जीवसृष्टीच्या सुरुवातीला आपल्या पृथ्वीच्या वातावरणात प्राणवायू फारसा नव्हता. कोणी विचारेल, 'कशावरून? ' अब्जावधी वर्षांपूर्वीच्या वातावरणाची माहिती आपल्याला कशी? तर एकतर तेव्हा तयार झालेल्या जमिनीच्या थरांतून, कधी कसली संयुगे तयार झाली हे पाहून; थोडीफार माहिती मिळते. पण प्राणवायूच्या बाबतीत आणखी एक महत्त्वाचा पुरावा आहे. तो म्हणजे आपल्या सध्याच्या जीवसृष्टीचा उगम हाच! जर वातावरणात प्राणवायू असता तर जीवसृष्टीचा उगम मुळात शक्यच नव्हता^१! हे वरवर अतंर्विरोधी दिसणारे (पॅरडॉक्सिकल) विधान खरे कसे ते पाहू.

आपण प्राणवायूशिवाय जगू शकत नाही म्हणून प्राणवायू हा एकंदरीत जीवसृष्टीचा मित्रच असणार असे आपल्याला वाटत असते. जीवनिर्मितीला तो आवश्यक असणार असेच कुणालाही वाटेल. पण खरे तर प्राणवायूचे मुख्य काम म्हणजे जाळणे! जाळणे म्हणजे कार्बनी पदार्थांचे विघटन करणे. या विघटनातून जी ऊर्जा निर्माण होते ती आपल्या पेशी त्यांची कामे करायला वापरतात. किंवा पेशींना नवे कार्बनी रेणू तयार करायला मोठाले कार्बनी रेणू मोडावे लागतात, त्यासाठी प्राणवायू लागतो.

आपली जीवसृष्टी तर अशाच कार्बनी पदार्थांची बनलेली आहे! जीवाची उत्पत्ती होताना कोणतेही मोठे जीव तयार होण्यासाठी त्यांचे पूर्वज मोठाले कार्बनी रेणू तयार व्हायला हवेत. हे मोठाले कार्बनी रेणू तयार होण्यासाठी तुलनेने छोटे रेणू बनायला हवेत. म्हणजे जसे एखादे घर बांधण्यासाठी आधी वाळू, सिमेंट, माती अश्या मट्रियल मधून विटा बनवायला हव्यात; मग विटा रचून मोठे घर बनवता येईल, तसे. आधी छोटे कार्बनी (प्रथीन) रेणू, मग त्यांच्या साखळ्या जोडून मोठे कार्बनी रेणू, मग त्यांच्या साखळ्यांचे डीएनएसारखे रेणू आणि मग अश्या अनेक डीएनए व त्यांचे मित्र रेणू मिळून पेशी. अनेक पेशी मिळून एक मोठा सजीव; जीवनाची ही साखळी सुरू होण्यासाठी मुळात छोट्या प्रथीन रेणूंच्या विटा बनवता यायला हव्यात.

पण हे छोटे कार्बनी पदार्थांचे रेणू प्राणवायूयुक्त माध्यमात (हवेत, पाण्यात वगैरे) टिकाव धरू शकत नाहीत. प्राणवायू ताबडतोब त्यांची मोडतोड करतो. आपल्या पेशी 'खाऊ खाताना' अशीच मोडतोडीची क्रिया वापरून घेतात. प्राणवायू आपल्या पेशींना मदत करतो पण तो काही पेशीच्या आज्ञेत नाही. त्याचे आपले एकच काम, दिसले छोटे काही जाळण्यासारखे की जाळायचे! त्यामुळे हे छोटे प्रथिनरेणू प्राणवायूच्या संपर्कात आले की लगेच विघटित होतात, मोडतात. आपल्याला सध्या हे फायद्याचे आहे पण म्हणजे जीवसृष्टीची सुरुवात झाली त्या काळी, जर प्राणवायू असता तर हे छोटे रेणू तयार होताच मोडले असते; टिकले नसते. मग डीएनए कुठून येणार? वीटच सतत मोडत असेल तर घर कुठून बांधणार? डीएनएचे घर बांधायचे तर आधी अश्या पुष्कळ विटा तयार व्हायला हव्यात आणि त्या एकमेकीत अडकून मोठी भिंत तयार होईपर्यंत टिकायला हव्यात. जीवसृष्टी आहे म्हणजे अश्या विटा तयार झाल्या नि टिकल्या.

