யூகாரியோடிக் ஆல்காவில் நைட்ரஜன்-உறுப்பு உயிரணு உறுப்பு நைட்ரோபிளாஸ்ட் கண்டுபிடிப்பு   

இன் உயிரியக்கவியல் புரதங்கள் மற்றும் நியூக்ளிக் அமிலம் தேவைப்படும் நைட்ரஜன் இருப்பினும் வளிமண்டல நைட்ரஜன் கிடைக்காது யூகாரியோட்டுகள் கரிம தொகுப்புக்காக. சில புரோகாரியோட்டுகள் மட்டுமே (அதாவது சயனோபாக்டீரியா, க்ளோஸ்ட்ரிடியா, தொல்பொருள் முதலியன) ஏராளமாக கிடைக்கும் மூலக்கூறு நைட்ரஜனை சரிசெய்யும் திறன் கொண்டது வளிமண்டலத்தில். சில நைட்ரஜன் சரிசெய்தல் பாக்டீரியா எண்டோசைம்பியன்ட்களாக கூட்டுவாழ்வு உறவில் யூகாரியோடிக் செல்களுக்குள் வாழ்கின்றன. உதாரணமாக, சயனோபாக்டீரியா Candidatus Atelocyanobacterium thalassa (UCYN-A) என்பது யூனிசெல்லுலர் மைக்ரோஅல்காவின் எண்டோசைம்பியன்ட் ஆகும். பிராருடோஸ்பேரா பிக்லோவி கடல் அமைப்புகளில். இத்தகைய இயற்கை நிகழ்வு யூகாரியோடிக் பரிணாம வளர்ச்சியில் முக்கிய பங்கு வகித்ததாக கருதப்படுகிறது. செல் உறுப்புகள் மைட்டோகாண்ட்ரியா மற்றும் குளோரோபிளாஸ்ட்கள் எண்டோசைம்பியோடிக் பாக்டீரியாவை யூகாரியோடிக் கலத்துடன் ஒருங்கிணைப்பதன் மூலம். சமீபத்தில் வெளியிடப்பட்ட ஆய்வில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் சயனோபாக்டீரியா "UCYN-Aயூகாரியோடிக் நுண்ணுயிரிகளுடன் நெருக்கமாக ஒருங்கிணைக்கப்பட்டது பிராருடோஸ்பேரா பிக்லோவி மேலும் ஒரு எண்டோசைம்பியன்ட்டிலிருந்து நைட்ரோபிளாஸ்ட் என பெயரிடப்பட்ட நைட்ரஜனை நிலைநிறுத்தும் யூகாரியோடிக் செல் உறுப்புகளாக உருவானது. இது மைக்ரோஅல்காவை உருவாக்கியது பிராருடோஸ்பேரா பிக்லோவி அறியப்பட்ட முதல் நைட்ரஜனை நிலைநிறுத்தும் யூகாரியோட். இந்த கண்டுபிடிப்பு வளிமண்டல நைட்ரஜனை ப்ரோகாரியோட்களில் இருந்து யூகாரியோட்கள் வரை நிலைநிறுத்துவதற்கான செயல்பாட்டை விரிவுபடுத்தியுள்ளது.  

கூட்டுவாழ்வு, அதாவது, வெவ்வேறு இனங்களின் உயிரினங்கள் வாழ்விடத்தைப் பகிர்ந்துகொள்வது மற்றும் ஒன்றாக வாழ்வது என்பது ஒரு பொதுவான இயற்கை நிகழ்வாகும். கூட்டுவாழ்வு உறவில் உள்ள பங்குதாரர்கள் ஒருவருக்கொருவர் (பரஸ்பரவாதம்) பயனடையலாம் அல்லது ஒருவர் பயனடையலாம், மற்றவர் பாதிக்கப்படாமல் (commensalism) அல்லது ஒருவருக்கு நன்மை ஏற்படும் போது மற்றவர் பாதிக்கப்படலாம் (ஒட்டுண்ணித்தனம்). ஒரு உயிரினம் மற்றொன்றிற்குள் வாழும்போது கூட்டுவாழ்வு உறவு எண்டோசைம்பியோசிஸ் என்று அழைக்கப்படுகிறது, எடுத்துக்காட்டாக, யூகாரியோடிக் கலத்திற்குள் வாழும் ஒரு புரோகாரியோடிக் செல். புரோகாரியோடிக் செல், அத்தகைய சூழ்நிலையில், எண்டோசைம்பியன்ட் என்று அழைக்கப்படுகிறது.  

