एंडोसिम्बायोटिक सिद्धांत: इतिहास, यह क्या प्रस्तावित करता है, उदाहरण - जीवविज्ञान - 2025

एंडोसिम्बायोटक सिद्धान्त oendosybiosis (एंडो, अंदर और सहजीवन, एक साथ रहने वाले) पैतृक प्रोकीर्योट्स के बीच सहजीवी संबंधों से eukaryotes में मौजूद विभिन्न अंगों की उत्पत्ति को जन्म देती है।

इस रिश्ते में, एक बड़े से एक प्रोकैरियोट निगल लिया गया था। आखिरकार, सबसे छोटा जीव पच नहीं पाया, लेकिन बच गया और अपने मेजबान के साइटोप्लाज्म में शामिल हो गया।

एंडोसिम्बायोटिक सिद्धांत यूकेरियोटिक ऑर्गेनेल की उत्पत्ति की व्याख्या करना चाहता है, जैसे कि क्लोरोप्लास्ट। स्रोत: pixabay.com

विकासवादी निरंतरता होने के लिए, दोनों जीवों को समान प्रतिकृति समय होना था। एक सिंक्रनाइज़ डिवीजन का परिणाम यह है कि मेजबान की संतानों में सहजीवी जीव शामिल थे।

इस प्रकार, यह सुझाव दिया जाता है कि क्लोरोप्लास्ट एक हेटेरोट्रोफ़िक जीव और एक सियानोबैक्टीरियम के बीच एक एंडोसिंबियोसिस का परिणाम है, जो समय के साथ, एक प्लास्टिड बन गया। इसी तरह, यह अनुमान लगाया जाता है कि माइटोकॉन्ड्रिया अल्फ़ा-प्रोटोबोबैक्टीरिया के समूह में अपना विकासवादी मूल है।

यद्यपि ये विचार 19 वीं शताब्दी के विभिन्न वैज्ञानिकों के दिमाग में बनने लगे थे, लेकिन उन्हें 1960 के दशक के मध्य में लिन मार्गुलिस द्वारा उचित रूप से लिया गया, संशोधित किया गया और उनका समर्थन किया गया।

इस सिद्धांत के कुछ उदाहरण आकार, जीनोम के संगठन, राइबोसोम की संरचना और आणविक समरूपता के संदर्भ में ऑर्गेनेल और बैक्टीरिया के बीच समानता है।

इतिहास

1900-1920: मर्सेकोव्स्की, पोर्टियर और वालियन से योगदान

अधिकांश जीवविज्ञानी के लिए, एंडोसिम्बायोटिक सिद्धांत तुरन्त लिन मार्गुलिस से जुड़ा हुआ है। हालांकि, मार्गुलिस से पहले कई वैज्ञानिकों ने यूकेरियोटिक जीवों की उत्पत्ति की व्याख्या करने के लिए प्रेरक परिकल्पनाओं का प्रस्ताव रखा था।

एंडोसिम्बायोटिक सिद्धांतों से संबंधित पहले विचारों को रूसी वनस्पतिशास्त्री कॉन्स्टेंटिन मर्सेकोव्स्की को जिम्मेदार ठहराया गया है, जिन्होंने 1905 में प्लास्टिड्स (पौधों के जीवों जिसमें क्लोरोप्लास्ट, क्रोमोप्लास्ट, अमाइलोप्लास्ट शामिल हैं) की उत्पत्ति का वर्णन किया था।

इस लेखक के दृष्टिकोण में मूल रूप से एक "कम" साइनोबैक्टीरिया और एक मेजबान के बीच एक सहजीवी घटना शामिल है। यद्यपि वैज्ञानिक मर्सकोव्स्की का विचार उस समय के लिए अभिनव था, लेकिन यह अन्य यूकेरियोटिक जीवों की उत्पत्ति के लिए एक स्पष्टीकरण प्रदान नहीं करता था।

1918 में, फ्रांसीसी जीवविज्ञानी पॉल पोर्टियर ने बैक्टीरिया और माइटोकॉन्ड्रिया के बीच एक निश्चित समानता देखी। यद्यपि विचार सही रास्ते पर थे, लेखक ने कोशिकाओं के बाहर माइटोकॉन्ड्रिया की खेती का प्रस्ताव रखा, एक पद्धति जिसे उनके सहयोगियों ने अस्वीकार कर दिया था।

1920 के दशक के मध्य में, संयुक्त राज्य अमेरिका के मूल निवासी जीवविज्ञानी इवान वालिन द्वारा माइटोकॉन्ड्रिया की उत्पत्ति का विस्तार किया गया था, जो आश्वस्त थे कि ये जीव प्रोकैरियोटिक जीवों के वंशज थे।