वीट मोडण्यासाठी जितकी शक्ती लागेल तितक्या शक्तीत घर काही पाडता येईलच असे नाही. किंबहुना असे घर बांधले की जे मोडणे विटा मोडणाऱ्या राक्षसाच्या आवाक्याबाहेर आहे की झाले. मग एकदा घर बांधून झाले की विटा मोडणाऱ्या राक्षसाला घाबरायचे कारण नाही. कारण डीएनएच्या घराचे वैशिष्ट्य म्हणजे नवीन घरे बांधण्यासाठी पुन्हा विटा बनवाव्या लागत नाहीत. एकदा घर झाले की त्याचा साचा बनवता येतो नि मग सगळे मट्रियल त्या साच्यात घालून घराची प्रत काढता येते. मग काय! एकदा घर झाले की घरांच्या प्रती काढून थेट घरेच बांधायची. वेगळ्या प्रकारची, मोठी घरे बांधायची झाली तर या छोट्या, पण न मोडणाऱ्या घरांचा विटा म्हणून उपयोग करायचा. मोडणाऱ्या अगदी छोट्या विटा करायच्या भानगडीत पडायचेच नाही. उलट 'आपल्या' राक्षसाच्या मोडतोडीचा उपयोग करून आपल्या घरांच्या प्रती काढताना इंधन जाळण्याचे काम करून घेता येईल, त्याच्याकडून घरासाठी मट्रियल दळूनही घेता येईल. अगदी आताच्या आपल्या पेशी करतात तसेच!

आताच्या आपल्या जगात डीएनएंची, मोठाल्या जिवाणूंची घरे आहेत. ती सुरुवातीला छोट्या विटांपासून बांधली गेली तेव्हा हा प्राणवायू राक्षस नसणार हे उघडच आहे. तेव्हा तो नव्हता म्हणून आज आपण आहोत. मग आता पुढचा प्रश्न म्हणजे हा प्रेमळ, कामसू राक्षस आला कुठून? प्राणवायू कोणी तयार केला?

आपल्याला, म्हणजे आपल्या जीवसृष्टीला, माहीत असलेली प्राणवायू बनवण्याची एकमेव युक्ती म्हणजे प्रकाश संश्लेषण! पृथ्वीच्या वातावरणाच्या जवळपास एक पंचमांश भाग प्राणवायू आहे. शून्यातून एव्हढ्या प्रचंड प्रमाणावर पोचलेला प्राणवायू सूक्ष्मश्या हिरव्या जिवाणूंनी^२ तयार केला आहे. अब्जावधी वर्षांपूर्वी या जिवाणूंना सूर्याची ऊर्जा वापरून कर्बद्विप्रणिलापासून प्राणवायू तयार करण्याची युक्ती सापडली. तेव्हापासून हे हिरवे जिवाणू प्राणवायूचा कारखाना चालवत आहेत. खरे तर 'युक्ती सापडली' हा वाक्यप्रयोग या बाबतीत जरा चुकीचा आहे. या जिवाणूंच्या दृष्टीने प्राणवायू हा त्यांच्या कारखान्यातून येणारा धूर आहे. त्यांच्या अन्ननिर्मितीतले टाकाऊ विषद्रव्य!

जीवसृष्टीच्या सुरुवातीच्या काळात जेव्हा हे हिरवे जिवाणू प्राणवायू तयार करू लागले असणार तेव्हा छोट्या, तकलादू घरांचे कित्येक जीव नष्ट झाले असणार. व तेव्हाच तंतूकणिकेचे पूर्वज, भाऊबंद, प्राणवायू वापरून जगणारे जीव उत्क्रांत झाले असणार. आपल्या पेशीच्या हुशार पूर्वजांनी तंतूकणिकांच्या पूर्वजांना आपल्या घरात सुरक्षित जागा दिली व स्वतःचा ऊर्जानिर्मितीचा प्रश्न सोडवला. सूर्याची ऊर्जा वापरून अन्न तयार करणारे हिरवे जिवाणू जसजसे यशस्वी ठरले तसे त्यांच्या धुरावर जगणारे, प्राणवायू वापरणारे आपले पूर्वजही फोफावले. आजही आपल्या भोवतीच्या हिरवळीत जे हरितद्रव्य आहे ते म्हणजे ह्या हिरव्या जिवाणूंचेच वंशज आहेत. वनस्पतींच्या पेशींमध्ये ते इतके बेमालूम मिसळून गेले आहेत की आता कोणी त्यांना हिरवे जिवाणू म्हणून ओळखतही नाही. आकार, जागा बदलली तरी आपले प्रकाश संश्लेषणाचे काम ते इमानेइतबारे करताहेत. इतके की आता वातावरणात प्राणवायू कर्बद्विप्रणिलाच्या अनेकपट आहे.

प्रकाश संश्लेषणातून प्राणवायू तयार करण्याची रासायनिक प्रक्रिया ढोबळमानाने अशी लिहिता येईल.

6 CO₂ + 6 H₂O + प्रकाश ऊर्जा ------------------> C₆H₁₂O₆ + 6O₂

यातील पहिले उत्पादन म्हणजे वनस्पतीने तयार केलेली शर्करा, ग्लूकोज. या शर्करेचा वापर झाडाच्या अनेक पेशी आणि त्यांचे मित्र जिवाणू झाडाला लागणाऱ्या इतर गोष्टीत उदा लाकूड, फुले, मुळे इत्यादी तयार करण्यात करतात. त्यात ते थोडा प्राणवायूही वापरून घेतात. पुष्कळसा उरलेला प्राणवायू वातावरणात मुक्त करतात. त्यातला थोडा आपण प्राणी वापरून घेतो. बाकी वातावरणात मिसळून जातो.

