বিজ্ঞানীরা ব্যাপকভাবে একমত যে জটিল জীবনের উদ্ভব হয়েছিল দুটি ভিন্ন অণুজীবের মধ্যে ঘনিষ্ঠ অংশীদারিত্বের পর। এই একত্রীকরণ অবশেষে উদ্ভিদ, প্রাণী এবং ছত্রাকের জন্ম দেয়, যা সম্মিলিতভাবে ইউক্যারিওটস নামে পরিচিত। তবুও একটি বড় প্রশ্ন বছরের পর বছর ধরে রয়ে গেছে। যদি একজনের বেঁচে থাকার জন্য অক্সিজেনের প্রয়োজন হয় যখন অন্যটিকে শুধুমাত্র অক্সিজেন-মুক্ত পরিবেশে উন্নতি করতে বিশ্বাস করা হয়, তাহলে এই দুটি জীব কীভাবে মিলিত হয়েছিল?
অস্টিনের টেক্সাস বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকরা এখন এমন প্রমাণ রিপোর্ট করেছেন যা সেই ধাঁধার সমাধান করতে পারে। জার্নালে লেখা প্রকৃতিদলটি Asgard Archaea নামক জীবাণুর একটি গ্রুপের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করেছিল, যেগুলি জটিল জীবনের পূর্বপুরুষদের নিকটাত্মীয় বলে মনে করা হয়। যদিও বেশিরভাগ পরিচিত অ্যাসগার্ড গভীর সমুদ্রে বা অন্যান্য অক্সিজেন-মুক্ত পরিবেশে বাস করে, নতুন গবেষণায় বলা হয়েছে যে এই গোষ্ঠীর কিছু সদস্য অক্সিজেন সহ্য করতে বা এমনকি ব্যবহার করতে পারে। আবিষ্কারটি দীর্ঘস্থায়ী তত্ত্বকে শক্তিশালী করে যে জটিল জীবন ভবিষ্যদ্বাণী অনুসারে বিবর্তিত হয়েছিল, সম্ভবত এমন পরিবেশে যেখানে অক্সিজেন উপস্থিত ছিল।
ইউটি-এর সামুদ্রিক বিজ্ঞান এবং সমন্বিত জীববিজ্ঞানের সহযোগী অধ্যাপক ব্রেট বেকার বলেছেন, “আজকের বেশিরভাগ অ্যাসগার্ড জীবিত অক্সিজেনবিহীন পরিবেশে পাওয়া গেছে।” “কিন্তু এটা দেখা যাচ্ছে যে ইউক্যারিওটগুলির সাথে সবচেয়ে ঘনিষ্ঠভাবে অক্সিজেনযুক্ত জায়গায় বাস করে, যেমন অগভীর উপকূলীয় পলি এবং জলের কলামে ভাসমান, এবং তাদের প্রচুর বিপাকীয় পথ রয়েছে যা অক্সিজেন ব্যবহার করে। এটি পরামর্শ দেয় যে এই প্রক্রিয়াগুলি আমাদের ইউক্যারিওটিক পূর্বপুরুষের মধ্যেও ঘটতে পারে।”
মহান জারণ ঘটনা এবং প্রাথমিক ইউক্যারিওটস
বেকারের দল Asgard Archaea এর জিনোমগুলি অধ্যয়ন করে গোষ্ঠীর নতুন শাখাগুলি সনাক্ত করতে এবং এই জীবাণুগুলি কীভাবে শক্তি উত্পাদন করে তা আরও ভালভাবে বোঝার জন্য। তাদের সর্বশেষ অনুসন্ধানগুলি ভূতাত্ত্বিক এবং জীবাশ্মবিদরা পৃথিবীর প্রাথমিক বায়ুমণ্ডল সম্পর্কে পুনর্গঠন করেছেন তার সাথে মেলে।
