कोशिकाओं के अंदर दुष्ट 'अंगों' में पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति के रहस्य हो सकते हैं
उस बुनियादी बात पर वापस विचार करें जीवविज्ञान आपने हाई स्कूल में जो कक्षा ली थी। आपने शायद इसके बारे में सीखा होगा अंगोंकोशिकाओं के अंदर वे छोटे “अंग” जो व्यक्तिगत कार्यों के साथ डिब्बे बनाते हैं। उदाहरण के लिए, माइटोकॉन्ड्रिया ऊर्जा उत्पन्न करते हैं, लाइसोसोम अपशिष्ट का पुनर्चक्रण करते हैं और नाभिक भंडारित करते हैं डीएनए. यद्यपि प्रत्येक अंगक का कार्य अलग-अलग होता है, फिर भी वे समान होते हैं क्योंकि प्रत्येक अंग एक झिल्ली में लिपटा होता है।
वैज्ञानिकों ने सोचा कि कोशिकाएँ किस प्रकार व्यवस्थित होती हैं, इसके लिए झिल्ली-बद्ध कोशिकांग पाठ्यपुस्तक मानक थे जब तक उन्हें 2000 के दशक के मध्य में इसका एहसास नहीं हुआ कि कुछ अंगों को झिल्ली में लपेटने की आवश्यकता नहीं होती है। तब से, शोधकर्ताओं ने कई अतिरिक्त झिल्ली रहित अंगों की खोज की है, जिन्होंने रसायन विज्ञान और जीवन की उत्पत्ति के बारे में जीवविज्ञानियों के सोचने के तरीके को महत्वपूर्ण रूप से बदल दिया है।
मुझे झिल्ली रहित अंगों से परिचित कराया गया, औपचारिक रूप से बुलाया गया जैव आणविक संघननकुछ साल पहले जब छात्र मेरी प्रयोगशाला में कोशिका केन्द्रक में कुछ असामान्य बूँदें देखीं। मेरी जानकारी से अनभिज्ञ, हम वास्तव में वर्षों से जैव-आणविक संघनन का अध्ययन कर रहे थे। आखिरकार मैंने उन बूँदों में जो देखा उसने कोशिका जीव विज्ञान की एक पूरी नई दुनिया के प्रति मेरी आँखें खोल दीं।
लावा लैंप की तरह
यह समझने के लिए कि बायोमोलेक्यूलर कंडेनसेट कैसा दिखता है, एक लावा लैंप की कल्पना करें, जिसके अंदर मोम की बूँदें एक साथ जुड़ती हैं, टूट जाती हैं और फिर से जुड़ जाती हैं। संघनित होता है लगभग उसी तरह से बनायेंहालाँकि वे मोम से नहीं बने हैं। इसके बजाय, एक कोशिका में प्रोटीन और आनुवंशिक सामग्री, विशेष रूप से आरएनए अणुओं का एक समूह, जेल जैसी बूंदों में संघनित होता है।
कुछ प्रोटीन और आरएनए ऐसा इसलिए करते हैं क्योंकि वे अपने आस-पास के वातावरण के बजाय प्राथमिकता से एक-दूसरे के साथ बातचीत करते हैं, बहुत कुछ उसी तरह जैसे लावा लैंप में मोम की बूंदें एक-दूसरे के साथ मिलती हैं लेकिन आसपास के तरल के साथ नहीं। ये संघनन एक नया सूक्ष्म वातावरण बनाते हैं जो अतिरिक्त प्रोटीन और आरएनए अणुओं को आकर्षित करते हैं, इस प्रकार कोशिकाओं के भीतर एक अद्वितीय जैव रासायनिक डिब्बे का निर्माण करते हैं।
शोधकर्ताओं ने 2022 तक के बारे में पता लगाया है ये 30 प्रकार के झिल्ली रहित जैव-आण्विक संघनन होते हैं. इसकी तुलना में, लगभग एक दर्जन ज्ञात पारंपरिक झिल्ली-बद्ध अंग हैं।
हालाँकि एक बार जब आपको पता चल जाए कि आप क्या खोज रहे हैं तो इसे पहचानना आसान है, लेकिन यह पता लगाना मुश्किल है कि बायोमोलेक्यूलर कंडेनसेट वास्तव में क्या करते हैं। कुछ की अच्छी तरह से परिभाषित भूमिकाएँ होती हैं, जैसे कि गठन प्रजनन कोशिकाएं, तनाव कण और प्रोटीन बनाने वाले राइबोसोम. हालाँकि, कई अन्य के पास स्पष्ट कार्य नहीं हैं।
