पृथ्वीच्या गर्भातील गुप्त जगाचा चकीत करणारा शोध; शास्त्रज्ञांना सापडलेला ‘डेव्हिल वर्म’ तिथं कसा जगतो?

तुम्ही जर जमिनीखाली खड्डा खोदून पृथ्वीच्या पोटात उतरू लागलात तर काही वेळातच तुमचा श्वास गुदमरून जीव कासावीस होऊ लागेल.

सूर्यप्रकाश नाहीसा होईल आणि जसजसे तुम्ही पृथ्वीच्या तप्त गर्भाच्या जवळ जाल तसतशी तिथली भयानक उष्णता आणि दाब वाढत जाईल. त्यातच खडकांच्या भेगांमधून आणि छिद्रांमधून भूगर्भातील पाणी वाहू लागते.

तब्बल 1.3 किलोमीटर (0.8 मैल) एवढ्या खोल आणि भयानक ठिकाणी पोहोचल्यावर इथे काहीही जिवंत असूच शकत नाही, असा थरकाप उडवणारा विचार तुमच्या मनात आल्याशिवाय राहणार नाही.

पण तुमचे नशीब चांगले असेल, तर तुम्हाला तिथे अब्जावधी जीवाणू (बॅक्टेरिया) पाहायला मिळतील, ज्यांचे चमकणारे नारंगी किंवा पांढऱ्या रंगाचे थर साचलेले दिसतात. आणि जर तुम्ही मायक्रोस्कोप लावून पाहिले तर कदाचित तोंडाजवळील अवयवांच्या साहाय्याने खडकांवरून पुढे सरकणारा एक लहानसा किडाही तुम्हाला दिसून येईल.

हा आहे हेलायसेफालोबस मेफिस्टो, ज्याला ‘डेव्हिल वर्म’ म्हणजेच राक्षसी किडा म्हणून ओळखले जाते. हा सूक्ष्मजीव जंतूंच्या शिकारीसाठी या पाताळात फिरत असतो.

अतिशय सूक्ष्म असलेला, अगदी मानवी केसाच्या रुंदीएवढ्या लांबीचा हा किडा या छोट्याशा परिसंस्थेत मात्र एखाद्या महाकाय देवमाशासारखाच राजा आहे.

वैज्ञानिकांची कल्पना अशी आहे की, खडकांवर पसरलेल्या शेंबडासारख्या सूक्ष्मजीवांच्या पातळ थरात जेव्हा हा जीव मरतो, तेव्हा त्याचे शरीर जीवाणू आणि इतर जीवसृष्टीकडून भक्षण केले जाते. त्यातून मिळणारे पोषण या विलक्षण, हॅडियन युगातील (पृथ्वीच्या आद्य युगातील) जीवनचक्राला चालना देत राहते.

1980 च्या दशकापूर्वी बहुतांश जीवशास्त्रज्ञांना असे वाटत होते की, जमिनीखाली केवळ 30 सेमी (एक फूट) पेक्षा जास्त खोलीवर जीवसृष्टी अस्तित्वातच असू शकत नाही.

पण भूगर्भाच्या अत्यंत खोलवर राहणाऱ्या जीवाणूंचा लागलेला शोध आणि 2011 मध्ये झालेला डेव्हिल वर्मचा शोध यामुळे पृथ्वीच्या भूगर्भाविषयीच्या आपल्या माहितीत एक क्रांतिकारी बदल घडवून आणला.

या ‘डेव्हिल वर्म’ची कथा हेच सिद्ध करते की, सूर्यप्रकाशाची उर्जा नसेल किंवा ऑक्सिजनची मुबलक हवा नसेल तरीही जीवसृष्टी अगदी प्राण्यांचे जीवनसुद्धा आपला मार्ग शोधून काढतेच.

