख्या वर्णित करता जिसमें विकल्पी आवृत्तियाँ पीढ़ी दर पीढ़ी अचर रहतीं — अर्थात् जो विकसित नहीं हो रही। उसका मूल्य ठीक आधाररेखा रूप में। यदि किसी विकल्पी की आवृत्ति p व उसका विकल्प q, तो p + q = 1, व जीनप्ररूप आवृत्तियाँ p² + 2pq + q² = 1 से दी जातीं (p² समयुग्मजी प्रभावी, 2pq विषमयुग्मजी, q² समयुग्मजी अप्रभावी)। यह साम्य केवल पाँच आदर्शित शर्तों के अंतर्गत टिकता: कोई उत्परिवर्तन नहीं, कोई जीन प्रवाह (प्रवसन) नहीं, कोई आनुवंशिक विचलन नहीं (बड़ी जनसंख्या), यादृच्छिक जनन, व कोई प्राकृतिक वरण नहीं। वास्तविक जनसंख्याएँ विरले ही सभी पाँच पूरी करतीं, अतः विकल्पी आवृत्तियाँ बदलती हैं — व वह परिवर्तन ठीक वही है जो विकास है। अतः सिद्धांत "कुछ नहीं हो रहा" संदर्भ रूप में उपयोगी: हार्डी–वाइनबर्ग साम्य से कोई देखा विचलन प्रमाण है कि पाँच बलों में से एक क्रियाशील, अर्थात् जनसंख्या विकसित हो रही। परीक्षा में समीकरण विश्वसनीय संख्यात्मक प्रश्न है: प्रभावित (अप्रभावी) व्यक्तियों की आवृत्ति q² दी हो, वर्गमूल लेकर q पाएँ, p = 1 − q निकालें, व वाहक 2pq पढ़ें। उस एक गणना का अभ्यास लगभग निश्चित अंक जमा करता।
  • साम्य बिगाड़ने वाले (व अतः विकास चलाने वाले) पाँच बल: जीन उत्परिवर्तन, आनुवंशिक पुनर्संयोजन, प्राकृतिक वरण, आनुवंशिक विचलन, व जीन प्रवसन (प्रवाह)। विचलन छोटी जनसंख्याओं में सर्वाधिक महत्व रखता, जहाँ संयोग अकेला विकल्पी आवृत्तियाँ बदलता।
  • जातिउद्भवन नई जातियों का निर्माण है, प्रायः जननिक विलगन द्वारा (एक रोध जो जनसंख्याओं के बीच जीन प्रवाह रोकता)। अनुकूली विकिरण एक पूर्वज जाति का अनेक में विविधीकरण है, जैसे डार्विन के फिंच व ऑस्ट्रेलियाई मार्सुपियल में।

मुख्य बिंदु

  • प्राकृतिक वरण पूर्व-मौजूद विविधता पर क्रिया करता; वह माँग पर लक्षण नहीं बनाता — यह डार्विन को लैमार्क से अलग करता।
  • समजात = समान उत्पत्ति, भिन्न कार्य (अपसारी, जैसे स्तनी अग्रपाद); समवृत्ति = भिन्न उत्पत्ति, समान कार्य (अभिसारी)।
  • ओपेरिन–हैल्डेन ने रासायनिक विकास प्रस्तावित किया; मिलर–यूरी ने CH₄/NH₃/H₂/जलवाष्प में स्फुलिंग से अमीनो अम्ल बनाए।
  • योग्यता = जननिक सफलता, बल नहीं। औद्योगिक मेलनिज़्म व प्रतिजैविक प्रतिरोध वास्तविक समय में वरण हैं।
  • हार्डी–वाइनबर्ग एक गैर-विकासशील जनसंख्या वर्णित करता; उससे विचलन विकास संकेत देता।
  • p² + 2pq + q² = 1: p² प्रभावी समयुग्मजी, 2pq विषमयुग्मजी (वाहक), q² अप्रभावी समयुग्मजी।
  • साम्य चाहिए: कोई उत्परिवर्तन नहीं, कोई जीन प्रवाह नहीं, कोई विचलन नहीं (बड़ी जनसंख्या), यादृच्छिक जनन, कोई वरण नहीं।
  • आनुवंशिक विचलन छोटी जनसंख्याओं में सर्वाधिक महत्व रखता; अनुकूली विकिरण = एक पूर्वज का विविधीकरण (डार्विन के फिंच)।

