युकेरियोट्स: यसको पुरातात्विक पुर्खाको कथा

प्रोकारियोट्स र युकेरियोट्समा जीवहरूको परम्परागत समूहीकरणलाई 1977 मा परिमार्जन गरिएको थियो जब आरआरएनए अनुक्रम विशेषताले पत्ता लगायो कि पुरातात्विक (त्यसबेला 'आर्काइब्याक्टेरिया' भनिन्छ) "ब्याक्टेरियासँग जत्तिकै टाढाको सम्बन्ध छ, ब्याक्टेरिया युकेरियोट्ससँग।'' जीवित जीवहरूको समूहीकरण आवश्यक थियो। eubacteria मा (सबै सामान्य ब्याक्टेरिया समावेश), पुरातात्विक, र eukaryotes। युकेरियोट्सको उत्पत्तिको प्रश्न रह्यो। समयावधिमा, युकेरियोट्सको पुरातात्विक पुर्खाको पक्षमा प्रमाणहरू निर्माण हुन थाले। विशेष चासोको विषय एस्गार्ड आर्कियाको जीनोममा धेरै सयौं युकेरियोटिक सिग्नेचर प्रोटीन (ESPs) जीनहरू छन् भन्ने पत्ता लगाउनु थियो। ESPs ले साइटोस्केलेटन र युकेरियोट्सको जटिल सेलुलर संरचना विशेषताहरूको विकासमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ। २१ डिसेम्बर २०२२ मा प्रकाशित एउटा सफल अध्ययनमा, अन्वेषकहरूले क्रायो-इलेक्ट्रोन टोमोग्राफी प्रयोग गरेर चित्रित गरेको मायावी Asgard पुरातत्वको समृद्ध संस्कृतिको सफल खेती भएको रिपोर्ट गरेका छन्। तिनीहरूले एस्गार्ड कोशिकाहरूमा वास्तवमा जटिल एक्टिन-आधारित साइटोस्केलेटन भएको देखे। यो युकेरियोट्सको पुरातात्विक वंशको पहिलो प्रत्यक्ष दृश्य प्रमाण थियो, युकेरियोट्स को उत्पत्ति को समझ मा एक महत्वपूर्ण कदम।  

1977 सम्म, पृथ्वीमा जीवन रूपहरू समूहबद्ध गरिएको थियो यूकेरियोट्स (जटिल रूपहरू कोशिकाको आनुवंशिक सामग्रीहरूलाई राम्रोसँग परिभाषित न्यूक्लियसमा समावेश गरेर साइटोस्केलेटनको उपस्थिति) र प्रोकारियोटहरू (ब्याक्टेरिया र आर्काइब्याक्टेरिया सहित निर्दिष्ट न्यूक्लियस बिना साइटोप्लाज्ममा आनुवंशिक सामग्रीको साथ सरल जीवन रूपहरू)। यो सेलुलर सोचेको थियो यूकेरियोट्स लगभग 2 बिलियन वर्ष पहिले विकसित भयो, सम्भवतः प्रोकारियोट्सबाट। तर, युकेरियोट्सको उत्पत्ति कसरी भयो? जटिल सेलुलर जीवन रूपहरू, सरल सेलुलर जीवन रूपहरूसँग कसरी जोडिएका छन्? यो जीव विज्ञान मा एक ठूलो खुला प्रश्न थियो।  

जीन र प्रोटिनको आणविक जीवविज्ञानमा प्राविधिक प्रगतिले यस मुद्दाको केन्द्रबिन्दुमा जान मद्दत गर्‍यो जब, 1977 मा, पुरातात्विक (त्यसबेला 'आर्काइब्याक्टेरिया' भनिन्छ) '' फेला पर्यो।ब्याक्टेरियासँग जति टाढाको सम्बन्ध ब्याक्टेरियासँग छ यूकेरियोट्स। 'प्रोकारियोट्स र युकेरियोट्समा जीवन रूपहरूको पहिलेको भिन्नता सेल अर्गानेल्सको स्तरमा फेनोटाइपिकल भिन्नताहरूमा आधारित थियो। फाइलोजेनेटिक सम्बन्ध, बरु, व्यापक रूपमा वितरित अणुमा आधारित हुनुपर्छ। Ribosomal RNA (rRNA) एउटा यस्तो बायोमोलेक्युल हो जुन सबै स्व-प्रतिकृति प्रणालीहरूमा अवस्थित हुन्छ र जसको क्रम समयसँगै थोरै परिवर्तन हुन्छ। rRNA अनुक्रम विशेषतामा आधारित विश्लेषणले जीवित जीवहरूलाई इब्याक्टेरिया (सबै विशिष्ट ब्याक्टेरियाहरू समावेश गरी) मा समूहबद्ध गर्न आवश्यक छ। आर्चिया, र युकेरियोट्स¹.  

