யூகாரியோட்டுகள்: அதன் தொல்பொருள் வம்சாவளியின் கதை

1977 ஆம் ஆண்டில், ஆர்ஆர்என்ஏ வரிசைக் குணாதிசயத்தின்படி, ஆர்கேயா (பின்னர் 'ஆர்க்கிபாக்டீரியா' என்று அழைக்கப்பட்டது) பாக்டீரியாவுடன் யூகாரியோட்டுகளுடன் எவ்வளவு தொலைவில் தொடர்புடையது என்பதை வெளிப்படுத்திய போது, ​​21 ஆம் ஆண்டில், உயிர்களின் பாரம்பரிய குழுவானது திருத்தப்பட்டது. யூபாக்டீரியாவில் (அனைத்து வழக்கமான பாக்டீரியாக்களையும் உள்ளடக்கியது), ஆர்க்கியா மற்றும் யூகாரியோட்கள். யூகாரியோட்டுகளின் தோற்றம் பற்றிய கேள்வி அப்படியே இருந்தது. காலப்போக்கில், யூகாரியோட்டுகளின் தொல்பொருள் வம்சாவளிக்கு ஆதரவாக சான்றுகள் உருவாக்கத் தொடங்கின. அஸ்கார்ட் ஆர்க்கியாவின் மரபணுவில் பல நூற்றுக்கணக்கான யூகாரியோடிக் சிக்னேச்சர் புரோட்டீன்கள் (ESPs) மரபணுக்கள் உள்ளன என்பதைக் கண்டறிந்தது குறிப்பாக ஆர்வமாக இருந்தது. யூகாரியோட்டுகளின் சைட்டோஸ்கெலட்டன் மற்றும் சிக்கலான செல்லுலார் கட்டமைப்புகளின் சிறப்பியல்புகளின் வளர்ச்சியில் ESPகள் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன. 2022 டிசம்பர் XNUMX அன்று வெளியிடப்பட்ட ஒரு திருப்புமுனை ஆய்வில், கிரையோ-எலக்ட்ரான் டோமோகிராபியைப் பயன்படுத்தி அவர்கள் படம்பிடித்த மழுப்பலான அஸ்கார்ட் ஆர்க்கியாவின் செறிவூட்டப்பட்ட கலாச்சாரத்தை வெற்றிகரமாக பயிரிடுவதாக ஆராய்ச்சியாளர்கள் தெரிவித்தனர். அஸ்கார்ட் செல்கள் சிக்கலான ஆக்டின் அடிப்படையிலான சைட்டோஸ்கெலட்டனைக் கொண்டிருப்பதை அவர்கள் கவனித்தனர். யூகாரியோட்டுகளின் தொல்பொருள் வம்சாவளியின் முதல் நேரடி காட்சி ஆதாரம் இதுவாகும், இது யூகாரியோட்களின் தோற்றம் பற்றிய புரிதலில் குறிப்பிடத்தக்க படியாகும்.  

1977 ஆம் ஆண்டு வரை, பூமியில் உள்ள வாழ்க்கை வடிவங்கள் குழுவாக இருந்தன யூகாரியோட்டுகள் (செல்லத்தின் மரபணுப் பொருட்களை நன்கு வரையறுக்கப்பட்ட கருவில் சேர்ப்பதன் மூலம் வகைப்படுத்தப்படும் சிக்கலான வடிவங்கள் மற்றும் சைட்டோஸ்கெலட்டனின் இருப்பு) மற்றும் புரோகாரியோட்டுகள் (பாக்டீரியா மற்றும் ஆர்க்கிபாக்டீரியா உட்பட, குறிப்பிட்ட உட்கரு இல்லாமல் சைட்டோபிளாஸில் உள்ள மரபணுப் பொருட்களுடன் எளிமையான வாழ்க்கை வடிவங்கள்). செல்லுலார் என்று நினைத்தேன் யூகாரியோட்டுகள் சுமார் 2 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, ஒருவேளை புரோகாரியோட்டுகளில் இருந்து உருவானது. ஆனால், யூகாரியோட்டுகள் சரியாக எப்படி உருவானது? சிக்கலான செல்லுலார் வாழ்க்கை வடிவங்கள், எளிமையான செல்லுலார் வாழ்க்கை வடிவங்களுடன் எவ்வாறு இணைக்கப்பட்டுள்ளன? உயிரியலில் இது ஒரு பெரிய திறந்த கேள்வி.  

