च्या बायोसिंथेसिस प्रथिने आणि न्यूक्लिक acidसिड आवश्यक नायट्रोजन तथापि, वातावरणातील नायट्रोजन उपलब्ध नाही युकेरियोट्स सेंद्रीय संश्लेषणासाठी. फक्त काही प्रोकेरियोट्स (जसे सायनोबॅक्टेरिया, क्लोस्ट्रिडिया, आर्केआ इत्यादी) मध्ये मुबलक प्रमाणात उपलब्ध असलेल्या आण्विक नायट्रोजनचे निराकरण करण्याची क्षमता आहे वातावरण. काही नायट्रोजन-फिक्सिंग जीवाणू युकेरियोटिक पेशींच्या आत एंडोसिम्बियंट्स म्हणून सहजीवन संबंधात राहतात. उदाहरणार्थ, सायनोबॅक्टेरिया कॅन्डिडॅटस एटेलोसायनोबॅक्टेरियम थॅलासा (UCYN-A) हे युनिसेल्युलर सूक्ष्म शैवालांचे एंडोसिम्बियंट आहे ब्रारुडोस्फेरा बिगेलोवी सागरी प्रणाली मध्ये. अशा नैसर्गिक घटनेने युकेरियोटिकच्या उत्क्रांतीत महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावली आहे असे मानले जाते सेल ऑर्गेनेल्स मायटोकॉन्ड्रिया आणि क्लोरोप्लास्ट्स एंडोसिम्बायोटिक बॅक्टेरियाच्या युकेरियोटिक सेलमध्ये एकत्रीकरणाद्वारे. नुकत्याच प्रकाशित झालेल्या अभ्यासात, संशोधकांना असे आढळले की सायनोबॅक्टेरिया “UCYN-A” युकेरियोटिक सूक्ष्म शैवालांशी जवळून एकरूप झाले होते ब्रारुडोस्फेरा बिगेलोवी आणि एंडोसिम्बियंटपासून नायट्रोजन-फिक्सिंग युकेरियोटिक सेल ऑर्गेनेल नावाच्या नायट्रोप्लास्टपर्यंत विकसित झाले. यामुळे सूक्ष्म शैवाल तयार झाला ब्रारुडोस्फेरा बिगेलोवी प्रथम ज्ञात नायट्रोजन-फिक्सिंग युकेरियोट. या शोधामुळे वातावरणातील नायट्रोजनचे प्रोकॅरिओट्सपासून युकेरियोट्सपर्यंत स्थिरीकरणाचे कार्य विस्तारले आहे.
सिम्बायोसिस म्हणजे, विविध प्रजातींचे जीव एकत्र राहतात आणि एकत्र राहतात, ही एक सामान्य नैसर्गिक घटना आहे. सहजीवन संबंधातील भागीदारांना एकमेकांपासून फायदा होऊ शकतो (परस्परवाद), किंवा एकाला फायदा होऊ शकतो तर दुसरा अप्रभावित राहतो (कॉमेन्सलिझम) किंवा एकाला फायदा होतो तर दुसऱ्याला हानी पोहोचते (परजीवीवाद). जेव्हा एक जीव दुसऱ्याच्या आत राहतो, उदाहरणार्थ, युकेरियोटिक सेलमध्ये राहणारा प्रोकेरियोटिक सेल असतो तेव्हा या सहजीवन संबंधाला एंडोसिम्बायोसिस म्हणतात. अशा परिस्थितीत प्रोकेरियोटिक सेलला एंडोसिम्बिओंट म्हणतात.
एंडोसिम्बायोसिस (म्हणजे, पूर्वज युकेरियोटिक पेशीद्वारे प्रोकेरियोट्सचे अंतर्गतीकरण) मायटोकॉन्ड्रिया आणि क्लोरोप्लास्टच्या उत्क्रांतीमध्ये महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते, अधिक जटिल युकेरियोटिक पेशींचे वैशिष्ट्य असलेले सेल-ऑर्गेनेल्स, ज्याने युकेरियोटिक जीवन स्वरूपाच्या प्रसारामध्ये योगदान दिले. एरोबिक प्रोटीओबॅक्टेरियमने पूर्वजांच्या युकेरियोटिक पेशीमध्ये एन्डोसिम्बियंट बनण्यासाठी प्रवेश केला असे मानले जाते जेव्हा वातावरण अधिकाधिक ऑक्सिजन समृद्ध होत होते. एन्डोसिम्बियंट प्रोटीओबॅक्टेरियमची ऊर्जा निर्माण करण्यासाठी ऑक्सिजनचा वापर करण्याच्या क्षमतेमुळे यजमान युकेरिओटला नवीन वातावरणात भरभराट होऊ दिली, तर इतर युकेरियोट्स नवीन ऑक्सिजन-समृद्ध वातावरणाद्वारे लादलेल्या नकारात्मक निवड दाबामुळे नामशेष झाले. अखेरीस, प्रोटीओबॅक्टेरियम यजमान प्रणालीशी समाकलित होऊन माइटोकॉन्ड्रिअन बनले. त्याचप्रमाणे, काही प्रकाशसंश्लेषण करणारे सायनोबॅक्टेरिया एन्डोसिम्बियंट बनण्यासाठी पूर्वज युकेरियोट्समध्ये प्रवेश करतात. कालांतराने, ते क्लोरोप्लास्ट बनण्यासाठी युकेरियोटिक यजमान प्रणालीसह आत्मसात झाले. क्लोरोप्लास्टसह युकेरियोट्सने वातावरणातील कार्बन निश्चित करण्याची क्षमता संपादन केली आणि ते ऑटोट्रॉफ बनले. वडिलोपार्जित युकेरियोट्समधून कार्बन-फिक्सिंग युकेरियोट्सची उत्क्रांती हा पृथ्वीवरील जीवनाच्या इतिहासातील एक टर्निंग पॉइंट होता.
