ಯೂಕಾರ್ಯೋಟಿಕ್ ಪಾಚಿಯಲ್ಲಿ ಸಾರಜನಕ-ಫಿಕ್ಸಿಂಗ್ ಕೋಶ-ಆರ್ಗನೆಲ್ಲೆ ನೈಟ್ರೋಪ್ಲಾಸ್ಟ್‌ನ ಆವಿಷ್ಕಾರ   

ನ ಜೈವಿಕ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆ ಪ್ರೋಟೀನ್ಗಳು ಮತ್ತು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಿಕ್ ಆಮ್ಲ ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಸಾರಜನಕ ಆದಾಗ್ಯೂ ವಾತಾವರಣದ ಸಾರಜನಕವು ಲಭ್ಯವಿಲ್ಲ ಯುಕ್ಯಾರಿಯೋಟ್‌ಗಳು ಸಾವಯವ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಗಾಗಿ. ಕೆಲವೇ ಪ್ರೊಕಾರ್ಯೋಟ್‌ಗಳು (ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಸೈನೋಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾ, ಕ್ಲೋಸ್ಟ್ರಿಡಿಯಾ, ಆರ್ಕಿಯಾ ಇತ್ಯಾದಿ) ನಲ್ಲಿ ಹೇರಳವಾಗಿ ಲಭ್ಯವಿರುವ ಆಣ್ವಿಕ ಸಾರಜನಕವನ್ನು ಸರಿಪಡಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ ವಾತಾವರಣ. ಕೆಲವು ಸಾರಜನಕ-ಫಿಕ್ಸಿಂಗ್ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾ ಎಂಡೋಸಿಂಬಿಯಾಂಟ್‌ಗಳಂತೆ ಸಹಜೀವನದ ಸಂಬಂಧದಲ್ಲಿ ಯುಕಾರ್ಯೋಟಿಕ್ ಕೋಶಗಳ ಒಳಗೆ ವಾಸಿಸುತ್ತವೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಸೈನೋಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾ ಕ್ಯಾಂಡಿಡಾಟಸ್ ಅಟೆಲೊಸೈನೊಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಂ ಥಲಸ್ಸಾ (UCYN-A) ಏಕಕೋಶೀಯ ಮೈಕ್ರೋಅಲ್ಗೇಗಳ ಎಂಡೋಸಿಂಬಿಯಾಂಟ್ ಆಗಿದೆ ಬ್ರಾರುಡೋಸ್ಫೇರಾ ಬಿಗೆಲೋವಿ ಸಮುದ್ರ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ. ಇಂತಹ ನೈಸರ್ಗಿಕ ವಿದ್ಯಮಾನವು ಯುಕಾರ್ಯೋಟಿಕ್‌ನ ವಿಕಾಸದಲ್ಲಿ ನಿರ್ಣಾಯಕ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸಿದೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸಲಾಗಿದೆ. ಸೆಲ್ ಮೈಟೊಕಾಂಡ್ರಿಯಾ ಮತ್ತು ಕ್ಲೋರೊಪ್ಲಾಸ್ಟ್‌ಗಳ ಅಂಗಾಂಗಗಳು ಎಂಡೋಸಿಂಬಿಯಾಟಿಕ್ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾವನ್ನು ಯುಕಾರ್ಯೋಟಿಕ್ ಕೋಶಕ್ಕೆ ಏಕೀಕರಿಸುವ ಮೂಲಕ. ಇತ್ತೀಚೆಗೆ ಪ್ರಕಟವಾದ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ, ಸೈನೋಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾ " ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ಕಂಡುಕೊಂಡಿದ್ದಾರೆUCYN-A"ಯುಕ್ಯಾರಿಯೋಟಿಕ್ ಮೈಕ್ರೋಅಲ್ಗೇಗಳೊಂದಿಗೆ ನಿಕಟವಾಗಿ ಸಂಯೋಜಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ ಬ್ರಾರುಡೋಸ್ಫೇರಾ ಬಿಗೆಲೋವಿ ಮತ್ತು ಎಂಡೋಸಿಂಬಿಯಾಂಟ್‌ನಿಂದ ನೈಟ್ರೋಪ್ಲಾಸ್ಟ್ ಎಂಬ ಹೆಸರಿನ ಸಾರಜನಕ-ಫಿಕ್ಸಿಂಗ್ ಯುಕ್ಯಾರಿಯೋಟಿಕ್ ಸೆಲ್ ಆರ್ಗನೆಲ್‌ಗೆ ವಿಕಸನಗೊಂಡಿತು. ಇದು ಮೈಕ್ರೊಅಲ್ಗೆಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಿತು ಬ್ರಾರುಡೋಸ್ಫೇರಾ ಬಿಗೆಲೋವಿ ಮೊದಲ ತಿಳಿದಿರುವ ನೈಟ್ರೋಜನ್-ಫಿಕ್ಸಿಂಗ್ ಯುಕ್ಯಾರಿಯೋಟ್. ಈ ಆವಿಷ್ಕಾರವು ಪ್ರೊಕಾರ್ಯೋಟ್‌ಗಳಿಂದ ಯೂಕ್ಯಾರಿಯೋಟ್‌ಗಳಿಗೆ ವಾತಾವರಣದ ಸಾರಜನಕದ ಸ್ಥಿರೀಕರಣದ ಕಾರ್ಯವನ್ನು ವಿಸ್ತರಿಸಿದೆ.  