गैर-झिल्ली-बाउंड ऑर्गेनेल में उनके झिल्ली-बाउंड समकक्षों की तुलना में अधिक असंख्य और विविध कार्य हो सकते हैं। इन अज्ञात कार्यों के बारे में सीखना वैज्ञानिकों की मौलिक समझ को प्रभावित कर रहा है कि कैसे कोशिकाओं काम।
प्रोटीन संरचना और कार्य
बायोमोलेक्यूलर कंडेनसेट प्रोटीन रसायन विज्ञान के बारे में कुछ लंबे समय से चली आ रही मान्यताओं को तोड़ रहे हैं।
जब से वैज्ञानिकों ने पहली बार इस पर अच्छी नजर डाली है प्रोटीन मायोग्लोबिन की संरचना 1950 के दशक में, यह स्पष्ट था कि इसकी संरचना मांसपेशियों में ऑक्सीजन पहुंचाने की क्षमता के लिए महत्वपूर्ण है। तब से, जैव रसायनज्ञों के लिए मंत्र यह रहा है कि प्रोटीन संरचना प्रोटीन कार्य के बराबर होती है। मूल रूप से, प्रोटीन के कुछ निश्चित आकार होते हैं जो उन्हें अपना कार्य करने की अनुमति देते हैं।
प्रोटीन जो बायोमोलेक्यूलर संघनन बनाते हैं, कम से कम आंशिक रूप से इस नियम को तोड़ते हैं क्योंकि उनमें ऐसे क्षेत्र होते हैं जो अव्यवस्थित होते हैं, जिसका अर्थ है कि उनके पास परिभाषित आकार नहीं हैं। जब शोधकर्ताओं ने इन तथाकथित की खोज की आंतरिक रूप से अव्यवस्थित प्रोटीन, या आईडीपी1980 के दशक की शुरुआत में, वे शुरू में इस बात से भ्रमित थे कि कैसे इन प्रोटीनों में एक मजबूत संरचना की कमी हो सकती है लेकिन फिर भी वे विशिष्ट कार्य करते हैं।
बाद में उन्हें वह मिल गया आईडीपी संघनन बनाते हैं. जैसा कि विज्ञान में अक्सर होता है, इस खोज ने कोशिका में इन असंरचित दुष्ट प्रोटीनों की भूमिका के बारे में एक रहस्य को सुलझाया और बायोमोलेक्यूलर कंडेनसेट वास्तव में क्या हैं, इसके बारे में एक और गहरा प्रश्न खोला।
जीवाणु कोशिकाएं
शोधकर्ताओं ने भी पता लगाया है प्रोकैरियोटिक में जैव-आणविक संघनन होता हैया जीवाणु, कोशिकाएं, जिन्हें परंपरागत रूप से गैर-ऑर्गेनेल युक्त के रूप में परिभाषित किया गया था। इस खोज का इस बात पर गहरा प्रभाव पड़ सकता है कि वैज्ञानिक प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं के जीव विज्ञान को कैसे समझते हैं।
केवल के बारे में 6% जीवाणु प्रोटीन 30% से 40% यूकेरियोटिक, या गैर-जीवाणु, प्रोटीन की तुलना में संरचना की कमी वाले अव्यवस्थित क्षेत्र हैं। लेकिन वैज्ञानिकों ने प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं में कई जैव-आणविक संघनन पाए हैं जो विभिन्न प्रकार के सेलुलर कार्यों में शामिल हैं, बनाने सहित और आरएनए को तोड़ना.
जीवाणु कोशिकाओं में जैव-आणविक संघनन की उपस्थिति का मतलब है कि ये रोगाणु प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड के साधारण बैग नहीं हैं, बल्कि वास्तव में पहले से पहचाने गए से अधिक जटिल हैं।
जीवन की उत्पत्ति
बायोमोलेक्यूलर कंडेनसेट भी जीवन की उत्पत्ति के बारे में वैज्ञानिकों के सोचने के तरीके को बदल रहे हैं धरती.
