सिम्बायोसिस: यह जटिल है

कई जीवों को उनके भीतर रहने वाले रोगाणुओं के साथ सह-निर्भर संबंधों में बंद कर दिया जाता है। लेकिन कभी-कभी ये निवासी रोगाणुओं खुद भी टिनिअर मेहमानों के लिए मेजबान खेलते हैं।

कला: नताल्या जाह्न

क्या आपने ट्रॉपिकल पैनिक ग्रास, उर्फ ​​डिचीथेलियम लानुगिनोसम के बारे में सुना है? शायद ऩही। लेकिन अगर आपने अमेरिकन वेस्ट में येलोस्टोन नेशनल पार्क का दौरा किया है, तो आपने पार्क के गीजर बेसिन, जियोथर्मल स्प्रिंग्स या मिट्टी के बर्तनों की चिलचिलाती हुई मिट्टी से अपने बुद्धिमान खुरों को गुदगुदाते हुए देखा होगा। घास का नाम उसके बुखार के स्वभाव की ओर संकेत करता है: यह बहुत कम पौधों में से एक है जो पार्क की धधकती भूतापीय मिट्टी में जीवित रह सकता है।

क्यों सहजीवन की अवधारणा में निहित है।

ठीक है, "सिम्बायोसिस" क्या है?

1870 के दशक के अंत में, जर्मन वैज्ञानिकों अल्बर्ट फ्रैंक और हेनरिक एंटोन डी बेरी ने जीव विज्ञान के लिए "सिम्बायोसिस" शब्द पेश किया। ग्रीक से "एक साथ" और "जीवित" के लिए, यह जीवों के बीच एक नए पहचाने गए प्रकार के संबंधों का वर्णन करने के लिए था। लाइकेन, वैज्ञानिकों ने खोजा था, वास्तव में एक अंतरंग और पारस्परिक रूप से लाभप्रद गठबंधन में एक कवक और एक शैवाल से बना है। शैवाल सूर्य के प्रकाश का उपयोग कवक के लिए भोजन बनाने के लिए करता है, जबकि कवक खनिज, पानी और आश्रय प्रदान करता है। यह एक क्रांतिकारी खोज थी।

एक सदी से भी अधिक समय में, सहजीवन लगभग हर जीव के विकास और अस्तित्व में एक आवश्यक भूमिका निभाता पाया गया है। मनुष्य, जानवर, पौधे, मूंगा और कीड़े सभी रोगाणुओं पर बहुत अधिक निर्भर करते हैं, जो बदले में, उनके मेजबानों पर निर्भर करते हैं। मानव और पशु स्वास्थ्य का समर्थन करने वाले आंत बैक्टीरिया पर विचार करें, शैवाल कि शक्ति प्रवाल भित्तियों, या माइटोकॉन्ड्रिया जो हमारी कोशिकाओं को चलाते हैं। यह पता चलता है कि माइक्रोबायोम के साथ ये संबंध और लेना पृथ्वी पर जीवन के लिए आवश्यक हैं। वे इतने सार्वभौमिक और सर्वोपरि हैं, वास्तव में, इस साल की शुरुआत में, कुछ वैज्ञानिकों ने डार्विन के ट्री ऑफ लाइफ के थोक रीमैपिंग को ध्यान में रखने के लिए बुलाया।

"रूसी गुड़िया" सिम्बायोसिस

यह समझने के लिए कि सूक्ष्मजीवों के साथ कुछ सहजीवन कैसे विस्तृत हो सकते हैं, यह तथाकथित रूसी गुड़िया सिम्बियन पर एक नज़र डालने में मदद करता है। बहुत कुछ चमकीले रंग की लोक कला मूर्तियों के लिए, जिनके लिए उनका नाम रखा गया है, इन साझेदारियों में जीव बहु-प्रजातियों की व्यवस्था में एक दूसरे के अंदर एक-दूसरे के साथ फिट होते हैं, जिन्हें कभी-कभी नेस्टेड एंडोसाइबियोसिस भी कहा जाता है। एक कीट या पौधे की मेजबानी में एक कवक, वायरस या जीवाणु शामिल होंगे, जो बदले में एक अन्य कवक, वायरस या जीवाणु को संलग्न करते हैं, और तीन अपने सह-अस्तित्व को सुनिश्चित करने के लिए सहयोग करते हैं। ये मानार्थ सहयात्री मेजबान को कुछ कठिन-से-पचाने वाले खाद्य पदार्थों, जैसे कि कशेरुक रक्त या पौधे की चटनी या लकड़ी को चयापचय करने की अनुमति देने के लिए एक साथ काम कर सकते हैं, या वे मेजबान को आक्रमणकारियों से बचाने में मदद कर सकते हैं, या चरम वातावरण में कुछ उत्तरजीविता लाभ प्रदान कर सकते हैं।

