हम सोचते हैं कि जानवरों के जीवन के लिए ऑक्सीजन एक आवश्यक आवश्यकता है, लेकिन 10 से कम कोशिकाओं वाले हेनेगुया सालमिनिकोला नामक परजीवी, जो सैल्मन की मांसपेशियों के अंदर रहता है, में कोई माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम नहीं है और सांस लेने की कोई क्षमता नहीं है, जिससे यह पहला जानवर बन गया है जो किसी भी ऑक्सीजन की आवश्यकता के बिना जीवित रहने की पुष्टि करता है।

प्रशांत सैल्मन की सफेद मांसपेशी के अंदर, हेनेगुया सालमिनिकोला एरोबिक श्वसन के तंत्र के बिना जारी रहता है। इसके सूक्ष्म बीजाणु दृश्यमान सफेद सिस्ट में एकत्रित होते हैं जो कई मिलीमीटर तक पहुंच सकते हैं, जिससे संक्रमित मांस ऐसा दिखता है जिसे मत्स्य पालन टैपिओका रोग कहते हैं।

2020 के नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज के अध्ययन में, प्रथम लेखक दयाना याहलोमी और प्रमुख शोधकर्ता डोरोथी हचोन सहित शोधकर्ताओं ने दिखाया कि परजीवी में माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम की कमी है और एरोबिक सेलुलर श्वसन के लिए आवश्यक मानक आनुवंशिक मशीनरी खो दी है। ओरेगॉन स्टेट यूनिवर्सिटी ने इस जीव को 10 से कम कोशिकाओं वाला और पहला ज्ञात जानवर बताया जिसे जीवित रहने के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं होती; माइक्रोस्कोप के तहत, इसके युग्मित ध्रुवीय कैप्सूल आंखों की तरह दिख सकते हैं, लेकिन वे संरचनाएं दृश्य अंग नहीं हैं।

वास्तव में परजीवी क्या है?

हेनेगुया सालमिनिकोला एक मायक्सोज़ोअन है जो परजीवी निडारियंस के एक बेहद छोटे समूह का हिस्सा है। यह इसे जेलीफ़िश, कोरल और समुद्री एनीमोन के समान समूह में रखता है, भले ही अधिकांश मायक्सोज़ोअन जीवन चरणों में केवल मुट्ठी भर कोशिकाएँ होती हैं।

विकासवादी संबंध परजीवी के ध्रुवीय कैप्सूल में लिखा हुआ है। मायक्सोज़ोआ के एक फाइलोजेनोमिक अध्ययन ने निडारिया के भीतर उनकी स्थिति की पुष्टि की और ध्रुवीय कैप्सूल को निडारियन नेमाटोसिस्ट के समजात के रूप में वर्णित किया, जो कि मुक्त रहने वाले रिश्तेदारों द्वारा उपयोग की जाने वाली चुभने वाली संरचनाएं हैं। मायक्सोज़ोअन्स में, प्रतिवर्ती ट्यूब को शिकार को पकड़ने के बजाय लगाव और संक्रमण के लिए अनुकूलित किया जाता है।

जीवन चक्र अक्सर संक्षिप्त संस्करण से अधिक अनिश्चित होता है। अधिकांश मायक्सोज़ोअन एक कशेरुक और एक अकशेरुकी मेजबान के बीच वैकल्पिक होते हैं, आमतौर पर एक एनेलिड, लेकिन 2020 हेनेगुइ दस्तावेज़ में कहा गया है कि इस प्रजाति के बाध्य अकशेरुकी मेजबान की पहचान नहीं की गई है; लेखकों ने अनुमान लगाया है कि संबंधित प्रजातियों के आधार पर यह संभवतः एक नेडिड एनेलिड है।

सैल्मन में, परजीवी फैलता है और सफेद मांसपेशी में स्यूडोसिस्ट के भीतर बीजाणु बनाता है। अलास्का मछली और खेल विभाग का मार्गदर्शन कहता है कि मांस को लक्षित किया जाए हेनेगुइ इसका मछली मृत्यु दर से कोई संबंध नहीं है और इससे मानव स्वास्थ्य संबंधी कोई ज्ञात समस्या उत्पन्न नहीं होती है, हालांकि सिस्ट देखने में अनाकर्षक होते हैं।

सिस्ट, व्यक्तिगत बीजाणु नहीं, एक फ़ाइल में दिखाई देने वाली मिलीमीटर-स्केल सुविधा प्रदान करते हैं। अमेरिकी भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण द्वारा संग्रहीत ऐतिहासिक अवलोकनों का वर्णन करें एच. सैलमिनिकोला सिस्ट का व्यास लगभग 3 से 6 मिलीमीटर होता है।

गायब माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम क्यों मायने रखता है?