எண்டோசிம்பியோசிஸ் (அதாவது, மூதாதையர் யூகாரியோடிக் செல் மூலம் புரோகாரியோட்டுகளின் உள்மயமாக்கல்) மைட்டோகாண்ட்ரியா மற்றும் குளோரோபிளாஸ்ட்களின் பரிணாம வளர்ச்சியில் ஒரு முக்கிய பங்கைக் கொண்டிருந்தது, இது மிகவும் சிக்கலான யூகாரியோடிக் செல்களின் சிறப்பியல்பு உயிரணு உறுப்புகள், இது யூகாரியோடிக் வாழ்க்கை வடிவங்களின் பெருக்கத்திற்கு பங்களித்தது. ஒரு ஏரோபிக் புரோட்டியோபாக்டீரியம், சுற்றுச்சூழல் பெருகிய முறையில் ஆக்ஸிஜன் நிறைந்ததாகி வரும் நேரத்தில், ஒரு எண்டோசைம்பியன்ட் ஆக மூதாதையர் யூகாரியோடிக் கலத்திற்குள் நுழைந்ததாக கருதப்படுகிறது. எண்டோசைம்பியன்ட் புரோட்டியோபாக்டீரியத்தின் ஆற்றலை உருவாக்க ஆக்ஸிஜனைப் பயன்படுத்துவதற்கான திறன் புதிய சூழலில் செழித்து வளர ஹோஸ்ட் யூகாரியோட்டை அனுமதித்தது, மற்ற யூகாரியோட்டுகள் புதிய ஆக்ஸிஜன் நிறைந்த சூழலால் விதிக்கப்பட்ட எதிர்மறை தேர்வு அழுத்தம் காரணமாக அழிந்துவிட்டன. இறுதியில், புரோட்டியோபாக்டீரியம் ஹோஸ்ட் அமைப்புடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டு மைட்டோகாண்ட்ரியனாக மாறியது. இதேபோல், சில ஒளிச்சேர்க்கை சயனோபாக்டீரியா மூதாதையர் யூகாரியோட்டுகளுக்குள் நுழைந்து எண்டோசைம்பியன்ட் ஆனது. காலப்போக்கில், அவை யூகாரியோடிக் ஹோஸ்ட் அமைப்புடன் ஒன்றிணைந்து குளோரோபிளாஸ்ட்களாக மாறியது. குளோரோபிளாஸ்ட்களைக் கொண்ட யூகாரியோட்டுகள் வளிமண்டல கார்பனை சரிசெய்யும் திறனைப் பெற்றன மற்றும் ஆட்டோட்ரோப்களாக மாறியது. மூதாதையர் யூகாரியோட்டுகளில் இருந்து கார்பன்-பிக்ஸ் செய்யும் யூகாரியோட்டுகளின் பரிணாமம் பூமியில் வாழ்வின் வரலாற்றில் ஒரு திருப்புமுனையாக இருந்தது. 

புரதங்கள் மற்றும் நியூக்ளிக் அமிலங்களின் கரிம தொகுப்புக்கு நைட்ரஜன் தேவைப்படுகிறது, இருப்பினும் வளிமண்டல நைட்ரஜனை சரிசெய்யும் திறன் சில புரோகாரியோட்டுகளுக்கு மட்டுமே (சில சயனோபாக்டீரியா, க்ளோஸ்ட்ரிடியா, ஆர்க்கியா போன்றவை) மட்டுமே. அறியப்பட்ட யூகாரியோட்கள் எதுவும் வளிமண்டல நைட்ரஜனை சுயாதீனமாக சரிசெய்ய முடியாது. நைட்ரஜனை நிலைநிறுத்தும் புரோகாரியோட்டுகள் மற்றும் கார்பன்-ஃபிக்சிங் யூகாரியோட்டுகள் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான பரஸ்பர எண்டோசைம்பியோடிக் உறவுகள் இயற்கையில் காணப்படுகின்றன. சயனோபாக்டீரியா Candidatus Atelocyanobacterium thalassa (UCYN-A) மற்றும் கடல் அமைப்புகளில் உள்ள யூனிசெல்லுலர் மைக்ரோஅல்காவான Braarudosphaera bigelowii ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான கூட்டாண்மை அத்தகைய ஒரு நிகழ்வு ஆகும்.  

