चर्चा में क्यों?
22 सितंबर को Cell में प्रकाशित एक अध्ययन एक अमीबा (amoeba) का वर्णन करता है जो पहले से मान्यता प्राप्त यूकेरियोटिक (eukaryotic) सीमा से परे, 63°C पर विभाजित होता है। जीव, Incendiamoeba cascadensis, कैलिफोर्निया (California) के लासेन ज्वालामुखी राष्ट्रीय उद्यान (Lassen Volcanic National Park) में गर्म पानी से आया था। यूकेरियोट्स (Eukaryotes) में एक नाभिक और अन्य आंतरिक डिब्बों वाली कोशिकाएं होती हैं; उनमें एक-कोशिका वाले (single-celled) जीवों के साथ-साथ पौधे और जानवर शामिल हैं। संयुक्त राज्य अमेरिका (United States) के नेशनल एरोनॉटिक्स एंड स्पेस एडमिनिस्ट्रेशन (National Aeronautics and Space Administration), NASA द्वारा समर्थित शोधकर्ताओं ने पाया कि यह अमीबा (amoeba) असाधारण गर्मी में भी सक्रिय रहता है। परिणाम सेलुलर (cellular) गर्मी सहनशीलता के बारे में ज्ञात बातों का विस्तार करता है। यह यह स्थापित नहीं करता है कि जीव हर तापमान पर प्रजनन करता है जो वह संक्षेप में जीवित रहता है, या कि जीवन अंतरिक्ष में कहीं और मौजूद है।
कई छोटे वातावरणों के साथ एक ज्वालामुखी सेटिंग
लासेन (Lassen) उत्तरी कैलिफोर्निया (California) में, पश्चिमी उत्तरी अमेरिका (North America) के कैस्केड (Cascade) ज्वालामुखीय क्षेत्र के दक्षिणी भाग में स्थित है। इसके गर्म पानी के लक्षण बारिश और भूमिगत बहने वाले बर्फ के पिघलने से प्राप्त होते हैं। गर्म या पिघली हुई चट्टान से निकलने वाली गर्मी उस पानी को सतह की ओर लौटने से पहले गर्म कर देती है। पार्क (park) में भाप के झरोखे, मिट्टी के बर्तन और गर्म कुंड हैं, साथ ही वे चैनल (channels) भी हैं जहाँ गर्म पानी परिदृश्य से होकर गुजरता है।
ये वातावरण सभी समान रूप से गर्म या रासायनिक रूप से समान नहीं हैं। पानी बहने पर ठंडा हो सकता है या अन्य आपूर्ति के साथ मिल सकता है। इसलिए भूतापीय धारा से एकत्र किया गया जीव स्थितियों के एक विशेष समूह पर कब्जा कर लेता है, न कि उबलते पानी के पूरे परिदृश्य पर। प्रयोगशाला माप महत्वपूर्ण हैं क्योंकि वे साइट (site) के ज्वालामुखीय स्वरूप से अनुमान लगाने के बजाय परिभाषित तापमान के तहत इसकी क्षमताओं का परीक्षण करते हैं।
शब्द "जटिल" ("complex") को स्पष्टीकरण की आवश्यकता क्यों है
अमीबा (amoeba) एक एकल-कोशिका वाला (single-celled) जीव है। इसकी जटिलता उस कोशिका के भीतर संगठन को संदर्भित करती है, जिसमें आनुवंशिक सामग्री युक्त नाभिक भी शामिल है। यूकेरियोटिक (Eukaryotic) कोशिकाओं में विशेष कार्यों को करने वाली झिल्ली-बद्ध (membrane-bound) संरचनाएं भी होती हैं। बैक्टीरिया (Bacteria) और आर्किया (archaea) का एक अलग सेलुलर (cellular) संगठन है जिसमें झिल्ली-बद्ध (membrane-bound) नाभिक नहीं है। उन समूहों के कुछ सदस्यों को पहले से ही यूकेरियोट्स (eukaryotes) में देखी गई सीमाओं से परे तापमान को सहन करने के लिए जाना जाता था।
