यूकेरियोट्स: इसकी पुरातन वंश की कहानी

प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स में जीवन रूपों के पारंपरिक समूह को 1977 में संशोधित किया गया था जब आरआरएनए अनुक्रम लक्षण वर्णन से पता चला था कि आर्किया (तब 'आर्कबैक्टीरिया' कहा जाता था) ''बैक्टीरिया से उतने ही दूर से संबंधित हैं जितने कि बैक्टीरिया यूकेरियोट्स से हैं।'' जीवित जीवों के इस आवश्यक समूहीकरण यूबैक्टीरिया (सभी विशिष्ट बैक्टीरिया शामिल हैं), आर्किया और यूकेरियोट्स में। यूकेरियोट्स की उत्पत्ति का प्रश्न बना रहा। नियत समय में, यूकेरियोट्स के पुरातन वंश के पक्ष में सबूत बनने लगे। विशेष रुचि यह खोज थी कि असगर्ड आर्किया के जीनोम में कई सैकड़ों यूकेरियोटिक सिग्नेचर प्रोटीन (ईएसपी) जीन हैं। ईएसपी यूकेरियोट्स के साइटोस्केलेटन और जटिल सेलुलर संरचनाओं की विशेषताओं के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। 21 दिसंबर 2022 को प्रकाशित एक सफल अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने मायावी असगर्ड आर्किया की एक समृद्ध संस्कृति की सफल खेती की सूचना दी है, जिसकी उन्होंने क्रायो-इलेक्ट्रॉन टोमोग्राफी का उपयोग करके छवि बनाई थी। उन्होंने देखा कि असगर्ड कोशिकाओं में वास्तव में जटिल एक्टिन-आधारित साइटोस्केलेटन था। यूकेरियोट्स के पुरातन वंश का यह पहला प्रत्यक्ष दृश्य प्रमाण था, यूकेरियोट्स की उत्पत्ति की समझ में एक महत्वपूर्ण कदम।  

1977 तक, पृथ्वी पर जीवन रूपों को समूहीकृत किया गया था यूकैर्योसाइटों (एक अच्छी तरह से परिभाषित नाभिक में कोशिका की आनुवंशिक सामग्री को शामिल करने और साइटोस्केलेटन की उपस्थिति की विशेषता वाले जटिल रूप) और प्रोकैरियोट्स (बैक्टीरिया और आर्कबैक्टीरिया सहित एक निर्दिष्ट नाभिक के बिना साइटोप्लाज्म में आनुवंशिक सामग्री के साथ सरल जीवन रूप)। यह सोचा गया था कि सेलुलर यूकेरियोट्स लगभग 2 अरब साल पहले विकसित हुए थे, शायद प्रोकैरियोट्स से। लेकिन, यूकेरियोट्स की उत्पत्ति वास्तव में कैसे हुई? जटिल कोशिकीय जीवन रूप, सरल कोशिकीय जीवन रूपों से कैसे जुड़े हैं? जीव विज्ञान में यह एक बड़ा खुला प्रश्न था।  

जीन और प्रोटीन के आणविक जीव विज्ञान में तकनीकी प्रगति ने इस मुद्दे के मूल में तल्लीन करने में मदद की, जब 1977 में, आर्किया (तब 'आर्कबैक्टीरिया' कहा जाता था) ''बैक्टीरिया से उतना ही दूर का संबंध है जितना कि बैक्टीरिया यूकेरियोट्स से।'' प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स में जीवन रूपों का प्रारंभिक अंतर कोशिका अंगकों के स्तर पर फेनोटाइपिकल अंतर पर आधारित था। इसके बजाय, फ़ाइलोजेनेटिक संबंध व्यापक रूप से वितरित अणु पर आधारित होना चाहिए। राइबोसोमल आरएनए (आरआरएनए) एक ऐसा बायोमोलेक्यूल है जो सभी स्व-प्रतिकृति प्रणालियों में मौजूद होता है और जिसका क्रम समय के साथ बहुत कम बदलता है। आरआरएनए अनुक्रम लक्षण वर्णन पर आधारित विश्लेषण से जीवित जीवों को यूबैक्टेरिया (सभी विशिष्ट बैक्टीरिया सहित) में समूहित करना आवश्यक हो गया। आर्किया, और यूकेरियोट्स¹.  

इसके बाद, आर्किया और यूकेरियोट्स के बीच घनिष्ठ संबंध के प्रमाण उभरने लगे। 1983 में, यह पाया गया कि आर्किया और यूकेरियोट्स के डीएनए-निर्भर आरएनए पोलीमरेज़ एक ही प्रकार के हैं; दोनों समान रूप से समान इम्यूनोकेमिकल गुण दिखाते हैं और दोनों एक सामान्य पैतृक संरचना से प्राप्त होते हैं². एक प्रोटीन जोड़ी के एक अनुमानित समग्र फ़िलेजेनेटिक पेड़ के आधार पर, 1989 में प्रकाशित एक और अध्ययन, यूबैक्टीरिया की तुलना में यूकेरियोट्स के लिए आर्किया के निकट संबंध का पता चला³. इस समय तक, यूकेरियोट्स की पुरातन उत्पत्ति स्थापित हो गई थी लेकिन सटीक पुरातन प्रजातियों की पहचान और अध्ययन किया जाना बाकी था।  

