पृथ्वी पर यहां के चरमपंथियों के बारे में हमारी बढ़ती समझ ने खगोल विज्ञान में नई संभावनाओं को खोल दिया है। वैज्ञानिक संसाधन-गरीब दुनिया पर एक और नज़र डाल रहे हैं जो ऐसा प्रतीत होता है जैसे वे कभी जीवन का समर्थन नहीं कर सकते। शोधकर्ताओं की एक टीम मेक्सिको के एक पोषक-गरीब क्षेत्र का अध्ययन कर रही है ताकि यह समझने की कोशिश की जा सके कि चुनौतीपूर्ण वातावरण में जीव कैसे पनपते हैं।
शोधकर्ताओं ने मेक्सिको के एक क्षेत्र में काम किया, जिसे Cuatro Ciénegas बेसिन कहा जाता है। लगभग 43 मिलियन साल पहले, बेसिन एक उथला समुद्र था, जब तक कि यह मैक्सिको की खाड़ी से अलग नहीं हो गया। यह एक विशिष्ट क्षेत्र है क्योंकि यह पोषक तत्वों-गरीबों और प्राचीन वंश के साथ जलीय रोगाणुओं का घर है।
नए अध्ययन के मुख्य लेखक एरिजोना स्टेट यूनिवर्सिटी के स्कूल ऑफ अर्थ एंड स्पेस एक्सप्लोरेशन से जॉर्डन ओकी हैं। अध्ययन का शीर्षक है "एक संपूर्ण-पारिस्थितिकी तंत्र पोषक तत्वों को समृद्ध करने वाले प्रयोग में सूचना प्रसंस्करण में जीनोमिक अनुकूलन अंडरपिन ट्रॉफिक रणनीति।" यह पत्रिका eLIFE में प्रकाशित हुआ है।
अध्ययन एक जीव के जीनोम और उसके मूलभूत पहलुओं पर केंद्रित है जैसे जीव का आकार, जिस तरह से यह जानकारी को घेरता है, और जानकारी का घनत्व। शोधकर्ताओं ने इस बात का अध्ययन किया कि कैसे उन विशेषताओं से एक जीव चरम वातावरण में पनपने की अनुमति देता है, जैसे कि क्युतारो सियनेगास बेसिन में। कुछ मायनों में, बेसिन प्रारंभिक पृथ्वी, या प्राचीन, गीला मंगल के लिए एक एनालॉग है।
"यह क्षेत्र पोषक तत्वों में इतना खराब है कि इसके कई पारिस्थितिक तंत्र रोगाणुओं पर हावी हैं और प्रारंभिक पृथ्वी से पारिस्थितिक तंत्र में समानता हो सकती है, साथ ही मंगल ग्रह पर गीले वातावरण को बनाए रखने के लिए जो जीवन का समर्थन कर सकता है," लेखक ओई ने कहा।
एक जीव जो कुछ करता है उसकी लागत होती है, और जीव अपने व्यापार के बारे में जाने के साथ कई व्यापार बंद कर देते हैं। ये ट्रेड-ऑफ़ किसी जीव की जैव रासायनिक सूचना प्रसंस्करण की दक्षता को प्रभावित करते हैं। एक जीव जो पोषक तत्व-खराब वातावरण में विकसित और विकसित हुआ है, उसमें बड़ी मात्रा में संसाधनों का उपयोग करने के लिए खुद को दोहराने की क्षमता में "निवेश" नहीं हो सकता है।
यह टीम की परिकल्पना थी, और उन्होंने इसकी जांच के लिए प्रयोगों को तैयार किया।
जे क्रेग वेंटर इंस्टीट्यूट के एसोसिएट प्रोफेसर क्रिस्टोफर ड्यूपॉन्ट इस अध्ययन के वरिष्ठ लेखक हैं। एक प्रेस विज्ञप्ति में, ड्यूपॉन्ट ने कहा कि "हमने अनुमान लगाया कि सूक्ष्मजीवों को ऑलिगोट्रोफ़िक (कम पोषक तत्व) वातावरण में पाया जाता है, आवश्यकता से बाहर, डीएनए की प्रतिकृति, आरएनए के ट्रांसक्रिप्शन और प्रोटीन के अनुवाद के लिए कम-संसाधन रणनीतियों पर निर्भर करेगा। इसके विपरीत, एक कॉपियोट्रॉफ़िक (उच्च पोषक तत्व) पर्यावरण संसाधन-गहन रणनीतियों का पक्षधर है। ”
प्रयोग में "मेसोकोस", लघु पारिस्थितिक तंत्र कहा जाता है। जीवों को तब नाइट्रोजन और फॉस्फोरस युक्त उर्वरकों का उन्नत स्तर दिया गया था। उन तत्वों ने mesocosms के अंदर सूक्ष्मजीवों में वृद्धि को बढ़ावा दिया। प्रयोग के अंत में उन्होंने देखा कि कैसे नियंत्रण समूहों की तुलना में जीवों के समुदाय ने बढ़े हुए पोषक तत्वों का जवाब दिया।
अपने अध्ययन में, लेखकों ने चार लक्षणों पर ध्यान केंद्रित किया जो जीवों को अपने कोशिकाओं में जैविक जानकारी को संसाधित करने की क्षमता को नियंत्रित करते हैं:
- प्रोटीन बायोसिंथेसिस के लिए आवश्यक जीनों की बहुलता: कोपियोट्रॉफ़्स, या पोषक तत्वों से समृद्ध वातावरण के लिए अनुकूलित जीवों में जीन की संख्या अधिक होनी चाहिए जो अधिक विकास दर में योगदान करते हैं। लेकिन वहाँ एक व्यापार बंद है: वे पोषक तत्वों-गरीब वातावरण में नुकसान पर हैं, और उनकी उच्च प्रतिकृति दर उनकी विकास क्षमता को कम कर सकती है।
