विकास (Evolution) | कक्षा 12 जीव विज्ञान अध्याय 6 NCERT समाधान एवं नोट्स

क्या आपने कभी सोचा है कि हाथी के दांत इतने लंबे क्यों होते हैं? या फिर जिराफ की गर्दन इतनी लंबी क्यों है? इन सवालों का जवाब छुपा है विकास (Evolution) की अद्भुत कहानी में। आज हम जो भी जीव देखते हैं – चाहे वह छोटी सी चींटी हो या विशालकाय व्हेल – सभी अरबों वर्षों के विकास का परिणाम हैं।

आपको यह जानकर आश्चर्य होगा कि मनुष्य और चिंपैंजी में 98.8% डीएनए (DNA) समान है! यह तथ्य हमें बताता है कि सभी जीव एक ही पूर्वज से विकसित हुए हैं। कोविड-19 (COVID-19) के दौरान हमने देखा कि कैसे वायरस भी विकसित होकर नए रूप (variants) बनाते हैं – यह भी विकास का ही एक उदाहरण है।

विकास केवल एक सिद्धांत नहीं, बल्कि जीव विज्ञान की आधारशिला है। इसे समझे बिना आप आनुवंशिकता (genetics), पारिस्थितिकी (ecology), या जैव प्रौद्योगिकी (biotechnology) को पूरी तरह नहीं समझ सकते। यह अध्याय न केवल आपकी बोर्ड परीक्षा के लिए महत्वपूर्ण है, बल्कि नीट (NEET) और अन्य प्रतियोगी परीक्षाओं में भी इससे कई प्रश्न आते हैं।

सीखने के उद्देश्य (Learning Objectives)

इस अध्याय को पूरा करने के बाद आप:

1. जीवन की उत्पत्ति (Origin of Life) की विभिन्न परिकल्पनाओं को समझ सकेंगे और मिलर-यूरे प्रयोग (Miller-Urey experiment) की व्याख्या कर सकेंगे
2. विकासवाद के सिद्धांतों (Theories of Evolution) – लैमार्कवाद (Lamarckism), डार्विनवाद (Darwinism), और नव-डार्विनवाद (Neo-Darwinism) के बीच अंतर कर सकेंगे
3. विकास के प्रमाणों (Evidence of Evolution) को विभिन्न क्षेत्रों से पहचान सकेंगे
4. प्राकृतिक चयन (Natural Selection) की क्रियाविधि और हार्डी-वीनबर्ग सिद्धांत (Hardy-Weinberg principle) को लागू कर सकेंगे
5. मानव विकास (Human Evolution) की समयरेखा और जीवाश्म प्रमाणों (fossil evidence) को समझा सकेंगे
6. आण्विक विकास (Molecular Evolution) और आधुनिक तकनीकों को जोड़ सकेंगे

जीवन की उत्पत्ति (Origin of Life)

प्रारंभिक पृथ्वी की स्थितियां (Early Earth Conditions)

लगभग 4.6 अरब वर्ष पहले जब पृथ्वी का जन्म हुआ, तो यह आज की तरह नहीं थी। वातावरण में ऑक्सीजन (oxygen) नहीं थी, बल्कि हाइड्रोजन (hydrogen), मीथेन (methane), अमोनिया (ammonia) और जल वाष्प (water vapour) की प्रधानता थी। तापमान अत्यधिक गर्म था और बार-बार ज्वालामुखी फटते रहते थे।

प्रक्रिया विवरण: प्राचीन वातावरण (Primitive Atmosphere): अपचायक वातावरण (Reducing atmosphere) जिसमें H2, CH4, NH3, H2O वाष्प, कोई मुक्त ऑक्सीजन नहीं, उच्च तापमान, ज्वालामुखीय गतिविधि, और विद्युत निर्वहन

रासायनिक विकास (Chemical Evolution)

ओपेरिन-हल्डेन परिकल्पना (Oparin-Haldane Hypothesis)

रूसी वैज्ञानिक ओपेरिन (Oparin) और ब्रिटिश वैज्ञानिक हल्डेन (Haldane) ने स्वतंत्र रूप से यह सुझाव दिया कि जीवन की शुरुआत कार्बनिक यौगिकों (organic compounds) के रासायनिक विकास से हुई। उन्होंने कहा कि प्राचीन समुद्र एक “आदिम सूप (primordial soup)” की तरह था जिसमें कार्बनिक अणु (organic molecules) धीरे-धीरे जटिल संरचनाएं (complex structures) बनाते गए।

मिलर-यूरे प्रयोग (Miller-Urey Experiment)

1953 में स्टेनली मिलर (Stanley Miller) और हेरोल्ड यूरे (Harold Urey) ने एक क्रांतिकारी प्रयोग किया जिसने ओपेरिन-हल्डेन परिकल्पना को प्रयोगात्मक समर्थन दिया।

प्रयोग की विधि:

1. एक बंद तंत्र (closed system) में H2, CH4, NH3, और H2O वाष्प लिए
2. विद्युत स्पार्क (electrical sparks) दिए (बिजली का अनुकरण करने के लिए)
3. मिश्रण को गर्म किया और संघनित (condense) किया
4. एक सप्ताह बाद विश्लेषण (analysis) की

परिणाम: अमीनो अम्ल (amino acids) जैसे ग्लाइसिन (glycine), एलेनिन (alanine), कार्बनिक अम्ल (organic acids), और अन्य जैव अणु (biomolecules) बने!