पुढे त्या वनस्पतीच्या, झाडाच्या मृत्यूनंतर झाडाने जमवलेले लाकूड, फुले, फळे, साखर अश्या सगळ्या कार्बनी पदार्थांचे पुनश्चक्रण करण्यासाठी हा प्राणवायू वापरला जातो. म्हणजे झाडाचे संपूर्ण आयुष्य त्याने जितका प्राणवायू निर्माण केला असेल तितकाच प्राणवायू निसर्गाला ते झाड पचवायला लागतो. या 'निसर्गात' माणूसही समाविष्ट आहे! म्हणजे झाडाचे खाद्य भाग आपल्या (किंवा एखाद्या दुसऱ्या प्राण्याच्या) पोटात पचवायला, झाडाचे लाकूड जाळायला आणि पाने कुजवायला जेव्हढा प्राणवायू लागतो तेव्हढाच त्या झाडाने त्याच्या आयुष्यभरात तयार केलेला असतो! झाड लावणे म्हणजे गळक्या पिंपाखाली भांडे ठेवण्यासारखे आहे. भांडे भरले की ते परत पिंपात रिकामे करायचे. झाडातून टिपटिप प्राणवायू झरणारा प्राणवायू सगळाच्या सगळा ते स्वतःच स्वाहा करून टाकते.

जीवसृष्टीच्या सुरुवातीला प्राणवायू नव्हता. झाडे आणि इतर हिरव्या जिवाणूंनी तयार केलेला प्राणवायू निसर्ग संपूर्णतः वापरून घेतो तर मग वातावरणातला एक पंचमांश भाग व्यापण्याइतका प्राणवायू आला कुठून?

याचे अविश्वसनीय उत्तर म्हणजे काही झाडे, काही हिरवळ निसर्गाने अजून पचवलेली नाही. ही कोट्यवधी वर्षांची थकबाकी साठून राहिली आहे. ही न पचलेली झाडे म्हणजे भूगर्भातील इंधन. दगडी कोळसा आणि खनिज तेल! वर्षानुवर्षे पृथ्वीवरची हिरवाई सूर्याची ऊर्जा वापरून लाकूड आणि तत्सम सेंद्रिय पदार्थ तयार करत आहे. कोट्यवधी वर्षे या सेंद्रिय घटकांचे थर पृथ्वीच्या पाठीवर साठत गेले; गाडले गेले, दाबले गेले पण जळले नाहीत. विघटित झाले नाहीत. त्यांनी सूर्याकडून मिळवलेली ऊर्जा वापरली गेली नाही आणि त्यांनी तयार केलेल्या धुराचे, प्राणवायूचे, पुनश्चक्रण झाले नाही. तो साठत गेला. आणि सध्या २१ टक्क्यावर आला आहे.

सध्याच्या जीवसृष्टीत विरळ प्राणवायूच्या वातावरणात जगू शकतील अश्या जीवजाती तुलनेने अल्पसंख्य आहेत. माणूस तर त्या यादीत नाहीच. माणसाची फुप्फुसे २१टक्के प्राणवायूसाठी योग्य अशी बनली आहेत. त्या एकविसातले दोन तीन टक्के कमी झाले तरी आपल्या मेंदूवर ताण येतो; सारासार विचार करण्याची क्षमता कमी होते! आणि आता आपण या साठलेल्या प्राणवायूचे पुनश्चक्रण करायचे मनावर घेतले आहे; फांदीवर बसून बुंध्याकडे घाव घालायला सुरुवात केली आहे. आता किती काळ फांदी टिकते ते बघायचे.

सूर्याची ऊर्जा आहे तोवर हरितद्रव्यासह वावरणाऱ्या वनस्पतीपेशी आणि तंतूकणिकेला बाळगणाऱ्या प्राणीपेशी प्राणवायूचे, कर्बद्विप्रणिलाचे आणि पर्यायाने सृष्टीचे चक्र अव्याहत चालू ठेवतील. त्या चक्रात आपली मनुष्यजात अजून किती काळ असेल एव्हढाच प्रश्न आहे.

समाप्त.

तळटीपा:

१. प्राणवायूवर अवलंबून नसलेली, किंवा प्राणवायूचा व कार्बनचा आपली सध्याची जीवसृष्टी करते तसा वापर न करणारी, वेगळ्या प्रकारची जीवसृष्टी निर्माण होणे शक्य आहे. आपल्याला माहित आहे ह्या, _आपल्या_ जीवसृष्टीचा उगम सप्राणवायू माध्यमात शक्य झाला नसता, एव्हढेच.

२. समुद्रातले फायटोप्लॅंक्टन (phytoplankton) हे त्या सुरुवातीच्या हिरव्या जिवाणूंचे सध्याचे सगळ्यात जवळचे नातलग. सध्या पृथ्वीवरच्या एकूण प्राणवायूच्या उत्पादनापैकी निम्म्याहून जास्त यांच्या कारखान्यातून येते. समुद्रातल्या जवळपास सगळ्या जीवसाखळ्यांत हे जिवाणू असतातच. म्हणजे ते खाऊ पुरवतात (खरं म्हणजे होतात) आणि तो खाता यावा म्हणून प्राणवायूही.