अभ्यास प्रश्न (8)

उत्तर खोलने से पहले प्रत्येक प्रश्न हल करें। हर व्याख्या सही विकल्प के साथ लुभावना गलत विकल्प भी बताती है, क्योंकि अंक वहीं जाते हैं।

  1. व्हेल, चमगादड़ व मनुष्य के अग्रपादों की मूल अस्थि संरचना समान परंतु कार्य भिन्न हैं। वे हैं:

    1. समजात अंग, अपसारी विकास दिखाते
    2. समवृत्ति अंग, अभिसारी विकास दिखाते
    3. अवशेषी अंग
    4. समवृत्ति अंग, अपसारी विकास दिखाते
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — समजात अंग, अपसारी विकास दिखाते

    साझा पूर्वज से वंशागत समान मूल संरचना परंतु भिन्न उपयोग समजात अंग व अपसारी विकास परिभाषित करते। समवृत्ति अंग कार्य साझा करते परंतु संरचना नहीं, अतः उन्हें समवृत्ति कहना प्रश्न में दी "समान अस्थि संरचना" का खंडन करता है।

  2. हार्डी–वाइनबर्ग साम्य पर किसी जनसंख्या में विषमयुग्मजियों की आवृत्ति किससे दी जाती है?

    1. 2pq
    2. p²
    3. q²
    4. p + q
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — 2pq

    p² + 2pq + q² = 1 में मध्य पद 2pq विषमयुग्मजी आवृत्ति है, जबकि p² व q² दो समयुग्मजी हैं। p² या q² चुनना प्रश्न द्वारा पूछे विषमयुग्मजियों के स्थान पर एक समयुग्मजी वर्ग चुनता है।

  3. औद्योगीकरण के पश्चात् गहरे रंग के चित्तीदार शलभों की वृद्धि किससे सर्वोत्तम समझाई जाती है?

    1. कालिख-काले वृक्षों पर पूर्व-मौजूद गहरे प्रकार का प्राकृतिक वरण
    2. शलभों का गहरा होना क्योंकि उन्हें छद्मावरण की आवश्यकता थी
    3. शलभों के जीवनकाल में उपार्जित कालिख की वंशागति
    4. प्रत्येक शलभ में प्रदूषण द्वारा सीधे कराया आकस्मिक उत्परिवर्तन
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — कालिख-काले वृक्षों पर पूर्व-मौजूद गहरे प्रकार का प्राकृतिक वरण

    गहरा प्रकार पहले से मौजूद था; काली छाल ने बस उसे बेहतर जीवित रहने दिया जबकि हल्के शलभ खाए गए, अतः वरण ने बदला कि कौन-सा प्रकार प्रबल हुआ। "आवश्यकता थी इसलिए गहरे हुए" व "उपार्जित कालिख की वंशागति" विकल्प लैमार्कीय शब्दरचनाएँ हैं जिन्हें अस्वीकार करने हेतु प्रश्न आपको जाँच रहा है।

  4. मिलर–यूरी प्रयोग ने इस विचार का समर्थन किया कि:

    1. अमीनो अम्ल जैसे कार्बनिक अणु आरंभिक पृथ्वी पर अजैविक रूप से बन सकते थे
    2. जीवन एक ही चरण में पूर्ण रूप से बना
    3. कोशिकाएँ सीधे शैलों से उत्पन्न हुईं
    4. DNA प्रकट होने वाला पहला अणु था
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — अमीनो अम्ल जैसे कार्बनिक अणु आरंभिक पृथ्वी पर अजैविक रूप से बन सकते थे