जैविक विकास (Biological Evolution)

रासायनिक विकास के बाद, सरल कार्बनिक अणुओं से जटिल संरचनाएं बनीं:

1. कोएसर्वेट्स (Coacervates) – ओपेरिन द्वारा प्रस्तावित कोलाइडी बूंदें (colloidal droplets)
2. माइक्रोस्फीयर्स (Microspheres) – सिडनी फॉक्स (Sidney Fox) द्वारा गर्म अमीनो अम्लों से बने
3. प्रथम कोशिकाएं (First Cells) – कोशिका झिल्ली (cell membrane) के साथ स्व-प्रतिकृति तंत्र (self-replicating systems)

जीव विज्ञान जाँच (Biology Check):
प्रश्न: मिलर-यूरे प्रयोग में कौन सी गैस नहीं थी?
उत्तर: ऑक्सीजन (O2) – क्योंकि आदिम वातावरण अपचायक (reducing) था, ऑक्सीकारक (oxidizing) नहीं।

विकासवाद के सिद्धांत (Theories of Evolution)

लैमार्कवाद (Lamarckism)

जीन बैप्टिस्ट लैमार्क (Jean Baptist Lamarck) ने 1809 में सबसे पहले व्यवस्थित सिद्धांत दिया।

मुख्य सिद्धांत:

1. उपयोग और अनुपयोग (Use and Disuse) – जो अंग उपयोग होते हैं वे विकसित होते हैं, जो नहीं होते वे ह्रासित हो जाते हैं
2. अर्जित लक्षणों की वंशागति (Inheritance of Acquired Characters) – जीवनकाल में अर्जित लक्षण अगली पीढ़ी को स्थानांतरित होते हैं

उदाहरण: जिराफ की लंबी गर्दन – पेड़ों की ऊंची पत्तियां खाने के लिए गर्दन खींचने से लंबी हुई और यह लक्षण अगली पीढ़ी को मिला।

आलोचना: वाइसमान (Weismann) ने चूहों की पूंछ काटकर सिद्ध किया कि अर्जित लक्षण वंशानुगत नहीं होते।

डार्विनवाद (Darwinism)

चार्ल्स डार्विन (Charles Darwin) ने 1859 में “प्रजातियों की उत्पत्ति (Origin of Species)” में प्राकृतिक चयन (Natural Selection) का सिद्धांत दिया।

डार्विन के अवलोकन:

1. अधिक उत्पादन (Over Production) – सभी जीव अपनी आवश्यकता से ज्यादा संतति पैदा करते हैं
2. सीमित संसाधन (Limited Resources) – भोजन, स्थान आदि सीमित हैं
3. अस्तित्व के लिए संघर्ष (Struggle for Existence) – संसाधनों के लिए प्रतिस्पर्धा
4. विभिन्नताएं (Variations) – एक ही प्रजाति के व्यष्टियों में भिन्नताएं
5. योग्यतम की उत्तरजीविता (Survival of the Fittest) – अनुकूल विभिन्नताओं वाले जीवित रहते हैं

प्रक्रिया विवरण: प्राकृतिक चयन (Natural Selection): अधिक उत्पादन → विभिन्नता → अस्तित्व के लिए संघर्ष → योग्यतम की उत्तरजीविता → प्रजनन → विकास

वास्तविक जीवन में जीव विज्ञान (Real-World Biology):
पतंगों में औद्योगिक श्यामता (Industrial Melanism in Moths) – इंग्लैंड में औद्योगिक क्रांति के दौरान हल्के रंग के पतंगों की जगह गहरे रंग के पतंगे प्रभावशाली हो गए क्योंकि प्रदूषित वातावरण में वे बेहतर छलावरण (camouflaged) थे।

नव-डार्विनवाद (Neo-Darwinism)

आधुनिक संश्लेषण सिद्धांत (Modern Synthetic Theory) जो डार्विन के सिद्धांत को आनुवंशिकता (genetics) के साथ जोड़ती है।

मुख्य विशेषताएं:

1. उत्परिवर्तन (Mutations) – आनुवंशिक विभिन्नताओं का स्रोत
2. जीन पूल (Gene Pool) – समष्टि की कुल आनुवंशिक विविधता
3. जीन प्रवाह (Gene Flow) – समष्टियों के बीच जीन का आदान-प्रदान
4. आनुवंशिक अपवहन (Genetic Drift) – जीन आवृत्ति में यादृच्छिक परिवर्तन
5. प्राकृतिक चयन (Natural Selection) – अयादृच्छिक

ऐतिहासिक संदर्भ (Historical Context):
डार्विन को अपने समय में आनुवंशिकता के नियमों का पता नहीं था। मेंडल (Mendel) के कार्य को बाद में पुनः खोजा गया और विकासवाद के साथ जोड़ा गया।

विकास के प्रमाण (Evidence of Evolution)

आकारिकी संबंधी प्रमाण (Morphological Evidence)

समजात अंग (Homologous Organs)

वे अंग जो मूल संरचना (basic structure) और विकास (development) में समान हैं लेकिन कार्य में भिन्न हैं।

उदाहरण:

• मनुष्य का हाथ, चमगादड़ का पंख, व्हेल का फ्लिपर, घोड़े का पैर
• सभी में समान हड्डी का पैटर्न (bone pattern): ह्यूमरस (humerus), रेडियस-अल्ना (radius-ulna), कार्पल्स (carpals)

समवृत्ति अंग (Analogous Organs)