अधिकांश पशु कोशिकाएँ एरोबिक श्वसन के लिए माइटोकॉन्ड्रिया पर निर्भर करती हैं। माइटोकॉन्ड्रिया भी अपने स्वयं के एक छोटे जीनोम को बनाए रखते हैं, जो उनके प्राचीन जीवाणु पूर्वजों की विरासत है, भले ही अधिकांश माइटोकॉन्ड्रियल प्रोटीन अब कोशिका के नाभिक में जीन द्वारा एन्कोड किए गए हैं।

जब शोधकर्ता इकट्ठे हुए एच. सैलमिनिकोला जीनोम, वे माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए की पहचान नहीं कर सके। प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी ने वही कहानी बताई: संबंधित परजीवी मायक्सोबोलस स्क्वामालिसनियंत्रण के रूप में संसाधित, माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए दिखाया गया, जबकि एच. सैलमिनिकोला उसने नहीं किया.

परमाणु जीनोम ने साक्ष्य की दूसरी पंक्ति प्रदान की। माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम के प्रतिलेखन और प्रतिकृति में शामिल लगभग सभी जीन गायब हो गए, जबकि एरोबिक श्वसन श्रृंखला के प्रमुख भागों से जुड़े जीन अनुपस्थित थे या स्यूडोजेन में कम हो गए थे।

यह भेद इसलिए मायने रखता है क्योंकि एच. सैलमिनिकोला इसने केवल डीएनए का एक गोलाकार टुकड़ा नहीं खोया, जिससे सामान्य श्वास बरकरार रही। मानक माइटोकॉन्ड्रियल श्वसन श्रृंखला में टर्मिनल इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में ऑक्सीजन का उपयोग करने के लिए आवश्यक आनुवंशिक प्रणाली को भी नष्ट कर दिया गया है।

इसका परिणाम किसी जानवर में एरोबिक से विशेष रूप से एनारोबिक चयापचय में संक्रमण का पहला जीनोमिक प्रदर्शन था। यह केवल एक अवलोकन नहीं था कि परजीवी कम ऑक्सीजन के कुछ घंटों या दिनों को सहन कर सकता है।

माइटोकॉन्ड्रिया जहां थे वहां क्या रहता है

परजीवी ने माइटोकॉन्ड्रियल डिब्बे का कोई निशान नहीं खोया है। इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी से माइटोकॉन्ड्रिया या एमआरओ से जुड़े डबल-झिल्ली वाले ऑर्गेनेल का पता चला, और उन ऑर्गेनेल में अभी भी कई लकीरें हैं, जो सामान्य रूप से आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में दिखाई देती हैं।

वे नियमित एरोबिक माइटोकॉन्ड्रिया की तरह कार्य नहीं करते हैं। 2020 के अध्ययन में पाया गया कि श्वसन श्रृंखला परिसर I, III और IV गायब थे या छद्मजनीकृत थे, और एटीपी सिंथेज़ के झिल्ली-फैले हुए हिस्से के अधिकांश जीन भी गायब थे।

साथ ही, एमआरओ खाली गोले नहीं हैं। जीनोम अन्य माइटोकॉन्ड्रियल चयापचय मार्गों में शामिल प्रोटीन के जीन को बरकरार रखता है, यही कारण है कि शोधकर्ताओं ने डिब्बे को पूरी तरह से विलुप्त घोषित करने के बजाय संरचनाओं को माइटोकॉन्ड्रिया-संबंधित ऑर्गेनेल के रूप में वर्गीकृत किया है।

यह संयोजन असामान्य है: माइटोकॉन्ड्रियल वास्तुकला वाला एक अंग, जिसमें क्राइस्टे भी शामिल है, लेकिन कोई माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम नहीं है और कोई मानक एरोबिक श्वसन श्रृंखला नहीं है। लेखकों ने सुझाव दिया कि श्वसन तंत्र के गायब होने के बाद भी कुछ संरचनात्मक विशेषताओं के बने रहने के लिए नुकसान हाल ही में विकसित हुआ हो सकता है।

यह ऊर्जा कैसे उत्पन्न करता है यह अभी भी एक खुला प्रश्न है

काम किस बारे में सबसे स्पष्ट है एच. सैलमिनिकोला मैं ऐसा नहीं कर सकता। यह बिल्कुल नहीं बताता है कि परजीवी अपने मेजबान के अंदर बढ़ने, विभाजित होने और बीजाणुओं का उत्पादन करने के लिए पर्याप्त एटीपी कैसे पैदा करता है।

तेल अवीव विश्वविद्यालय की खोज के अनुसार, हचॉन ने कहा कि परजीवी आसपास की मछली कोशिकाओं से ऊर्जा निकाल सकता है या ऑक्सीजन के बिना श्वसन के किसी अन्य रूप का उपयोग कर सकता है। ये संभावनाएँ जैव रासायनिक रूप से प्रदर्शित मार्ग के बजाय परिकल्पनाएँ बनकर रह जाती हैं।

शोधकर्ताओं ने हाइड्रोजन-उत्पादक माइटोकॉन्ड्रिया और हाइड्रोजनोसोम से जुड़े जीन की भी तलाश की, जो कुछ एकल-कोशिका वाले यूकेरियोट्स में पाए जाने वाले अवायवीय अंग हैं। उन्हें कॉल की गारंटी के लिए हाइड्रोजनेज़ मशीन नहीं मिली हेनेगुइएमआरओ एक हाइड्रोजनोसोम है।

