பூமியில் சிக்கலான உயிர்களை உருவாக்கும் முன் அஸ்கார்டியன் ஆர்க்கியா ஆக்ஸிஜனைப் பயன்படுத்தியதாக விஞ்ஞானிகள் கண்டுபிடித்துள்ளனர்

ஆஸ்டினில் உள்ள டெக்சாஸ் பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்களால் பூமியில் உயிர்களின் தோற்றம் பற்றிய அடிப்படை கண்டுபிடிப்பு சமீபத்தில் நேச்சர் இதழில் வெளியிடப்பட்டது. அஸ்கார்ட் ஆர்க்கியா எனப்படும் மூதாதையரின் நுண்ணுயிரிகள், இன்றைய சிக்கலான உயிரணுக்களை தோற்றுவித்த கூட்டுவாழ்வுக்கு முன்பே ஆக்ஸிஜனை வளர்சிதைமாற்றம் செய்யும் திறனை எவ்வாறு கொண்டிருந்தன என்பதை ஆய்வு விவரிக்கிறது. இந்த வெளிப்பாடு தாவரங்கள், விலங்குகள் மற்றும் பூஞ்சைகளின் தோற்றத்தை அனுமதித்த பரிணாம படிகளின் புரிதலை மாற்றுகிறது.

அனைத்து யூகாரியோடிக் உயிரினங்களின் நெருங்கிய நுண்ணுயிர் உறவினராகக் கருதப்படும் ஹெய்ம்டல்லார்சேயா எனப்படும் ஒரு குறிப்பிட்ட குழுவில் மரபணு பகுப்பாய்வு கவனம் செலுத்துகிறது. செயற்கை நுண்ணறிவு மற்றும் கடல் வண்டல்களில் இருந்து மீட்கப்பட்ட டிஎன்ஏவின் மேம்பட்ட வரிசைமுறையைப் பயன்படுத்தி, இந்த பண்டைய பரம்பரைகளில் ஏரோபிக் சுவாசத்திற்கு காரணமான மரபணுக்களை குழு கண்டறிந்தது. சிக்கலான வாழ்க்கைக்கு மாறுவது ஒரு திடீர் நிகழ்வு அல்ல, மாறாக இரசாயன தழுவலின் படிப்படியான செயல்முறை என்று தரவு குறிப்பிடுகிறது.

ஆக்சிஜன் சார்ந்த பாக்டீரியத்துடன் காற்றில்லா புரவலன் எவ்வாறு இணைந்திருக்க முடியும் என்பது பற்றிய நீண்டகால அறிவியல் விவாதத்தை முடிவுகள் தீர்க்கின்றன. முன்னதாக, இந்த தொழிற்சங்கம் முன் தயாரிப்பு இல்லாமல் உயிரியல் ரீதியாக பொருந்தாது என்று நம்பப்பட்டது. பொது மூதாதையர் ஏற்கனவே சுற்றுச்சூழலில் கிடைக்கும் ஆக்ஸிஜனை சுரண்டி, மைட்டோகாண்ட்ரியாவாக மாறும் பாக்டீரியாவை ஒருங்கிணைக்க உதவுகிறது என்பதை ஆய்வு நிரூபிக்கிறது.

இந்த வளர்சிதை மாற்ற தழுவல் தீர்க்கமான ஆற்றல்மிக்க நன்மைகளை வழங்கியது. ஆக்ஸிஜனைச் செயலாக்கும் திறன் அதிக செல்லுலார் ஆற்றலை உருவாக்க அனுமதித்தது, இது பெரிய மற்றும் சிக்கலான உயிரினங்களைத் தக்கவைக்க அத்தியாவசிய எரிபொருளாகும். பூமியின் ஆரம்பகால வளிமண்டலத்தில் ஏற்பட்ட மாற்றங்களுக்கு நேரடியான பிரதிபலிப்பாக இந்த அம்சங்கள் உருவானதாக ஆராய்ச்சி கூறுகிறது.

