இன்ட்ரான்கள்: பாக்டீரியா & ஆர்க்கியா இடையே கிடைமட்ட மரபணு பரிமாற்றம்

செய்திகளில் ஏன்?

பின்னணி

செல்கள் (Cells) முக்கியமாக டியோக்சிரைபோநியூக்ளிக் அமிலத்தில் (deoxyribonucleic acid) மரபணு தகவல்களை சேமிக்கின்றன, மேலும் இந்த பொருள் பொதுவாக DNA என்று அழைக்கப்படுகிறது.

ஒரு செல் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட DNA தகவலை ரிபோநியூக்ளிக் அமிலமாக (ribonucleic acid) நகலெடுக்கிறது, மேலும் இந்த இரண்டாவது பொருள் பொதுவாக RNA என்று அழைக்கப்படுகிறது.

சில ஆரம்ப RNA பிரதிகள் introns எனப்படும் தலையிடும் (intervening) பிரிவுகளைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் பயனுள்ள தக்கவைக்கப்பட்ட பிரிவுகள் பொதுவாக எக்ஸான்கள் (exons) என்று அழைக்கப்படுகின்றன.

RNA செயலாக்கம் (processing) இன்ட்ரானை அகற்றி சுற்றியுள்ள பகுதிகளை இணைக்கிறது, மேலும் இந்த வெட்டுதல் (cutting) மற்றும் இணைக்கும் (joining) செயல்முறை ஸ்ப்ளைசிங் (splicing) என்று அழைக்கப்படுகிறது.

அனைத்து இன்ட்ரான்களும் protein-coding மரபணுக்களுக்குள் உள்ளனவா?

இந்த ஆய்வில் ஆராயப்பட்டதைப் போல, ரிபோசோமல் RNA (ribosomal RNA) மரபணுக்களுக்குள்ளும் இன்ட்ரான்கள் வசிக்கலாம்.

Ribosomal RNA ரைபோசோம்களின் (ribosomes) முக்கிய பகுதியைக் உருவாக்குகிறது, மேலும் ரைபோசோம்கள் புரதங்களை உருவாக்கும் செல் கட்டமைப்புகளாகும்.

எனவே இந்த ஆய்வு வழக்கமான protein-coding மெசஞ்சர் RNA-ஐ (messenger RNA) ஆய்வு செய்யவில்லை, மேலும் முடிவைப் புரிந்துகொள்வதற்கு இந்த வேறுபாடு அவசியம்.

ஒரு Group I இன்ட்ரான் என்றால் என்ன?

Group I இன்ட்ரான்கள் சில உயிரினங்களில் காணப்படும் மொபைல் மரபணு கூறுகள் (mobile genetic elements) ஆகும். பல ஒரு RNA மூலக்கூறிலிருந்து தங்களை அகற்ற உதவுகின்றன.

அவற்றின் மடிக்கப்பட்ட RNA ஒரு இரசாயன எதிர்வினையைச் செய்ய முடியும், மேலும் என்சைம் போன்ற (enzyme-like) செயல்பாட்டைக் கொண்ட RNA மூலக்கூறு ரிபோசைம் (ribozyme) என்று அழைக்கப்படுகிறது.

சில அகற்றப்பட்ட இன்ட்ரான் மூலக்கூறுகள் வட்டங்களை (circles) உருவாக்கலாம், மேலும் வட்ட வடிவ (circular) RNA திறந்த RNA இழையை (strand) விட வழக்கமான முறிவை (breakdown) சிறப்பாக எதிர்க்கும்.

மொபிலிட்டி (Mobility) என்பது ஒரு உறுப்பு (element) சில நேரங்களில் ஒரு புதிய மரபணு (genetic) இருப்பிடத்தில் நுழையலாம் என்பதாகும். ஒவ்வொரு இன்ட்ரானும் தொடர்ந்து நகர்கிறது என்று அர்த்தமல்ல.

எந்த உயிரினங்கள் ஆய்வு செய்யப்பட்டன?

வேட்டையாடுபவர் (predator) “Candidatus Velamenicoccus archaeovorus” என்ற பெயரிலான ஒரு சிறிய பாக்டீரியா ஆகும், மேலும் இது மற்றொரு செல்லின் வெளிப்புறப் பரப்பில் இணைகிறது.

இரை (prey) Methanothrix soehngenii ஆகும், இது மீத்தேன் உற்பத்தி செய்யும் ஒரு ஆர்க்கியன் (archaeon) ஆகும், மேலும் இது ஆக்ஸிஜன் இல்லாத சூழல்களில் நீண்ட இழைகளாக (filaments) வளர்கிறது.

பாக்டீரியா மற்றும் ஆர்க்கியா (Archaea) ஆகியவை வாழ்க்கையின் தனி டொமைன்கள் (domains) ஆகும், மேலும் இரண்டுக்கும் பொதுவாக சவ்வு-பிணைக்கப்பட்ட செல் கரு (membrane-bound cell nucleus) இல்லை.

