ইউক্যারিওটিক শৈবালের মধ্যে নাইট্রোজেন-ফিক্সিং সেল-অর্গানেল নাইট্রোপ্লাস্টের আবিষ্কার   

জৈব সংশ্লেষের প্রোটিন এবং নিউক্লিক এসিড প্রয়োজন নাইট্রোজেন তবে বায়ুমণ্ডলীয় নাইট্রোজেন পাওয়া যায় না ইউক্যারিওটস জৈব সংশ্লেষণের জন্য। মাত্র কয়েকটি প্রোক্যারিওটস (যেমন সায়ানোব্যাকটেরিয়া, ক্লোস্ট্রিডিয়া, আর্চিয়া ইত্যাদি) প্রচুর পরিমাণে উপলব্ধ আণবিক নাইট্রোজেন ঠিক করার ক্ষমতা আছে বায়ুমণ্ডল. কিছু নাইট্রোজেন-ফিক্সিং ব্যাকটেরিয়া ইউক্যারিওটিক কোষের অভ্যন্তরে এন্ডোসিম্বিয়নটস হিসাবে সিম্বিওটিক সম্পর্কে বসবাস করে। উদাহরণস্বরূপ, সায়ানোব্যাকটেরিয়া ক্যান্ডিডেটাস অ্যাটেলোসায়ানোব্যাকটেরিয়াম থ্যালাসা (UCYN-A) হল এককোষী অণুজীবের একটি এন্ডোসিম্বিয়ন্ট ব্রারুডোসফেরা বিগেলোই সামুদ্রিক সিস্টেমে। এই ধরনের প্রাকৃতিক ঘটনা ইউক্যারিওটিক বিবর্তনে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করেছে বলে মনে করা হয় কোষ অর্গানেল মাইটোকন্ড্রিয়া এবং ক্লোরোপ্লাস্ট ইউক্যারিওটিক কোষে এন্ডোসিমবায়োটিক ব্যাকটেরিয়া একীকরণের মাধ্যমে। সম্প্রতি প্রকাশিত একটি গবেষণায়, গবেষকরা দেখেছেন যে সায়ানোব্যাকটেরিয়া "UCYN-Aইউক্যারিওটিক মাইক্রোঅ্যালগির সাথে ঘনিষ্ঠভাবে একত্রিত হয়েছিল ব্রারুডোসফেরা বিগেলোই এবং এন্ডোসিম্বিওন্ট থেকে নাইট্রোজেন-ফিক্সিং ইউক্যারিওটিক সেল অর্গানেল নামক নাইট্রোপ্লাস্টে বিবর্তিত হয়েছে। এটি অণুজীব তৈরি করেছিল ব্রারুডোসফেরা বিগেলোই প্রথম পরিচিত নাইট্রোজেন-ফিক্সিং ইউক্যারিওট। এই আবিষ্কারটি বায়ুমণ্ডলীয় নাইট্রোজেনের স্থিরকরণের কার্যকে প্রোক্যারিওটস থেকে ইউক্যারিওটে প্রসারিত করেছে।  

সিম্বিওসিস অর্থাৎ বিভিন্ন প্রজাতির জীবের আবাসস্থল ভাগাভাগি করা এবং একসাথে বসবাস করা একটি সাধারণ প্রাকৃতিক ঘটনা। সিম্বিওটিক সম্পর্কের অংশীদাররা একে অপরের (পারস্পরিকতাবাদ) থেকে উপকৃত হতে পারে, বা একজন উপকৃত হতে পারে যখন অন্যটি অপ্রভাবিত থাকে (কমনসালিজম) বা একটি উপকৃত হয় যখন অন্যটি ক্ষতিগ্রস্থ হয় (পরজীবিতা)। সিম্বিওটিক সম্পর্ককে এন্ডোসিম্বিওসিস বলা হয় যখন একটি জীব অন্য জীবের ভিতরে বাস করে, উদাহরণস্বরূপ, একটি প্রোক্যারিওটিক কোষ একটি ইউক্যারিওটিক কোষের ভিতরে বসবাস করে। প্রোক্যারিওটিক কোষ, এই ধরনের পরিস্থিতিতে, এন্ডোসিম্বিয়ন্ট বলা হয়।  

