ग्वाडेलोप के मैंग्रोव में पाए जाने वाले विशालकाय फिलामेंटस बैक्टीरिया: अनुसंधान



एएनआई |
अपडेट किया गया:
जून 25, 2022 20:44 प्रथम

वाशिंगटन [US], 25 जून (एएनआई): शोधकर्ताओं ने एक ‘मैक्रो’ माइक्रोब की रूपात्मक और जीनोमिक विशेषताओं का वर्णन किया है – ग्वाडेलोप के मैंग्रोव में खोजे गए एकल कोशिका से बना एक विशाल फिलामेंटस जीवाणु। विभिन्न माइक्रोस्कोपी तकनीकों का उपयोग करते हुए, टीम ने उपन्यास, झिल्ली-बाध्य डिब्बों का भी अवलोकन किया, जिनमें डीएनए क्लस्टर होते हैं जिन्हें ‘पेपिन’ कहा जाता है।
असामान्य आकार उल्लेखनीय है क्योंकि बैक्टीरिया आमतौर पर माइक्रोस्कोप की सहायता के बिना दिखाई नहीं देते हैं। अमेरिकी ऊर्जा विभाग (डीओई) में संयुक्त नियुक्तियों वाले एक वैज्ञानिक जीन-मैरी वोलैंड ने कहा, “यह अधिकांश बैक्टीरिया से 5,000 गुना बड़ा है। इसे संदर्भ में कहें तो यह माउंट एवरेस्ट जितना लंबा इंसान का सामना करने जैसा होगा।” संयुक्त जीनोम संस्थान (JGI), लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी (बर्कले लैब) में स्थित विज्ञान उपयोगकर्ता सुविधा का एक डीओई कार्यालय और मेनलो पार्क, कैलिफ़ोर्निया में कॉम्प्लेक्स सिस्टम रिसर्च (LRC) के लिए प्रयोगशाला। 24 जून, 2022 में, जर्नल साइंस, वोलैंड और सहकर्मियों के अंक, जिसमें जेजीआई और बर्कले लैब, एलआरसी और ग्वाडेलोप में यूनिवर्सिटी डेस एंटिल्स के शोधकर्ता शामिल हैं, ने इस विशाल फिलामेंटस जीवाणु की रूपात्मक और जीनोमिक विशेषताओं का वर्णन किया है। अपने जीवन चक्र के साथ।
अधिकांश जीवाणुओं के लिए, उनका डीएनए उनकी कोशिकाओं के कोशिका द्रव्य के भीतर स्वतंत्र रूप से तैरता है। बैक्टीरिया की यह नई खोजी गई प्रजाति अपने डीएनए को अधिक व्यवस्थित रखती है। “परियोजना का बड़ा आश्चर्य यह महसूस करना था कि ये जीनोम प्रतियां जो पूरे सेल में फैली हुई हैं, वास्तव में एक संरचना के भीतर समाहित हैं जिसमें झिल्ली है, ” वोलैंड ने कहा। “और यह एक जीवाणु के लिए बहुत अप्रत्याशित है।”
मैंग्रोव में अजीब मुठभेड़
जीवाणु की खोज 2009 में ग्वाडेलोप में एंटिल्स विश्वविद्यालय में एक समुद्री जीव विज्ञान के प्रोफेसर ओलिवियर ग्रोस ने की थी। ग्रोस का शोध समुद्री मैंग्रोव सिस्टम पर केंद्रित है, और वह सल्फर-समृद्ध मैंग्रोव तलछट में सल्फर-ऑक्सीकरण सहजीवन की तलाश कर रहा था। अपनी प्रयोगशाला से बहुत दूर जब उन्हें पहली बार बैक्टीरिया का सामना करना पड़ा। “जब मैंने उन्हें देखा, तो मैंने सोचा, ‘अजीब’,” उन्होंने कहा। “शुरुआत में मैंने सोचा था कि यह कुछ उत्सुक था, कुछ सफेद फिलामेंट्स जिन्हें तलछट में किसी पत्ते की तरह जोड़ा जाना चाहिए।” प्रयोगशाला ने अगले कुछ वर्षों में कुछ माइक्रोस्कोपी अध्ययन किए, और महसूस किया कि यह एक सल्फर-ऑक्सीकरण प्रोकैरियोट था।
सिल्विना गोंजालेज-रिज़ो, एंटिल्स विश्वविद्यालय में आणविक जीव विज्ञान के एक सहयोगी प्रोफेसर और अध्ययन पर सह-प्रथम लेखक, ने प्रोकैरियोट की पहचान और वर्गीकरण के लिए 16S rRNA जीन अनुक्रमण किया। “मैंने सोचा था कि वे यूकेरियोट्स थे; मुझे नहीं लगता था कि वे बैक्टीरिया थे क्योंकि वे बहुत सारे फिलामेंट्स के साथ इतने बड़े थे,” उसने अपनी पहली छाप को याद किया। “हमने महसूस किया कि वे अद्वितीय थे क्योंकि यह एक एकल कोशिका की तरह दिखता था। तथ्य यह है कि वे एक ‘मैक्रो’ सूक्ष्म जीव थे!”
