নিকটতম প্রাচীন আত্মীয়দের ক্যাপচার করা ইউক্যারিওটের উত্স প্রকাশ করতে পারে

গবেষক

ওভারভিউ

কিয়োটো, জাপান — জাপান এজেন্সি ফর মেরিন-আর্থ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি (JAMSTEC) এর হিরোয়ুকি ইমাচি এবং মাসারু কে. নোবুর নেতৃত্বে একটি সহযোগী গবেষণা দল এবং কিয়োটো বিশ্ববিদ্যালয়ের সাতোশি নাকাগাওয়া সহ, প্রথমবারের মতো হেইমডালারচাইয়ার দুটি স্ট্রেনকে বিচ্ছিন্ন ও চাষ করেছে, যেটি একটি নিকটাত্মীয় গোষ্ঠীর মধ্যে পরিচিত। ইউক্যারিওটস – এমন জীব যা মানুষ এবং অন্যান্য প্রাণীর পাশাপাশি গাছপালা এবং ছত্রাক অন্তর্ভুক্ত করে। তাদের কোষ এবং জীবনধারা সরাসরি পরীক্ষা করে, দলটি ইউক্যারিওটের প্রত্নতাত্ত্বিক পূর্বপুরুষ দেখতে কেমন হতে পারে এবং তারা কীভাবে বাস করত সে সম্পর্কে এখনও পর্যন্ত সবচেয়ে স্পষ্ট ছবি পেয়েছে।

কিভাবে জটিল ইউক্যারিওটিক কোষের উদ্ভব হল জীববিজ্ঞানের সবচেয়ে বড় রহস্যের মধ্যে একটি। একটি নেতৃস্থানীয় অনুমান হল যে তারা আবির্ভূত হয়েছিল যখন প্রোমেথিয়ারকাইওটার অন্তর্গত একটি আর্কিয়েল কোষ একটি ব্যাকটেরিয়ার সাথে ঘনিষ্ঠ অংশীদারিত্ব তৈরি করেছিল যা শেষ পর্যন্ত মাইটোকন্ড্রিয়নে পরিণত হয়েছিল। 2020 সালে, JAMSTEC টিম প্রথম এই গোষ্ঠীর একজন সদস্য, স্ট্রেন MK-D1, গভীর সমুদ্রের পলি থেকে চাষ করেছিল। এর কোষের গঠন এবং বিপাকের উপর ভিত্তি করে, দলটি ইউক্যারিওটসের উৎপত্তির জন্য E3 মডেলের প্রস্তাব করেছে।

পরিবেশগত ডিএনএ-র অধ্যয়ন পরবর্তীতে পরামর্শ দেয় যে হেইমডালারচেইয়া, প্রোমেথিয়ারকাইওটার অন্তর্গত একটি বংশ, ইউক্যারিওটের নিকটতম প্রত্নতাত্ত্বিক আত্মীয়। কিছু গবেষক প্রস্তাব করেছিলেন যে তাদের ইতিমধ্যেই জটিল অভ্যন্তরীণ কাঠামো এবং/অথবা ইউক্যারিওটসের মতো অক্সিজেন ব্যবহার করার ক্ষমতা থাকতে পারে। যাইহোক, কারণ তারা কখনই পরীক্ষাগারে জন্মায়নি, তাদের কোষের সংগঠন এবং শারীরবৃত্তীয়তা যাচাই করা হয়নি। এই গবেষণায়, দলটি সফলভাবে দুটি স্ট্রেন চাষ করেছে এবং তাদের সরাসরি পরীক্ষা করেছে।