ஆர்க்கியாக்கள் (Archaea) வெறுமனே அசாதாரண பாக்டீரியாக்கள் அல்ல, மேலும் அவற்றின் செல் இயந்திரங்கள் (cell machinery) மற்றும் பரிணாம (evolutionary) வரலாற்றில் முக்கியமான வேறுபாடுகள் உள்ளன.

ஆராய்ச்சியாளர்கள் இருபது ஆண்டுகளுக்கும் மேலாக இந்த காற்றில்லா (anaerobic), லிமோனினைச் சிதைக்கும் (limonene-degrading) செறிவூட்டல் கலாச்சாரத்தை (enrichment culture) பராமரித்து வருகின்றனர்.

ஆராய்ச்சியாளர்கள் எதை கவனித்தனர்?

1. பாக்டீரியா (bacterial) வேட்டையாடுபவர் மீத்தேன் உற்பத்தி செய்யும் ஆர்க்கியல் இழைகளை (archaeal filaments) தாக்கியது.
2. ஒரு Group I இன்ட்ரான் வேட்டையாடுபவரின் ரிபோசோமல் RNA-லிருந்து அகற்றப்பட்டது.
3. ஆராய்ச்சியாளர்கள் வெளியிடப்பட்ட இன்ட்ரான் RNA-க்காக மூலக்கூறு ஆய்வுகளை (molecular probes) வடிவமைத்தனர்.
4. மிகக் குறைந்த எண்ணிக்கையிலான ஆர்க்கியல் செல்களுக்குள் சிக்னல் (signal) தோன்றியது.
5. அந்த பெறும் செல்கள் உயிருடன் இருப்பதை விட அதிகமாக இறந்திருந்தன.
6. ஆரோக்கியமான ஆர்க்கியல் செல்களில் சிக்னல் இல்லை.

RNA-ஐ பார்க்க குழு ஒரு மேம்பட்ட ஒளிரும் (fluorescence) முறையைப் பயன்படுத்தியது. ஃப்ளோரசன்ட் ஆய்வுகள் (Fluorescent probes) தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட மூலக்கூறு (molecular) தொடர்களை (sequences) பிணைக்கின்றன மற்றும் காணக்கூடிய சிக்னல்களை (visible signals) உருவாக்குகின்றன.

RNA சீக்வென்சிங் (sequencing) இன்ட்ரான் மிகவும் அசாதாரணமானது என்பதைக் காட்டியது. ஒவ்வொரு 20,000 முதிர்ந்த (mature) ரிபோசோமல் RNA மூலக்கூறுகளுக்கும் ஒரு நகல் மட்டுமே இருந்தது.

குறிப்பு: ஒளிரும் - fluorescence

வேட்டையாடுபவரிலிருந்து இரைக்கு (predator-to-prey) செல்லும் திசை ஏன் ஆச்சரியமளிக்கிறது?

பொருள் (Material) பொதுவாக உட்கொள்ளப்படும் இரையிலிருந்து வேட்டையாடுபவரின் செரிமான அமைப்புக்கு (digestive system) நகர்கிறது, மேலும் இந்த கண்காணிப்பு எதிர் திசையில் இயக்கத்தைக் காட்டியது.

பரிமாற்றம் (transfer) பாக்டீரியா மற்றும் ஆர்க்கியாவுக்கு இடையிலான எல்லையையும் கடந்தது, மேலும் அந்த எல்லை மிகவும் ஆழமான பரிணாம (evolutionary) பிரிவை பிரதிபலிக்கிறது.

வேட்டையாடுதல் (Predation) இரண்டு செல்களையும் நெருங்கிய தொடர்பில் வைத்தது. இத்தகைய தொடர்பு மொபைல் கூறுகள் செல் எல்லைகளைக் கடக்க ஒரு வாய்ப்பை உருவாக்குகிறது.

கிடைமட்ட மரபணு பரிமாற்றம் (Horizontal gene transfer) என்றால் என்ன?

செங்குத்து பரிமாற்றம் (Vertical transfer) மரபணு தகவல்களை பெற்றோரிடமிருந்து சந்ததியினருக்கு (offspring) நகர்த்துகிறது, மேலும் அந்த பெற்றோர்-சந்ததி (parent-offspring) பாதைக்கு வெளியே கிடைமட்ட (horizontal) பரிமாற்றம் நிகழ்கிறது.

நுண்ணுயிரிகள் (microorganisms) மத்தியில் Horizontal gene transfer பொதுவானது, மேலும் இது இனப்பெருக்கத்தை விட மிக வேகமாக பயனுள்ள பண்புகளை (traits) பரப்பலாம்.