மரபணு மேப்பிங் மற்றும் செயற்கை நுண்ணறிவின் பயன்பாடு

இந்த முடிவுகளை அடைய, விஞ்ஞானிகள் உலகம் முழுவதும் பல கடல் பயணங்களில் சேகரிக்கப்பட்ட 13,000 க்கும் மேற்பட்ட புதிய நுண்ணுயிர் மரபணுக்களை தொகுத்து பகுப்பாய்வு செய்தனர். செயலாக்கப்பட்ட தரவுகளின் அளவு மிகப்பெரியது, செல்லுலார் பரிணாமம் பற்றிய தொடர்புடைய தகவல்களை வடிகட்டவும் மற்றும் மரபணு குறியீட்டில் மறைந்திருக்கும் வடிவங்களை அடையாளம் காணவும் சுமார் 15 டெராபைட் மூல மரபணு வரிசைமுறையை உள்ளடக்கியது.

AlphaFold2 கருவியின் பயன்பாடு கண்டுபிடிப்புகளை சரிபார்ப்பதற்கு தீர்க்கமானதாக இருந்தது, ஏனெனில் இது ஹெய்ம்டல்லார்சீயா ஆர்க்கியாவில் காணப்படும் புரதங்களின் முப்பரிமாண கட்டமைப்புகளை கணிக்க அனுமதித்தது. இந்த கட்டமைப்புகளை நவீன உயிரினங்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​தற்போதைய ஆக்ஸிஜனேற்ற வளர்சிதை மாற்றத்தில் பயன்படுத்தப்படும் புரதங்களுடனான ஒற்றுமை தெளிவாகத் தெரிந்தது, இது பரிணாம தொடர்பை உறுதிப்படுத்துகிறது.

சிக்கலான I துணைப்பிரிவுகள் மற்றும் சவ்வு ஹைட்ரஜனேஸ்கள் போன்ற முக்கியமான கூறுகள், மிகவும் பாதுகாக்கப்பட்ட கட்டமைப்புகளைக் காட்டின. செல்லுலார் மட்டத்தில் ஆற்றல் உற்பத்திக்கான முக்கிய பொறிமுறையான புரோட்டான் உந்து சக்தியின் திறமையான தலைமுறைக்கு இந்த கட்டமைப்புகள் அடிப்படை.

மேலும், குழுவால் நூற்றுக்கணக்கான புதிய மரபணுக்களை நீர் நிரல் மற்றும் வண்டல் மாதிரிகளிலிருந்து மீட்டெடுக்க முடிந்தது, அஸ்கார்டார்சியோட்டா குழுவின் மரபணு பட்டியலை கடுமையாக விரிவுபடுத்தியது. 136 கூடுதல் ஹெய்ம்டல்லார்சீயா மரபணுக்களின் அடையாளம் இந்த குறிப்பிட்ட பரம்பரையைப் பற்றிய அறிவை கிட்டத்தட்ட இரட்டிப்பாக்கியுள்ளது.

ஆக்ஸிஜன் மற்றும் பரிணாம நன்மைகளுடன் தழுவல்

செல்லுலார் சுவாசத்தில் ஆக்ஸிஜனைப் பயன்படுத்தும் திறன் பாரம்பரிய காற்றில்லா செயல்முறைகளைக் காட்டிலும் அதிக ATP – வாழ்க்கையின் ஆற்றல் நாணயத்தை உருவாக்குகிறது. இந்த கூடுதல் செயல்திறன் மில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகளில் மிகவும் சிக்கலான மற்றும் வலுவான செல்லுலார் கட்டமைப்புகளின் வளர்ச்சிக்குத் தேவையான வளர்சிதை மாற்ற ஆதரவை வழங்கியது, இது வாழ்க்கை நுண்ணிய மற்றும் எளிமையானதாக இருப்பதை நிறுத்த அனுமதிக்கிறது.

இந்த ஆர்க்கியாக்கள் ஆழமற்ற கரையோரப் படிவுகள் மற்றும் நீர் நிலைகள், ஆக்சிஜன் அளவுகள் மாறுபடும் சூழல்கள், நேரடி பரிணாமத் தழுவல் ஆகியவற்றில் வாழ்ந்ததாக சான்றுகள் தெரிவிக்கின்றன. ஆழமான, ஆக்ஸிஜன் இல்லாத மண்டலங்களில் இருந்த மற்ற பரம்பரைகளைப் போலல்லாமல், ஹெய்ம்டல்லார்சீயா ஏரோபிக் சுவாசம் சாத்தியமான மற்றும் சாதகமான இடங்களைக் கண்டறிந்தது.