वे अंग जो कार्य में समान हैं लेकिन मूल संरचना और विकास में भिन्न हैं।

उदाहरण:

• कीट का पंख और पक्षी का पंख (दोनों उड़ने के लिए)
• आंख: कशेरुकी और ऑक्टोपस (दोनों देखने के लिए)

अवशेषी अंग (Vestigial Organs)

वे अंग जो पूर्वजों में कार्यात्मक थे लेकिन अब निष्क्रिय या अनुपयोगी हैं।

मनुष्य में उदाहरण:

• कृमिरूप परिशेषिका (vermiform appendix)
• पुच्छास्थि (coccyx)
• कर्ण पेशियां (ear muscles)
• निमेषक झिल्ली (nictitating membrane)

भ्रूणविज्ञान संबंधी प्रमाण (Embryological Evidence)

बायोजेनेटिक नियम (Biogenetic Law): “व्यष्टिजनन फाइलोजनन को दोहराता है (Ontogeny recapitulates Phylogeny)” – अर्न्स्ट हैकेल (Ernst Haeckel)

मुख्य अवलोकन:

1. सभी कशेरुकी भ्रूणों में प्रारंभिक समानता
2. गिल स्लिट्स (gill slits) सभी में दिखते हैं
3. पूंछ (tail) की उपस्थिति
4. समान अंग कलिकाएं (limb buds)

प्रक्रिया विवरण: भ्रूणीय विकास (Embryonic Development): कशेरुकियों में प्रारंभिक समानता से विशिष्टीकरण (specialization) तक का क्रम

जीवाश्म विज्ञान संबंधी प्रमाण (Paleontological Evidence)

जीवाश्म (Fossils)

मृत जीवों के संरक्षित अवशेष जो चट्टानों में मिलते हैं।

जीवाश्म निर्माण की विधियां:

1. पेट्रिफिकेशन (Petrification) – खनिजों से प्रतिस्थापन
2. मोल्ड और कास्ट (Mould and Cast) – छाप और भराव
3. कार्बनीकरण (Carbonization) – कार्बन फिल्म
4. एम्बर में संरक्षण (Amber preservation)

संयोजी कड़ियां (Connecting Links)

वे जीव जो दो समूहों के बीच संक्रमणकालीन लक्षण दर्शाते हैं।

उदाहरण:

• आर्कियोप्टेरिक्स (Archaeopteryx) – सरीसृप और पक्षी के बीच
• सीलेकैंथ (Coelacanth) – मछली और उभयचर के बीच
• पेरिपेटस (Peripatus) – एनेलिडा और आर्थ्रोपोडा के बीच

जीव विज्ञान जाँच (Biology Check):
प्रश्न: आर्कियोप्टेरिक्स में सरीसृप के कौन से लक्षण हैं?
उत्तर: दांत, लंबी पूंछ, पंजे (claws), और सरीसृप जैसी हड्डी संरचना।

जैव भूगोल संबंधी प्रमाण (Biogeographical Evidence)

महाद्वीपीय विचलन (Continental Drift)

अल्फ्रेड वेगनर (Alfred Wegener) का सिद्धांत जो बताता है कि महाद्वीप धीरे-धीरे अपनी स्थिति बदलते रहे हैं।

प्रमाण:

1. समान जीवाश्म – अफ्रीका और दक्षिण अमेरिका में
2. भूगर्भीय समानता – चट्टानी संरचनाओं में
3. जलवायु प्रमाण – हिमनदी निशान (glacial marks)

द्वीपीय जैव विविधता (Island Biogeography)

डार्विन के फिंच (Darwin’s Finches):
गैलापागोस द्वीप समूह में 14 प्रजातियां, सभी एक ही पूर्वज से विकसित।

अनुकूली विकिरण (Adaptive Radiation):
एक ही पूर्वज से विभिन्न पारिस्थितिक स्थानों (ecological niches) के लिए अनुकूलन।

आण्विक प्रमाण (Molecular Evidence)

डीएनए और प्रोटीन तुलना (DNA and Protein Comparison)

साइटोक्रोम सी (Cytochrome C) अध्ययन:

• मनुष्य और चिंपैंजी: 0 अंतर
• मनुष्य और रीसस बंदर: 1 अंतर
• मनुष्य और घोड़ा: 12 अंतर

डीएनए हाइब्रिडाइजेशन:
जितना ज्यादा समानता, उतना करीबी रिश्ता।

वर्तमान अनुसंधान (Current Research):
आजकल पूरे जीनोम (genome) की तुलना की जाती है। मानव जीनोम प्रोजेक्ट (Human Genome Project) के बाद यह कार्य तेज हो गया है।

प्राकृतिक चयन (Natural Selection)

प्राकृतिक चयन के प्रकार (Types of Natural Selection)

1. दिशात्मक चयन (Directional Selection)

जब extreme phenotype का चयन होता है।

उदाहरण:

• जिराफ में लंबी गर्दन का चयन
• पतंगों में गहरे रंग का चयन (औद्योगिक क्रांति के दौरान)

2. स्थायीकारक चयन (Stabilizing Selection)

जब औसत phenotype का चयन होता है, extremes के विरुद्ध।

उदाहरण:

• मानव शिशुओं का जन्म भार (birth weight)
• बहुत ज्यादा या बहुत कम भार खतरनाक

3. विघटनकारी चयन (Disruptive Selection)

