समाचार में क्यों?
वैज्ञानिकों ने बहुत अलग सूक्ष्मजीवों के बीच mobile intron सामग्री को ट्रैक किया। यह एक जीवाणु (bacterial) शिकारी (predator) से मृत archaeal कोशिकाओं में चला गया। परिणाम से पता चलता है कि आनुवंशिक सामग्री प्रमुख जैविक सीमाओं को पार कर सकती है। हालाँकि, अध्ययन ने स्थायी जीन स्थानांतरण (gene transfer) को साबित नहीं किया।
पृष्ठभूमि
कोशिकाएं मुख्य रूप से deoxyribonucleic acid में आनुवंशिक जानकारी संग्रहीत करती हैं, और इस पदार्थ को आमतौर पर DNA कहा जाता है।
एक कोशिका चयनित DNA जानकारी को ribonucleic acid में कॉपी करती है, और इस दूसरे पदार्थ को आमतौर पर RNA कहा जाता है।
कुछ प्रारंभिक RNA प्रतियों में मध्यवर्ती खंड होते हैं जिन्हें introns कहा जाता है, और उपयोगी बनाए रखे गए खंडों को आमतौर पर exons कहा जाता है।
RNA प्रसंस्करण एक intron को हटाता है और आसपास के खंडों को जोड़ता है, और इस काटने और जोड़ने की प्रक्रिया को splicing कहा जाता है।
सरल अनुक्रम (Simple sequence): DNA को प्रारंभिक RNA अणु में कॉपी किया जाता है। Splicing RNA के परिपक्व कार्य को करने से पहले introns को हटा देता है।
क्या सभी introns protein-coding genes के अंदर होते हैं?
Introns ribosomal RNA genes के अंदर भी हो सकते हैं, जैसा कि इस अध्ययन में परीक्षण किया गया है।
Ribosomal RNA ribosomes का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बनता है, और ribosomes कोशिका संरचनाएं हैं जो प्रोटीन का निर्माण करती हैं।
इसलिए अध्ययन ने साधारण protein-coding messenger RNA की जांच नहीं की, और परिणाम को समझने के लिए यह अंतर आवश्यक है।
Group I intron क्या है?
Group I introns कुछ जीवों में पाए जाने वाले मोबाइल आनुवंशिक तत्व हैं। कई स्वयं को एक RNA अणु से निकालने में मदद कर सकते हैं।
उनका मुड़ा हुआ RNA एक रासायनिक प्रतिक्रिया कर सकता है, और एंजाइम जैसी गतिविधि वाले RNA अणु को ribozyme कहा जाता है।
हटाए गए कुछ intron अणु मंडलियां (circles) बना सकते हैं, और गोलाकार RNA एक खुले RNA स्ट्रैंड की तुलना में सामान्य टूटने का बेहतर विरोध कर सकता है।
गतिशीलता (Mobility) का अर्थ है कि एक तत्व कभी-कभी एक नए आनुवंशिक स्थान में प्रवेश कर सकता है। इसका मतलब यह नहीं है कि प्रत्येक intron नियमित रूप से चलता है।
किन जीवों का अध्ययन किया गया?
शिकारी (predator) एक छोटा जीवाणु था जिसे “Candidatus Velamenicoccus archaeovorus” कहा जाता था, और यह किसी अन्य कोशिका की बाहरी सतह से जुड़ जाता है।
शिकार (prey) Methanothrix soehngenii था, जो एक मीथेन-उत्पादक archaeon था, और यह ऑक्सीजन मुक्त वातावरण में लंबे filaments के रूप में बढ़ता है।
Bacteria और Archaea जीवन के अलग-अलग डोमेन हैं, और दोनों में आम तौर पर एक झिल्ली-बद्ध कोशिका केंद्रक (membrane-bound cell nucleus) का अभाव होता है।
Archaea केवल असामान्य बैक्टीरिया नहीं हैं, और उनकी सेल मशीनरी और विकासवादी इतिहास में महत्वपूर्ण अंतर हैं।
शोधकर्ताओं ने बीस वर्षों से अधिक समय तक इस अवायवीय (anaerobic), लिमोनेन-अवक्रमण (limonene-degrading) संवर्धन संस्कृति (enrichment culture) को बनाए रखा।
शोधकर्ताओं ने क्या देखा?
- बैक्टीरियल शिकारी ने मीथेन-उत्पादक archaeal filaments पर हमला किया।
- शिकारी के ribosomal RNA से एक Group I intron को हटा दिया गया था।
- शोधकर्ताओं ने जारी किए गए intron RNA के लिए आणविक जांच (molecular probes) डिजाइन की।
- सिग्नल बहुत कम संख्या में archaeal कोशिकाओं के अंदर दिखाई दिया।
- वे प्राप्तकर्ता कोशिकाएं जीवित रहने के बजाय मृत थीं।
- स्वस्थ archaeal कोशिकाओं में सिग्नल अनुपस्थित रहा।
टीम ने RNA को देखने के लिए एक उन्नत प्रतिदीप्ति (fluorescence) विधि का उपयोग किया। Fluorescent probes चयनित आणविक अनुक्रमों को बांधते हैं और दृश्यमान संकेत बनाते हैं।
RNA अनुक्रमण (sequencing) से पता चला कि intron अत्यंत असामान्य था। प्रति 20,000 परिपक्व ribosomal RNA अणुओं में लगभग एक प्रति थी।
शिकारी से शिकार की दिशा आश्चर्यजनक क्यों है?
