ইউক্যারিওটস: এর প্রাচীন বংশের গল্প

প্রোক্যারিওটস এবং ইউক্যারিওটে জীবন গঠনের ঐতিহ্যগত গোষ্ঠীকরণ 1977 সালে সংশোধিত হয়েছিল যখন rRNA ক্রম বৈশিষ্ট্য প্রকাশ করে যে আর্কিয়া (তখন 'আর্কিব্যাকটেরিয়া' বলা হয়) ''ব্যাকটেরিয়া যেমন ইউক্যারিওটসের সাথে ব্যাকটেরিয়া ততটা দূরবর্তীভাবে সম্পর্কিত।'' জীবিত প্রাণীর এই গোষ্ঠীকরণের প্রয়োজনীয়তা ছিল ইউব্যাকটেরিয়াতে (সমস্ত সাধারণ ব্যাকটেরিয়া সমন্বিত), আর্কিয়া এবং ইউক্যারিওটস। ইউক্যারিওটের উৎপত্তির প্রশ্ন থেকে গেল। যথাসময়ে, ইউক্যারিওটদের প্রত্নতাত্ত্বিক বংশের পক্ষে প্রমাণ তৈরি হতে শুরু করে। বিশেষ আগ্রহের বিষয় ছিল যে অ্যাসগার্ড আর্কিয়ায় তাদের জিনোমে কয়েক শত ইউক্যারিওটিক সিগনেচার প্রোটিন (ESPs) জিন রয়েছে। ESPs সাইটোস্কেলটন এবং ইউক্যারিওটের জটিল সেলুলার স্ট্রাকচারের বৈশিষ্ট্যগুলির বিকাশে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। 21 ডিসেম্বর 2022-এ প্রকাশিত একটি যুগান্তকারী গবেষণায়, গবেষকরা ক্রিয়ো-ইলেক্ট্রন টোমোগ্রাফি ব্যবহার করে চিত্রিত করা অধরা অ্যাসগার্ড আর্চিয়ার একটি সমৃদ্ধ সংস্কৃতির সফল চাষের কথা জানিয়েছেন। তারা দেখেছেন অ্যাসগার্ড কোষে প্রকৃতপক্ষে জটিল অ্যাক্টিন-ভিত্তিক সাইটোস্কেলটন রয়েছে। এটি ছিল ইউক্যারিওটসের প্রত্নতাত্ত্বিক বংশের প্রথম প্রত্যক্ষ চাক্ষুষ প্রমাণ, যা ইউক্যারিওটের উৎপত্তি বোঝার একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ।  

1977 সাল পর্যন্ত, পৃথিবীর প্রাণের রূপগুলিকে গোষ্ঠীভুক্ত করা হয়েছিল ইউক্যারিওটস (কোষের জেনেটিক উপাদানগুলিকে একটি সু-সংজ্ঞায়িত নিউক্লিয়াসে অন্তর্ভুক্ত করা এবং সাইটোস্কেলটনের উপস্থিতি দ্বারা চিহ্নিত জটিল রূপ) এবং প্রোক্যারিওটস (ব্যাকটেরিয়া এবং আর্কিব্যাকটেরিয়া সহ নির্দিষ্ট নিউক্লিয়াস ছাড়া সাইটোপ্লাজমে জেনেটিক উপাদান সহ সরল জীবন গঠন)। মনে করা হতো সেলুলার ইউক্যারিওটস প্রায় 2 বিলিয়ন বছর আগে বিবর্তিত হয়েছিল, সম্ভবত প্রোক্যারিওটস থেকে। কিন্তু, ইউক্যারিওটসের উৎপত্তি ঠিক কীভাবে? কিভাবে জটিল সেলুলার জীবন ফর্ম, সহজ সেলুলার জীবন ফর্ম সংযুক্ত? এটি জীববিজ্ঞানে একটি বড় খোলা প্রশ্ন ছিল।  