जब दोनों extreme phenotypes का चयन होता है, औसत के विरुद्ध।

उदाहरण:

• अफ्रीकी फिंच में बीज खाने वाली चोंच – छोटी और बड़ी दोनों का फायदा

प्रक्रिया विवरण: प्राकृतिक चयन के प्रकार (Types of Natural Selection): Distribution curves दिखाते हुए कि कैसे population में frequency बदलती है

यौन चयन (Sexual Selection)

अंतर-यौनिक चयन (Intersexual Selection)

एक लिंग दूसरे लिंग को चुनता है।

उदाहरण: मोर की रंगबिरंगी पूंछ – मादा मोर आकर्षक नर का चयन करती है।

अंतरा-यौनिक चयन (Intrasexual Selection)

एक ही लिंग के सदस्यों में प्रतिस्पर्धा।

उदाहरण: हिरण के नर में सींगों से लड़ाई।

हार्डी-वीनबर्ग सिद्धांत (Hardy-Weinberg Principle)

सिद्धांत की शर्तें (Conditions)

1. कोई उत्परिवर्तन नहीं (No mutations)
2. कोई जीन प्रवाह नहीं (No gene flow)
3. बड़ी समष्टि (Large population)
4. यादृच्छिक संयोग (Random mating)
5. कोई प्राकृतिक चयन नहीं (No natural selection)

गणितीय सूत्र (Mathematical Formula)

द्विअलील तंत्र के लिए:
p² + 2pq + q² = 1

जहां:

• p = प्रभावी अलील (dominant allele) की आवृत्ति
• q = अप्रभावी अलील (recessive allele) की आवृत्ति
• p + q = 1

जीनोटाइप आवृत्तियां:

• AA = p²
• Aa = 2pq
• aa = q²

अभ्यास प्रश्न (Practice Problem):
यदि किसी समष्टि में अप्रभावी लक्षण (aa) 16% व्यक्तियों में है, तो प्रभावी अलील की आवृत्ति क्या होगी?

हल:
q² = 0.16
q = 0.4
p = 1 – q = 1 – 0.4 = 0.6

जातिकरण (Speciation)

प्रजाति की परिभाषा (Definition of Species)

जैविक प्रजाति संकल्पना (Biological Species Concept):
“वे जीव जो प्राकृतिक परिस्थितियों में आपस में संकरण कर सकते हैं और उर्वर संतति पैदा कर सकते हैं।”

उदाहरण:

• घोड़ा और गधा संकरण कर सकते हैं लेकिन खच्चर (mule) बांझ होता है
• इसलिए घोड़ा और गधा अलग प्रजातियां हैं

जातिकरण के प्रकार (Types of Speciation)

1. भौगोलिक जातिकरण (Allopatric Speciation)

भौगोलिक अलगाव के कारण नई प्रजातियों का बनना।

प्रक्रिया:

1. समष्टि का विभाजन (population split)
2. भौगोलिक बाधा (geographical barrier)
3. अलग-अलग वातावरण में अनुकूलन
4. आनुवंशिक अंतर का बढ़ना
5. प्रजनन अलगाव (reproductive isolation)

उदाहरण: ग्रैंड कैन्यन के दोनों तरफ गिलहरियों की अलग प्रजातियां।

2. सहजीवी जातिकरण (Sympatric Speciation)

भौगोलिक अलगाव के बिना नई प्रजातियों का बनना।

कारण:

• पॉलीप्लॉइडी (Polyploidy) – गुणसूत्रों की संख्या में वृद्धि
• व्यवहारिक अलगाव (Behavioral isolation)
• पारिस्थितिक विशेषीकरण (Ecological specialization)

उदाहरण: पौधों में polyploidy से तुरंत नई प्रजाति बन सकती है।

प्रक्रिया विवरण: जातिकरण (Speciation): भौगोलिक अलगाव से प्रजनन अलगाव तक की पूरी प्रक्रिया

प्रजनन अलगाव के तंत्र (Reproductive Isolation Mechanisms)

प्री-जाइगोटिक तंत्र (Pre-zygotic Mechanisms)

1. पारिस्थितिक अलगाव (Ecological Isolation)

• अलग habitat में रहना

2. कालिक अलगाव (Temporal Isolation)

• अलग समय पर प्रजनन

3. व्यवहारिक अलगाव (Behavioral Isolation)

• अलग courtship behavior

4. यांत्रिक अलगाव (Mechanical Isolation)

• जननांगों की संरचना में अंतर

5. युग्मकीय अलगाव (Gametic Isolation)

• sperm और egg की अनुकूलता नहीं

पोस्ट-जाइगोटिक तंत्र (Post-zygotic Mechanisms)

1. संकर अजीवन क्षमता (Hybrid Inviability)

• संकर भ्रूण मर जाते हैं

2. संकर बंध्यता (Hybrid Sterility)

• संकर बांझ होते हैं

3. संकर विघटन (Hybrid Breakdown)

• F2 generation में समस्याएं

जीव विज्ञान जाँच (Biology Check):
प्रश्न: लीगर (liger) क्यों बांझ होता है?
उत्तर: शेर और बाघ के गुणसूत्रों में अंतर के कारण meiosis में समस्या होती है।

मानव विकास (Human Evolution)

मानव विकास की समयरेखा (Timeline of Human Evolution)

प्राइमेट्स की उत्पत्ति (Origin of Primates)

65 मिलियन वर्ष पहले – पहले primates
35 मिलियन वर्ष पहले – Old World और New World monkeys का विभाजन
25 मिलियन वर्ष पहले – Apes का विकास