या शोधामुळे सजीवांच्या क्षमतेबद्दलची शास्त्रज्ञांची कल्पनाच बदलून गेली आहे. एवढेच नाही तर, पृथ्वीवरील जीवनाची सुरुवात कशी झाली असावी आणि पृथ्वीवरील जीवनाची सुरुवात तसेच भविष्याविषयी नवीन विचार समोर आले आहेत.

जर तिथे खाली एका किड्याचा शोध लागू शकतो तर अजून अशा कोणत्या गोष्टी आहेत ज्या आपल्या नजरेतून सुटत आहेत? युनिव्हर्सिटी ऑफ सदर्न कॅलिफोर्नियाच्या जिओमायक्रोबायोलॉजिस्ट कॅरेन लॉयड आश्चर्याने म्हणतात की, “इथे तर नवीन शोधांसाठी अथांग भांडार आहे.”

एकापाठोपाठ एक घडलेल्या अनपेक्षित चांगल्या घटनांमुळे शास्त्रज्ञांना त्या एकाच डेव्हिल वर्मपासून नवीन पिढी निर्माण करण्यात यश आले. ही प्रजाती पृथ्वीच्या या अत्यंत उष्ण आणि अंधाऱ्या भूगर्भात कशी जिवंत राहते हे समजून घेण्यासाठी शास्त्रज्ञ आता त्याच्या पुढच्या पिढ्यांचा अतिशय उत्सुकतेने अभ्यास करत आहेत.

जमिनीखाली खूप खोलवर जीव राहू शकतात याचे पहिले ठोस पुरावे 1990 च्या काळात मिळाले. जसे की, 1997 मध्ये एका गॅस बोअरहोलमध्ये तब्बल 2.8 किलोमीटर (1.7 मैल) इतक्या खोलवर जीवाणू आढळून आले होते.

2000 च्या सुरुवातीच्या काळात, बेल्जियममधील ‘एक्सट्रीम लाईफ इस्येन्स्या’ ही संस्था चालवणारे किड्यांचे शास्त्रज्ञ गॅटन बोरगोनी यांना एक प्रश्न पडला की, गोलकृमी किंवा नेमाटोड्स नावाच्या लहान किड्यांची प्रजाती जमिनीखाली अति-खोलवरही अस्तित्व असू शकते का.

जमिनीखाली खूप खोलवर असे मोठे प्राणी राहू शकतात या विचारांवर ज्येष्ठ शास्त्रज्ञ कसे हसले होते, याची आठवण बोरगोनी सांगतात. पण हे छोटे जीव किती सहनशील असतात हे माहीत असल्यामुळे बोरगोनी यांना यावर संशोधन करणे गरजेचे वाटले. कारण 2003 मध्ये जेव्हा ‘कोलंबिया’ ही स्पेस शटल अंतराळात कोसळून उद्ध्वस्त झाली आणि त्यावरील प्रयोगासाठी ठेवलेले नेमाटोड्स तब्बल 64 किलोमीटर (40 मैल) खाली जमिनीवर पडले तरीसुद्धा ते जीव वाचले आणि तिथे त्यांची उत्पत्तीही आनंदात सुरू असल्याचे आढळले.

2008 मध्ये, बोरगोनी यांनी अत्यंत प्रतिकूल वातावरणातील जीवांचा अभ्यास करणाऱ्या इतर तज्ज्ञांसोबत दक्षिण आफ्रिकेतील ‘बिट्रिक्स’ या सोन्याच्या खाणीला भेट दिली.

जमिनीखाली 0.8 मैल (1.3 किलोमीटर) खोलवर जाऊन ते खाणीच्या भिंतींमध्ये पाडलेल्या काही छिद्रांपर्यंत पोहोचले. खडकाच्या आत असलेले सुमारे 37°C (99°F) तापमानाचे पाणी बाहेर काढण्यासाठी आणि सूक्ष्म जीवांना पकडणाऱ्या खास फिल्टरमधून ते वाहून नेण्यासाठी ही छिद्रे तयार करण्यात आली होती, अशी आठवण बोर्गोनी देतात. तब्बल 6,000 लीटर (1,300 गॅलन) पेक्षा जास्त पाणी फिल्टर केल्यानंतर शेवटी त्यांच्या हाती तो एक चिमुकला किडा लागला.