दुर्भाग्य से, वालिन को प्रस्तावित परिवर्तन के लिए एक प्रशंसनीय तंत्र नहीं मिला, इसलिए एंडोसिम्बायोटिक सिद्धांत को कुछ वर्षों के लिए भूल गया था।

1960: लिन मार्गोलिस से योगदान

यह 1960 के दशक तक नहीं था कि लिन मार्गुलिस नाम के एक युवा बोस्टन विश्वविद्यालय के शोधकर्ता ने साइटोलॉजिकल, जैव रासायनिक और जीवाश्मिकीय साक्ष्य के आधार पर एंडोसिम्बायोटिक सिद्धांत को काफी मजबूती से प्रस्तावित किया।

आज, एंडोसिम्बायोटिक सिद्धांत को सामान्यता के साथ स्वीकार किया जाता है, लेकिन मार्गुलिस के समय में उनके विचारों को चिह्नित संदेहवाद के साथ व्यवहार किया गया था - जिसके कारण उनके काम को 15 से अधिक वैज्ञानिक पत्रिकाओं ने अस्वीकार कर दिया था।

एंडोसिम्बायोटिक सिद्धांत क्या प्रस्तावित करता है?

पहले प्रोकैरियोटिक कोशिका की उत्पत्ति 3.5 बिलियन से अधिक वर्षों की है, और यह लगभग 1.5 बिलियन अतिरिक्त वर्षों तक इस तरह बनी रही। इस समय अवधि के बाद, यह माना जाता है कि पहली यूकेरियोटिक कोशिकाएं दिखाई दीं, उनकी जटिलता, नाभिक और जीवों की उपस्थिति से पहचानी गई।

जीव विज्ञान के भीतर, सबसे महत्वपूर्ण विषयों में से एक यूकेरियोटिक कोशिका की उत्पत्ति और विकास है, और एक सिद्धांत है जो यह व्याख्या करना चाहता है कि यह एंडोसिम्बायोटिक सिद्धांत है।

यह पैतृक प्रोकैरियोटिक जीवों के बीच सहजीवन की घटनाओं से ऑर्गेनेल की उत्पत्ति का प्रस्ताव करता है, जो समय बीतने के साथ एकीकृत हो गए और संलग्न जीव कम हो गया और सबसे बड़ा साइटोप्लाज्मिक घटक बन गया।

एंडोसिम्बायोटिक सिद्धांत के परिणामों में से एक सहजीवी संघ में शामिल प्रोकैरियोटिक जीवों के बीच जीन का क्षैतिज हस्तांतरण है, जो नए "ऑर्गेनेल" से मेजबान के परमाणु जीनोम तक है।

सबूत

नीचे हम सामान्य सबूतों की एक श्रृंखला प्रस्तुत करेंगे जो एंडोसिम्बायोटिक सिद्धांत का समर्थन करते हैं:

आकार

यूकेरियोटिक ऑर्गेनेल का आकार (इसे क्लोरोप्लास्ट या माइटोकॉन्ड्रिया कहते हैं) आधुनिक जीवाणु जीवों के समान है।

राइबोसोम

यूकेरियोटिक और प्रोकैरियोटिक वंशावली के बीच सबसे प्रशंसित अंतर, बड़े और छोटे सबयूनिट्स के आकार में रहता है जो राइबोसोम बनाते हैं - प्रोटीन संश्लेषण में शामिल संरचनात्मक।

क्लोरोप्लास्ट और माइटोकॉन्ड्रिया में उनके भीतर राइबोसोम होते हैं और ये इबोबैक्टीरिया में वर्णित राइबोसोम लक्षणों को प्रदर्शित करते हैं।

आनुवंशिक सामग्री

क्लोरोप्लास्ट और माइटोकॉन्ड्रिया दोनों को अपने स्वयं के परिपत्र जीन की विशेषता है - जैसे प्रोकैरियोटिक जीव।

माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम

माइटोकॉन्ड्रियल जीन जीन से बना है जो राइबोसोमल आरएनए की एक छोटी संख्या के लिए कोड करता है और आरएनए को स्थानांतरित करता है जो प्रश्न में ऑर्गेनेल के प्रोटीन संश्लेषण में शामिल होते हैं।

संरचनात्मक प्रोटीन और माइटोकॉन्ड्रियल एंजाइमों के विशाल बहुमत जीन द्वारा एनकोडेड हैं जो परमाणु आनुवंशिक सामग्री में रहते हैं।

माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम का संगठन यूकेरियोटिक वंशावली के बीच व्यापक रूप से भिन्न होता है। मनुष्यों में, उदाहरण के लिए, माइटोकॉन्ड्रियल जीन एक गोलाकार अणु है जो कुछ 16,569 आधार जोड़े को परेशान करता है जो दो राइबोसोमल आरएनए, 22 स्थानांतरण आरएनए और केवल 13 प्रोटीन के लिए कोड बनाते हैं।