होमिनिड विकास (Hominid Evolution)

1. आर्डिपिथेकस (Ardipithecus)

• समय: 4.4 मिलियन वर्ष पहले
• स्थान: इथियोपिया
• विशेषताएं: आंशिक द्विपाद गति (bipedalism)

2. ऑस्ट्रेलोपिथेकस (Australopithecus)

• A. afarensis (लूसी): 3.2 मिलियन वर्ष पहले
• मस्तिष्क आकार: 400-500 cc
• विशेषताएं: पूर्ण द्विपाद, लंबे हाथ

3. होमो हैबिलिस (Homo habilis)

• समय: 2.4-1.4 मिलियन वर्ष पहले
• मस्तिष्क आकार: 600-700 cc
• विशेषताएं: पहले उपकरण निर्माता (tool maker)

4. होमो इरेक्टस (Homo erectus)

• समय: 1.9 मिलियन-300,000 वर्ष पहले
• मस्तिष्क आकार: 900-1100 cc
• विशेषताएं: आग का उपयोग, अफ्रीका से बाहर जाने वाले पहले

5. होमो सेपियंस (Homo sapiens)

• समय: 200,000 वर्ष पहले से अब तक
• मस्तिष्क आकार: 1300-1500 cc
• विशेषताएं: भाषा, कला, जटिल उपकरण

ऐतिहासिक संदर्भ (Historical Context):
चार्ल्स डार्विन ने “The Descent of Man” (1871) में पहली बार सुझाया कि मनुष्य का विकास अफ्रीका में हुआ। आज के DNA अध्ययन इसे सही साबित करते हैं।

मानव विकास के प्रमाण (Evidence for Human Evolution)

जीवाश्म प्रमाण (Fossil Evidence)

महत्वपूर्ण खोजें:

1. लूसी (Lucy) – A. afarensis का जीवाश्म (1974)
2. तारुंग चाइल्ड (Taung Child) – A. africanus (1924)
3. होमो हैबिलिस – ओल्डुवई गॉर्ज, तंजानिया
4. पेकिंग मैन – H. erectus, चीन

आनुवंशिक प्रमाण (Genetic Evidence)

माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए (Mitochondrial DNA) अध्ययन:

• सभी आधुनिक मनुष्य एक अफ्रीकी महिला (“माइटोकॉन्ड्रियल ईव”) से आते हैं
• समय: लगभग 200,000 वर्ष पहले

Y-क्रोमोसोम अध्ययन:

• सभी पुरुष एक अफ्रीकी पुरुष (“Y-क्रोमोसोमल एडम”) से आते हैं

तुलनात्मक शरीर रचना (Comparative Anatomy)

मनुष्य और वानर में समानताएं:

1. समान हड्डी संरचना
2. समान मांसपेशी व्यवस्था
3. समान रक्त समूह
4. समान गुणसूत्र संरचना (लगभग)

मनुष्य और चिंपैंजी:

• 98.8% DNA समानता
• 46 vs 48 गुणसूत्र (मनुष्य के chromosome 2 में fusion)

मानव विकास की विशेषताएं (Features of Human Evolution)

1. द्विपाद गति (Bipedalism)

फायदे:

• हाथ मुक्त (hands free) – उपकरण बनाने के लिए
• ऊर्जा की बचत
• लंबी दूरी तक देखना
• शरीर का कम हिस्सा धूप में

शारीरिक बदलाव:

• S-shaped रीढ़ (spine)
• चौड़ा pelvis
• लंबे पैर
• छोटे पैर की उंगलियां

2. मस्तिष्क का विकास (Brain Development)

मस्तिष्क आकार में वृद्धि:

• Australopithecus: 400-500 cc
• H. habilis: 600-700 cc
• H. erectus: 900-1100 cc
• H. sapiens: 1300-1500 cc

महत्वपूर्ण क्षेत्र:

• प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स (prefrontal cortex) – thinking
• ब्रोका और वर्निक एरिया (Broca and Wernicke areas) – भाषा

3. उपकरण निर्माण (Tool Making)

विकास के चरण:

1. ओल्डोवन उपकरण (Oldowan tools) – H. habilis, 2.6 MYA
2. अचेउलियन उपकरण (Acheulean tools) – H. erectus, 1.76 MYA
3. मस्टेरियन उपकरण (Mousterian tools) – Neanderthals
4. आधुनिक उपकरण – H. sapiens

4. भाषा का विकास (Language Development)

FOXP2 जीन:

• “भाषा जीन” के नाम से प्रसिद्ध
• मनुष्य में विशेष mutations
• भाषा क्षमता के लिए आवश्यक

अभ्यास प्रश्न (Practice Problem):
मानव विकास में कौन सा लक्षण सबसे पहले विकसित हुआ – बड़ा मस्तिष्क या द्विपाद गति?