दक्षिण आफ्रिकेच्या दुसऱ्या दोन खाणींमध्ये त्यांनी यापेक्षाही खूप जास्त पाणी फिल्टर केले. एका ठिकाणी तर तब्बल 12 दशलक्ष लीटरहून अधिक पाणी गाळले गेले. तिथे त्यांना गोलकृमींच्या काही वेगवेगळ्या जाती, पाठीचा कणा नसलेले काही लहान जीव, बुरशी आणि इतर सूक्ष्मजीव सापडले.

“मला इथे अख्खे प्राणीसंग्रहालयच सापडेल अशी अजिबात अपेक्षा नव्हती,” असं बोरगोनी म्हणतात. यातील बहुतांश प्रजाती जमिनीच्या वरील वातावरणात आढळणाऱ्याच होत्या पण ‘बिट्रिक्स’ सोन्याच्या खाणीतून मिळालेला तो किडा ज्याची शेपटी गाळण्याच्या प्रक्रियेत तुटली होती. ही बोरगोनी यांच्यासाठी अगदी अनोळखी प्रजाती होती. 2011 मध्ये त्यांनी हा विज्ञानासाठी एक नवीन शोध असल्याचे जाहीर केले आणि त्याला ‘हॅलिसेफालोबस मेफिस्टो’ असे नाव दिले.

एखाद्या निमॅटोडची (चपट्या किड्याची) शेपटी तुटणे म्हणजे त्याच्यासाठी थेट मृत्यूचीच शिक्षा असते. पण सुदैवाने ती एक मादी होती आणि ती ‘पार्थेनोजेनेटिक’ होती म्हणजेच नर किड्याशी मिलन न करताही स्वतःहूनच नवीन जीव जन्माला घालण्यास सक्षम. मरण्यापूर्वी तिने 8 अंडी घातली.

“आम्ही खूप खूप नशीबवान होतो की तो किडा तोपर्यंत जिवंत राहिला,” बोर्गोनी सांगतात. कारण त्यानंतर त्यांना दुसरा कोणताही ‘डेव्हिल वर्म’ कधीच सापडला नाही.

“हा तर अगदी हॅरी पॉटरसारखा ‘जिवंत राहिलेला किडा’ ठरला” असं वॉशिंग्टन, डीसी येथील अमेरिकन युनिव्हर्सिटीतील जनुकशास्त्र संशोधक जॉन ब्रॅक्ट आश्चर्याने म्हणतात.

या किड्याची काही नवीन पिढी आता ब्रॅक्ट यांच्या प्रयोगशाळेत पोहोचली आहे. तिथे त्यांना पेट्री डिशमध्ये अगदी डेव्हिल वर्मच्या भावासारख्या वाटणाऱ्या ‘कॅनोर्हॅब्डिटिस एलिगन्स’ या किड्याप्रमाणेच ठेवले आहे. जो खराब झालेल्या फळांवर आढळतो आणि ज्याचा खूप अभ्यास केला गेला आहे. पण यांच्यात काही फरक आहेत. मेफिस्टो’ पाण्यात पोहत नाही तर प्लास्टिकच्या ट्यूबच्या कडेला चिटकून राहतो. हीच सवय त्याला जमिनीखालील खडकांना घट्ट पकडून ठेवण्यासाठी उपयोगी पडत असावी.

‘कॅनोर्हॅब्डिटिस एलिगन्स’चे अन्न असणारे ई. कोलाय बॅक्टेरिया खाणे या ‘डेव्हिल वर्म्स’ना अजिबात आवडत नाही. त्याऐवजी डिशमध्ये तयार होणाऱ्या इतर बॅक्टेरियांवर ताव मारण्यासाठी ते सरपटत पुढे जातात.