पछि, पुरातात्विक र युकेरियोट्स बीचको घनिष्ठ सम्बन्धको प्रमाणहरू देखा पर्न थाले। 1983 मा, यो पत्ता लाग्यो कि पुरातात्विक को DNA-निर्भर आरएनए पोलिमरेज र यूकेरियोट्स समान प्रकारका छन्; दुबैले उल्लेखनीय रूपमा समान इम्युनोकेमिकल गुणहरू देखाउँछन् र दुबै एक साझा पुर्खा संरचनाबाट व्युत्पन्न हुन्छन्²। प्रोटिन जोडीको अनुमानित कम्पोजिट फाइलोजेनेटिक रूखको आधारमा, 1989 मा प्रकाशित अर्को अध्ययनले युकेरियोटससँग पुरातात्विक सम्बन्धको ईब्याक्टेरिया भन्दा नजिकको सम्बन्ध पत्ता लगायो।³। यस समय सम्म, पुरातात्विक उत्पत्ति यूकेरियोट्स स्थापना भएको थियो तर सटीक पुरातात्विक प्रजातिहरू पहिचान र अध्ययन गर्न बाँकी थियो।  

मा सफलता पछि जीनोमिक अध्ययन मा वृद्धि जीनोम परियोजना, यस क्षेत्रमा धेरै आवश्यक फिलिप प्रदान गरियो। 2015-2020 को बीचमा, धेरै अध्ययनहरूले पत्ता लगाए कि Asgard आर्चिया युकेरियोट विशिष्ट जीन बोक्ने। तिनीहरूको जीनोमहरू युकेरियोटहरूका लागि विशिष्ट मानिने प्रोटीनहरूको लागि समृद्ध हुन्छन्। यी अध्ययनहरूले स्पष्ट रूपमा अस्गार्ड आर्कियालाई उनीहरूको जीनोममा सयौं युकेरियोटिक सिग्नेचर प्रोटीन (ESPs) जीनहरूको उपस्थितिको आधारमा युकेरियोटसँग सबैभन्दा नजिकको आनुवंशिक निकटता भएको पहिचान गर्‍यो।  

अर्को चरण शारीरिक रूपमा ESPs को भूमिका पुष्टि गर्न Asgard archaea को आन्तरिक तहखाने संरचना को कल्पना गर्नु थियो किनकि ESPs ले जटिल सेलुलर संरचनाहरूको गठनमा मुख्य भूमिका खेल्छ। यसका लागि, यस पुरातात्विक क्षेत्रको उच्च समृद्ध संस्कृतिहरू आवश्यक थियो तर Asgard मायावी र रहस्यमय रूपमा चिनिन्छ। प्रयोगशालामा अध्ययन गर्न पर्याप्त मात्रामा खेती गर्न कठिनाई उत्पन्न गर्दछ। 21 डिसेम्बर 2022 मा हालै रिपोर्ट गरिएको एक अध्ययन अनुसार, यो कठिनाई अब पार भएको छ।  

अनुसन्धानकर्ताहरूले छ वर्षको कडा परिश्रम, सुधार प्रविधिहरू र प्रयोगशालामा सफलतापूर्वक खेती गरेका छन्, एक उच्च समृद्ध संस्कृति।उम्मेदवार लोकियार्कियम ओसिफरम', Asgard phylum का सदस्य। यो एक उल्लेखनीय उपलब्धि थियो, किनभने यसले अनुसन्धानकर्ताहरूलाई Asgard को भित्री सेलुलर संरचनाहरू कल्पना गर्न र अध्ययन गर्न सक्षम बनायो।    

क्रायो-इलेक्ट्रोन टोमोग्राफी संवर्धन संस्कृति चित्रण गर्न नियोजित थियो। Asgard कोषहरूमा कोकोइड कोशिका निकायहरू र शाखायुक्त प्रोट्रुसनहरूको नेटवर्क थियो। सेल सतह संरचना जटिल थियो। साइटोस्केलेटन सम्पूर्ण कोशिकाहरूमा फैलियो। ट्विस्टेड डबल-स्ट्र्यान्डेड फिलामेन्टमा लोकियाक्टिन (जस्तै लोकियार्काइओटा द्वारा इन्कोड गरिएको एक्टिन होमोलोग्स) समावेश हुन्छ। यसरी, एस्गार्ड कोशिकाहरू जटिल एक्टिन-आधारित साइटोस्केलेटन थिए, जसलाई अन्वेषकहरूले प्रस्ताव गरे, पहिलेको विकासको पूर्ववर्ती। यूकेरियोट्स.  

युकेरियोट्सको पुरातात्विक पूर्वजको पहिलो ठोस भौतिक/दृश्य प्रमाणको रूपमा, यो जीवविज्ञानमा उल्लेखनीय प्रगति हो।

*** 

सन्दर्भ:  

1. Woese CR र Fox GE, 1977। प्रोकारियोटिक डोमेनको फाइलोजेनेटिक संरचना: प्राथमिक राज्यहरू। नोभेम्बर 1977 प्रकाशित। PNAS। ७४ (११) ५०८८-५०९०। DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.74.11.5088  

2. Huet, J., एट अल 1983. पुरातात्विक ब्याक्टेरिया र युकेरियोटहरू एक सामान्य प्रकारको DNA-निर्भर RNA पोलिमरेजहरू छन्। EMBO J. 2, 1291-1294 (1983)। DOI: https://doi.org/10.1002/j.1460-2075.1983.tb01583.x  

3. इवाबे, एन., एट अल 1989. पुरातात्विक ब्याक्टेरिया, युब्याक्टेरिया, र युकेरियोट्स को विकास सम्बन्ध डुप्लिकेट जीन को फाइलोजेनेटिक रूखहरु बाट अनुमानित। प्रोक। Natl Acad। विज्ञान संयुक्त राज्य अमेरिका ८६, ९३५५–९३५९। DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.86.23.9355  

4. रोड्रिग्स-ओलिभेरा, टी., एट अल। 2022. एक्टिन साइटोस्केलेटन र एस्गार्ड पुरातत्वमा जटिल सेल वास्तुकला। प्रकाशित: २१ डिसेम्बर २०२२। प्रकृति (२०२२)। DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05550-y  

***