एक अरब वर्षों में एक बार होने वाली विकासवादी घटना: दो जीवों का विलय

एक अरब वर्षों में पहली बार हुई विकासवादी घटना: दो जीव एक होकर जुड़ गए

• यह पता चला है कि शैवाल Braarudosphaera bigelowii ने UCYN-A नामक cyanobacteria को अपने भीतर समाहित कर लिया है। यह evolution में एक बड़ी छलांग हो सकती है।

प्राथमिक endosymbiosis: एक सूक्ष्मजीव का दूसरे सूक्ष्मजीव को निगलना

• प्राथमिक endosymbiosis तब होता है जब एक सूक्ष्मजीव दूसरे सूक्ष्मजीव को निगलकर उसे अपने भीतर किसी आंतरिक अंग की तरह इस्तेमाल करना शुरू कर देता है।
• host cell सहजीवी को पोषक तत्व, ऊर्जा और सुरक्षा जैसे लाभ देता है, और अंततः वह सहजीवी अपने दम पर जीवित नहीं रह पाता और host का organelle बन जाता है।

पृथ्वी के इतिहास में प्राथमिक endosymbiosis केवल दो बार हुआ है

• लगभग 2.2 अरब वर्ष पहले, archaea ने bacteria को निगल लिया जो mitochondria बन गया। यह पहला उदाहरण था और इसी ने सभी जटिल जीवों के evolution को संभव बनाया।
• लगभग 1.6 अरब वर्ष पहले, ऐसे विकसित cells में से कुछ ने सूर्य की ऊर्जा को ग्रहण कर सकने वाले cyanobacteria को समाहित किया, जो chloroplast बन गया। इससे पौधों को photosynthesis की क्षमता और उनका हरा रंग मिला।

B. bigelowii शैवाल में तीसरा प्राथमिक endosymbiosis मिला

• B. bigelowii शैवाल ने UCYN-A bacteria को समाहित कर लिया, जिससे वह हवा में मौजूद nitrogen को fix करके उसे अन्य तत्वों के साथ जोड़कर अधिक उपयोगी compounds बना सकता है। यह काम सामान्य शैवाल या पौधे नहीं कर सकते।
• शोध टीम ने host और symbiont के बीच आकार अनुपात, पोषक तत्वों के आदान-प्रदान से growth control, और replication व cell division के synchronization के आधार पर पुष्टि की कि यह प्राथमिक endosymbiosis है।
• UCYN-A आवश्यक proteins का केवल लगभग आधा ही बना सकता है, बाकी के लिए वह host शैवाल पर निर्भर है। यह उस प्रक्रिया की एक विशेषता है जिसमें कोई संरचना आंतरिक organelle बनती जाती है।

नए organelle "nitroplast" की खोज

• शोध टीम ने बताया कि UCYN-A एक पूर्ण organelle है, और इसका नाम "nitroplast" रखा है.
• ऐसा लगता है कि nitroplast ने लगभग 10 करोड़ वर्ष पहले evolve होना शुरू किया, जो mitochondria या chloroplast की तुलना में बहुत कम समय है।
• शोध टीम आगे यह अध्ययन जारी रखेगी कि क्या nitroplast अन्य cells में भी मौजूद है और उसका क्या प्रभाव पड़ता है।
• nitroplast पौधों को nitrogen fixation की क्षमता दे सकता है, जिससे बेहतर फसल उत्पादन में उपयोग की संभावना है।

GN⁺ की राय

• प्राथमिक endosymbiosis, जीवन के evolution में बेहद महत्वपूर्ण घटना है, और यह तथ्य कि ऐसा आज भी हो रहा है, एक बेहद रोचक खोज है। आगे चलकर nitroplast क्या भूमिका निभाएगा, इस पर ध्यान देना दिलचस्प होगा।

• हालांकि, इस शोध के नतीजों को वास्तविक कृषि में लागू करने से पहले अभी बहुत अधिक शोध की जरूरत होगी। genetic engineering के जरिए फसलों को nitrogen fixation की क्षमता देना ecosystem पर अप्रत्याशित प्रभाव डाल सकता है, इसलिए सावधानी जरूरी है।

• यह देखते हुए कि mitochondria और chloroplast की उत्पत्ति बनाने वाला प्राथमिक endosymbiosis लगभग एक अरब वर्ष पहले हुआ था, अनुमान है कि nitroplast का evolution अभी शुरुआती चरण में है। आगे यह organelle कैसे evolve करेगा, यह देखना जरूरी होगा।

• इस तरह के शोध परिणाम दिखाते हैं कि जीव एक-दूसरे के साथ गहरे पारस्परिक संबंधों में रहते हुए evolve हुए हैं। इससे संकेत मिलता है कि अन्य जीवों के साथ symbiosis ने नई क्षमताएँ हासिल करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है।

• प्राथमिक endosymbiosis के mechanism और उसकी conditions को लेकर अभी और समझ की जरूरत है। इससे जीवन के evolution की एक मूलभूत प्रक्रिया को उजागर करने और नई biological applications की संभावनाएँ तलाशने में मदद मिल सकती है।

[GN⁺]

Hacker News राय

सारांश:

• यूकैरियोटिक जीवों की उत्पत्ति का कारण बना पहला सहजीवन शायद 100 करोड़ साल में एक बार नहीं, बल्कि 1 ट्रिलियन साल या 10^20 साल में एक बार होने वाली बेहद दुर्लभ घटना हो सकता है। यह जटिल जीवन के जन्म में एक बड़ी बाधा हो सकता है और Fermi paradox की व्याख्या कर सकता है.
• हाल ही में खोजी गई nitrogen-fixing cell organelle की सहजीविता वास्तव में 10 करोड़ साल पहले हुई थी। बस इसकी खोज अभी हाल में हुई है.
• संबंधित algae Braarudosphaera bigelowii 12 पंचभुजीय प्लेटों से घिरा होता है, जिससे उसका आकार एक पूर्ण regular dodecahedron बनता है। यह बेहद रोचक जीव है.
• अधिकांश कीटों में वंशानुगत endosymbionts होते हैं, इसलिए यह दावा कि primary endosymbiosis इतनी दुर्लभ है, इस पर सवाल उठता है.
• यह एक सनसनीखेज शीर्षक वाला लेख है, और वास्तव में यह 100 करोड़ साल में एक बार होने वाली घटना को संयोग से पकड़ लेने का मामला हो सकता है, लेकिन आम तौर पर ऐसे घटनाक्रम इतने बड़े प्रभाव वाले या यादगार नहीं होते.
• मक्का की एक किस्म स्वयं "बद्ध" nitrogen बना सकती है.