विशेष म्हणजे खोलीच्या नेहमीच्या तापमानात ‘मेफिस्टो’ची तब्येत फारशी साथ देत नाही. 20°C (68°F) तापमानाला त्याची वाढ मंदावते आणि आपले जीवनचक्र पूर्ण करण्यासाठी त्याला तब्बल आठ दिवस लागतात. त्याला 37°C (99°F) एवढे उष्ण तापमान जास्त आवडते. या तापमानात ‘कॅनोर्हॅब्डिटिस एलिगन्स’चा मृत्यू होतो पण ‘मेफिस्टो’ मात्र दर दोन दिवसांनी अगदी आनंदाने नवीन पिढीला जन्म देतो.

केवळ एकाच किड्यापासून तयार झालेल्या नवीन पिढीचा अभ्यास करणे तेही ते जीव त्यांच्या मूळ नैसर्गिक अधिवासापासून खूप काळ दूर असताना हे काम तसे खूप आव्हानात्मक आहे.

पण हा किडा भूगर्भाच्या अथांग खोलवर कसा जिवंत राहतो यामागचे काही महत्त्वाचे सुगावे आणि रहस्ये उलगडण्यात ब्रॅक्ट यांना यश आले आहे.

2019 मध्ये जेव्हा ब्रॅक्ट आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी ‘मेफिस्टो’च्या DNA चे विश्लेषण केले तेव्हा त्यांच्या हाती एक मोठा सुगावा लागला. या किड्यात अतिउष्णतेपासून शरीरातील प्रथिनांचे रक्षण करणाऱ्या ‘हीट-शॉक प्रोटीन्स’च्या जनुकांची संख्या अनपेक्षितपणे खूप जास्त आढळली.

त्यानंतर 2024 मध्ये ब्रॅक्ट यांच्या टीमने ‘सायटोक्रोम ऑक्सिडेस सी’ नावाच्या दुसऱ्या एका महत्त्वपूर्ण रेणूचा सखोल अभ्यास केला. हा असा घटक आहे जो ऑक्सिजनचा वापर करून शरीराला जिवंत ठेवण्यासाठी लागणारी ऊर्जा तयार करण्यात सर्वात महत्त्वाची भूमिका बजावतो.

विविध प्रयोगांद्वारे ब्रॅक्ट यांच्या लक्षात आले की, ‘मेफिस्टो’मधील हा सायटोक्रोम ऑक्सिडेस सी रेणू फक्त जास्त तापमानातच सक्रिय होऊन काम करतो. खोलीच्या नेहमीच्या तापमानात हा रेणू थेट बंद होतो ज्यामुळे शरीरातील ऊर्जा तयार होण्याची प्रक्रिया मंदावते आणि म्हणूनच अशा वातावरणात हे किडे इतके सुस्तावलेले दिसतात.

ब्रॅक्ट यांच्या मते, हा ‘ऑफ-स्विच’ किड्यांसाठी बचावाचाच एक मार्ग असावा. “ते स्वतःसाठी जे अधिक अनुकूल आणि उष्ण वातावरण आहे तिथेच जास्त संख्येने नवीन पिढी जन्माला येईल याची एकप्रकारे खात्रीच करून घेतात,” असं ते सांगतात.

डेव्हिल वर्मची जोडीदाराशिवाय पिल्लांना जन्म देण्याची ही क्षमता टिकून राहण्यासाठी मदतीची ठरते का, यावर ब्रॅक्ट सध्या संशोधन करत आहेत. कारण जमिनीखालील एवढ्या मोठ्या जगात या किड्यांना स्वतःच्याच जातीचे दुसरे किडे सहज मिळणे कठीण असते. अशा वेळी नराची साथ न घेता एकट्यानेच नवीन पिढीला जन्म देण्याची ही अनोखी पद्धतच कदाचित या जगात आपला वंश टिकवून ठेवण्याचा त्यांचा एकमेव मार्ग ठरत असावी.