এন্ডোসিম্বিওসিস (অর্থাৎ, একটি পূর্বপুরুষের ইউক্যারিওটিক কোষ দ্বারা প্রোক্যারিওটগুলির অভ্যন্তরীণকরণ) মাইটোকন্ড্রিয়া এবং ক্লোরোপ্লাস্টের বিবর্তনে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে, আরও জটিল ইউক্যারিওটিক কোষের বৈশিষ্ট্য কোষ-অর্গানেল, যা ইউক্যারিওটিক জীবন গঠনের বিস্তারে অবদান রাখে। একটি বায়বীয় প্রোটিওব্যাকটেরিয়াম পূর্বপুরুষের ইউক্যারিওটিক কোষে প্রবেশ করেছে বলে মনে করা হয় যখন পরিবেশ ক্রমবর্ধমান অক্সিজেন সমৃদ্ধ হয়ে উঠছিল। এন্ডোসিম্বিওন্ট প্রোটিওব্যাক্টেরিয়ামের শক্তি তৈরির জন্য অক্সিজেন ব্যবহার করার ক্ষমতা হোস্ট ইউক্যারিওটকে নতুন পরিবেশে উন্নতি করতে দেয় যখন নতুন অক্সিজেন সমৃদ্ধ পরিবেশের দ্বারা আরোপিত নেতিবাচক নির্বাচন চাপের কারণে অন্যান্য ইউক্যারিওটগুলি বিলুপ্ত হয়ে যায়। অবশেষে, প্রোটিওব্যাকটেরিয়াম হোস্ট সিস্টেমের সাথে একত্রিত হয়ে মাইটোকন্ড্রিয়নে পরিণত হয়। একইভাবে, কিছু সালোকসংশ্লেষণকারী সায়ানোব্যাকটেরিয়া এন্ডোসিম্বিয়ন্ট হওয়ার জন্য পূর্বপুরুষ ইউক্যারিওটে প্রবেশ করে। যথাসময়ে, তারা ইউক্যারিওটিক হোস্ট সিস্টেমের সাথে ক্লোরোপ্লাস্টে পরিণত হয়। ক্লোরোপ্লাস্ট সহ ইউক্যারিওট বায়ুমণ্ডলীয় কার্বন ঠিক করার ক্ষমতা অর্জন করে এবং অটোট্রফস হয়ে ওঠে। পূর্বপুরুষ ইউক্যারিওটস থেকে কার্বন-ফিক্সিং ইউক্যারিওটগুলির বিবর্তন পৃথিবীর জীবনের ইতিহাসে একটি মোড় ঘুরিয়ে দেয়। 

প্রোটিন এবং নিউক্লিক অ্যাসিডের জৈব সংশ্লেষণের জন্য নাইট্রোজেন প্রয়োজন তবে বায়ুমণ্ডলীয় নাইট্রোজেন ঠিক করার ক্ষমতা শুধুমাত্র কয়েকটি প্রোকারিওটের মধ্যে সীমাবদ্ধ (যেমন কিছু সায়ানোব্যাকটেরিয়া, ক্লোস্ট্রিডিয়া, আর্কিয়া ইত্যাদি)। কোনো পরিচিত ইউক্যারিওট স্বাধীনভাবে বায়ুমণ্ডলীয় নাইট্রোজেন ঠিক করতে পারে না। নাইট্রোজেন-ফিক্সিং প্রোক্যারিওট এবং কার্বন-ফিক্সিং ইউক্যারিওটগুলির মধ্যে পারস্পরিক এন্ডোসিমবায়োটিক সম্পর্ক যা বৃদ্ধির জন্য নাইট্রোজেনের প্রয়োজন হয় প্রকৃতিতে দেখা যায়। সামুদ্রিক ব্যবস্থায় সায়ানোব্যাকটেরিয়া ক্যান্ডিডেটাস অ্যাটেলোসায়ানোব্যাকটেরিয়াম থ্যালাসা (UCYN-A) এবং এককোষী মাইক্রোঅ্যালগি ব্রারুডোসফেরা বিগেলোইয়ের মধ্যে অংশীদারিত্ব এই ধরনের একটি উদাহরণ।  