சமீபத்திய ஆய்வில், சயனோபாக்டீரியா Candidatus Atelocyanobacterium thalassa (UCYN-A) மற்றும் யுனிசெல்லுலர் நுண்ணுயிரிகளான Braarudosphaera bigelowii ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான எண்டோசைம்பியோடிக் உறவு மென்மையான எக்ஸ்ரே டோமோகிராஃபியைப் பயன்படுத்தி ஆராயப்பட்டது. உயிரணு உருவவியல் மற்றும் ஆல்காவின் பிரிவின் காட்சிப்படுத்தல் ஒரு ஒருங்கிணைந்த செல் சுழற்சியை வெளிப்படுத்தியது, இதில் எண்டோசைம்பியன்ட் சயனோபாக்டீரியா செல் பிரிவின் போது யூகாரியோட்டில் உள்ள குளோரோபிளாஸ்ட்கள் மற்றும் மைட்டோகாண்ட்ரியாவை சமமாகப் பிரிக்கிறது. செல்லுலார் நடவடிக்கைகளில் ஈடுபட்டுள்ள புரதங்களின் ஆய்வு, அவற்றில் கணிசமான பகுதியானது ஆல்காவின் மரபணுவால் குறியாக்கம் செய்யப்பட்டுள்ளது என்பதை வெளிப்படுத்தியது. இதில் உயிர்ச்சேர்க்கை, உயிரணு வளர்ச்சி மற்றும் பிரிவுக்கு அவசியமான புரதங்கள் அடங்கும். இந்த கண்டுபிடிப்புகள் எண்டோசைம்பியன்ட் சயனோபாக்டீரியா ஹோஸ்ட் செல்லுலார் அமைப்புடன் நெருக்கமாக ஒருங்கிணைக்கப்பட்டு, எண்டோசைம்பியன்ட்டிலிருந்து ஹோஸ்ட் செல்லின் முழு அளவிலான உறுப்புக்கு மாறியது என்று கூறுகின்றன. இதன் விளைவாக, புரவலன் பாசி செல் வளர்ச்சிக்குத் தேவையான புரதங்கள் மற்றும் நியூக்ளிக் அமிலங்களின் தொகுப்புக்காக வளிமண்டல நைட்ரஜனை சரிசெய்யும் திறனைப் பெற்றது. புதிய உறுப்புக்கு பெயரிடப்பட்டுள்ளது நைட்ரோபிளாஸ்ட் ஏனெனில் அதன் நைட்ரஜன் நிலைப்படுத்தும் திறன்.  

இது யூனிசெல்லுலர் மைக்ரோஅல்காவை உருவாக்குகிறது பிராருடோஸ்பேரா பிக்லோவி முதல் நைட்ரஜனை நிலைநிறுத்தும் யூகாரியோட். இந்த வளர்ச்சிக்கு தாக்கங்கள் இருக்கலாம் விவசாயம் மற்றும் நீண்ட காலத்திற்கு இரசாயன உர தொழில்.

*** 

குறிப்புகள்:  

1. கோல், TH மற்றும் பலர். 2024. ஒரு கடல் ஆல்காவில் நைட்ரஜனை பொருத்தும் உறுப்பு. அறிவியல். 11 ஏப்ரல் 2024. தொகுதி 384, வெளியீடு 6692 பக். 217-222. DOI: https://doi.org/10.1126/science.adk1075 

2. மசானா ஆர்., 2024. நைட்ரோபிளாஸ்ட்: நைட்ரஜனை சரிசெய்யும் உறுப்பு. அறிவியல். 11 ஏப்ரல் 2024. தொகுதி 384, வெளியீடு 6692. பக். 160-161. DOI: https://doi.org/10.1126/science.ado8571  

***