গবেষকরা দেখতে পেয়েছেন যে উভয় স্ট্রেইনের অভ্যন্তরীণ গঠন সহজ ছিল, যার মধ্যে নিউক্লিয়াসের মতো ঝিল্লি-আবদ্ধ অর্গানেলের অভাব ছিল। পরিবর্তে, কোষের পৃষ্ঠটি জটিল ছিল, একাধিক দীর্ঘ, শাখাযুক্ত ঝিল্লি প্রোট্রুশন প্রসারিত করেছিল। এই প্রোট্রুশনগুলি অন্যান্য অণুজীবের সাথে সংযুক্তি এবং সিম্বিওটিক অংশীদারিত্ব গঠনের সুবিধা দেয়। যদিও উভয় স্ট্রেনই অক্সিজেন-স্বাধীন (অ্যানেরোবিক) অণুজীব ছিল, একটিতে অক্সিজেন থেকে নিজেকে রক্ষা করার জন্য বেশ কয়েকটি সিস্টেম ছিল এবং অক্সিজেন-ব্যবহারকারী (বায়বীয়) ব্যাকটেরিয়াও উপস্থিত থাকাকালীন অল্প পরিমাণে অক্সিজেন উপস্থিত থাকলেও তা বৃদ্ধি পেতে পারে।

যা ইউক্যারিওটকে আর্কিয়া থেকে আলাদা করে তা হল তাদের জটিল অভ্যন্তরীণ গঠন এবং একটি প্রাক্তন ব্যাকটেরিয়ামের সাথে অভ্যন্তরীণ সিম্বিওসিস, তবুও কীভাবে এই দুটি উদ্ভাসিত হয়েছে তা রহস্যজনক রয়ে গেছে। প্রথমত, উপস্থাপিত ফলাফলগুলি ইঙ্গিত করে যে ইউক্যারিওটের প্রাচীন পূর্বপুরুষ অভ্যন্তরে সরল থাকতে পারে। দ্বিতীয়ত, দলটি আর্কিয়াতে কাঠামোগত জটিলতা এবং সিম্বিওসিসের মধ্যে প্রথম জৈবিক সংযোগ হিসাবে পৃষ্ঠের কাঠামো-মধ্যস্থতাযুক্ত সিম্বিয়াসগুলিকে আরও আবিষ্কার করেছে।

এটি এই ধারণাটিকে সমর্থন করে যে ইউক্যারিওটিক কোষের অভ্যন্তরীণ জটিলতা মাইটোকন্ড্রিয়া-এর ব্যাকটেরিয়া পূর্বপুরুষের সাথে পৃষ্ঠের গঠন-মধ্যস্থিত সিম্বিওসিসের মাধ্যমে বিকশিত হয়েছিল। তৃতীয়ত, ফলাফলগুলি আরও পরামর্শ দেয় যে এই প্রাথমিক অংশীদারিত্বটি অক্সিজেনের নিম্ন স্তরের পরিবেশে শুরু হতে পারে এবং অংশীদার অ্যানেরোবিক আর্কিয়াকে অক্সিজেনের সাথে মোকাবিলা করতে সহায়তা করতে পারে। এই আর্কিয়াগুলির মধ্যে একটি শেষ পর্যন্ত মাইটোকন্ড্রিয়ার ব্যাকটেরিয়া পূর্বপুরুষকে তার কোষে নিয়ে যেতে পারে, যার ফলে এর কোষীয় গঠন এবং বিপাকের বড় পরিবর্তন ঘটে এবং শেষ পর্যন্ত একটি প্রাচীন ইউক্যারিওটে বিকশিত হয়।

নতুন চাষ করা Heimdallarchaeia ইউক্যারিওটের উৎপত্তি অধ্যয়নের জন্য পরীক্ষামূলক মডেল প্রদান করে। তাদের কোষের গঠন এবং অণুজীব অংশীদারদের সাথে মিথস্ক্রিয়া তদন্ত করে, গবেষকরা আরও ভালভাবে বুঝতে আশা করেন যে কীভাবে একটি সাধারণ প্রত্নতাত্ত্বিক কোষ ইউক্যারিওটসের জটিল কোষগুলির জন্ম দিয়েছে।