उत्तर: द्विपाद गति पहले विकसित हुई। Australopithecus में द्विपाद गति थी लेकिन मस्तिष्क छोटा था।

आण्विक विकास (Molecular Evolution)

डीएनए और प्रोटीन विकास (DNA and Protein Evolution)

न्यूट्रल सिद्धांत (Neutral Theory)

मोटू किमुरा (Motoo Kimura) का सिद्धांत:

• अधिकांश mutations न्यूट्रल होते हैं
• प्राकृतिक चयन का प्रभाव कम
• genetic drift का महत्व ज्यादा

आण्विक घड़ी (Molecular Clock)

सिद्धांत: mutations एक निश्चित दर से होते हैं, इसलिए DNA differences से evolution का समय पता लगाया जा सकता है।

उदाहरण:

• मनुष्य और चिंपैंजी: 6-7 मिलियन वर्ष पहले अलग हुए
• mitochondrial DNA की mutation rate: 2% per million years

प्रक्रिया विवरण: आण्विक घड़ी (Molecular Clock): DNA sequence comparison से evolutionary distance और time estimation

तुलनात्मक जीनोमिक्स (Comparative Genomics)

जीनोम आकार की विविधता (Genome Size Diversity)

आश्चर्यजनक तथ्य:

• Paris japonica (plant): 150 billion base pairs
• Human: 3.2 billion base pairs
• E. coli: 4.6 million base pairs

C-value paradox: जीनोम का आकार organism की complexity से मेल नहीं खाता।

कोडिंग vs नॉन-कोडिंग DNA

मनुष्य में:

• केवल 2% protein-coding
• 98% non-coding (पहले “junk DNA” कहते थे)
• अब पता चला कि non-coding DNA भी महत्वपूर्ण

वर्तमान अनुसंधान (Current Research):
ENCODE प्रोजेक्ट ने दिखाया कि 80% human genome biochemically active है।

आरएनए संसार परिकल्पना (RNA World Hypothesis)

RNA-first मॉडल

सिद्धांत: DNA और proteins से पहले RNA था जो:

1. आनुवंशिक जानकारी store करता था
2. Catalytic reactions भी करता था (ribozymes)

प्रमाण:

• Ribozymes की खोज (Thomas Cech, Sidney Altman – Nobel Prize 1989)
• Ribosome में peptide bond formation RNA करता है
• RNA interference (RNAi) mechanisms

DNA संसार में संक्रमण (Transition to DNA World)

DNA के फायदे:

• ज्यादा stable (2′-OH group नहीं)
• Double-stranded – error correction संभव
• बेहतर storage capacity

आधुनिक विकासवादी सिद्धांत (Modern Evolutionary Theory)

एपिजेनेटिक्स और विकास (Epigenetics and Evolution)

एपिजेनेटिक परिवर्तन (Epigenetic Changes)

परिभाषा: DNA sequence में बदलाव के बिना gene expression में परिवर्तन।

मुख्य mechanisms:

1. DNA methylation
2. Histone modifications
3. Non-coding RNAs

विकास में भूमिका:

• Environment के response में rapid adaptation
• Phenotypic plasticity
• कुछ हद तक inheritance भी संभव

लैमार्कियन विरासत की वापसी?

आधुनिक उदाहरण:

• Dutch Hunger Winter के effects अगली generation में
• Stress के epigenetic effects
• लेकिन यह classical Lamarckism नहीं है

ईवो-डेवो (Evolutionary Developmental Biology)

होक्स जीन्स (Hox Genes)

महत्व: Body plan development को control करते हैं।

विकासवादी महत्व:

• सभी animals में similar Hox genes
• Gene order और body axis का correlation
• Evolution में conservation और modification दोनों

प्रक्रिया विवरण: होक्स जीन function (Hox Gene Function): Body segment specification से morphological diversity तक

विकासवादी विकास बाधाएं (Evolutionary Developmental Constraints)

सिद्धांत: सभी variations possible नहीं हैं क्योंकि development की limitations हैं।

उदाहरण:

• कशेरुकियों में हमेशा 4 limbs क्यों?
• Insect में पंख हमेशा thorax पर क्यों?

अनुकूली प्रतिरक्षा प्रणाली (Adaptive Immune System)

सोमैटिक हाइपरम्यूटेशन (Somatic Hypermutation)

प्रक्रिया: B-cells में antibody genes में rapid mutations।

विकासवादी महत्व:

• एक organism के जीवनकाल में mini-evolution
• Selection pressure pathogen के against
• Memory cells में best mutations preserve होते हैं

यह दिखाता है कि evolution केवल generations के बीच नहीं, बल्कि एक individual के अंदर भी हो सकता है।

परीक्षा तैयारी और अभ्यास प्रश्न (Exam Preparation and Practice Questions)

बहुविकल्पीय प्रश्न (Multiple Choice Questions)

प्रश्न 1: निम्नलिखित में से कौन सा समजात अंग (homologous organ) का उदाहरण है?
a) कीट का पंख और पक्षी का पंख
b) मनुष्य का हाथ और व्हेल का फ्लिपर
c) ऑक्टोपस की आंख और मनुष्य की आंख
d) शार्क का पंख और डॉल्फिन का पंख

उत्तर: b) मनुष्य का हाथ और व्हेल का फ्लिपर

व्याख्या: दोनों में समान bone structure (humerus, radius-ulna, carpals) है लेकिन कार्य अलग हैं। यह common ancestry का प्रमाण है।

प्रश्न 2: मिलर-यूरे प्रयोग में कौन सी गैस नहीं थी?
a) हाइड्रोजन (H2)
b) मीथेन (CH4)
c) ऑक्सीजन (O2)
d) अमोनिया (NH3)

उत्तर: c) ऑक्सीजन (O2)

व्याख्या: प्राचीन वातावरण reducing था, oxidizing नहीं। O2 की उपस्थिति organic compounds के formation को रोक देती।