में सफलता के बाद जीनोमिक अध्ययन में वृद्धि जीनोम परियोजना, इस क्षेत्र को बहुत आवश्यक प्रोत्साहन प्रदान किया। 2015-2020 के बीच, कई अध्ययनों में पाया गया कि असगार्ड आर्किया यूकेरियोट विशिष्ट जीन ले जाते हैं। उनके जीनोम यूकेरियोट्स के लिए विशिष्ट माने जाने वाले प्रोटीन के लिए समृद्ध हैं। इन अध्ययनों ने स्पष्ट रूप से असगार्ड आर्किया को उनके जीनोम में सैकड़ों यूकेरियोटिक हस्ताक्षर प्रोटीन (ईएसपी) जीन की उपस्थिति के आधार पर यूकेरियोट के निकटतम आनुवंशिक निकटता की पहचान की है।  

अगला कदम ईएसपी की भूमिका की पुष्टि करने के लिए एस्गर्ड आर्किया की आंतरिक तहखाने की संरचना को भौतिक रूप से कल्पना करना था, जैसा कि व्यापक रूप से माना जाता है कि ईएसपी जटिल सेलुलर संरचनाओं के निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। इसके लिए इस आर्किया की अत्यधिक समृद्ध संस्कृतियों की आवश्यकता थी लेकिन असगर्ड मायावी और रहस्यमय होने के लिए जाना जाता है। एक प्रयोगशाला में उनका अध्ययन करने के लिए पर्याप्त मात्रा में खेती करने में कठिनाई पैदा करना। हाल ही में 21 दिसंबर 2022 को रिपोर्ट किए गए एक अध्ययन के अनुसार, यह कठिनाई अब दूर हो गई है।  

शोधकर्ताओं ने, छह साल की कड़ी मेहनत के बाद, तकनीक में सुधार किया है और प्रयोगशाला में सफलतापूर्वक खेती की है, 'की अत्यधिक समृद्ध संस्कृति'कैंडिडेटस लोकियारचियम ओसिफेरम'Asgard जाति का एक सदस्य। यह एक उल्लेखनीय उपलब्धि थी, क्योंकि इसने शोधकर्ताओं को असगार्ड की आंतरिक सेलुलर संरचनाओं की कल्पना और अध्ययन करने में सक्षम बनाया।    

क्रायो-इलेक्ट्रॉन टोमोग्राफी को संवर्धन संस्कृति की छवि के लिए नियोजित किया गया था। Asgard कोशिकाओं में coccoid कोशिका निकाय और शाखित प्रोट्रूशियंस का एक नेटवर्क था। कोशिका की सतह संरचना जटिल थी। साइटोस्केलेटन पूरे सेल निकायों में विस्तारित हुआ। मुड़े हुए डबल-स्ट्रैंडेड फिलामेंट्स में लोकियाक्टिन (अर्थात लोकियारियोटा द्वारा एन्कोडेड एक्टिन होमोलॉग्स) शामिल हैं। इस प्रकार, Asgard कोशिकाओं में जटिल एक्टिन-आधारित साइटोस्केलेटन था, जो शोधकर्ताओं ने प्रस्तावित किया, पहले यूकेरियोट्स के विकास से पहले।  

यूकेरियोट्स के पुरातन वंश के पहले ठोस भौतिक/दृश्य प्रमाण के रूप में, यह जीव विज्ञान में एक उल्लेखनीय प्रगति है।

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सन्दर्भ:  

1. वोइस सीआर और फॉक्स जीई, 1977. प्रोकैरियोटिक डोमेन की फाइलोजेनेटिक संरचना: प्राथमिक राज्य। नवंबर 1977 को प्रकाशित। पीएनएएस। 74 (11) 5088-5090। डीओआई: https://doi.org/10.1073/pnas.74.11.5088  

2. ह्यूएट, जे., एट अल 1983. आर्कीबैक्टीरिया और यूकेरियोट्स में एक सामान्य प्रकार के डीएनए-निर्भर आरएनए पोलीमरेज़ होते हैं। ईएमबीओ जे. 2, 1291-1294 (1983)। डीओआई: https://doi.org/10.1002/j.1460-2075.1983.tb01583.x  

3. इवाबे, एन., एट अल 1989. अनुलिपित जीनों के फाइलोजेनेटिक पेड़ों से आर्चबैक्टीरिया, यूबैक्टीरिया और यूकेरियोट्स का विकासवादी संबंध। प्रक्रिया। नेट एकेड। विज्ञान। यूएसए 86, 9355–9359। डीओआई: https://doi.org/10.1073/pnas.86.23.9355  

4. रॉड्रिक्स-ओलिविरा, टी., एट अल. 2022. ऐक्टिन साइटोस्केलेटन एंड कॉम्प्लेक्स सेल आर्किटेक्चर इन एन असगर्ड आर्कियोन। प्रकाशित: 21 दिसंबर 2022। प्रकृति (2022)। डीओआई: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05550-y  

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