अलैंगिक पद्धतीने वंश वाढवण्याची एक मोठी किंमत मोजावी लागते असे मानले जाते. कारण नर आणि मादीच्या मिलनामुळे मिळणारे निरोगी अनुवंशिक वैविध्य या पद्धतीत निर्माण होत नाही. म्हणूनच अनेक शास्त्रज्ञांच्या मते या पद्धतीने वंशवृद्धी करणाऱ्या प्रजाती पुढे नष्ट होणे अटळ असते.

कदाचित ‘डेव्हिल वर्म’ प्रजातीत नर किडेसुद्धा अस्तित्वात असावेत ज्यामुळे दोन किडे एकमेकांसमोर आल्यावर लैंगिक प्रजातीप्रमाणे प्रजनन शक्य होत असावे. पण आपण अजून त्यांचा शोध लावू शकलो नाही, असा अंदाज ब्रॅक्ट व्यक्त करतात.

काहीही असो हे सूक्ष्म किडे बदलत्या वातावरणाशी जुळवून घेण्यात किती अद्भूत आहे हेच यावरून दिसून येते. “ज्या ज्या ठिकाणी अन्नाचा स्रोत उपलब्ध आहे आणि जिथे प्राण्यांना पोहोचणे शक्य आहे, तिथे तिथल्या वातावरणाशी जुळवून घेण्यासाठी निमॅटोड्स स्वतःला बदलत राहतातच.”

हे जीव भूगर्भाच्या इतक्या अथांग खोलवर पोहोचले तरी कसे, हे अजूनही एक गूढच आहे.

झुरिक येथील ‘ईटीएच’ विद्यापीठातील जिओबायोलॉजिस्ट कॅरा मॅग्नाबोस्को आणि बोर्गोनी यांच्या संशोधनानुसार, काही निमॅटोड्स पाण्याच्या प्रवाहाद्वारे जमिनीच्या वरच्या वातावरणातून खाली उतरले असावेत. बहुधा भूकंपाच्या धक्क्यांमुळे तयार झालेल्या फटींचा मार्ग त्यांना यासाठी उपयुक्त ठरला असावा. या खडतर प्रवासात काही प्रजाती खाली तग धरून जिवंत राहतात तर काही मात्र नष्ट होतात.

“जमिनीच्या वरच्या भागापासून ते या अथांग खोल भूगर्भापर्यंत यांच्या प्रवासाचा आणि संपर्काचा काही ना काही मार्ग नक्कीच असला पाहिजे,” मॅग्नाबोस्को सांगतात.

भूगर्भातील या गूढ जीवसृष्टीतील सूक्ष्मजीव पृथ्वीवरील एकूण सजीवसृष्टीचा एक फार मोठा भाग व्यापतात, असा अंदाज मॅग्नाबोस्को आणि इतर संशोधकांनी लावला आहे. पृथ्वीवरील एकूण सूक्ष्मजीवांच्या वजनापैकी तब्बल 12 ते 20% वजन एकट्या या भूगर्भातील सूक्ष्मजीवांचे आहे.

या अंधाऱ्या विश्वातून कार्बन आणि ऊर्जा मिळवण्यासाठी या सूक्ष्मजीवांनी स्वतःमध्ये अनेक अत्याधुनिक पद्धती विकसित केल्या आहेत. त्यामुळेच सूक्ष्म किड्यांसारख्या अधिक गुंतागुंतीच्या जिवांसाठी अन्न आणि ऊर्जेचा मुख्य आधार बनण्यात हे भूगर्भातील बॅक्टेरिया महत्त्वाची भूमिका बजावत असावेत.