सामग्री आमतौर पर खाए गए शिकार से एक शिकारी के पाचन तंत्र में जाती है, और इस अवलोकन ने विपरीत दिशा में गति दिखाई।
स्थानांतरण ने Bacteria और Archaea के बीच की सीमा को भी पार कर लिया, और वह सीमा एक बहुत गहरे विकासवादी अलगाव का प्रतिनिधित्व करती है।
शिकार (Predation) ने दोनों कोशिकाओं को निकट संपर्क में रखा। इस तरह का संपर्क मोबाइल सामग्री को सेल सीमाओं को पार करने का अवसर पैदा कर सकता है।
Horizontal gene transfer क्या है?
ऊर्ध्वाधर स्थानांतरण (Vertical transfer) आनुवंशिक जानकारी को माता-पिता से संतानों में ले जाता है, और क्षैतिज स्थानांतरण (horizontal transfer) माता-पिता-संतान मार्ग के बाहर होता है।
Horizontal gene transfer सूक्ष्मजीवों के बीच आम है, और यह अकेले प्रजनन की तुलना में बहुत तेजी से उपयोगी लक्षण फैला सकता है।
- Transformation में परिवेश से मुक्त आनुवंशिक सामग्री लेना शामिल है।
- Transduction कोशिकाओं के बीच सामग्री ले जाने के लिए वायरस का उपयोग करता है।
- Conjugation सीधे सेलुलर संपर्क के माध्यम से सामग्री को स्थानांतरित करता है।
- अन्य मोबाइल तत्व विशेष एंजाइम और मार्ग का उपयोग कर सकते हैं।
स्थानांतरित DNA एंटीबायोटिक प्रतिरोध (antibiotic resistance) या नई चयापचय क्षमताओं को फैला सकता है। स्थिर विरासत के लिए प्राप्तकर्ता के अंदर एकीकरण या निरंतर प्रतिकृति (replication) की आवश्यकता होती है।
क्या इस अध्ययन ने horizontal gene transfer को साबित किया?
नहीं, क्योंकि इसने केवल मृत विदेशी कोशिकाओं के अंदर जारी intron RNA का पता लगाया। अवलोकन आंदोलन (movement) दिखाता है, लेकिन सफल आनुवंशिक एकीकरण नहीं।
शोधकर्ताओं ने RNA को DNA में परिवर्तित नहीं दिखाया। उन्होंने archaeal जीनोम में प्रविष्टि भी नहीं दिखाई।
मृत कोशिकाएं किसी नए लक्षण को वंशजों में पारित नहीं कर सकती हैं। इसलिए आंदोलन एक संभावित पहला कदम है, पूर्ण विरासत नहीं।
शिकारी में reverse transcriptase जैसा एक एंजाइम होता है। ऐसे एंजाइम RNA से DNA बना सकते हैं, लेकिन यह मार्ग एक परिकल्पना (hypothesis) बना हुआ है।
सटीकता सावधानी: अध्ययन ने मृत शिकार कोशिकाओं के अंदर मोबाइल RNA देखा। इसने एक पूर्ण जीन को जीवित शिकार में प्रवेश करते और कार्य करते नहीं देखा।
यह खोज मायने क्यों रखती है?
परिणाम प्रत्यक्ष साक्ष्य प्रदान करता है कि जारी intron RNA एक विदेशी सेल में प्रवेश कर सकता है। यह आनुवंशिक आदान-प्रदान के संभावित मार्गों को भी व्यापक बनाता है।
शिकारी-शिकार संपर्क मोबाइल तत्वों को जैविक सीमाओं को पार करने में मदद कर सकता है, और माइक्रोबियल समुदायों के भीतर इस तरह की बातचीत व्यापक रूप से होती है।
काम यह भी दर्शाता है कि बाह्य कोशिकीय (extracellular) RNA सेलुलर प्रवेश के लिए काफी लंबे समय तक जीवित रह सकता है। भविष्य के अध्ययन परीक्षण कर सकते हैं कि क्या जीवित प्राप्तकर्ता इसे विरासत में प्राप्त करते हैं।
क्या सवाल बने हुए हैं?
- क्या RNA ने archaeal सेल के मरने से पहले या बाद में प्रवेश किया?
- किस संरचना ने कोशिका सीमा के पार RNA को पहुँचाया?
- क्या कोई जीवित archaeal सेल एक ही अणु प्राप्त कर सकता है?
- क्या reverse transcription एक मेल खाती DNA प्रतिलिपि बना सकता है?
- क्या वह प्रति जीनोम में प्रवेश कर सकती है और वंशागत (heritable) बनी रह सकती है?
निष्कर्ष
खोज आनुवंशिक विनिमय (genetic exchange) के लिए एक संभावित मार्ग को प्रकट करती है। यह एक प्रारंभिक कदम है, न कि स्थिर क्षैतिज स्थानांतरण (horizontal transfer) का प्रमाण।