Tuesday, September 27, 2022
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बेस्ट बग्स: कैसे ई. कोलाई एक स्टिंकबग सिम्बियन्ट में विकसित होता है?

मैंकीड़े जानवरों का एक अविश्वसनीय रूप से सफल वर्ग हैं: उन्होंने हर महाद्वीप पर विजय प्राप्त की है और लगभग हर स्थलीय पारिस्थितिकी तंत्र में फैल गए हैं। लेकिन उन्होंने इसे अकेले नहीं किया। कीड़ों की कई प्रजातियां कम से कम अपनी सफलता का कुछ हिस्सा पोषक तत्व-उत्पादक सहजीवी जीवाणुओं के लिए देती हैं, जो कीड़ों को ऐसे आहार पर जीवित रहने की अनुमति देते हैं जो अन्य जानवरों के लिए या बैक्टीरिया की सहायता के बिना असंभव होगा।

जबकि कीड़ों और जीवाणुओं के बीच की साझेदारी का दशकों से अध्ययन किया गया है, वे कैसे बनते हैं यह एक रहस्य बना हुआ है। अब, 4 अगस्त को प्रकाशित एक अध्ययन में प्रकृति सूक्ष्म जीव विज्ञानशोधकर्ताओं ने प्रयोगशाला में बैक्टीरिया के विकास को एक नई कीट-बैक्टीरिया साझेदारी बनाने के लिए निर्देशित किया, जिससे यह पता चलता है कि ये सहजीवन प्रकृति में कैसे विकसित हो सकते हैं।

“यह अध्ययन बहुत ही उपन्यास और रोमांचक है क्योंकि यह आश्चर्यजनक आसानी से दिखाता है जिसके साथ सूक्ष्म जीव सहजीवन बनने के लिए विकसित हो सकते हैं,” एलिसन रेवेन्सक्राफ्टअर्लिंग्टन में टेक्सास विश्वविद्यालय में एक कीट माइक्रोबायोम शोधकर्ता जो इस अध्ययन में शामिल नहीं था, बताता है वैज्ञानिक ईमेल पर।

इस अध्ययन में, जापान में नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ एडवांस्ड इंडस्ट्रियल साइंस एंड टेक्नोलॉजी (एआईएसटी) के शोधकर्ताओं ने स्टिंकबग (प्लाउतिया स्टालिया) नमूने के तौर पर। इस प्रजाति के पेट में विशेष तहखाना होता है जहां यह एक जीवाणु साथी रखता है (पैंटोइया सपा।) जो बग के अस्तित्व के लिए महत्वपूर्ण है। जबकि शोधकर्ता 100 प्रतिशत सुनिश्चित नहीं हैं कि बैक्टीरिया को इतना आवश्यक क्या बनाता है पी. स्टालियाअध्ययन सह-लेखक और एआईएसटी सहजीवी विकास शोधकर्ता ताकेमा फुकात्सु कहता है वैज्ञानिक स्टिंकबग्स की अन्य प्रजातियां बी विटामिन और आवश्यक अमीनो एसिड का उत्पादन करने के लिए सहजीवी बैक्टीरिया पर निर्भर करती हैं, इसलिए इसकी संभावना है पी. स्टालियाके सहजीवी जीवाणु एक समान कार्य करते हैं।

जब शोधकर्ताओं ने स्टिंकबग की जगह ले ली पैंटोइया हाइपरम्यूटिंग स्ट्रेन के साथ ई कोलाईकेवल पांच से दस प्रतिशत कीड़े वयस्कता तक जीवित रहे, और जिन्होंने किया वे छोटे और भूरे रंग के थे-एक स्वस्थ स्टिंकबग के जीवंत हरे रंग से एक तेज विपरीत।

वयस्क स्टिंकबग (प्लाउतिया स्टालिया)

मिनोरू मोरियामा

हाइपरम्यूटिंग के साथ स्टिंकबग्स के 19 समूहों में ई कोलाई, वैज्ञानिकों ने प्रत्येक पीढ़ी से स्वास्थ्यप्रद कीड़े लिए (या तो विकास द्वारा या स्वास्थ्यप्रद रंग द्वारा निर्धारित) और 12 पीढ़ियों के लिए प्रक्रिया को दोहराते हुए अपने बैक्टीरिया को अगली पीढ़ी तक पहुँचाया। समय के साथ, ई कोलाई बग्स के दो समूहों में स्ट्रेन स्टिंकबग्स के लिए फायदेमंद लगते हैं: इन स्ट्रेन के साथ लगाए गए बग्स ने रंग में सुधार किया था और आम तौर पर पिछली पीढ़ियों की तुलना में वयस्कता में जीवित रहने की अधिक संभावना थी।