জিন এবং প্রোটিনের আণবিক জীববিজ্ঞানে প্রযুক্তিগত অগ্রগতি সমস্যাটির মূলে প্রবেশ করতে সাহায্য করেছিল যখন, 1977 সালে, আর্কিয়া (তখন 'আর্কিব্যাকটেরিয়া' বলা হয়) পাওয়া যায় ''ব্যাকটেরিয়ার সাথে ব্যাকটেরিয়া যতটা দূরবর্তীভাবে সম্পর্কিত ইউক্যারিওটস. 'প্রোক্যারিওটস এবং ইউক্যারিওটে প্রান গঠনের পূর্বের পার্থক্যটি কোষের অর্গানেলের স্তরে ফেনোটাইপিকাল পার্থক্যের উপর ভিত্তি করে ছিল। ফাইলোজেনেটিক সম্পর্ক, পরিবর্তে, একটি ব্যাপকভাবে বিতরণ করা অণুর উপর ভিত্তি করে হওয়া উচিত। রিবোসোমাল আরএনএ (আরআরএনএ) হল এমন একটি জৈব অণু যা সমস্ত স্ব-প্রতিলিপিকারী সিস্টেমে উপস্থিত থাকে এবং যার ক্রম সময়ের সাথে খুব কম পরিবর্তিত হয়। rRNA ক্রম বৈশিষ্ট্যের উপর ভিত্তি করে বিশ্লেষণের জন্য জীবন্ত প্রাণীদের ইউব্যাকটেরিয়ায় (সমস্ত সাধারণ ব্যাকটেরিয়া সমন্বিত) গোষ্ঠীভুক্ত করা প্রয়োজন। আর্চিয়া, এবং ইউক্যারিওটস¹.  

পরবর্তীকালে, আর্কিয়া এবং ইউক্যারিওটের মধ্যে ঘনিষ্ঠ সম্পর্কের প্রমাণ পাওয়া যায়। 1983 সালে, এটি পাওয়া গেছে যে আর্কিয়া এবং ডিএনএ-নির্ভর আরএনএ পলিমারেজ ইউক্যারিওটস একই ধরনের; উভয়ই লক্ষণীয়ভাবে অনুরূপ ইমিউনোকেমিক্যাল বৈশিষ্ট্য দেখায় এবং উভয়ই একটি সাধারণ পূর্বপুরুষ কাঠামো থেকে উদ্ভূত². প্রোটিন জোড়ার একটি অনুমানকৃত যৌগিক ফাইলোজেনেটিক গাছের উপর ভিত্তি করে, 1989 সালে প্রকাশিত আরেকটি গবেষণায় ইউক্যাটিরিয়া থেকে ইউক্যারিওটসের সাথে আর্কিয়ার ঘনিষ্ঠ সম্পর্ক প্রকাশ করা হয়েছিল³. এই সময়ের মধ্যে, এর প্রাচীন উৎপত্তি ইউক্যারিওটস প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল কিন্তু সঠিক প্রত্নতাত্ত্বিক প্রজাতি সনাক্ত করা এবং অধ্যয়ন করা বাকি ছিল।  

সাফল্যের পরে জিনোমিক স্টাডিতে বৃদ্ধি জিনোম প্রকল্প, এই এলাকায় একটি অত্যন্ত প্রয়োজনীয় ফিলিপ প্রদান. 2015-2020 এর মধ্যে, বেশ কয়েকটি গবেষণায় দেখা গেছে যে Asgard আর্চিয়া ইউক্যারিওট নির্দিষ্ট জিন বহন করে। তাদের জিনোমগুলি ইউক্যারিওটের জন্য নির্দিষ্ট বলে বিবেচিত প্রোটিনের জন্য সমৃদ্ধ হয়। এই অধ্যয়নগুলি স্পষ্টভাবে শনাক্ত করেছে যে Asgard archaea তাদের জিনোমে শত শত ইউক্যারিওটিক সিগনেচার প্রোটিন (ESPs) জিনের উপস্থিতির কারণে ইউক্যারিওটের নিকটতম জেনেটিক নৈকট্য রয়েছে।  