1.7 বিলিয়ন বছর আগে, বায়ুমণ্ডলে অক্সিজেনের মাত্রা অত্যন্ত কম ছিল। তারপরে, বিজ্ঞানীরা যাকে গ্রেট অক্সিডেশন ইভেন্ট বলে, সেই সময়ে অক্সিজেনের ঘনত্ব দ্রুত বৃদ্ধি পায়, অবশেষে আজকের মতো মাত্রায় পৌঁছে। এই নাটকীয় বৃদ্ধির কয়েক মিলিয়ন বছরের মধ্যে, ইউক্যারিওটের প্রাচীনতম মাইক্রোফসিলগুলি জীবাশ্ম রেকর্ডে উপস্থিত হয়। এই ঘনিষ্ঠ সময়টি পরামর্শ দেয় যে জটিল জীবনের উত্থানে অক্সিজেন একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করেছে।
“বাস্তবটি হল যে কিছু আসগার্ড, যারা আমাদের পূর্বপুরুষ, অক্সিজেন ব্যবহার করতে সক্ষম হয়েছিল,” বেকার বলেছিলেন। “পরিবেশে অক্সিজেন আবির্ভূত হয়েছিল, এবং অ্যাসগার্ডরা এটি গ্রহণ করেছিল। তারা অক্সিজেন ব্যবহারে একটি শক্তিশালী সুবিধা খুঁজে পেয়েছিল এবং তারপরে তারা ইউক্যারিওটে বিবর্তিত হয়েছিল।”
সিম্বিওসিস এবং মাইটোকন্ড্রিয়ার জন্ম
প্রচলিত মডেলটি মনে করে যে ইউক্যারিওটসের উদ্ভব হয়েছিল যখন একজন অ্যাসগার্ড আর্কিওন একটি আলফাপ্রোটোব্যাকটেরিয়ামের সাথে একটি সিম্বিওটিক সম্পর্ক তৈরি করেছিল। সময়ের সাথে সাথে, উভয় জীবই একটি একক কোষে একত্রিত হয়। আলফাপ্রোটোব্যাকটেরিয়া শেষ পর্যন্ত মাইটোকন্ড্রিয়াতে বিবর্তিত হয়, ইউক্যারিওটিক কোষের অভ্যন্তরে গঠন যা শক্তি উৎপন্ন করে।
এই গবেষণায়, গবেষকরা অ্যাসগার্ড আর্চিয়ার পরিচিত জেনেটিক বৈচিত্র্যকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রসারিত করেছেন। তিনি হিমডালার্চিয়া সহ স্বতন্ত্র গোষ্ঠীগুলিকে চিহ্নিত করেছিলেন, যা বিশেষভাবে ইউক্যারিওটসের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত কিন্তু বর্তমানে তুলনামূলকভাবে অস্বাভাবিক।
ফ্রান্সের প্যারিসের ইনস্টিটিউট পাস্তুরের পোস্টডক্টরাল গবেষক সহ-লেখক ক্যাথরিন এপলার বলেছেন, “এই অ্যাসগার্ড আর্চিয়াগুলি প্রায়ই কম-কভারেজ সিকোয়েন্সিং দ্বারা মিস করা হয়।” “ব্যাপক সিকোয়েন্সিং প্রচেষ্টা এবং সিকোয়েন্স এবং স্ট্রাকচারাল পদ্ধতির স্তরবিন্যাস আমাদের এমন নিদর্শন দেখতে সক্ষম করেছে যা এই জিনোমিক প্রসারণের আগে দৃশ্যমান ছিল না।”
বড় আকারের জিনোম সিকোয়েন্সিং প্রচেষ্টা
অ্যাপলারের পিএইচডি দিয়ে কাজ শুরু হয়। থেকে ফলাফল. টেক্সাস বিশ্ববিদ্যালয়ের ইনস্টিটিউট অফ মেরিন সায়েন্সে 2019 সালে গবেষণা, যখন তারা সামুদ্রিক পলল থেকে ডিএনএ বের করে। UT টিম এবং সহযোগীরা শেষ পর্যন্ত 13,000 টিরও বেশি নতুন মাইক্রোবিয়াল জিনোম একত্রিত করেছে। প্রকল্পটি বেশ কয়েকটি সামুদ্রিক অভিযান থেকে নমুনা সংগ্রহ করেছে এবং প্রায় 15 টেরাবাইট পরিবেশগত ডিএনএ বিশ্লেষণ করতে হবে।