ஹீம் உயிரியக்கத்திற்கான நொதிகள் மற்றும் எதிர்வினை ஆக்ஸிஜன் இனங்களின் நச்சுத்தன்மை போன்ற பாதுகாப்பு வழிமுறைகளும் அடையாளம் காணப்பட்டுள்ளன. இந்த உயிரியல் கருவிகள் ஆக்ஸிஜனேற்ற சேதத்திற்கு எதிராக செல்களைப் பாதுகாப்பதற்கு அவசியமானவை, குறிப்பாக கிரகத்தின் வேதியியலை தீவிரமாக மாற்றிய பெரிய ஆக்சிஜனேற்ற நிகழ்வு என்று அழைக்கப்படும் காலகட்டத்தில்.

எண்டோசைம்பியோடிக் கோட்பாட்டின் மறுகட்டமைப்பு

முக்கிய அறிவியல் மாதிரியானது எண்டோசைம்பியோசிஸ் மூலம் யூகாரியோட்களின் தோற்றத்தை விவரிக்கிறது, அங்கு ஒரு ஆர்க்கியா ஒரு பாக்டீரியத்தை நடத்தியது, அது இறுதியில் மைட்டோகாண்ட்ரியாவாக மாறியது. புதிய கண்டுபிடிப்பு இந்த கோட்பாட்டை செம்மைப்படுத்துகிறது, இது புரவலன் ஒரு செயலற்ற அல்லது கண்டிப்பாக காற்றில்லா உயிரினம் அல்ல, ஆனால் ஏற்கனவே ஆக்ஸிஜன் நுகர்வுக்கு முன்பே தழுவிய ஒரு உயிரினம் என்பதைக் குறிக்கிறது.

புதிய தரவுகளுடன், அஸ்கார்ட் ஹோஸ்ட் பகுதியளவு ஏரோபிக் பாதைகளைக் கொண்டிருந்தது என்பது புரிந்து கொள்ளப்படுகிறது, இது பாக்டீரியல் சிம்பியன்ட்டின் ஒருங்கிணைப்பு மற்றும் கட்டுப்பாட்டை எளிதாக்குகிறது. இந்த வளர்சிதை மாற்ற பொருந்தக்கூடிய தன்மை இணைவின் வெற்றிக்கு முக்கியமாக இருந்திருக்கும், இது புதிய கலப்பின செல் பெருகிய முறையில் ஆக்ஸிஜனேற்றப்பட்ட உலகில் செழிக்க அனுமதிக்கிறது.

சுமார் 2.4 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்பு வளிமண்டலத்தில் ஆக்சிஜன் அளவு அதிகரித்ததற்கும், யூகாரியோடிக் நுண்ணுயிரிகளின் தோற்றத்திற்கும் இடையே உள்ள தற்காலிக தற்செயல் கருதுகோளை வலுப்படுத்துகிறது. ஆக்ஸிஜன் ஒரு சுற்றுச்சூழல் துணை தயாரிப்பு மட்டுமல்ல, இந்த தொல்பொருள் பரம்பரைகளின் மூலம் உயிரியல் சிக்கலைத் தூண்டும் ஒரு செயலில் உள்ள இயந்திரம்.

• ஹெய்ம்டல்லார்சீயா ஹீம் உயிரியக்கவியல் மரபணுக் குறியீட்டைக் கொண்டுள்ளது.
• பரம்பரை ஆக்ஸிஜனேற்ற சேதத்திற்கு எதிராக வலுவான பாதுகாப்பு வழிமுறைகளை வழங்குகிறது.
• அடையாளம் காணப்பட்ட புரதங்கள் மைட்டோகாண்ட்ரியல் வளாகங்கள் III மற்றும் IV போன்றது.
• உயிரினங்கள் முதன்மையாக ஆக்ஸிஜன் இருப்புடன் கூடிய இடங்களில் நிகழ்கின்றன.