एक घास जो लगभग उबलते तापमान से बच सकती है?

उन घबराहट वाली घासों को लें जो येलोस्टोन पार्क में जलती हुई मिट्टी से प्यार करती हैं। वैज्ञानिकों ने लंबे समय से जाना है कि एंडोफाइटिक कवक घास के अंदर बढ़ता है और साथ में घास और कवक 149 डिग्री फ़ारेनहाइट के तापमान का विरोध करने में सक्षम हैं। अकेले, न तो जीव गर्मी ले सकता है: अलग होने पर वे 100 डिग्री से अधिक जीवित नहीं रह सकते हैं। लेकिन 2006 में, NIH द्वारा वित्त पोषित वैज्ञानिकों ने एक वायरस की पहचान की जो उस कवक के अंदर रहता है। दो भागीदारों के बीच एक आजीवन विवाह जैसा लग रहा था वास्तव में एक प्रकार की बहुविवाह था। जब वायरस का सफाया हो गया, तो कवक और घास दोनों ने अपनी गर्मी प्रतिरोध खो दिया। जब वायरस फिर से शुरू किया गया, तो गर्मी प्रतिरोध वापस आ गया। इस रिश्ते में वायरस द्वारा खेला जाने वाला सटीक हिस्सा पूरी तरह से समझा नहीं गया है, लेकिन शोधकर्ताओं का मानना ​​है कि ऑस्मोप्रोटेक्टेंट्स, जैसे कि ट्रेहलोस, ग्लाइसिन बीटािन और टॉरिन, जो जीवों को अत्यधिक द्रव असंतुलन से बचाने में मदद करते हैं, शामिल हो सकते हैं। मेलेनिन नामक एक वर्णक, जिसे रॉक-इनहिबिटिंग कवक के तनाव सहिष्णुता को बढ़ाने के लिए कहा जाता है, और हीट शॉक प्रोटीन भी एक भूमिका निभा सकते हैं।

बैक्टीरिया की एक घूर्णन कास्ट कम पोषक तत्वों वाले आहार पर जीवित रहने में मदद करती है

कभी-कभी, इन ट्रिपल व्यवस्थाओं में भागीदार, हालांकि वे तकनीकी रूप से एक दूसरे के बिना नहीं रह सकते हैं, प्रतिबद्धता के मुद्दे हैं। उदाहरण के लिए, अधिकांश माइलबग्स में अन्य बैक्टीरिया के भीतर निहित बैक्टीरिया होते हैं जो कुछ आवश्यक पोषक तत्वों के निर्माण में सहयोग करते हैं। उदाहरण के लिए, मेजबान और उसके भीतर के निवासियों में प्रत्येक में एक या अधिक से अधिक नौ जीन होते हैं जो कि फेनिलएलनिन नामक एक आवश्यक अमीनो एसिड के निर्माण के लिए आवश्यक होते हैं, जिसके बिना माइलबग अपने विशिष्ट पोषक तत्व-खराब आहार पर जीवित नहीं रह सकता। कुछ शोधकर्ताओं ने अनुमान लगाया है कि अमीनो एसिड के संश्लेषण को पूरा करने के लिए सह-सहक्रियाओं को उनके बीच चयापचयों का परिवहन करना चाहिए। और फिर भी, माइलबग्स के साथ मिलकर कौन से विशिष्ट बैक्टीरिया साथी समय के साथ और प्रजातियों में स्थानांतरित हो गए हैं। जबकि बाहरी जीवाणु - Tremblaya नामक एक बग - स्थिर रहने के लिए जाता है, आंतरिक एक की पहचान अत्यधिक परिवर्तनशील है। (हालांकि सदोमलियों के रूप में ज्ञात एकल वंश से हमेशा।) वैज्ञानिकों को यह पता है क्योंकि बहुत से माइलबग्स न केवल अपने वर्तमान निवासियों के डीएनए पर निर्भर करते हैं - उनमें बैक्टीरिया के डीएनए भी होते हैं जो अब उनके अंदर नहीं रहते हैं - चुराए गए पदार्थ उन्हें बनाने में मदद करते हैं। पोषक तत्व जो इसके वर्तमान निवासी नहीं कर सकते। लेकिन भीतर के जीवाणुओं और इसके डीएनए में कितनी अच्छी तरह से अदला-बदली होती है, यह अभी तक समझ में नहीं आया है।