ग्रोस ने कहा, “वह समझ गई थी कि यह थियोमार्गरीटा जीन से संबंधित एक जीवाणु था।” “उसने इसका नाम Ca. Thiomargarita magnifica रखा।”
“Magnifica क्योंकि लैटिन में मैग्नस का अर्थ बड़ा होता है और मुझे लगता है कि यह फ्रेंच शब्द magnifique की तरह बहुत खूबसूरत है,” गोंजालेज-रिज़ो ने समझाया। “इस तरह की खोज बैक्टीरियल मॉर्फोटाइप के बारे में नए प्रश्न खोलती है जिनका पहले कभी अध्ययन नहीं किया गया है।”
विशालकाय जीवाणु की विशेषता

वोलैंड विशाल थियोमार्गरीटा बैक्टीरिया के साथ जुड़ गया जब वह पोस्टडॉक्टरल फेलो के रूप में ग्रोस लैब में लौटा। जब उन्होंने एलआरसी में खोज-आधारित पद के लिए आवेदन किया, जो उन्हें जेजीआई में काम करते हुए देखेगा, तो ग्रोस ने उन्हें परियोजना पर शोध जारी रखने की अनुमति दी।
जेजीआई में वोलैंड ने सीए की पढ़ाई शुरू की। मैंग्रोव में यह सल्फर-ऑक्सीडाइजिंग, कार्बन फिक्सिंग जीवाणु क्या कर रहा था, इसे बेहतर ढंग से समझने के लिए तंजा वॉयके के सिंगल सेल ग्रुप में टी। मैग्निफिसा। “मैंग्रोव और उनके माइक्रोबायोम कार्बन साइकलिंग के लिए महत्वपूर्ण पारिस्थितिक तंत्र हैं। यदि आप उस स्थान को देखते हैं, जिस पर वे वैश्विक स्तर पर कब्जा करते हैं, तो यह दुनिया भर के तटीय क्षेत्र का 1% से भी कम है। लेकिन जब आप कार्बन भंडारण को देखते हैं, तो आप पाएंगे कि वे तटीय तलछट में संग्रहीत कार्बन का 10-15% योगदान करते हैं, “वोयके ने कहा, जो जेजीआई के माइक्रोबियल प्रोग्राम के प्रमुख हैं और लेख के वरिष्ठ लेखकों में से एक हैं। अन्य सूक्ष्मजीवों के साथ उनकी संभावित बातचीत के आलोक में टीम को इन बड़े जीवाणुओं का अध्ययन करने के लिए भी मजबूर किया गया था। वोयके ने कहा, “हमने इस परियोजना को जेजीआई के अंतर-जीवों की बातचीत के रणनीतिक जोर के तहत शुरू किया, क्योंकि बड़े सल्फर बैक्टीरिया को सहजीवन के लिए गर्म स्थान के रूप में दिखाया गया है।” “फिर भी परियोजना हमें एक बहुत अलग दिशा में ले गई,” उसने कहा।
वोलैंड ने इन विशाल कोशिकाओं को तीन आयामों में और अपेक्षाकृत उच्च आवर्धन पर कल्पना करने की चुनौती ली। उदाहरण के लिए, हार्ड एक्स-रे टोमोग्राफी जैसी विभिन्न माइक्रोस्कोपी तकनीकों का उपयोग करते हुए, उन्होंने 9.66 मिमी तक पूरे फिलामेंट्स की कल्पना की और पुष्टि की कि वे वास्तव में बहुकोशिकीय फिलामेंट्स के बजाय विशाल एकल कोशिकाएं हैं, जैसा कि अन्य बड़े सल्फर बैक्टीरिया में आम है। वह बर्कले लैब में उपलब्ध इमेजिंग सुविधाओं का उपयोग करने में भी सक्षम थे, जैसे कि कॉन्फोकल लेजर स्कैनिंग माइक्रोस्कोपी और ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (टीईएम) ताकि फिलामेंट्स और सेल मेम्ब्रेन को अधिक विवरण में देखा जा सके। इन तकनीकों ने उन्हें डीएनए क्लस्टर वाले उपन्यास, झिल्ली-बाध्य डिब्बों का निरीक्षण करने की अनुमति दी। उन्होंने फलों में छोटे बीजों के बाद इन जीवों को “पेपिन” करार दिया। एकल कोशिकाओं में डीएनए क्लस्टर बहुतायत से थे।