- जीनोम आकार: एक छोटे जीनोम वाले जीव को दोहराने के लिए कम संसाधनों की आवश्यकता होती है, और एक छोटा सेल आकार होता है। ये जीव सापेक्ष पोषक तत्वों की प्रचुरता के समय के बाद पोषक तत्वों-खराब स्थितियों के लिए अधिक तेज़ी से प्रतिक्रिया कर सकते हैं।
- गुआनिन और साइटोसिन सामग्री: गुआनिन और साइटोसिन न्यूक्लियोटाइड आधार हैं। वैज्ञानिक निश्चित रूप से ऐसा क्यों नहीं कर रहे हैं, लेकिन उनके जीनोम में उच्च जीसी स्तर वाले जीव संसाधन-समृद्ध वातावरण में बेहतर करते हैं, हो सकता है कि जीसी उत्पादन करने के लिए अधिक "महंगे" हों। तो कम GC सामग्री वाले जीव संसाधन-गरीब वातावरण में बेहतर कर सकते हैं।
- कोडन उपयोग पूर्वाग्रह: कोडन डीएनए या आरएनए न्यूक्लियोटाइड ट्रिपल के अनुक्रम हैं। कोडन्स निर्दिष्ट करते हैं कि प्रोटीन संश्लेषण के दौरान कौन सा अमीनो एसिड अगला जोड़ना है। कई अलग-अलग कोडन एक एमिनो एसिड को कोड कर सकते हैं, लेकिन एक पोषक तत्व युक्त वातावरण में, कोडन जो संसाधनों का तेज उपयोग करते हैं, उन्हें अपने समकक्षों के पक्षपाती होना चाहिए।
यह अध्ययन अलग है क्योंकि यह उन सभी लक्षणों को देखता है, जबकि पिछले अध्ययनों ने उनमें से केवल एक या दो पर ध्यान केंद्रित किया है। यह अध्ययन यह भी देखता है कि ये लक्षण एक समुदाय में कैसे काम करते हैं, जबकि पिछले अध्ययनों में अलग-अलग दृष्टिकोण थे। जैसा कि वे अपने पेपर में कहते हैं, “हमारा अध्ययन शामिल करने के लिए पहले पूरे पारिस्थितिकी तंत्र प्रयोगों में से एक हैप्रयोग-स्तर दोहराया गया सामुदायिक प्रतिक्रिया के मेटागोनोमिक आकलन। "
"यह अध्ययन अद्वितीय और शक्तिशाली है क्योंकि यह बड़े जीवों के पारिस्थितिक अध्ययन से विचारों को लेता है और उन्हें एक पूरे-पारिस्थितिकी तंत्र प्रयोग में माइक्रोबियल समुदायों पर लागू करता है।"
वरिष्ठ लेखक जिम एलसर, एएसयू स्कूल ऑफ लाइफ साइंसेज
प्रयोग 32 दिनों तक चला, और क्युतारो सिनेगस बेसिन में लगुनिटा तालाब में हुआ। उस समय के दौरान शोधकर्ताओं ने क्षेत्र की निगरानी, नमूना और नियमित जल रसायन विज्ञान का संचालन किया।
परिणाम परिकल्पना के अनुरूप थे: प्रतिकृति में बढ़े हुए पोषक तत्वों का उपयोग करने के लिए अधिक से अधिक क्षमता वाले जीवों पर मेसोकोस्म का प्रभुत्व हो गया। नियंत्रण समूहों का उन प्रजातियों पर प्रभुत्व था जो कम लागत पर जैविक जानकारी को संसाधित कर सकती थीं।
एएसयू के स्कूल ऑफ लाइफ साइंसेज के वरिष्ठ लेखक जिम एलसर ने कहा, "यह अध्ययन अद्वितीय और शक्तिशाली है क्योंकि यह बड़े जीवों के पारिस्थितिक अध्ययन से विचारों को लेता है और उन्हें पूरे पारिस्थितिक तंत्र में सूक्ष्मजीव समुदायों पर लागू करता है।" "ऐसा करने से, हम संभवत: पहली बार, उन सूक्ष्मजीवों की प्रजातियों की पहचान के बिना, पारिस्थितिक तंत्र की पोषक स्थिति के लिए व्यवस्थित माइक्रोबियल प्रतिक्रियाओं से जुड़े मौलिक जीनोमाइड लक्षण हैं, यह पहचानने और पुष्टि करने में सक्षम थे।"
इस अध्ययन के परिणाम हमें इस बारे में कुछ बताते हैं कि जीवन अन्य दुनिया में चरम और / या पोषक-गरीब वातावरण में कैसे कार्य कर सकता है। जहां भी कोई जीव होता है, उसके पास बारीक-से-जैविक जैविक सूचना प्रसंस्करण क्षमताएं होनी चाहिए, जो उनके वातावरण में महत्वपूर्ण संसाधनों का लाभ उठा सकें। और जो वातावरण वे स्वयं को खोजते हैं वह निर्धारित करेगा कि वे क्या हैं।
ओकी ने कहा, "यह बहुत रोमांचक है, क्योंकि यह सुझाव देता है कि जीवन के नियम हैं जो आमतौर पर पृथ्वी और उससे आगे के जीवन पर लागू होने चाहिए।"
अधिक:
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