प्राचीन 'जीवित जीवाश्म' बताते हैं कि कोशिकीय सहयोग ने कैसे जटिल जीवन को जन्म दिया

पहली नज़र में, स्ट्रोमेटोलाइट और उनके करीबी रिश्तेदार, माइक्रोबियल मैट, गहरे, प्राचीन चट्टानों के अलावा कुछ और नहीं लग सकते हैं। वास्तव में, वे सूक्ष्म जीवों द्वारा निर्मित घनी पैक, स्तरित समुदाय हैं। अरबों साल पहले, जानवरों और पौधों के अस्तित्व में आने से पहले, स्ट्रोमेटोलाइट ने पृथ्वी के वायुमंडल में कुछ शुरुआती ऑक्सीजन छोड़ने में मदद की थी। अब, करंट बायोलॉजी में प्रकाशित एक अध्ययन से पता चलता है कि ये असामान्य संरचनाएं पृथ्वी के इतिहास की एक और बड़ी घटना: जटिल जीवन के उद्भव के सुराग भी संरक्षित कर सकती हैं।

यूएनएसडब्ल्यू सिडनी के एक विकासवादी सूक्ष्म जीवविज्ञानी एसोसिएट प्रोफेसर ब्रेंडन बर्न्स, एक शोध दल का हिस्सा हैं, जिन्होंने इन 'जीवित जीवाश्मों' के अंदर एक अन्य जीव के साथ घनिष्ठ संबंध में रहने वाले एक पहले से अज्ञात सूक्ष्म जीव की खोज की। यह परियोजना, प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय सिडनी और मेलबर्न विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं के साथ सह-नेतृत्व में, वैज्ञानिकों को एक मौलिक विकासवादी रहस्य को बेहतर ढंग से समझने में मदद कर सकती है: अपेक्षाकृत सरल कोशिकाओं ने कैसे सहयोग करना शुरू किया और अंततः जीवन के अधिक जटिल रूपों को जन्म दिया।

"स्ट्रोमेटोलाइट केवल जीवन का पालना नहीं हो सकते हैं जहां प्रारंभिक माइक्रोबियल जीवन फला-फूला," ए/प्रो. बर्न्स कहते हैं। "वे हमें यह भी बता सकते हैं कि जटिल जीवन पहली बार कैसे उभरा।"

स्ट्रोमेटोलाइट और माइक्रोबियल मैट पहली बार अरबों साल पहले दिखाई दिए थे, लेकिन वे गायब नहीं हुए हैं। वे आज भी शार्क बे में बनते हैं, जो पश्चिमी ऑस्ट्रेलिया में विश्व धरोहर सूचीबद्ध स्थल है। वहां एकत्र किए गए नमूनों ने अंततः ए/प्रो. बर्न्स और उनके सहयोगियों को असगार्ड आर्किया के एक सदस्य को अलग करने के लिए प्रेरित किया, जो सूक्ष्म जीवों का एक असामान्य समूह है जो यूकेरियोट्स के पूर्वजों से निकटता से संबंधित माना जाता है, जो कोशिकाएं हैं जो सभी पौधों और जानवरों, मनुष्यों सहित बनाती हैं।

जीव विज्ञान में एक लंबे समय से चला आ रहा विचार प्रस्तावित करता है कि पहली यूकेरियोटिक कोशिका एक प्राचीन आर्कियन और एक जीवाणु के बीच घनिष्ठ साझेदारी के माध्यम से विकसित हुई। इस सिद्धांत के अनुसार, एक जीव ने अंततः दूसरे को निगल लिया, और उस संबंध ने अंततः माइटोकॉन्ड्रिया का उत्पादन किया, जो जटिल कोशिकाओं के अंदर पाए जाने वाले ऊर्जा पैदा करने वाले ढांचे हैं। हालांकि, वैज्ञानिकों के पास यह दिखाने के लिए प्रत्यक्ष सबूत नहीं थे कि ऐसी प्रारंभिक साझेदारी वास्तव में कैसी दिखती थी। नया शोध पहला दृश्य प्रमाण प्रदान करता है कि एक असगार्ड आर्कियन एक जीवाणु के साथ नैनोट्यूब नामक अत्यंत पतले, ट्यूब जैसे कनेक्शन के माध्यम से शारीरिक रूप से बातचीत कर रहा है।

"यह एक छोटा मॉडल हो सकता है कि इस तरह की साझेदारी कैसे शुरू हुई और अंततः यूकेरियोट्स का गठन किया," ए/प्रो. बर्न्स कहते हैं।

आनुवंशिक अनुक्रमण से पता चला कि जीवों का डीएनए नमूनों में मौजूद था, लेकिन सूक्ष्म जीवों को प्रयोगशाला में विकसित करना ताकि शोधकर्ता सीधे उनका अध्ययन कर सकें, कहीं अधिक कठिन साबित हुआ। "इसमें चार या पांच साल लग गए," ए/प्रो. बर्न्स कहते हैं। "बहुत समय, अनुकूलन और विभिन्न छायाओं का पीछा करना।" असगार्ड आर्किया को उनके प्राकृतिक आवासों से दूर पैदा करना कुख्यात रूप से चुनौतीपूर्ण है। शोधकर्ता जीवों को अपने दम पर विकसित नहीं कर सके, और ए/प्रो. बर्न्स का कहना है कि यह कठिनाई स्वयं उनके जीव विज्ञान के बारे में कुछ महत्वपूर्ण प्रकट कर सकती है। "तथ्य यह है कि हम इन जीवों को कभी भी शुद्ध संस्कृति में नहीं ला सके, शायद इसलिए है क्योंकि वे हमेशा जीवित रहने के लिए अन्य जीवों पर निर्भर रहते हैं," वे कहते हैं।

शोधकर्ताओं ने अंततः इलेक्ट्रॉन क्रायोटोमोग्राफी का उपयोग करके प्रगति की, एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन 3 डी इमेजिंग विधि जो एक मिलियनवें मिलीमीटर के पैमाने पर संरचनाओं को प्रकट करने में सक्षम है। छवियों ने आर्कियन और जीवाणु को बैक्टीरियल नैनोट्यूब द्वारा शारीरिक रूप से जुड़ा हुआ दिखाया। शोधकर्ताओं ने यह भी देखा कि आर्कियन विस्तृत ट्यूब जैसी संरचनाओं के साथ नवोदित पुटिकाओं की श्रृंखला का उत्पादन कर रहा है। दोनों रोगाणु रासायनिक रूप से एक दूसरे के पूरक दिखाई दिए, प्रत्येक ऐसे यौगिकों का उत्पादन कर रहा था जो दूसरा उपयोग कर सकता था, जिसमें विटामिन, पोषक तत्व और हाइड्रोजन शामिल हैं।

सह-लेखक एसोसिएट प्रोफेसर देबनाथ घोषाल मेलबर्न विश्वविद्यालय से कहते हैं कि एक असगार्ड आर्कियन और एक जीवाणु के बीच बातचीत को सीधे कैप्चर करना विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। "यह खोज हमें यह समझने की दिशा में कुछ कदम और करीब लाती है कि कैसे सह