மரபணு மற்றும் புரதத்தின் மூலக்கூறு உயிரியலில் தொழில்நுட்ப முன்னேற்றங்கள், 1977 ஆம் ஆண்டில், ஆர்க்கியா (பின்னர் 'ஆர்க்கிபாக்டீரியா' என்று அழைக்கப்பட்டது) கண்டறியப்பட்டபோது பிரச்சினையின் மையத்தை ஆராய உதவியது.பாக்டீரியாவைப் போலவே பாக்டீரியாவுடன் தொலைதூர தொடர்புடையது யூகாரியோட்டுகள். 'ப்ரோகாரியோட்டுகள் மற்றும் யூகாரியோட்கள் என உயிர் வடிவங்களின் முந்தைய வேறுபாடு செல் உறுப்புகளின் மட்டத்தில் உள்ள பினோடிபிகல் வேறுபாடுகளை அடிப்படையாகக் கொண்டது. பைலோஜெனடிக் உறவு, அதற்கு பதிலாக, பரவலாக விநியோகிக்கப்பட்ட மூலக்கூறின் அடிப்படையில் இருக்க வேண்டும். ரைபோசோமால் ஆர்என்ஏ (ஆர்ஆர்என்ஏ) என்பது அத்தகைய உயிர் மூலக்கூறு ஆகும், இது அனைத்து சுய-பிரதி அமைப்புகளிலும் உள்ளது மற்றும் காலப்போக்கில் அதன் வரிசைகள் மிகக் குறைவாகவே மாறுகின்றன. ஆர்ஆர்என்ஏ வரிசை குணாதிசயத்தை அடிப்படையாகக் கொண்ட பகுப்பாய்வு, உயிரினங்களை யூபாக்டீரியாவாக (பொதுவான அனைத்து பாக்டீரியாக்களையும் உள்ளடக்கியது) குழுவாகத் தேவைப்படுத்தியது. தொல்பொருள், மற்றும் யூகாரியோட்கள்¹.  

பின்னர், ஆர்க்கியா மற்றும் யூகாரியோட்டுகளுக்கு இடையே நெருங்கிய உறவின் சான்றுகள் வெளிவரத் தொடங்கின. 1983 ஆம் ஆண்டில், ஆர்க்கியாவின் டிஎன்ஏ சார்ந்த ஆர்என்ஏ பாலிமரேஸ்கள் மற்றும் யூகாரியோட்டுகள் ஒரே மாதிரியானவை; இரண்டும் ஒரே மாதிரியான நோயெதிர்ப்பு வேதியியல் பண்புகளைக் காட்டுகின்றன மற்றும் இரண்டும் பொதுவான மூதாதையர் கட்டமைப்பிலிருந்து பெறப்பட்டவை². 1989 இல் வெளியிடப்பட்ட ஒரு புரத ஜோடியின் ஊகிக்கப்பட்ட கலப்பு ஃபைலோஜெனடிக் மரத்தின் அடிப்படையில், யூபாக்டீரியாவை விட யூகாரியோட்டுகளுக்கு ஆர்க்கியாவின் நெருங்கிய தொடர்பை வெளிப்படுத்தியது.³. இந்த நேரத்தில், தொல்பொருள் தோற்றம் யூகாரியோட்டுகள் நிறுவப்பட்டது ஆனால் துல்லியமான தொல்பொருள் இனங்கள் கண்டறியப்பட்டு ஆய்வு செய்யப்பட வேண்டும்.  

வெற்றியைத் தொடர்ந்து மரபணு ஆய்வுகளில் வளர்ச்சி மரபணு திட்டம், இந்த பகுதிக்கு மிகவும் தேவையான நிரப்புதலை வழங்கியது. 2015-2020 க்கு இடையில், பல ஆய்வுகள் Asgard என்று கண்டறிந்துள்ளன தொல்பொருள் யூகாரியோட் குறிப்பிட்ட மரபணுக்களைக் கொண்டு செல்கின்றன. யூகாரியோட்டுகளுக்கு குறிப்பிட்டதாகக் கருதப்படும் புரதங்களுக்கு அவற்றின் மரபணுக்கள் செறிவூட்டப்படுகின்றன. நூற்றுக்கணக்கான யூகாரியோடிக் சிக்னேச்சர் புரோட்டீன்கள் (ESPs) மரபணுக்கள் அவற்றின் மரபணுவில் இருப்பதால், அஸ்கார்ட் ஆர்க்கியா யூகாரியோட்டுக்கு மிக நெருக்கமான மரபணு அருகாமையில் இருப்பதை இந்த ஆய்வுகள் தெளிவாகக் கண்டறிந்தன.  