क्लोरोप्लास्ट जीनोम

माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम के विपरीत, क्लोरोप्लास्ट जीनोम थोड़ा बड़ा होता है और इसमें लगभग 120 प्रोटीन के संश्लेषण के लिए आवश्यक जानकारी होती है।

ऑर्गेनेल जीनोम के परिणाम

क्लोरोप्लास्ट और माइटोकॉन्ड्रिया के विभाजन का अजीब मोड एक गैर-मेंडेलियन पैटर्न दिखाता है। यही है, प्रजनन अपने प्रजनन (बैक्टीरिया में) के माध्यम से होता है न कि डे नोवो सेलुलर संश्लेषण द्वारा।

यह घटना अद्वितीय आनुवंशिक सामग्री के अस्तित्व के कारण होती है जो हम सेल के नाभिक में नहीं पा सकते हैं। माइटोकॉन्ड्रिया मातृ रेखा द्वारा विरासत में मिले हैं और यौन प्रजनन के साथ बहुसंख्य पौधों में, क्लोरोप्लास्ट को मदर प्लांट के गठन में युग्मनज में योगदान दिया जाता है।

आणविक समास

जीन अनुक्रमण के लिए धन्यवाद, यह स्पष्ट हो गया है कि माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट में राइबोसोमल आरएनए और अन्य जीन के अनुक्रम जीवाणुओं के अनुक्रमों से अधिक निकटता से संबंधित हैं, जो यूकेरियोट्स के नाभिक में रखे गए दृश्यों की तुलना में अधिक हैं।

माइटोकॉन्ड्रिया के डीएनए अनुक्रम उल्लेखनीय रूप से अल्फा-प्रोटोबैक्टीरिया नामक बैक्टीरिया के एक विशिष्ट समूह में पाए गए अनुक्रमों के समान हैं। यह सबूत बताता है कि एंडोसिंबायोटिक घटना में भाग लेने वाले संभावित जीव एक पैतृक अल्फ़ा-प्रोटियोबैक्टीरियम थे।

इसके विपरीत, क्लोरोप्लास्ट के अनुक्रम साइनोबैक्टीरिया से निकटता से संबंधित प्रतीत होते हैं, प्रकाश संश्लेषक प्रतिक्रियाओं को पूरा करने के लिए आवश्यक एंजाइमैटिक मशीनरी के साथ यूबैक्टेरिया का एक समूह।

माइटोकॉन्ड्रिया की उत्पत्ति

आज का माइटोकॉन्ड्रिया 1 से 1.5 बिलियन साल पहले की घटना से उत्पन्न हो सकता है, जहां एक बड़ी अवायवीय कोशिका एक छोटे एरोबिक जीवाणु से घुलमिल जाती है, जिसमें ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन के लिए आवश्यक एंजाइमैटिक मशीनरी होती है।

एरोबिक जीव ने प्रत्येक अपमानित कार्बनिक अणु के लिए अधिक एटीपी उत्पन्न करने की क्षमता के साथ अपना मेजबान प्रदान किया।

जैसा कि एंडोसिम्बायोटिक सिद्धांत ने वैज्ञानिक समुदाय में स्वीकृति प्राप्त की थी, सहजीवन में शामिल पैतृक जीवों की टैक्सोनोमिक पहचान पर गर्म बहस हुई थी।

आजकल, विचार यह है कि एक बड़ा मेजबान एक पुरातन और संलग्न जीव था (जैसा कि हमने पहले उल्लेख किया था) एक अल्फा-प्रोटीओबैक्टीरियम था - हालांकि सिद्धांत के कुछ वेरिएंट एक अवायवीय जीवाणु का प्रस्ताव करते हैं, क्योंकि कई अवायवीय रूप हैं हाइड्रोजेनसोम जैसे माइटोकॉन्ड्रिया।

प्लास्टिड्स की उत्पत्ति

प्राथमिक प्लास्टिड की उत्पत्ति

यद्यपि 1960 के दशक के उत्तरार्ध में जीव विज्ञान के कई क्षेत्रों से सहजीवी सिद्धांत को मजबूत साक्ष्य द्वारा समर्थित किया गया था, लेकिन 1990 के दशक तक यह नहीं था कि जैव सूचनात्मक प्रसंस्करण और अनुक्रमण तकनीक में तेजी से प्रगति ने आणविक स्तर पर सबूत प्रदान किए।

आणविक phylogenies पर आधारित तुलनात्मक अध्ययन पौधों में साइनोबैक्टीरिया को प्लास्टिड्स द्वारा एन्कोड किए गए जीन की उत्पत्ति का पता लगाने में सक्षम थे। इसके अलावा, उन्होंने एंडोसिम्बियोनेट जीनोम से मेजबान परमाणु जीनोम जीन के हस्तांतरण का प्रदर्शन किया।