• Transformation என்பது சுற்றுப்புறங்களில் இருந்து இலவச மரபணு பொருட்களை (free genetic material) எடுப்பதை உள்ளடக்கியது.
• Transduction செல்களுக்கு இடையில் பொருட்களை எடுத்துச் செல்ல ஒரு வைரஸைப் (virus) பயன்படுத்துகிறது.
• Conjugation நேரடி செல்லுலார் தொடர்பு (direct cellular contact) மூலம் பொருளை நகர்த்துகிறது.
• பிற மொபைல் கூறுகள் (elements) சிறப்பு என்சைம்கள் (enzymes) மற்றும் பாதைகளைப் பயன்படுத்தலாம்.

பரிமாற்றம் செய்யப்பட்ட DNA நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பி எதிர்ப்பை (antibiotic resistance) அல்லது புதிய வளர்சிதை மாற்ற (metabolic) திறன்களைப் பரப்பலாம். நிலையான பரம்பரைக்கு பெறுநருக்குள் (recipient) ஒருங்கிணைப்பு (integration) அல்லது தொடர்ச்சியான நகலெடுத்தல் (replication) தேவைப்படுகிறது.

இந்த ஆய்வு horizontal gene transfer-ஐ நிரூபித்ததா?

இல்லை, ஏனெனில் இது வெளியிடப்பட்ட இன்ட்ரான் RNA-ஐ இறந்த வெளிநாட்டு செல்களுக்குள் மட்டுமே கண்டறிந்தது. கண்காணிப்பு இயக்கத்தைக் காட்டுகிறது, ஆனால் வெற்றிகரமான மரபணு (genetic) ஒருங்கிணைப்பு அல்ல.

RNA DNA ஆக மாறுவதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் காட்டவில்லை. ஆர்க்கியல் மரபணுவிற்குள் (genome) இணைக்கப்படுவதையும் அவர்கள் காட்டவில்லை.

இறந்த செல்களால் சந்ததியினருக்கு புதிய பண்பை அனுப்ப முடியாது. எனவே இயக்கம் ஒரு சாத்தியமான முதல் படியாகும், நிறைவு செய்யப்பட்ட பரம்பரை (inheritance) அல்ல.

வேட்டையாடுபவருக்கு reverse transcriptase-ஐ ஒத்த ஒரு என்சைம் உள்ளது. அத்தகைய என்சைம்கள் (enzymes) RNA-லிருந்து DNA-ஐ உருவாக்க முடியும், ஆனால் இந்த பாதை ஒரு கருதுகோளாக (hypothesis) மட்டுமே உள்ளது.

இந்த கண்டுபிடிப்பு ஏன் முக்கியமானது?

வெளியிடப்பட்ட இன்ட்ரான் RNA ஒரு வெளிநாட்டு செல்லில் நுழைய முடியும் என்பதற்கான நேரடி ஆதாரத்தை முடிவு வழங்குகிறது. இது மரபணு பரிமாற்றத்திற்கான (genetic exchange) சாத்தியமான பாதைகளை விரிவுபடுத்துகிறது.

வேட்டையாடுபவர்-இரை (predator-prey) தொடர்பு மொபைல் கூறுகள் உயிரியல் எல்லைகளைக் கடக்க உதவக்கூடும், மேலும் அத்தகைய தொடர்புகள் நுண்ணுயிர் (microbial) சமூகங்களில் பரவலாக நிகழ்கின்றன.

கூடுதல் செல்லுலார் (extracellular) RNA செல்லுலார் நுழைவதற்கு நீண்ட காலம் வாழ முடியும் என்பதை இந்த பணி காட்டுகிறது. உயிருள்ள பெறுநர்கள் (recipients) அதை மரபுரிமையாகப் (inherit) பெறுகிறார்களா என்பதை எதிர்கால ஆய்வுகள் சோதிக்க முடியும்.

என்ன கேள்விகள் எஞ்சியுள்ளன?

• ஆர்க்கியல் செல் இறப்பதற்கு முன்போ அல்லது பின்போ RNA நுழைந்ததா?
• எந்த அமைப்பு செல் எல்லையின் குறுக்கே RNA-ஐ கொண்டு சென்றது?
• உயிருள்ள ஆர்க்கியல் செல் இதே மூலக்கூறைப் பெற முடியுமா?
• reverse transcription இணக்கமான DNA நகலை உருவாக்க முடியுமா?
• அந்த நகல் மரபணுவில் நுழைந்து பரம்பரை பரம்பரையாக (heritable) இருக்க முடியுமா?

முடிவுரை

ஆராய்ச்சியானது மரபணு பரிமாற்றத்தின் (genetic exchange) சாத்தியமான பாதையை வெளிப்படுத்துகிறது. இது ஒரு ஆரம்ப படியாகவே உள்ளது, நிலையான கிடைமட்ட பரிமாற்றத்தின் (horizontal transfer) சான்றாக இல்லை.