சிக்கலான செல்லுலார் கட்டமைப்புகளை உருவாக்குவதில் ESPகள் முக்கியப் பங்கு வகிக்கின்றன என்று பரவலாக நம்பப்படும் ESP களின் பங்கை உறுதிப்படுத்த அஸ்கார்ட் ஆர்க்கியாவின் உள் பாதாள அமைப்பை உடல் ரீதியாகக் காட்சிப்படுத்துவது அடுத்த கட்டமாகும். இதற்கு, இந்த ஆர்க்கியாவின் மிகவும் செறிவூட்டப்பட்ட கலாச்சாரங்கள் தேவைப்பட்டன, ஆனால் அஸ்கார்ட் மழுப்பலானதாகவும் மர்மமானதாகவும் அறியப்படுகிறது. ஒரு ஆய்வகத்தில் அவற்றைப் படிக்க போதுமான அளவு சாகுபடி செய்வதில் சிரமத்தை ஏற்படுத்துகிறது. சமீபத்தில் 21 டிசம்பர் 2022 அன்று ஒரு ஆய்வின்படி, இந்த சிரமம் இப்போது சமாளிக்கப்பட்டுள்ளது.  

ஆராய்ச்சியாளர்கள், ஆறு வருட கடின உழைப்பைத் தொடர்ந்து, மேம்படுத்தப்பட்ட நுட்பங்களை ஆய்வுக் கூடத்தில் வெற்றிகரமாக பயிரிட்டுள்ளனர், இது மிகவும் செறிவூட்டப்பட்ட கலாச்சாரமாகும்.Candidatus Lokiarchaeum ossiferum', அஸ்கார்ட் ஃபைலத்தின் உறுப்பினர். இது ஒரு குறிப்பிடத்தக்க சாதனையாகும், ஏனெனில் இது அஸ்கார்டின் உள் செல்லுலார் கட்டமைப்புகளைக் காட்சிப்படுத்தவும் ஆய்வு செய்யவும் ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு உதவியது.    

செறிவூட்டல் கலாச்சாரத்தைப் படம்பிடிக்க கிரையோ-எலக்ட்ரான் டோமோகிராபி பயன்படுத்தப்பட்டது. அஸ்கார்ட் செல்கள் கோகோயிட் செல் உடல்கள் மற்றும் கிளைத்த புரோட்ரூஷன்களின் வலையமைப்பைக் கொண்டிருந்தன. செல் மேற்பரப்பு அமைப்பு சிக்கலானது. சைட்டோஸ்கெலட்டன் செல் உடல்கள் முழுவதும் நீட்டிக்கப்பட்டது. முறுக்கப்பட்ட இரட்டை இழைகள் லோகியாக்டின் (அதாவது, லோகியார்சியோட்டாவால் குறியிடப்பட்ட ஆக்டின் ஹோமோலாக்ஸ்) ஆகியவற்றை உள்ளடக்கியது. எனவே, அஸ்கார்ட் செல்கள் சிக்கலான ஆக்டின் அடிப்படையிலான சைட்டோஸ்கெலட்டனைக் கொண்டிருந்தன, இது ஆராய்ச்சியாளர்கள் முன்மொழிகிறது, இது முதல் பரிணாம வளர்ச்சிக்கு முந்தையது. யூகாரியோட்டுகள்.  

யூகாரியோட்டுகளின் தொல்பொருள் வம்சாவளியின் முதல் உறுதியான உடல்/காட்சி ஆதாரமாக, இது உயிரியலில் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றம்.

*** 

குறிப்புகள்:  

1. Woese CR மற்றும் Fox GE, 1977. ப்ரோகாரியோடிக் டொமைனின் பைலோஜெனடிக் அமைப்பு: முதன்மை இராச்சியங்கள். நவம்பர் 1977 இல் வெளியிடப்பட்டது. PNAS. 74 (11) 5088-5090. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.74.11.5088  

2. ஹூட், ஜே., et al 1983. ஆர்க்கிபாக்டீரியா மற்றும் யூகாரியோட்டுகள் ஒரு பொதுவான வகையின் டிஎன்ஏ சார்ந்த ஆர்என்ஏ பாலிமரேஸ்களைக் கொண்டுள்ளன. EMBO J. 2, 1291–1294 (1983). DOI: https://doi.org/10.1002/j.1460-2075.1983.tb01583.x  

3. இவாபே, என்., et al 1989. ஆர்க்கிபாக்டீரியா, யூபாக்டீரியா மற்றும் யூகாரியோட்டுகளின் பரிணாம உறவு, நகல் மரபணுக்களின் பைலோஜெனடிக் மரங்களிலிருந்து ஊகிக்கப்பட்டது. Proc. நாட்ல் அகாட். அறிவியல் அமெரிக்கா 86, 9355–9359. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.86.23.9355  

4. ரோட்ரிக்ஸ்-ஒலிவேரா, டி., et al. 2022. ஆக்டின் சைட்டோஸ்கெலட்டன் மற்றும் அஸ்கார்ட் ஆர்க்கியோனில் சிக்கலான செல் கட்டமைப்பு. வெளியிடப்பட்டது: 21 டிசம்பர் 2022. இயற்கை (2022). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05550-y  

***