टीम ने कोशिका की जीनोमिक जटिलता के बारे में सीखा। जैसा कि वोलैंड ने नोट किया, “बैक्टीरिया में अधिकांश बैक्टीरिया की तुलना में तीन गुना अधिक जीन होते हैं और सैकड़ों हजारों जीनोम प्रतियां (पॉलीप्लोइडी) होती हैं जो पूरे सेल में फैली होती हैं।” जेजीआई टीम ने आणविक स्तर पर पांच जीवाणु कोशिकाओं का विश्लेषण करने के लिए एकल कोशिका जीनोमिक्स का उपयोग किया। उन्होंने जीनोम को बढ़ाया, अनुक्रमित और इकट्ठा किया। समानांतर में, ग्रोस की प्रयोगशाला ने प्रोटीन बनाने की गतिविधियों में शामिल क्षेत्रों की पहचान करने के लिए बोनकैट नामक एक लेबलिंग तकनीक का भी उपयोग किया, जिसने पुष्टि की कि संपूर्ण जीवाणु कोशिकाएं सक्रिय थीं।
एलआरसी के संस्थापक और सीईओ और लेख के वरिष्ठ लेखकों में से एक शैलेश दाते ने कहा, “यह परियोजना यह प्रदर्शित करने का एक अच्छा अवसर रही है कि कुछ सरल जीवों में जटिलता कैसे विकसित हुई है।” “जिन चीजों पर हमने तर्क दिया है उनमें से एक यह है कि वर्तमान में किए जा रहे कार्यों की तुलना में जैविक जटिलता को और अधिक विस्तार से देखने और अध्ययन करने की आवश्यकता है। इसलिए जिन जीवों को हम बहुत सरल मानते हैं, उनमें कुछ आश्चर्य हो सकता है।”
LRC ने जॉन टेम्पलटन फाउंडेशन और गॉर्डन और बेट्टी मूर फाउंडेशन से अनुदान के माध्यम से वोलैंड के लिए धन उपलब्ध कराया। गॉर्डन और बेट्टी मूर फाउंडेशन की सारा बेंडर ने कहा, “यह अभूतपूर्व खोज प्राकृतिक दुनिया की हमारी समझ को आगे बढ़ाने के लिए मौलिक, रचनात्मक अनुसंधान परियोजनाओं का समर्थन करने के महत्व पर प्रकाश डालती है।” “हम यह जानने के लिए उत्सुक हैं कि कैसे Ca. Thiomargarita magnifica का लक्षण वर्णन एक जीवाणु कोशिका का गठन करने वाले वर्तमान प्रतिमान को चुनौती देता है और माइक्रोबियल अनुसंधान को आगे बढ़ाता है।”
एक विशालकाय जीवाणु, अनेक शोध प्रश्न
टीम के लिए, सीए की विशेषता। Thiomargarita magnifica ने कई नए शोध प्रश्नों का मार्ग प्रशस्त किया है। उनमें से, मैंग्रोव पारिस्थितिकी तंत्र में जीवाणु की भूमिका है। “हम जानते हैं कि यह कैरिबियन में मैंग्रोव पारिस्थितिकी तंत्र के तलछट के ऊपर बढ़ रहा है और संपन्न हो रहा है,” वोलैंड ने कहा। “चयापचय के मामले में, यह रसायन संश्लेषण करता है, जो पौधों के लिए प्रकाश संश्लेषण के समान प्रक्रिया है।” एक और उत्कृष्ट प्रश्न यह है कि क्या पेपिन नाम के नए जीवों ने थियोमार्गरिटा मैग्निफ़ा चरम आकार के विकास में भूमिका निभाई है, और अन्य जीवाणु प्रजातियों में पेपिन मौजूद हैं या नहीं। पेपिन का सटीक गठन और इन संरचनाओं के भीतर और बाहर आणविक प्रक्रियाएं कैसे होती हैं और कैसे नियंत्रित होती हैं, इसका भी अध्ययन किया जाना बाकी है।
गोंजालेज-रिज़ो और वोयके दोनों ही कुछ जवाब पाने के तरीके के रूप में प्रयोगशाला में बैक्टीरिया की सफलतापूर्वक खेती करते हुए देखते हैं। “अगर हम इन जीवाणुओं को एक प्रयोगशाला सेटिंग में बनाए रख सकते हैं, तो हम उन तकनीकों का उपयोग कर सकते हैं जो अभी संभव नहीं हैं,” वोयके ने कहा। ग्रोस अन्य बड़े जीवाणुओं को देखना चाहता है। “आप कुछ टीईएम तस्वीरें ढूंढ सकते हैं और देख सकते हैं कि पेपिन की तरह क्या दिखता है, इसलिए शायद लोगों ने उन्हें देखा लेकिन समझ में नहीं आया कि वे क्या थे। यह जांचना बहुत दिलचस्प होगा, अगर पेपिन पहले से ही हर जगह मौजूद हैं।” (एएनआई)

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