पहले प्लास्टिड्स की स्थापना 1.5 अरब साल पहले होने का अनुमान है, हालांकि वैज्ञानिकों के बीच अस्थायी आंकड़ा विवादास्पद बना हुआ है।

द्वितीयक प्लास्टिड की उत्पत्ति

यद्यपि एक प्रोकैरियोटिक मेजबान के भीतर पैतृक साइनोबैक्टीरिया की स्थापना प्राथमिक प्लास्टिड्स की उत्पत्ति की व्याख्या करती है, विकासवादी इतिहास जटिल हो जाता है जब कोई द्वितीयक प्लास्टिक की उत्पत्ति की व्याख्या करना चाहता है जो हम कुछ प्रकाश संश्लेषक जीवों में पाते हैं।

इन माध्यमिक प्लास्टिड्स को अतिरिक्त झिल्ली की उपस्थिति की विशेषता है, अर्थात, दो झिल्ली को एक या दो अतिरिक्त झिल्ली जो आमतौर पर ऑर्गेनेल को घेरे रहते हैं। झिल्लियों की यह संख्या व्याख्या को जटिल बनाती है, क्योंकि यदि पैतृक प्रोकैरियोट ने सायनोबैक्टीरियम को निगल लिया तो यह सभी तीन या चार झिल्लियों को प्राप्त नहीं करेगा।

इस प्रकार, इस विकासवादी समस्या का एक सरल जवाब कई एंडोसिम्बियोसिस घटनाओं का प्रस्ताव करना था। इस संदर्भ में, पहले से मौजूद प्लास्टिड के साथ एक प्लांट सेल दूसरे मेजबान द्वारा संलग्न किया गया था, अंततः एक प्लास्टिड को सिकुड़ रहा था।

कुछ मामलों में, एक तीसरा एंडोसिम्बायोटिक घटना होती है। सहजीवन की संख्या और मेजबान की प्रकृति पर साहित्य में चर्चा की जाती है, हालांकि अनुभवजन्य साक्ष्य हैं जो कई एंडोसिम्बियोसिस घटनाओं के विचार का समर्थन करते हैं।

संदर्भ

1. एंडरसन, पीडब्लू (1983)। प्रीबायोटिक विकास के लिए सुझाया गया मॉडल: अराजकता का उपयोग। नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज की कार्यवाही, 80 (11), 3386-3390।
2. ऑडेसिरिक, टी।, ऑडेसरीक, जी। और बायर्स, बीई (2003)। जीव विज्ञान: पृथ्वी पर जीवन। पियर्सन शिक्षा।
3. कैम्पबेल, एएन, और रीस, जेबी (2005)। जीवविज्ञान। संपादकीय मेदिका पानामेरिकाना।
4. चैन, सीएक्स और भट्टाचार्य, डी। (2010) द ओरिजिन ऑफ प्लास्टिड्स। प्रकृति शिक्षा 3 (9): 84।
5. गामा, एम। (2007)। जीवविज्ञान 1: एक निर्माणवादी दृष्टिकोण। पियर्सन शिक्षा।
6. ग्रे, मेगावाट (2017)। लिन मार्गुलिस और एंडोसिंबियन परिकल्पना: 50 साल बाद। कोशिका की आणविक जीव विज्ञान, 28 (10), 1285-1287।
7. होग्वेग, पी।, और टेकुची, एन। (2003)। प्रीबायोटिक विकास के मॉडल में बहुस्तरीय चयन: डिब्बों और स्थानिक स्व-संगठन। ऑरिजन ऑफ लाइफ एंड इवोल्यूशन ऑफ द बायोस्फेयर, 33 (4-5), 375-403।
8. लेन, एन। (2017)। यूकेरियोट्स के मूल में सीरियल एंडोसिम्बियोसिस या एकवचन घटना। सैद्धांतिक जीव विज्ञान के जर्नल, 434, 58-67।
9. लाजानो, ए।, और मिलर, एसएल (1996)। जीवन की उत्पत्ति और प्रारंभिक विकास: प्रीबायोटिक रसायन विज्ञान, पूर्व-आरएनए दुनिया और समय। सेल, 85 (6), 793-798।
10. मार्गुलिस, एल (2004)। सीरियल एंडोसिम्बायोटिक सिद्धांत (SET) और समग्र व्यक्तित्व। माइक्रोबायोलॉजी आज, 31 (4), 172-175।
11. Schrum, JP, Zhu, TF, & Szostak, JW (2010)। सेलुलर जीवन की उत्पत्ति। जीव विज्ञान में कोल्ड स्प्रिंग हार्बर दृष्टिकोण, a002212।
12. स्टेनो, पी।, और मावली, एफ। (2015)। जीवन और सिंथेटिक जीव विज्ञान के मूल में प्रोटोकल्स मॉडल। जीवन, 5 (4), 1700-1702।