এই বিস্তৃত ডেটাসেট থেকে, গবেষকরা শত শত নতুন অ্যাসগার্ড জিনোম উদ্ধার করেছেন, যা গ্রুপের পরিচিত জিনোমিক বৈচিত্র্যকে প্রায় দ্বিগুণ করেছে। জেনেটিক সাদৃশ্য এবং পার্থক্য তুলনা করে, তারা জীবনের একটি বর্ধিত Asgard Archaea গাছ তৈরি করেছে। নতুন চিহ্নিত জিনোমগুলি পূর্বে অজানা প্রোটিন ক্লাস্টারগুলিও প্রকাশ করেছিল, যা এই জীবাণুর মধ্যে স্বীকৃত এনজাইমেটিক শ্রেণীর সংখ্যা দ্বিগুণ করে।
অক্সিজেন বিপাক প্রোটিনের AI বিশ্লেষণ
দলটি তখন হেইমডালার্চিয়াকে আরও ঘনিষ্ঠভাবে পরীক্ষা করে, তাদের প্রোটিনকে ইউক্যারিওটে পাওয়া প্রোটিনের সাথে তুলনা করে যা শক্তি উৎপাদন এবং অক্সিজেন বিপাকের সাথে জড়িত। এটি করার জন্য, তারা প্রোটিনের ত্রিমাত্রিক আকৃতির পূর্বাভাস দিতে AlphaFold2 নামক একটি কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা ব্যবস্থা ব্যবহার করেছিল। যেহেতু একটি প্রোটিনের গঠন নির্ধারণ করে কিভাবে এটি কাজ করে, এই বিশ্লেষণটি গুরুত্বপূর্ণ সূত্র প্রদান করে।
ফলাফলগুলি প্রকাশ করেছে যে অনেক হেইমডালার্চিয়া প্রোটিন অক্সিজেন-ভিত্তিক, শক্তি-দক্ষ বিপাকের জন্য ইউক্যারিওটিক কোষ দ্বারা ব্যবহৃত প্রোটিনের সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ। এই কাঠামোগত মিল এই ধারণার জন্য অতিরিক্ত সমর্থন প্রদান করে যে জটিল জীবনের পূর্বপুরুষরা ইতিমধ্যে অক্সিজেন ব্যবহার করার জন্য অভিযোজিত হয়েছিল।
গবেষণায় অন্যান্য অবদানকারীদের মধ্যে রয়েছে প্রাক্তন UT গবেষক জিয়ানজে গং (এখন চীনের শানডং বিশ্ববিদ্যালয়ে), পেড্রো লিও (এখন নেদারল্যান্ডসের র্যাডবাউড বিশ্ববিদ্যালয়ে), মার্গুয়েরাইট ল্যাংভিগ (এখন উইসকনসিন-ম্যাডিসন বিশ্ববিদ্যালয়ে) এবং ভ্যালেরি ডি আন্দা (এখন ভিয়েনা বিশ্ববিদ্যালয়ে)। অস্ট্রেলিয়ার মোনাশ ইউনিভার্সিটির জেমস লিংফোর্ড এবং ক্রিস গ্রিনিং, সেইসাথে নেদারল্যান্ডসের ওয়াগেনিনজেন ইউনিভার্সিটির ক্যাসিয়ানি প্যানাগিওটু এবং থিজস এত্তেমাও গবেষণায় অংশ নেন।
গর্ডন এবং বেটি মুর এবং সিমন্স ফাউন্ডেশন, চীনের ন্যাশনাল ন্যাচারাল সায়েন্স ফাউন্ডেশন এবং অস্ট্রেলিয়ার ন্যাশনাল হেলথ অ্যান্ড মেডিকেল রিসার্চ কাউন্সিল দ্বারা আংশিকভাবে তহবিল সরবরাহ করা হয়েছিল।