जबकि ट्रिपल में से कुछ साथी पर्यावरण के माध्यम से अपने मेजबान का उपनिवेश करते हैं या मेजबान डीएनए में एकीकृत हो जाते हैं - जैसा कि हमने माइलबग्स के साथ देखा - दूसरों को सामाजिक रूप से प्रसारित किया जाता है, एक मेजबान से दूसरे में, या मेजबान सेल के साथ विभाजित करें। अंतिम दो साधनों का उपयोग दीमक द्वारा किया जाता है, जिनके आंतों में सहजीवन - अमीबा जैसे प्रोटिस्ट - बदले में, अपने स्वयं के जीवाणु सीबम होते हैं। साथ में, बैक्टीरिया और प्रोटीस्ट दीमक को लकड़ी को पचाने की अनुमति देने का काम करते हैं। यद्यपि अधिकांश आंत प्रोटिस्ट हर बार एक दीमक मोल्ट हो जाते हैं - जो परिपक्व होने पर तीन बार होता है - दीमक कॉलोनी के सदस्यों के बीच भोजन या तरल पदार्थ के हस्तांतरण के दौरान प्रोटॉक को बंद कर दिया जाता है। (दीमक और अन्य सामाजिक कीड़े आमतौर पर रेगुलेटेड लिक्विड फूड, ट्रोफिलेक्सिस नामक एक प्रक्रिया के आदान-प्रदान में संलग्न होते हैं।) बैक्टीरियल एंडोसिमबियंट्स, इस बीच, हर बार दीमक के प्रोटिस्ट विभाजित करते हैं, खुद को प्रजनन करते हैं।

इस सबका क्या मतलब है?

तो ये रूसी गुड़िया व्यवस्था कैसे विकसित हुई? यह एक प्रश्न है कि वैज्ञानिक अभी भी इस पर विचार कर रहे हैं, लेकिन कम से कम दीमक और इसके सहजीवन के लिए, यह प्रक्रिया तब हुई है जबकि यह प्रजाति अभी भी अपने मौजूदा स्वरूप में विकसित हो रही है। मॉलिक्यूलर इकोलॉजी में प्रकाशित 2007 के एक पत्र में वैज्ञानिकों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने आनुवंशिक विश्लेषण के आधार पर दीमक, प्रोटिस्ट और बैक्टीरिया के बीच cospeciation की प्रक्रिया का वर्णन किया। यह एक बहु-प्रजाति सहजीवन में सह-सट्टा का पहला अध्ययन था।

बहु-प्रजाति सहजीवन हमारे द्वारा महसूस किए जाने से अधिक सामान्य हो सकते हैं। पिछले साल, शोधकर्ताओं ने पाया कि अधिकांश लाइकेन में एक नहीं बल्कि दो कवक होते हैं। यह एक आकर्षक अंतर्दृष्टि है, यह देखते हुए कि लाइकेन्स ने ऐसे पारस्परिक रूप से लाभकारी गठबंधनों का बहुत अध्ययन किया।

आई कंटेनर मल्टीट्यूड एक बहु-भाग वीडियो श्रृंखला है जो माइक्रोबायोम की अद्भुत, छिपी दुनिया की खोज के लिए समर्पित है। इस श्रृंखला की मेजबानी विज्ञान लेखक एड योंग द्वारा की गई है और इसका निर्माण एचएचएमआई टैंगल्ड बैंक स्टूडियो ने रूम 608 के साथ मिलकर किया है।