लाभकारी बनने से पहले और बाद में इन दो उपभेदों के जीनोम का विश्लेषण करके, वैज्ञानिकों ने निर्धारित किया कि दोनों उपभेदों में उत्परिवर्तन थे जो कार्बन कैटोबोलाइट दमन (सीसीआर) मार्ग को बाधित करते थे। सीसीआर मार्ग बैक्टीरिया को जीवित रहने में मदद करता है जब ग्लूकोज (उनका पसंदीदा कार्बन स्रोत) ऊर्जा के लिए अन्य कार्बन स्रोतों का उपभोग करने की अनुमति देकर दुर्लभ होता है, और इसमें सैकड़ों अन्य जीनों का अप या डाउन-रेगुलेशन शामिल होता है।

यह अध्ययन बहुत ही नवीन और रोमांचक है क्योंकि यह आश्चर्यजनक सहजता को दर्शाता है जिसके साथ रोगाणु सहजीवन बनने के लिए विकसित हो सकते हैं।

-एलिसन रेवेन्सक्राफ्ट, टेक्सास विश्वविद्यालय, अर्लिंग्टन

शोधकर्ता अभी तक निश्चित नहीं हैं कि ये उत्परिवर्तन क्यों फायदेमंद हैं ई कोलाईलेकिन एक परिकल्पना यह है कि वे गट क्रिप्ट वातावरण में बैक्टीरिया के समायोजन को आसान बना सकते हैं।

फुकत्सु कहते हैं, स्टिंकबग के क्रिप्ट के अंदर, बैक्टीरिया के पास पर्याप्त ग्लूकोज तक पहुंच नहीं हो सकती है। सामान्य रूप से, ई कोलाई CCR पाथवे को चालू करने का प्रयास कर सकते हैं, लेकिन स्टिंकबग के अंदर उनके शोषण के लिए अन्य कार्बन स्रोत नहीं हैं।

“इसलिए,” फुकत्सु कहते हैं, “बैक्टीरिया बार-बार अपने चयापचय को व्यर्थ में बदल सकते हैं, जो बैक्टीरिया के लिए एक भारी चयापचय लागत होनी चाहिए। सीसीआर मार्ग को निष्क्रिय करके ऐसी चयापचय लागत को समाप्त करना बैक्टीरिया के लिए और अंततः मेजबान के लिए भी लाभ का एक संभावित स्रोत है।”

फुकत्सु का कहना है कि इस चयापचय लागत से बचने के परिणामस्वरूप मेजबान के लिए आवश्यक पोषक तत्वों का अधिक कुशल जीवाणु उत्पादन हो सकता है, या मेजबान के अंदर अधिक बैक्टीरिया को जीवित रहने की अनुमति मिल सकती है, जिसके परिणामस्वरूप अंततः स्टिंकबग द्वारा आवश्यक पोषक तत्वों की अधिक मात्रा में परिणाम होता है।

जबकि ई कोलाईइस अध्ययन में सीसीआर मार्ग द्वारा मध्यस्थता के लिए एक कीट पारस्परिकवादी की ओर बदलाव दिखाई दिया, फुकत्सु सोचता है कि एक सीसीआर उत्परिवर्तन पारस्परिकता की ओर ले जाने वाले कई पथों में से एक है। उनका कहना है कि लैब में अभी चल रहे प्रयोगों ने कई तरह के स्ट्रेन बनाए हैं ई कोलाई जिनका स्टिंकबग्स पर लाभकारी प्रभाव सीसीआर मार्ग से संबंधित नहीं लगता है।

“बहुत सारे जीन हैं जो सिस्टम में सहजीवन की स्थापना और रखरखाव में योगदान करते हैं,” वे कहते हैं। “अब हम इन अन्य सहजीवन जीन की तलाश कर रहे हैं। . . . सभी रास्तों को स्पष्ट करने से हमें सहजीवन के तंत्र की अधिक संपूर्ण, अधिक व्यापक समझ प्राप्त होगी।”

रेवेन्सक्राफ्ट कहते हैं, यह अध्ययन का अत्यधिक महत्वपूर्ण क्षेत्र है। “हमें एहसास हो रहा है कि इसलिए अधिकांश जानवरों और पौधों की जीव विज्ञान सूक्ष्मजीव भागीदारों पर निर्भर करता है। . . . पारस्परिकता कैसे विकसित होती है इसका अध्ययन करने से हमें समझने में मदद मिलेगी कैसे बैक्टीरिया हम दोनों को और उन जानवरों और पौधों को महत्वपूर्ण कार्य प्रदान करते हैं जिन पर हम निर्भर हैं।”

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