সাম্প্রতিক একটি গবেষণায়, সায়ানোব্যাকটেরিয়া ক্যান্ডিডেটাস অ্যাটেলোসায়ানোব্যাকটেরিয়াম থ্যালাসা (ইউসিওয়াইএন-এ) এবং এককোষী মাইক্রোঅ্যালজি ব্রারুডোসফেরা বিগেলোইয়ের মধ্যে এন্ডোসিম্বিওটিক সম্পর্কটি নরম এক্স-রে টমোগ্রাফি ব্যবহার করে তদন্ত করা হয়েছিল। কোষের রূপবিদ্যা এবং শৈবালের বিভাজনের ভিজ্যুয়ালাইজেশন একটি সমন্বিত কোষ চক্র প্রকাশ করেছে যেখানে এন্ডোসিম্বিওন্ট সায়ানোব্যাকটেরিয়া কোষ বিভাজনের সময় ইউক্যারিওটে ক্লোরোপ্লাস্ট এবং মাইটোকন্ড্রিয়া যেভাবে সমানভাবে বিভক্ত হয়। সেলুলার ক্রিয়াকলাপের সাথে জড়িত প্রোটিনগুলির অধ্যয়ন থেকে জানা যায় যে তাদের একটি বিশাল ভগ্নাংশ শৈবালের জিনোম দ্বারা এনকোড করা হয়েছিল। এতে জৈব সংশ্লেষণ, কোষের বৃদ্ধি এবং বিভাজনের জন্য প্রয়োজনীয় প্রোটিন অন্তর্ভুক্ত ছিল। এই ফলাফলগুলি পরামর্শ দেয় যে এন্ডোসিম্বিওন্ট সায়ানোব্যাকটেরিয়া হোস্ট সেলুলার সিস্টেমের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে একত্রিত হয়েছিল এবং একটি এন্ডোসিম্বিওন্ট থেকে হোস্ট কোষের একটি পূর্ণাঙ্গ অর্গানেলে রূপান্তরিত হয়েছিল। ফলস্বরূপ, হোস্ট অ্যালগাল কোষ বৃদ্ধির জন্য প্রয়োজনীয় প্রোটিন এবং নিউক্লিক অ্যাসিডের সংশ্লেষণের জন্য বায়ুমণ্ডলীয় নাইট্রোজেন ঠিক করার ক্ষমতা অর্জন করে। নতুন অর্গানেলের নামকরণ করা হয়েছে নাইট্রোপ্লাস্ট এর নাইট্রোজেন ফিক্সিং ক্ষমতার কারণে।  

এটি এককোষী অণুজীব তৈরি করে ব্রারুডোসফেরা বিগেলোই প্রথম নাইট্রোজেন-ফিক্সিং ইউক্যারিওট। এই বিকাশের জন্য প্রভাব থাকতে পারে কৃষি এবং রাসায়নিক সার শিল্প দীর্ঘমেয়াদে।

*** 

তথ্যসূত্র:  

1. কোয়েল, টিএইচ এট আল 2024. একটি সামুদ্রিক শৈবালের মধ্যে নাইট্রোজেন-ফিক্সিং অর্গানেল। বিজ্ঞান. 11 এপ্রিল 2024। ভলিউম 384, ইস্যু 6692 পৃষ্ঠা 217-222। DOI: https://doi.org/10.1126/science.adk1075 

2. মাসানা আর., 2024। নাইট্রোপ্লাস্ট: একটি নাইট্রোজেন-ফিক্সিং অর্গানেল। বিজ্ঞান. 11 এপ্রিল 2024। ভলিউম 384, ইস্যু 6692। পিপি। 160-161। DOI: https://doi.org/10.1126/science.ado8571  

***