ಸಹಜೀವನ ಅಂದರೆ, ವಿವಿಧ ಜಾತಿಗಳ ಜೀವಿಗಳು ಆವಾಸಸ್ಥಾನವನ್ನು ಹಂಚಿಕೊಳ್ಳುವುದು ಮತ್ತು ಒಟ್ಟಿಗೆ ವಾಸಿಸುವುದು ಸಾಮಾನ್ಯ ನೈಸರ್ಗಿಕ ವಿದ್ಯಮಾನವಾಗಿದೆ. ಸಹಜೀವನದ ಸಂಬಂಧದಲ್ಲಿ ಪಾಲುದಾರರು ಪರಸ್ಪರ ಪ್ರಯೋಜನ ಪಡೆಯಬಹುದು (ಪರಸ್ಪರತೆ), ಅಥವಾ ಒಬ್ಬರು ಪ್ರಯೋಜನ ಪಡೆಯಬಹುದು ಆದರೆ ಇನ್ನೊಬ್ಬರು ಪ್ರಭಾವಿತರಾಗದೆ (ಕಾಮೆನ್ಸಲಿಸಮ್) ಅಥವಾ ಒಂದು ಪ್ರಯೋಜನವನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದರೆ ಇನ್ನೊಬ್ಬರು ಹಾನಿಗೊಳಗಾಗುತ್ತಾರೆ (ಪರಾವಲಂಬಿತನ). ಸಹಜೀವನದ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ಎಂಡೋಸಿಂಬಿಯೋಸಿಸ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಒಂದು ಜೀವಿ ಇನ್ನೊಂದರೊಳಗೆ ವಾಸಿಸುತ್ತದೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಯುಕಾರ್ಯೋಟಿಕ್ ಕೋಶದೊಳಗೆ ವಾಸಿಸುವ ಪ್ರೊಕಾರ್ಯೋಟಿಕ್ ಕೋಶ. ಅಂತಹ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಪ್ರೊಕಾರ್ಯೋಟಿಕ್ ಕೋಶವನ್ನು ಎಂಡೋಸಿಂಬಿಯಾಂಟ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.  