प्रश्न 3: हार्डी-वीनबर्ग equilibrium के लिए कौन सी शर्त आवश्यक नहीं है?
a) कोई mutation नहीं
b) बड़ी population
c) यौन प्रजनन (sexual reproduction)
d) कोई gene flow नहीं

उत्तर: c) यौन प्रजनन (sexual reproduction)

व्याख्या: HW principle asexual और sexual दोनों reproduction में लागू होता है। यह allele frequencies के बारे में है, reproduction mode के बारे में नहीं।

प्रश्न 4: डार्विन के finches किसका उदाहरण हैं?
a) Convergent evolution
b) Adaptive radiation
c) Genetic drift
d) Industrial melanism

उत्तर: b) Adaptive radiation

व्याख्या: एक ही ancestor से अलग-अलग ecological niches के लिए विविधीकरण adaptive radiation कहलाता है।

प्रश्न 5: मानव विकास में सबसे पहले कौन सा लक्षण विकसित हुआ?
a) बड़ा मस्तिष्क (large brain)
b) द्विपाद गति (bipedalism)
c) भाषा (language)
d) उपकरण निर्माण (tool making)

उत्तर: b) द्विपाद गति (bipedalism)

व्याख्या: Australopithecus में bipedalism था लेकिन brain size छोटा था। Brain expansion बाद में हुआ।

प्रश्न 6: निम्न में से कौन सा vestigial organ नहीं है?
a) Appendix
b) Coccyx
c) Diaphragm
d) Wisdom teeth

उत्तर: c) Diaphragm

व्याख्या: Diaphragm श्वसन के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण functional organ है, vestigial नहीं।

केस स्टडी आधारित प्रश्न (Case Study Based Questions)

केस स्टडी 1: गैलापागोस द्वीप समूह

गैलापागोस द्वीप समूह प्रशांत महासागर में इक्वेडोर के तट से 1000 km दूर स्थित है। यहाँ finches की 14 अलग प्रजातियाँ पाई जाती हैं जो सभी एक ही mainland finch से विकसित हुई हैं। इन सभी प्रजातियों में मुख्य अंतर चोंच (beak) के आकार और आकृति में है।

कुछ finches में:

• मोटी, मजबूत चोंच – बड़े बीजों के लिए
• लंबी, पतली चोंच – फूलों के nectar के लिए
• छोटी, नुकीली चोंच – कीड़ों के लिए
• हुक जैसी चोंच – मांस खाने के लिए

प्रश्न 1: यह घटना किस evolutionary process का उदाहरण है? (2 अंक)

उत्तर: यह adaptive radiation का उदाहरण है। एक ही पूर्वज प्रजाति से विभिन्न ecological niches के अनुकूलन के लिए अलग-अलग प्रजातियों का विकास हुआ है।

प्रश्न 2: चोंच के आकार में विविधता के कारणों को समझाएं। (3 अंक)

उत्तर:

• Food source specialization: अलग-अलग भोजन स्रोतों के लिए अलग चोंच आकार की जरूरत
• Natural selection: जिनकी चोंच उपलब्ध भोजन के लिए suitable थी, वे survive और reproduce करे
• Reduced competition: अलग food sources का उपयोग करने से intraspecific competition कम हुई

प्रश्न 3: यदि सभी द्वीपों पर समान भोजन स्रोत होते तो क्या होता? (2 अंक)

उत्तर: समान environmental pressure के कारण सभी finches में similar adaptations होते और adaptive radiation नहीं होता। शायद केवल एक या दो similar प्रजातियाँ विकसित होतीं।

आरेख आधारित प्रश्न (Diagram Based Questions)

प्रश्न 1: निम्न आरेख को देखकर उत्तर दें: (5 अंक)

a) इस प्रयोग का नाम और वैज्ञानिकों के नाम लिखें। (1 अंक)
b) फ्लास्क A में कौन सी गैसें थीं? (2 अंक)
c) इस प्रयोग से क्या निष्कर्ष निकला? (2 अंक)

उत्तर:
a) मिलर-यूरे प्रयोग, Stanley Miller और Harold Urey द्वारा (1953)
b) हाइड्रोजन (H2), मीथेन (CH4), अमोनिया (NH3), और जल वाष्प (H2O)
c) प्राचीन वातावरण की परिस्थितियों में organic compounds का formation संभव है, जो जीवन की उत्पत्ति के लिए आवश्यक है।

प्रश्न 2: समजात अंगों का नामांकित आरेख बनाएं और समझाएं। (5 अंक)

[आरेख बनाने का निर्देश: मनुष्य, चमगादड़, व्हेल, और घोड़े के forelimbs की bone structure दिखाना]

उत्तर में शामिल करें:

• सभी में समान bone pattern: humerus, radius-ulna, carpals, metacarpals, phalanges
• अलग-अलग functions: गिरपना/manipulation, उड़ना, तैरना, दौड़ना
• Common ancestry का evidence
• Divergent evolution का उदाहरण

लघु उत्तरीय प्रश्न (Short Answer Questions)

प्रश्न 1: Lamarckism और Darwinism के बीच मुख्य अंतर लिखें। (3 अंक)

उत्तर:

लैमार्कवाद (Lamarckism)	डार्विनवाद (Darwinism)
Use और disuse से organ development	Variations पहले से present
Acquired characters inherit होते हैं	केवल inheritable variations pass होते हैं
Direct environmental influence	Indirect – natural selection के through

प्रश्न 2: Vestigial organs क्या हैं? मनुष्य में तीन उदाहरण दें। (3 अंक)