हे सूक्ष्मजीव केवळ अन्नच पुरवत नाहीत तर खोल भूगर्भातील निमॅटोड्सना लागणारा अल्प प्रमाणातील ऑक्सिजनही तयार करत असावेत, असे लॉयड सांगतात. तसेच पाण्याने भरलेल्या या खोल गुंफांमधील आम्लतेचे प्रमाण नियंत्रित ठेवून “मोठ्या जीवांच्या वाढीसाठी एक अनुकूल आणि पोषक वातावरण तयार करण्यास हे सूक्ष्मजीव मदत करतात,” असेही लॉयड स्पष्ट करतात.

त्या बदल्यात हे किडेदेखील सूक्ष्मजीवांसाठी अन्नाचा स्रोत ठरतात. आपल्या विष्ठेद्वारे ते नायट्रोजन पुरवतात आणि मृत्यूनंतर त्यांच्या शरीरातून कार्बन उपलब्ध करून देतात, असे बोर्गोनी पुढे सांगतात.

जमिनीखालील ही गूढ जीवसृष्टी कदाचित युगानुयुगे अशीच बहरत राहिली असावी. चीनच्या ‘इन्स्टिट्यूट ऑफ डीप-सी सायन्स अँड इंजिनिअरिंग’च्या संशोधक मॅगी लाऊ आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांच्या संशोधनातून एक थक्क करणारा पुरावा हाती आला आहे.

भूगर्भाच्या खोल खडकांमध्ये आढळणारी बॅक्टेरियाची एक प्रजाती ही तब्बल 165 दशलक्ष वर्षांपूर्वी म्हणजेच जेव्हा पृथ्वीवर डायनासोरचे राज्य होते आणि ‘पँजिआ’ हा महाखंड विभक्त होण्यास नुकतीच सुरुवात झाली होती त्या काळापासून पृथ्वीच्या भूकवचात टिकून असावी.

‘डेव्हिल वर्म’ आणि भूगर्भातील त्याचे हे सोबती कदाचित या पृथ्वीवरील सर्वात दीर्घकाळ तग धरून राहणाऱ्या जीवांपैकी एक असावेत.

तज्ज्ञांच्या मते, या पाताळातील गूढ जीवसृष्टीचा अभ्यास केल्यास पृथ्वीवर सुरुवातीला सजीव नक्की कोणत्या परिस्थितीत जन्माला आले असावेत, हे समजून घेणे अधिक सोपे होईल.

इतकेच नाही तर पृथ्वीबाहेरील परग्रहावरील जीवसृष्टीचा शोध घेण्यासाठीही या अभ्यासाची मोठी मदत होऊ शकते. कारण जर मंगळ ग्रहावर कुठे जीवसृष्टी अस्तित्वात असेल तर ती बहुधा त्याच्या भूपृष्ठाखालीच कुठेतरी दडून बसलेली असणार.

आणि उद्या जर एखाद्या विनाशकारी लघुग्रहाची पृथ्वीला धडक बसून भूपृष्ठावरील सर्व सजीवसृष्टी नष्ट झाली तरीही या भूगर्भाच्या पोटात सुरक्षित लपलेल्या जीवांच्या साहाय्याने पृथ्वीवर पुन्हा एकदा नवीन जीवसृष्टी आकार घेऊ शकते.

“मानव म्हणून आपल्याला असे वाटते की आपण या जगावर राज्य करतो पण वस्तुस्थिती तशी नाही,” असे वक्तव्य ‘डेव्हिल वर्म’चा शोध लावणाऱ्या टीममधील महत्त्वाच्या संशोधक आणि बायोकेमिस्ट एस्टा व्हॅन हिरडेन यांनी केले आहे.

त्या म्हणतात, “या शोधाने मला खूप मोठा धडा दिला आहे कारण आपण हे समजून घेतले पाहिजे की हे जीव आपल्याआधी कोट्यवधी नव्हे अब्जावधी वर्षांपासून इथे अस्तित्वात आहेत आणि आपण या पृथ्वीवरून कायमचे नाहीसे झाल्यानंतरही ते कित्येक काळ इथेच राज्य करत राहतील.”

बीबीसीसाठी कलेक्टिव्ह न्यूजरूमचे प्रकाशन.