ಎಂಡೋಸಿಂಬಯೋಸಿಸ್ (ಅಂದರೆ, ಪೂರ್ವಜರ ಯೂಕ್ಯಾರಿಯೋಟಿಕ್ ಕೋಶದಿಂದ ಪ್ರೊಕಾರ್ಯೋಟ್‌ಗಳ ಆಂತರಿಕೀಕರಣ) ಮೈಟೊಕಾಂಡ್ರಿಯಾ ಮತ್ತು ಕ್ಲೋರೊಪ್ಲಾಸ್ಟ್‌ಗಳ ವಿಕಾಸದಲ್ಲಿ ನಿರ್ಣಾಯಕ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸಿದೆ, ಹೆಚ್ಚು ಸಂಕೀರ್ಣವಾದ ಯೂಕ್ಯಾರಿಯೋಟಿಕ್ ಕೋಶಗಳ ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ಕೋಶ-ಅಂಗಗಳು, ಇದು ಯುಕಾರ್ಯೋಟಿಕ್ ಜೀವ ರೂಪಗಳ ಪ್ರಸರಣದಲ್ಲಿ ಕೊಡುಗೆ ನೀಡಿತು. ಏರೋಬಿಕ್ ಪ್ರೋಟಿಯೋಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಂ ಪರಿಸರವು ಹೆಚ್ಚು ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಎಂಡೋಸಿಂಬಿಯಂಟ್ ಆಗಲು ಪೂರ್ವಜರ ಯುಕಾರ್ಯೋಟಿಕ್ ಕೋಶವನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸಿದೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸಲಾಗಿದೆ. ಎಂಡೋಸಿಂಬಿಯಾಂಟ್ ಪ್ರೋಟಿಯೋಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಂನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಆತಿಥೇಯ ಯೂಕ್ಯಾರಿಯೋಟ್‌ಗೆ ಹೊಸ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಹೊಂದಲು ಅವಕಾಶ ಮಾಡಿಕೊಟ್ಟಿತು ಆದರೆ ಇತರ ಯುಕ್ಯಾರಿಯೋಟ್‌ಗಳು ಹೊಸ ಆಮ್ಲಜನಕ-ಸಮೃದ್ಧ ಪರಿಸರದಿಂದ ಹೇರಿದ ಋಣಾತ್ಮಕ ಆಯ್ಕೆಯ ಒತ್ತಡದಿಂದಾಗಿ ನಾಶವಾದವು. ಅಂತಿಮವಾಗಿ, ಪ್ರೋಟಿಯೊಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಂ ಆತಿಥೇಯ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜನೆಗೊಂಡು ಮೈಟೊಕಾಂಡ್ರಿಯನ್ ಆಗಿ ಮಾರ್ಪಟ್ಟಿತು. ಅಂತೆಯೇ, ಕೆಲವು ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಸೈನೋಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾಗಳು ಎಂಡೋಸಿಂಬಿಯಾಂಟ್ ಆಗಲು ಪೂರ್ವಜರ ಯುಕ್ಯಾರಿಯೋಟ್‌ಗಳನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸಿದವು. ಕಾಲಾನಂತರದಲ್ಲಿ, ಅವರು ಕ್ಲೋರೋಪ್ಲಾಸ್ಟ್‌ಗಳಾಗಲು ಯುಕ್ಯಾರಿಯೋಟಿಕ್ ಹೋಸ್ಟ್ ಸಿಸ್ಟಮ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಲ್ಪಟ್ಟರು. ಕ್ಲೋರೊಪ್ಲಾಸ್ಟ್‌ಗಳೊಂದಿಗಿನ ಯುಕ್ಯಾರಿಯೋಟ್‌ಗಳು ವಾತಾವರಣದ ಇಂಗಾಲವನ್ನು ಸರಿಪಡಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಪಡೆದುಕೊಂಡವು ಮತ್ತು ಆಟೋಟ್ರೋಫ್‌ಗಳಾಗಿ ಮಾರ್ಪಟ್ಟವು. ಪೂರ್ವಜರ ಯೂಕ್ಯಾರಿಯೋಟ್‌ಗಳಿಂದ ಇಂಗಾಲ-ಫಿಕ್ಸಿಂಗ್ ಯುಕ್ಯಾರಿಯೋಟ್‌ಗಳ ವಿಕಾಸವು ಭೂಮಿಯ ಮೇಲಿನ ಜೀವನದ ಇತಿಹಾಸದಲ್ಲಿ ಒಂದು ಮಹತ್ವದ ತಿರುವು. 