प्रथिने आणि न्यूक्लिक ॲसिडच्या सेंद्रिय संश्लेषणासाठी नायट्रोजन आवश्यक आहे परंतु वातावरणातील नायट्रोजनचे निराकरण करण्याची क्षमता केवळ काही प्रोकेरियोट्स (जसे की काही सायनोबॅक्टेरिया, क्लोस्ट्रिडिया, आर्किया इ.) पर्यंत मर्यादित आहे. कोणतेही ज्ञात युकेरियोट्स स्वतंत्रपणे वातावरणातील नायट्रोजनचे निराकरण करू शकत नाहीत. नायट्रोजन-फिक्सिंग प्रोकेरिओट्स आणि कार्बन-फिक्सिंग युकेरियोट्स यांच्यातील परस्परसंवादी एंडोसिम्बायोटिक संबंध निसर्गात दिसतात. असेच एक उदाहरण म्हणजे सायनोबॅक्टेरिया कॅन्डिडेटस एटेलोसायनोबॅक्टेरियम थॅलासा (UCYN-A) आणि सागरी प्रणालींमधील युनिसेल्युलर मायक्रोएल्गी ब्रारुडोस्फेरा बिगेलोवी यांच्यातील भागीदारी.
अलीकडील अभ्यासात, सायनोबॅक्टेरिया कॅन्डिडेटस एटेलोसायनोबॅक्टेरियम थॅलासा (UCYN-A) आणि युनिसेल्युलर मायक्रोएल्गी ब्रॅरुडोस्फेरा बिगेलोवी यांच्यातील एंडोसिम्बायोटिक संबंधाचा सॉफ्ट एक्स-रे टोमोग्राफी वापरून तपास करण्यात आला. सेल मॉर्फोलॉजीचे व्हिज्युअलायझेशन आणि शैवालच्या विभाजनाने एक समन्वित सेल चक्र प्रकट केले ज्यामध्ये एंडोसिम्बियंट सायनोबॅक्टेरिया पेशी विभाजनादरम्यान युकेरियोटमधील क्लोरोप्लास्ट आणि माइटोकॉन्ड्रिया समान रीतीने विभाजित करतात. सेल्युलर क्रियाकलापांमध्ये सामील असलेल्या प्रथिनांच्या अभ्यासातून असे दिसून आले की त्यांच्यापैकी एक मोठा अंश शैवालच्या जीनोमद्वारे एन्कोड केलेला आहे. यात जैवसंश्लेषण, पेशींची वाढ आणि विभाजन यासाठी आवश्यक प्रथिने समाविष्ट आहेत. हे निष्कर्ष सूचित करतात की एंडोसिंबिओन्ट सायनोबॅक्टेरिया यजमान सेल्युलर प्रणालीशी जवळून समाकलित झाले होते आणि एंडोसिम्बियंटपासून होस्ट सेलच्या पूर्ण वाढ झालेल्या ऑर्गेनेलमध्ये संक्रमण झाले होते. परिणामी, यजमान अल्गल सेलने वाढीसाठी आवश्यक प्रथिने आणि न्यूक्लिक ॲसिडच्या संश्लेषणासाठी वातावरणातील नायट्रोजन निश्चित करण्याची क्षमता प्राप्त केली. नवीन ऑर्गेनेल असे नाव आहे नायट्रोप्लास्ट त्याच्या नायट्रोजन फिक्सिंग क्षमतेमुळे.
हे युनिकेल्युलर सूक्ष्म शैवाल बनवते ब्रारुडोस्फेरा बिगेलोवी प्रथम नायट्रोजन-फिक्सिंग युकेरियोट. या विकासाचा परिणाम होऊ शकतो शेती आणि रासायनिक खत उद्योग दीर्घकाळात.
***
संदर्भ:
- कोले, टीएच इत्यादी. 2024. सागरी शैवालमध्ये नायट्रोजन-फिक्सिंग ऑर्गेनेल. विज्ञान. 11 एप्रिल 2024. खंड 384, अंक 6692 पृ. 217-222. DOI: https://doi.org/10.1126/science.adk1075
- मसाना आर., 2024. नायट्रोप्लास्ट: नायट्रोजन-फिक्सिंग ऑर्गेनेल. विज्ञान. 11 एप्रिल 2024. खंड 384, अंक 6692. पृ. 160-161. DOI: https://doi.org/10.1126/science.ado8571
***