    अपचायी गैस मिश्रण में स्फुलिंग से मिलर व यूरी ने अमीनो अम्ल बनाए, ओपेरिन व हैल्डेन द्वारा प्रस्तावित कार्बनिक अणुओं के रासायनिक (अजैविक) संश्लेषण का समर्थन करते। उसने कोशिका या जीवन स्वयं नहीं बनाया, अतः "पूर्ण रूप से बना जीवन" विकल्प परिणाम बढ़ा-चढ़ाकर कहता है।

  5. विकास में एक कारक रूप में आनुवंशिक विचलन किसमें सर्वाधिक महत्वपूर्ण है?

    1. छोटी जनसंख्याओं में
    2. अति बड़ी जनसंख्याओं में
    3. उच्च प्रवसन वाली जनसंख्याओं में
    4. बिना विविधता वाली जनसंख्याओं में
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — छोटी जनसंख्याओं में

    छोटी जनसंख्याओं में संयोग घटनाएँ विकल्पी आवृत्तियाँ नाटकीय रूप से खिसका सकतीं, विचलन को प्रबल बल बनाते। बड़ी जनसंख्याएँ ऐसे यादृच्छिक उतार-चढ़ाव शमित करतीं, ठीक इसीलिए हार्डी–वाइनबर्ग विचलन नगण्य रखने बड़ी जनसंख्या मानता है।

  6. डार्विनी पदों में किसी जीव की "योग्यता" किसे संदर्भित करती है?

    1. जननिक सफलता — अधिक संतति छोड़ना
    2. शारीरिक बल
    3. शरीर आकार
    4. केवल जीवनकाल
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — जननिक सफलता — अधिक संतति छोड़ना

    योग्यता मापती है कि व्यक्ति कितनी जीवित संतति छोड़ता, न कि वह कितना बलवान या बड़ा; एक दुर्बल जीव जो अधिक जनन करता इस अर्थ में अधिक योग्य है। योग्यता को बल के बराबर मानना वह लोकप्रिय गलत पठन है जिसे सुधारने हेतु प्रश्न बनाया गया।

  7. गैलापागोस के डार्विन के फिंच, एकल पूर्वज जाति से अनेक रूपों में विविधीकृत, किसे दर्शाते हैं?

    1. अनुकूली विकिरण
    2. अभिसारी विकास
    3. केवल आनुवंशिक विचलन
    4. उपार्जित लक्षणों की वंशागति
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — अनुकूली विकिरण

    एक पूर्वज फिंच का भिन्न भोजनों हेतु उपयुक्त भिन्न चोंचों वाली अनेक जातियों में विविधीकरण अनुकूली विकिरण का चिरसम्मत प्रकरण है। अभिसारी विकास विपरीत पैटर्न है — असंबंधित जातियाँ समान होतीं — अतः वह एकल पूर्वज से अपसरण वर्णित नहीं करता।

  8. किसी जनसंख्या में हार्डी–वाइनबर्ग साम्य से विचलन संकेत देता है कि:

    1. जनसंख्या विकसित हो रही (पाँच बलों में से एक क्रियाशील)
    2. जनसंख्या ने जनन बंद कर दिया
    3. विकल्पी आवृत्तियाँ पूर्णतः अचर हैं
    4. जनसंख्या में कोई जीनप्ररूप नहीं
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — जनसंख्या विकसित हो रही (पाँच बलों में से एक क्रियाशील)

    हार्डी–वाइनबर्ग गैर-विकासशील जनसंख्या वर्णित करता, अतः कोई विचलन दिखाता कि उत्परिवर्तन, जीन प्रवाह, विचलन, गैर-यादृच्छिक जनन या वरण क्रियाशील — अर्थात् विकास हो रहा। अचर विकल्पी आवृत्तियाँ स्वयं साम्य वर्णित करतीं, जो उससे विचलन का विपरीत है।