ಪ್ರೋಟೀನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಿಕ್ ಆಮ್ಲಗಳ ಸಾವಯವ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಗೆ ಸಾರಜನಕವು ಅಗತ್ಯವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಆದರೆ ವಾತಾವರಣದ ಸಾರಜನಕವನ್ನು ಸರಿಪಡಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಕೆಲವು ಪ್ರೊಕಾರ್ಯೋಟ್‌ಗಳಿಗೆ (ಕೆಲವು ಸೈನೋಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾ, ಕ್ಲೋಸ್ಟ್ರಿಡಿಯಾ, ಆರ್ಕಿಯಾ ಇತ್ಯಾದಿ) ಸೀಮಿತವಾಗಿದೆ. ತಿಳಿದಿರುವ ಯಾವುದೇ ಯುಕ್ಯಾರಿಯೋಟ್‌ಗಳು ವಾತಾವರಣದ ಸಾರಜನಕವನ್ನು ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿ ಸರಿಪಡಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. ನೈಟ್ರೋಜನ್-ಫಿಕ್ಸಿಂಗ್ ಪ್ರೊಕಾರ್ಯೋಟ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಕಾರ್ಬನ್-ಫಿಕ್ಸಿಂಗ್ ಯುಕ್ಯಾರಿಯೋಟ್‌ಗಳ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಎಂಡೋಸಿಂಬಿಯೋಟಿಕ್ ಸಂಬಂಧಗಳು ಬೆಳೆಯಲು ಸಾರಜನಕವನ್ನು ಬಯಸುತ್ತವೆ. ಅಂತಹ ಒಂದು ನಿದರ್ಶನವೆಂದರೆ ಸೈನೋಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾ ಕ್ಯಾಂಡಿಡಾಟಸ್ ಅಟೆಲೊಸೈನೊಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಂ ಥಲಸ್ಸಾ (UCYN-A) ಮತ್ತು ಸಾಗರ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಏಕಕೋಶೀಯ ಸೂಕ್ಷ್ಮಸಸ್ಯ ಬ್ರಾರುಡೋಸ್ಫೇರಾ ಬಿಗೆಲೋವಿ ನಡುವಿನ ಪಾಲುದಾರಿಕೆ.  