नतीजतन खोज जीवन की एक विशेष श्रेणी से संबंधित है। यह पृथ्वी पर हर जीव के लिए एक रिकॉर्ड (record) नहीं है, न ही इस बात का सबूत है कि एक बड़ा जानवर समान स्थितियों को सहन कर सकता है। तुलना सार्थक है क्योंकि माना जाता था कि आंतरिक झिल्ली और अन्य सेलुलर (cellular) घटक यूकेरियोटिक (eukaryotic) अस्तित्व को बाधित करते हैं। ऐसे तापमान पर एक कार्यशील नाभिक-असर वाली (nucleus-bearing) कोशिका उन बाधाओं का अध्ययन करने के लिए एक नया मामला प्रदान करती है।
चार तापमान अलग-अलग परिणाम बताते हैं
सबसे मजबूत परिणाम प्रजनन से संबंधित है: अमीबा (amoeba) 63°C पर विभाजित हुआ। NASA का खाता इसकी तुलना कुछ कवक और लाल शैवाल में 60°C की पहले ज्ञात यूकेरियोटिक (eukaryotic) सीमा से करता है। प्रजनन सीमा के ऊपर, अन्य गतिविधि बनी रही। शोधकर्ताओं ने 64°C पर गति और 66°C पर आंशिक गतिविधि देखी। ये अलग-अलग अवलोकन हैं, विकास की विनिमेय परिभाषाएं नहीं।
जीव भी 70°C पर पांच मिनट के बाद ठीक हो गया, जबकि 80°C के संपर्क में आने से रिकवरी (recovery) नहीं हुई। संक्षिप्त उत्तरजीविता निरंतर प्रजनन से भिन्न है। एक कोशिका जो एक छोटे से तनाव के बाद गतिविधि फिर से शुरू करती है, उसने लचीलापन दिखाया है, लेकिन वहां बढ़ती आबादी को बनाए रखने की क्षमता नहीं। अवधि और मापी गई प्रतिक्रिया उतनी ही महत्वपूर्ण है जितनी कि किसी शीर्षक में छपे तापमान की।
गर्मी एक जीवित कोशिका को कैसे चुनौती देती है
कोशिकाएँ अपने कार्यों के अनुकूल आकार वाले प्रोटीन (proteins) पर निर्भर करती हैं। ऊष्मा उन आकारों में हस्तक्षेप कर सकती है और सेलुलर (cellular) डिब्बों को अलग करने वाली झिल्लियों को परेशान कर सकती है। इसलिए जीवित रहने के लिए पूरी कोशिका को फटने से रोकने से ज्यादा की आवश्यकता होती है। जीव को ऊर्जा प्राप्त करने, अपनी आनुवंशिक सामग्री को बनाए रखने और उपयुक्त परिस्थितियों में विभाजित होने के लिए अपने आंतरिक संगठन को पर्याप्त रूप से संरक्षित करना चाहिए।
टीम (team) ने विभिन्न तापमानों पर अमीबा (amoeba) की आनुवंशिक सामग्री और जीन (gene) गतिविधि की जांच की। NASA आनुवंशिक सामग्री की रक्षा करने और प्रोटीन फोल्डिंग (protein folding) को बनाए रखने से जुड़े तंत्र के संकेतों की रिपोर्ट (reports) करता है। कुछ प्रोटीनों (proteins) ने उच्च सकारात्मक सतह आवेश भी दिखाया, एक विशेषता जो स्थिरता में योगदान कर सकती है। ये परिणाम जांच के लिए आशाजनक स्पष्टीकरण की पहचान करते हैं; वे एक पूर्ण सिद्ध आणविक स्विच (switch) में गर्मी सहनशीलता को कम नहीं करते हैं।
एक खोज जो न केवल रिकॉर्ड बल्कि खोज को भी बदल देती है
