భూమిపై జీవం యొక్క మూలం గురించిన ప్రాథమిక ఆవిష్కరణను ఇటీవల ఆస్టిన్లోని టెక్సాస్ విశ్వవిద్యాలయంలోని పరిశోధకులు నేచర్ జర్నల్లో ప్రచురించారు. అస్గార్డ్ ఆర్కియా అని పిలువబడే పూర్వీకుల సూక్ష్మజీవులు, నేటి సంక్లిష్ట కణాలకు దారితీసిన సహజీవనానికి చాలా కాలం ముందు ఆక్సిజన్ను జీవక్రియ చేయగల సామర్థ్యాన్ని ఎలా కలిగి ఉన్నాయో అధ్యయనం వివరిస్తుంది. ద్యోతకం మొక్కలు, జంతువులు మరియు శిలీంధ్రాల ఆవిర్భావానికి అనుమతించిన పరిణామ దశల అవగాహనను మారుస్తుంది.
జన్యు విశ్లేషణ అన్ని యూకారియోటిక్ జీవులకు సన్నిహిత సూక్ష్మజీవుల బంధువుగా పరిగణించబడే హీమ్డల్లార్చెయా అనే నిర్దిష్ట సమూహంపై దృష్టి సారించింది. కృత్రిమ మేధస్సు మరియు సముద్ర అవక్షేపాల నుండి కోలుకున్న DNA యొక్క అధునాతన క్రమాన్ని ఉపయోగించి, ఈ పురాతన వంశాలలో ఏరోబిక్ శ్వాసక్రియకు కారణమైన జన్యువులను బృందం గుర్తించింది. సంక్లిష్ట జీవితానికి మారడం ఆకస్మిక సంఘటన కాదని, రసాయన అనుసరణ యొక్క క్రమమైన ప్రక్రియ అని డేటా సూచిస్తుంది.
వాయురహిత హోస్ట్ ఆక్సిజన్-ఆధారిత బాక్టీరియంతో ఎలా కలిసిపోయిందనే దాని గురించి దీర్ఘకాల శాస్త్రీయ చర్చను ఫలితాలు పరిష్కరిస్తాయి. ఇంతకుముందు, ఈ యూనియన్ ముందస్తు తయారీ లేకుండా జీవశాస్త్రపరంగా అననుకూలంగా ఉంటుందని నమ్ముతారు. సాధారణ పూర్వీకులు ఇప్పటికే పర్యావరణంలో లభించే ఆక్సిజన్ను దోపిడీ చేశారని, మైటోకాండ్రియాగా మారే బ్యాక్టీరియా ఏకీకరణను సులభతరం చేశారని అధ్యయనం నిరూపిస్తుంది.
ఈ జీవక్రియ అనుసరణ నిర్ణయాత్మక శక్తివంతమైన ప్రయోజనాలను అందించింది. ఆక్సిజన్ను ప్రాసెస్ చేయగల సామర్థ్యం మరింత సెల్యులార్ శక్తిని ఉత్పత్తి చేయడానికి అనుమతించింది, ఇది పెద్ద మరియు మరింత సంక్లిష్టమైన జీవులను నిలబెట్టడానికి అవసరమైన ఇంధనం. భూమి యొక్క ప్రారంభ వాతావరణంలో మార్పులకు ప్రత్యక్ష ప్రతిస్పందనగా ఈ లక్షణాలు ఉద్భవించాయని పరిశోధనలు సూచిస్తున్నాయి.
జన్యు మ్యాపింగ్ మరియు కృత్రిమ మేధస్సు యొక్క ఉపయోగం
ఈ తీర్మానాలను చేరుకోవడానికి, శాస్త్రవేత్తలు ప్రపంచవ్యాప్తంగా అనేక సముద్ర యాత్రలలో సేకరించిన 13,000 కంటే ఎక్కువ కొత్త సూక్ష్మజీవుల జన్యువులను సంకలనం చేసి విశ్లేషించారు. సెల్యులార్ ఎవల్యూషన్ గురించి సంబంధిత సమాచారాన్ని ఫిల్టర్ చేయడానికి మరియు జన్యు సంకేతంలో దాచిన నమూనాలను గుర్తించడానికి దాదాపు 15 టెరాబైట్ల ముడి జన్యు శ్రేణిని కలిగి ఉన్న ప్రాసెస్ చేయబడిన డేటా పరిమాణం భారీగా ఉంది.
ఆల్ఫాఫోల్డ్2 సాధనం యొక్క ఉపయోగం ఫలితాలను ధృవీకరించడానికి నిర్ణయాత్మకమైనది, ఎందుకంటే ఇది హీమ్డల్లార్చెయా ఆర్కియాలో కనుగొనబడిన ప్రోటీన్ల యొక్క త్రిమితీయ నిర్మాణాలను అంచనా వేయడానికి అనుమతించింది. ఈ నిర్మాణాలను ఆధునిక జీవుల నిర్మాణాలతో పోల్చినప్పుడు, ప్రస్తుత ఆక్సీకరణ జీవక్రియలో ఉపయోగించే ప్రోటీన్లతో సారూప్యత స్పష్టంగా కనిపించింది, ఇది పరిణామ సంబంధాన్ని నిర్ధారిస్తుంది.
కాంప్లెక్స్ I సబ్యూనిట్లు మరియు మెమ్బ్రేన్ హైడ్రోజనేసెస్ వంటి కీలకమైన భాగాలు అత్యంత సంరక్షించబడిన కాన్ఫిగరేషన్లను చూపించాయి. సెల్యులార్ స్థాయిలో శక్తి ఉత్పత్తికి కీలకమైన మెకానిజం అయిన ప్రోటాన్ ప్రేరణ శక్తి యొక్క సమర్థవంతమైన ఉత్పత్తికి ఈ నిర్మాణాలు ప్రాథమికమైనవి.