उत्तर:
Vestigial organs वे अंग हैं जो पूर्वजों में functional थे लेकिन अब rudimentary या non-functional हैं।

उदाहरण:

1. Appendix – शाकाहारी पूर्वजों में cellulose digestion के लिए
2. Coccyx – पूंछ के लिए support structure
3. Wisdom teeth – बड़े jaw और coarse food के लिए

प्रश्न 3: Industrial melanism का उदाहरण देकर natural selection को समझाएं। (4 अंक)

उत्तर:
पृष्ठभूमि: England में industrial revolution से पहले light-colored Biston betularia moths common थे।

परिवर्तन: Air pollution से tree bark dark हो गया।

Selection pressure:

• Light moths predators को आसानी से दिखे
• Dark moths better camouflaged थे

परिणाम: Dark moths की frequency बढ़ी, light moths कम हुए।

निष्कर्ष: Environment change के साथ beneficial variations का selection हुआ।

दीर्घ उत्तरीय प्रश्न (Long Answer Questions)

प्रश्न 1: मानव विकास (human evolution) का विस्तृत वर्णन करें। विभिन्न stages और उनकी विशेषताओं को समझाएं। (8 अंक)

उत्तर:

मानव विकास का क्रम:

1. Ardipithecus (4.4 MYA)

• स्थान: इथियोपिया
• विशेषताएं: Partial bipedalism, forest dweller
• Brain size: ~350 cc

2. Australopithecus (4-2 MYA)

• A. afarensis (Lucy): 3.2 MYA
• Brain size: 400-500 cc
• Complete bipedalism लेकिन ape-like features
• Tool use का कोई evidence नहीं

3. Homo habilis (2.4-1.4 MYA)

• “Handy man” – पहले tool makers
• Brain size: 600-700 cc
• Oldowan stone tools
• Still primitive features

4. Homo erectus (1.9 MYA – 300,000 years ago)

• Africa से बाहर जाने वाले पहले
• Brain size: 900-1100 cc
• Fire का control
• Acheulean tools

5. Homo sapiens (200,000 years ago – present)

• Modern humans
• Brain size: 1300-1500 cc
• Language, art, complex tools
• Global migration

मुख्य विकासवादी trends:

• Brain size में continuous increase
• Bipedalism का refinement
• Tool technology का advancement
• Social behavior का development

प्रश्न 2: विकास के प्रमाणों (evidences of evolution) का विस्तृत वर्णन करें। (8 अंक)

उत्तर:

1. Morphological Evidence:

a) Homologous organs:

• समान origin, अलग function
• उदाहरण: Vertebrate forelimbs
• Divergent evolution का proof

b) Analogous organs:

• अलग origin, समान function
• उदाहरण: Bird और insect wings
• Convergent evolution का proof

c) Vestigial organs:

• Non-functional remnants
• उदाहरण: Human appendix, whale hip bones
• Common ancestry का evidence

2. Embryological Evidence:

• Early embryos में similarity
• Gill slits सभी vertebrates में
• Biogenetic law: “Ontogeny recapitulates phylogeny”

3. Paleontological Evidence:

• Fossil records
• Transitional forms: Archaeopteryx
• Time-based progression
• Geological time scale correlation

4. Biogeographical Evidence:

• Species distribution patterns
• Island biogeography
• Continental drift correlation
• Endemic species का evolution

5. Molecular Evidence:

• DNA/protein similarities
• Cytochrome c studies
• Molecular clocks
• Phylogenetic trees based on sequences

तर्क आधारित प्रश्न (Reasoning Based Questions)

प्रश्न 1: “विकास एक सिद्धांत है, तथ्य नहीं” – इस कथन का scientific perspective से विश्लेषण करें। (5 अंक)

उत्तर:

वैज्ञानिक context में समझना जरूरी:

Theory का वैज्ञानिक अर्थ:

• Well-substantiated explanation
• Multiple evidences से supported
• Repeatedly tested और confirmed
• उदाहरण: गुरुत्वाकर्षण भी एक theory है

Evolution के पक्ष में evidence:

1. Direct observation: Bacterial resistance, industrial melanism
2. Fossil records: Progressive complexity
3. Molecular evidence: DNA similarities
4. Laboratory experiments: Artificial selection

“केवल theory” argument की त्रुटि:

• Scientific theory और everyday “theory” में अंतर
• Scientific theories facts को explain करती हैं
• Evolution observable है (microevolution level पर)

निष्कर्ष: Evolution एक well-established scientific theory है जो facts को explain करती है, न कि केवल speculation।

निष्कर्ष और भविष्य की दिशाएं (Conclusion and Future Directions)

मुख्य takeaways

विकास (Evolution) केवल जीव विज्ञान का एक अध्याय नहीं है – यह पूरे biological science की आधारशिला है। इस अध्याय से आपने सीखा:

1. जीवन की उत्पत्ति: Chemical evolution से biological evolution तक का सफर

2. विकासवादी theories: Lamarck से Darwin तक, और फिर modern synthesis तक का विकास

3. प्रमाणों की शक्ति: Morphology से molecules तक, हर level पर evolution के evidences

4. मानव की विशेष स्थिति: हम भी इसी विकासवादी process का हिस्सा हैं

5. आधुनिक applications: Medicine से agriculture तक, evolution की समझ आज भी relevant है

“Nothing in Biology makes sense except in the light of Evolution” – Theodosius Dobzhansky

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