পরবর্তী পদক্ষেপটি ছিল ESP-এর ভূমিকা নিশ্চিত করার জন্য Asgard archaea-এর অভ্যন্তরীণ সেলার কাঠামোকে শারীরিকভাবে কল্পনা করা, কারণ ব্যাপকভাবে বলা হয় যে ESPs জটিল সেলুলার কাঠামো গঠনে মুখ্য ভূমিকা পালন করে। এর জন্য, এই প্রত্নভূমির অত্যন্ত সমৃদ্ধ সংস্কৃতির প্রয়োজন ছিল কিন্তু আসগার্ড অধরা এবং রহস্যময় বলে পরিচিত। একটি পরীক্ষাগারে তাদের অধ্যয়ন করার জন্য যথেষ্ট পরিমাণে চাষে অসুবিধা সৃষ্টি করে। সম্প্রতি 21 ডিসেম্বর 2022-এ প্রকাশিত একটি সমীক্ষা অনুসারে, এই অসুবিধা এখন কাটিয়ে উঠেছে।  

গবেষকরা ছয় বছরের কঠোর পরিশ্রম, উন্নত কৌশল অনুসরণ করে পরীক্ষাগারে সফলভাবে চাষ করেছেন, একটি অত্যন্ত সমৃদ্ধ সংস্কৃতি।ক্যান্ডিডেটাস লোকিয়ার্চিয়াম অসিফেরাম', অ্যাসগার্ড ফিলামের সদস্য। এটি একটি অসাধারণ কৃতিত্ব ছিল, কারণ এটি গবেষকদের অ্যাসগার্ডের অভ্যন্তরীণ সেলুলার কাঠামো কল্পনা এবং অধ্যয়ন করতে সক্ষম করেছিল।    

ক্রিও-ইলেক্ট্রন টোমোগ্রাফি সমৃদ্ধকরণ সংস্কৃতির চিত্রের জন্য নিযুক্ত করা হয়েছিল। অ্যাসগার্ড কোষে কোকয়েড কোষের দেহ এবং শাখাযুক্ত প্রোট্রুশনের একটি নেটওয়ার্ক ছিল। কোষের পৃষ্ঠের গঠন জটিল ছিল। সাইটোস্কেলটন কোষের দেহ জুড়ে প্রসারিত। বাঁকানো ডাবল-স্ট্র্যান্ডেড ফিলামেন্টের মধ্যে রয়েছে লোকিয়াকটিন (যেমন অ্যাক্টিন হোমোলগগুলি লোকিয়ার্চাওটা দ্বারা এনকোড করা)। এইভাবে, অ্যাসগার্ড কোষে জটিল অ্যাক্টিন-ভিত্তিক সাইটোস্কেলটন ছিল, যা গবেষকরা প্রস্তাব করেন, প্রথম বিবর্তনের পূর্ববর্তী ইউক্যারিওটস.  

ইউক্যারিওটদের প্রত্নতাত্ত্বিক বংশের প্রথম দৈহিক/দৃষ্টিগত প্রমাণ হিসাবে, এটি জীববিজ্ঞানে একটি উল্লেখযোগ্য অগ্রগতি।

*** 

তথ্যসূত্র:  

1. Woese CR এবং Fox GE, 1977. প্রোক্যারিওটিক ডোমেনের ফাইলোজেনেটিক কাঠামো: প্রাথমিক রাজ্যগুলি। নভেম্বর 1977 প্রকাশিত। PNAS। 74 (11) 5088-5090। DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.74.11.5088  

2. হুয়েট, জে., এট আল 1983. আর্কিব্যাকটেরিয়া এবং ইউক্যারিওটস একটি সাধারণ ধরণের ডিএনএ-নির্ভর আরএনএ পলিমারেজ ধারণ করে। EMBO J. 2, 1291–1294 (1983)। DOI: https://doi.org/10.1002/j.1460-2075.1983.tb01583.x  

3. Iwabe, N., এট আল 1989. ডুপ্লিকেটেড জিনের ফাইলোজেনেটিক গাছ থেকে অনুমানকৃত আর্কিব্যাকটেরিয়া, ইউব্যাকটেরিয়া এবং ইউক্যারিওটের বিবর্তনীয় সম্পর্ক। Proc. Natl Acad. বিজ্ঞান মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র 86, 9355-9359। DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.86.23.9355  

4. রদ্রিগেস-অলিভেরা, টি।, এট আল. 2022. অ্যাসগার্ড আর্কিওনে অ্যাক্টিন সাইটোস্কেলটন এবং জটিল কোষের আর্কিটেকচার। প্রকাশিত: 21 ডিসেম্বর 2022। প্রকৃতি (2022)। DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05550-y  

***