ఇంకా, బృందం నీటి కాలమ్ మరియు అవక్షేప నమూనాల నుండి వందలాది కొత్త జన్యువులను తిరిగి పొందగలిగింది, Asgardarchaeota సమూహం యొక్క జన్యు జాబితాను తీవ్రంగా విస్తరించింది. 136 అదనపు హీమ్డల్లార్చెయా జన్యువుల గుర్తింపు ఈ నిర్దిష్ట వంశం గురించి అందుబాటులో ఉన్న జ్ఞానాన్ని దాదాపు రెట్టింపు చేసింది.
ఆక్సిజన్ మరియు పరిణామ ప్రయోజనాలకు అనుగుణంగా
సెల్యులార్ శ్వాసక్రియలో ఆక్సిజన్ను ఉపయోగించగల సామర్థ్యం సాంప్రదాయ వాయురహిత ప్రక్రియల కంటే చాలా ఎక్కువ ATPని ఉత్పత్తి చేస్తుంది – జీవిత శక్తి కరెన్సీ. ఈ అదనపు సామర్థ్యం మిలియన్ల సంవత్సరాలలో మరింత సంక్లిష్టమైన మరియు దృఢమైన సెల్యులార్ నిర్మాణాల అభివృద్ధికి అవసరమైన జీవక్రియ మద్దతును అందించింది, జీవితాన్ని కేవలం సూక్ష్మదర్శినిగా మరియు సరళంగా నిలిపివేస్తుంది.
ఈ ఆర్కియా నిస్సార తీర అవక్షేపాలు మరియు నీటి కాలమ్, ఆక్సిజన్ స్థాయిలు మారుతూ ఉండే పరిసరాలలో ప్రత్యక్ష పరిణామ అనుసరణకు బలవంతంగా నివసిస్తుందని ఆధారాలు సూచిస్తున్నాయి. లోతైన, ఆక్సిజన్ లేని మండలాల్లో ఉన్న ఇతర వంశాల వలె కాకుండా, హీమ్డల్లార్చెయా ఏరోబిక్ శ్వాసక్రియ సాధ్యమయ్యే మరియు ప్రయోజనకరమైన గూళ్లను కనుగొంది.
హేమ్ బయోసింథసిస్ కోసం ఎంజైమ్లు మరియు రియాక్టివ్ ఆక్సిజన్ జాతుల నిర్విషీకరణ వంటి రక్షణ విధానాలు కూడా గుర్తించబడ్డాయి. ఆక్సీకరణ నష్టం నుండి కణాలను రక్షించడానికి ఈ జీవసంబంధ సాధనాలు అవసరం, ప్రత్యేకించి గ్రేట్ ఆక్సీకరణ సంఘటన అని పిలువబడే కాలంలో, ఇది గ్రహం యొక్క రసాయన శాస్త్రాన్ని సమూలంగా మార్చింది.
ఎండోసింబియోటిక్ సిద్ధాంతం యొక్క పునర్నిర్మాణం
ప్రధానమైన శాస్త్రీయ నమూనా ఎండోసింబియోసిస్ ద్వారా యూకారియోట్ల మూలాన్ని వివరిస్తుంది, ఇక్కడ ఒక ఆర్కియా ఒక బాక్టీరియాను హోస్ట్ చేసి చివరికి మైటోకాండ్రియాగా మారింది. కొత్త ఆవిష్కరణ ఈ సిద్ధాంతాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది, హోస్ట్ ఒక నిష్క్రియ లేదా ఖచ్చితంగా వాయురహిత జీవి కాదని సూచిస్తుంది, కానీ అప్పటికే ఆక్సిజన్ వినియోగానికి ముందే స్వీకరించబడింది.
కొత్త డేటాతో, Asgard హోస్ట్ బ్యాక్టీరియా సహజీవనం యొక్క ఏకీకరణ మరియు నియంత్రణను సులభతరం చేసే పాక్షిక ఏరోబిక్ మార్గాలను కలిగి ఉందని అర్థం చేసుకోవచ్చు. ఈ జీవక్రియ అనుకూలత కలయిక యొక్క విజయానికి కీలకం, కొత్త హైబ్రిడ్ కణం పెరుగుతున్న ఆక్సిజన్ ప్రపంచంలో వృద్ధి చెందడానికి వీలు కల్పిస్తుంది.
దాదాపు 2.4 బిలియన్ సంవత్సరాల క్రితం వాతావరణంలో ఆక్సిజన్ స్థాయిల పెరుగుదల మరియు యూకారియోటిక్ మైక్రోఫాసిల్స్ ఆవిర్భావం మధ్య తాత్కాలిక యాదృచ్చికం పరికల్పనను బలపరుస్తుంది. ఆక్సిజన్ కేవలం పర్యావరణ ఉప ఉత్పత్తి మాత్రమే కాదు, ఈ ఆర్కియల్ వంశాల ద్వారా జీవసంబంధమైన సంక్లిష్టతను నడిపించే క్రియాశీల ఇంజిన్.
- హీమ్డల్లార్చెయాలో హేమ్ బయోసింథసిస్ కోసం జన్యు సంకేతం ఉంది.
- ఆక్సీకరణ నష్టానికి వ్యతిరేకంగా వంశం బలమైన రక్షణ విధానాలను అందిస్తుంది.
- గుర్తించబడిన ప్రోటీన్లు మైటోకాన్డ్రియాల్ కాంప్లెక్స్ III మరియు IV లాగా ఉంటాయి.
- జీవులు ప్రాణవాయువు ఉనికితో గూడులలో ప్రాధాన్యతనిస్తాయి.