जब वैज्ञानिक यह मान लेते हैं कि कोई जैविक सीमा तय है, तो उनके उससे आगे जाने की संभावना कम हो सकती है। यह खोज यूकेरियोट्स (eukaryotes) के लिए अधिक गर्म वातावरण की जांच करने का एक कारण प्रदान करती है। मौजूदा आनुवंशिक डेटासेट (datasets) के साथ तुलना करने पर न्यूजीलैंड (New Zealand) और येलोस्टोन (Yellowstone) सहित अन्य जगहों पर भूतापीय नमूनों से संबंधित अनुक्रमों का पता चला। इस तरह की समानताएं यह पुष्टि करने के बजाय संभावित रिश्तेदारों का सुझाव देती हैं कि यह सटीक प्रजाति हर नमूने वाले स्थान पर कब्जा कर लेती है।
भेद नामकरण और वितरण के लिए भी मायने रखता है। अध्ययन की गई आबादी से एक प्रजाति का वर्णन विशेष विशेषताओं के साथ एक प्रलेखित जीव को स्थापित करता है। अन्यत्र संबंधित आनुवंशिक टुकड़ों का पता लगाना विविधता और सीमा के बारे में एक और सवाल पूछता है। उन रिकॉर्ड्स (records) को सुरक्षित रूप से जोड़ने के लिए अतिरिक्त सैंपलिंग (sampling) और पहचान की आवश्यकता होगी। नया काम दुनिया भर में वितरण मानचित्र को पूरा करने के बजाय उस जांच को खोलता है।
यह खगोल जीव विज्ञान में क्या योगदान देता है
खगोल जीव विज्ञान (Astrobiology) ब्रह्मांड में जीवन की उत्पत्ति, स्थितियों और संभावित वितरण की जांच करता है। चरम वातावरण के जीव शोधकर्ताओं को इस धारणा का परीक्षण करने में मदद करते हैं कि जीवित प्रणालियां क्या सहन कर सकती हैं। हालाँकि, तापमान केवल एक आवश्यकता है। यह अमीबा (amoeba) उपयुक्त जल रसायन, दबाव, ऑक्सीजन (oxygen) और भोजन पर भी निर्भर करता है। एक मिलान तापमान वाला ग्रह स्वचालित रूप से वह सब कुछ प्रदान नहीं करेगा जिसकी उसे आवश्यकता है।
यही सावधानी संभावित तकनीकी उपयोगों पर भी लागू होती है। हीट-स्टेबल (Heat-stable) जैविक घटक उपयोगी शोध विषय हो सकते हैं, लेकिन अध्ययन एक तैयार औद्योगिक उत्पाद की घोषणा नहीं करता है। व्यावहारिक उपयोग से पहले, शोधकर्ताओं को यह स्थापित करने की आवश्यकता होगी कि विशेष घटक कैसे कार्य करते हैं और क्या वे जीव के बाहर मज़बूती से प्रदर्शन करते हैं। तत्काल उपलब्धि एक विस्तारित जैविक अवलोकन और सेलुलर (cellular) लचीलापन के अध्ययन के लिए एक नई प्रणाली है।
निष्कर्ष
Incendiamoeba cascadensis यह प्रदर्शित करता है कि एक नाभिक-असर वाली (nucleus-bearing) कोशिका पहले से मान्यता प्राप्त सीमा से परे तापमान पर प्रजनन कर सकती है। इसका मूल्य तनाव के बाद विभाजन, गतिविधि और रिकवरी (recovery) के बीच मापा अंतर में निहित है। वे परिणाम सेलुलर (cellular) स्थिरता पर आगे के नमूने और प्रयोगों का मार्गदर्शन कर सकते हैं। वे अन्य पर्यावरणीय आवश्यकताओं को दूर किए बिना वैज्ञानिक अपेक्षाओं को व्यापक बनाते हैं जो जीवन को संभव बनाते हैं।