ಇತ್ತೀಚಿನ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ, ಸೈನೊಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾ ಕ್ಯಾಂಡಿಡಾಟಸ್ ಅಟೆಲೊಸೈನೊಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಂ ಥಲಸ್ಸಾ (UCYN-A) ಮತ್ತು ಏಕಕೋಶೀಯ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿ ಬ್ರಾರುಡೋಸ್ಫೇರಾ ಬಿಗೆಲೋವಿಯ ನಡುವಿನ ಎಂಡೋಸಿಂಬಿಯೋಟಿಕ್ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ಮೃದುವಾದ ಕ್ಷ-ಕಿರಣ ಟೊಮೊಗ್ರಫಿ ಬಳಸಿ ತನಿಖೆ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ. ಜೀವಕೋಶದ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಪಾಚಿಯ ವಿಭಜನೆಯ ದೃಶ್ಯೀಕರಣವು ಸಂಘಟಿತ ಕೋಶ ಚಕ್ರವನ್ನು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಿತು, ಇದರಲ್ಲಿ ಎಂಡೋಸಿಂಬಿಯಾಂಟ್ ಸೈನೋಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾವು ಜೀವಕೋಶ ವಿಭಜನೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಕ್ಲೋರೊಪ್ಲಾಸ್ಟ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಮೈಟೊಕಾಂಡ್ರಿಯಾವನ್ನು ಯೂಕ್ಯಾರಿಯೋಟ್‌ನಲ್ಲಿ ವಿಭಜಿಸುವ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಸಮವಾಗಿ ವಿಭಜಿಸುತ್ತದೆ. ಸೆಲ್ಯುಲಾರ್ ಚಟುವಟಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಪ್ರೋಟೀನ್‌ಗಳ ಅಧ್ಯಯನವು ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು ಗಣನೀಯ ಭಾಗವನ್ನು ಪಾಚಿಗಳ ಜೀನೋಮ್‌ನಿಂದ ಎನ್‌ಕೋಡ್ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ ಎಂದು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಿತು. ಇದು ಜೈವಿಕ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆ, ಜೀವಕೋಶದ ಬೆಳವಣಿಗೆ ಮತ್ತು ವಿಭಜನೆಗೆ ಅಗತ್ಯವಾದ ಪ್ರೋಟೀನ್‌ಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿತ್ತು. ಈ ಸಂಶೋಧನೆಗಳು ಎಂಡೋಸಿಂಬಿಯಾಂಟ್ ಸೈನೋಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾವು ಹೋಸ್ಟ್ ಸೆಲ್ಯುಲಾರ್ ಸಿಸ್ಟಮ್‌ನೊಂದಿಗೆ ನಿಕಟವಾಗಿ ಸಂಯೋಜಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ ಮತ್ತು ಎಂಡೋಸಿಂಬಿಯಾಂಟ್‌ನಿಂದ ಹೋಸ್ಟ್ ಸೆಲ್‌ನ ಪೂರ್ಣ-ಪ್ರಮಾಣದ ಅಂಗಕ್ಕೆ ಪರಿವರ್ತನೆಯಾಗಿದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಆತಿಥೇಯ ಪಾಚಿ ಕೋಶವು ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ ಅಗತ್ಯವಾದ ಪ್ರೋಟೀನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಿಕ್ ಆಮ್ಲಗಳ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಗಾಗಿ ವಾತಾವರಣದ ಸಾರಜನಕವನ್ನು ಸರಿಪಡಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಪಡೆದುಕೊಂಡಿತು. ಹೊಸ ಅಂಗಾಂಗವನ್ನು ಹೆಸರಿಸಲಾಗಿದೆ ನೈಟ್ರೋಪ್ಲಾಸ್ಟ್ ಅದರ ಸಾರಜನಕವನ್ನು ಸರಿಪಡಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದಿಂದಾಗಿ.  

ಇದು ಏಕಕೋಶೀಯ ಮೈಕ್ರೋಅಲ್ಗೇಗಳನ್ನು ಮಾಡುತ್ತದೆ ಬ್ರಾರುಡೋಸ್ಫೇರಾ ಬಿಗೆಲೋವಿ ಮೊದಲ ನೈಟ್ರೋಜನ್-ಫಿಕ್ಸಿಂಗ್ ಯುಕ್ಯಾರಿಯೋಟ್. ಈ ಬೆಳವಣಿಗೆಯು ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರಬಹುದು ಕೃಷಿ ಮತ್ತು ದೀರ್ಘಾವಧಿಯಲ್ಲಿ ರಾಸಾಯನಿಕ ಗೊಬ್ಬರ ಉದ್ಯಮ.

*** 

ಉಲ್ಲೇಖಗಳು:  

1. ಕೋಲ್, ಟಿಎಚ್ ಮತ್ತು ಇತರರು. 2024. ಸಮುದ್ರ ಪಾಚಿಯಲ್ಲಿ ಸಾರಜನಕ-ಫಿಕ್ಸಿಂಗ್ ಅಂಗಕ. ವಿಜ್ಞಾನ. 11 ಏಪ್ರಿಲ್ 2024. ಸಂಪುಟ 384, ಸಂಚಿಕೆ 6692 ಪುಟಗಳು 217-222. ನಾನ: https://doi.org/10.1126/science.adk1075 

2. ಮಸ್ಸಾನಾ ಆರ್., 2024. ದಿ ನೈಟ್ರೋಪ್ಲಾಸ್ಟ್: ಎ ನೈಟ್ರೋಜನ್-ಫಿಕ್ಸಿಂಗ್ ಆರ್ಗನೆಲ್. ವಿಜ್ಞಾನ. 11 ಏಪ್ರಿಲ್ 2024. ಸಂಪುಟ 384, ಸಂಚಿಕೆ 6692. ಪುಟಗಳು 160-161. ನಾನ: https://doi.org/10.1126/science.ado8571  

***