इस बात के पर्याप्त प्रमाण हैं कि न्यूक्लियोटाइड, आरएनए और डीएनए के निर्माण खंड, सार्वभौमिक रूप से सामान्य खनिजों पर, पराबैंगनी प्रकाश या उच्च तापमान जैसे सामान्य ऊर्जा स्रोतों की उपस्थिति में, हाइड्रोजन साइनाइड और पानी जैसे सामान्य रसायनों से बहुत प्रशंसनीय रूप से बनाए जा सकते हैं। पसंद सिलिका और लौह मिट्टी.
इस बात के भी प्रमाण हैं कि व्यक्तिगत न्यूक्लियोटाइड अनायास ही हो सकते हैं जंजीरों में इकट्ठा करो आरएनए बनाने के लिए. यह एक महत्वपूर्ण कदम है आरएनए विश्व परिकल्पनाजो बताता है कि पृथ्वी पर पहले “जीवनरूप” आरएनए के स्ट्रैंड थे।
एक बड़ा सवाल यह है कि इन आरएनए अणुओं ने खुद को दोहराने और एक प्रोटोसेल में व्यवस्थित होने के लिए तंत्र कैसे विकसित किया होगा। चूँकि सभी ज्ञात जीवन झिल्लियों में घिरे हुए हैं, जीवन की उत्पत्ति का अध्ययन करने वाले शोधकर्ताओं ने ज्यादातर यह माना है कि झिल्लियों को भी इन आरएनए को घेरने की आवश्यकता होगी। इसके लिए लिपिड, या वसा को संश्लेषित करने की आवश्यकता होगी, जो झिल्ली बनाते हैं। हालाँकि, लिपिड बनाने के लिए आवश्यक सामग्री संभवतः प्रारंभिक पृथ्वी पर मौजूद नहीं थी।
उस खोज के साथ आरएनए अनायास ही जैव-आणविक संघनन बना सकते हैंप्रोटोसेल बनाने के लिए लिपिड की आवश्यकता नहीं होगी। यदि आरएनए अपने आप ही जैव-आण्विक संघनन में एकत्रित होने में सक्षम थे, तो यह और भी अधिक प्रशंसनीय हो जाता है कि जीवित अणु पृथ्वी पर निर्जीव रसायनों से उत्पन्न हुए हैं।
नए उपचार
मेरे और बायोमोलेक्यूलर कंडेनसेट का अध्ययन करने वाले अन्य वैज्ञानिकों के लिए, यह सपना देखना रोमांचक है कि नियम तोड़ने वाली ये संस्थाएं जीव विज्ञान कैसे काम करती हैं, इस पर हमारा दृष्टिकोण कैसे बदल देंगी। घनीभूत पहले से ही हैं हम कैसे बदल रहे हैं मानव रोगों के बारे में सोचो पसंद भूलने की बीमारीहंटिंगटन और लू गेहरिग का.
इसके लिए, शोधकर्ता कई नए दृष्टिकोण विकसित कर रहे हैं चिकित्सीय प्रयोजनों के लिए संघनन में हेरफेर करना नई दवाओं की तरह जो संघनन को बढ़ावा या विघटित कर सकती हैं। बीमारी के इलाज के लिए यह नया दृष्टिकोण फल देगा या नहीं यह अभी भी निर्धारित किया जाना बाकी है।
दीर्घावधि में, मुझे आश्चर्य नहीं होगा यदि प्रत्येक बायोमोलेक्यूलर कंडेनसेट को अंततः एक विशेष कार्य सौंपा जाए। यदि ऐसा होता है, तो आप शर्त लगा सकते हैं कि हाई स्कूल जीव विज्ञान के छात्रों के पास अपनी प्रारंभिक जीव विज्ञान कक्षाओं में सीखने – या शिकायत करने के लिए और भी बहुत कुछ होगा।
यह संपादित आलेख पुनः प्रकाशित किया गया है बातचीत क्रिएटिव कॉमन्स लाइसेंस के तहत। को पढ़िए मूल लेख.