इससे सबसे दिलचस्प जैव रासायनिक कदम अनसुलझा रह जाता है। परजीवी ने स्पष्ट रूप से मानक ऑक्सीजन-आधारित श्वसन को त्याग दिया है, लेकिन इसे प्रतिस्थापित करने वाले ऊर्जा मार्ग को अभी तक विस्तार से मैप नहीं किया गया है, और जीव को वर्तमान में उन प्रयोगों के लिए प्रयोगशाला में सुसंस्कृत नहीं किया जा सकता है जो इसे आसान बना देंगे।

रिडक्टिव इवोल्यूशन ने सांस लेने से कहीं अधिक को हटा दिया है

मिक्सर रिडक्टिव इवोल्यूशन का एक चरम उदाहरण हैं। उनके पूर्वज मुक्त-जीवित निडारियन वंश के थे, लेकिन परजीविता के साथ-साथ शरीर योजना, जीनोम आकार और जीन सामग्री में भारी कमी आई थी।

इस कटौती से जो बच गया वह खुलासा कर रहा है। ध्रुवीय कैप्सूल बने हुए हैं क्योंकि लगाव और संक्रमण अभी भी मायने रखते हैं। विकास, कोशिका विभेदन और कोशिका-से-कोशिका संचार में शामिल कई जीन मायक्सोज़ोअन में खो गए हैं या कम हो गए हैं, जबकि परजीवी जीवन चक्र को पूरा करने के लिए आवश्यक संरचनाएँ बनी हुई हैं।

लापता माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम इस व्यापक पैटर्न में फिट बैठता है, लेकिन 2020 के लेखक जीन हानि को जानबूझकर प्रस्तुत नहीं करने के लिए सावधान थे। उन्होंने प्रस्तावित किया कि मछली मेजबान और संभावित अकशेरुकी मेजबान में कम ऑक्सीजन की स्थिति ने एरोबिक श्वसन को खत्म करने में मदद की है, जिससे विकास के दौरान श्वसन जीन नष्ट हो सकते हैं।

जो प्राणी बचा है वह अभी भी जानवर ही है। निडारिया के भीतर इसकी स्थिति फ़ाइलोजेनोमिक्स द्वारा समर्थित है, और इसके ध्रुवीय कैप्सूल एक प्रोटिस्ट द्वारा स्वतंत्र रूप से आविष्कार की गई संरचनाओं के बजाय निडारियन हॉलमार्क के संशोधित संस्करण हैं।

निष्कर्ष क्या बदलता है और क्या नहीं बदलता है

यह खोज शून्य में नहीं हुई। 2010 में, शोधकर्ताओं ने एनोक्सिक भूमध्यसागरीय तलछटों में रहने वाले लॉरीसिफ़ेरन्स की सूचना दी और उन जानवरों में हाइड्रोजनोसोम जैसे अंगों का वर्णन किया। मूल लोरीसिफ़ेरन अध्ययन चुनौतीपूर्ण था, लेकिन हेनेगुइ लेखकों ने एक दशक बाद नोट किया कि उन जानवरों के लिए जीनोमिक डेटा अभी तक उपलब्ध नहीं था और वैकल्पिक स्पष्टीकरण प्रस्तावित किए गए थे।

इसलिए, 2020 का परिणाम बेहतर ढंग से व्यक्त किया गया है: एच. सैलमिनिकोला यह पहला जानवर था जिसमें आनुवंशिक रूप से एरोबिक श्वसन के लिए मानक मशीनरी के साथ-साथ माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम की कमी देखी गई थी। अध्ययन ने सटीक प्रतिस्थापन मार्ग का निर्धारण नहीं किया और यह नहीं दिखाया कि एक स्वतंत्र रूप से रहने वाला जटिल जानवर उसी तरह विकसित हो सकता है।

इसलिए इसकी खगोलीय प्रासंगिकता व्यापक होने के बजाय विचारोत्तेजक है। ऑक्सीजन-सांस लेने वाली मछली में अंतर्निहित परजीवी एनोक्सिक चंद्रमा पर एक स्वतंत्र पारिस्थितिकी तंत्र के लिए एक मॉडल नहीं है, लेकिन यह दर्शाता है कि पशु कोशिकाएं सार्वभौमिक रूप से मानक एरोबिक माइटोकॉन्ड्रियल कार्यक्रम में बंद नहीं हैं।

यह तब मायने रखता है जब हम ऐसे वातावरण के बारे में सोचते हैं जहां रसायन विज्ञान अज्ञात तरीकों से ऊर्जा प्रदान करता है। स्पेस डेली ने हाल ही में जांच की कि कैसे रेडियोलिसिस यूरोपा के महासागर में रासायनिक ऊर्जा पैदा कर सकता है और कैसे ज्वारीय ताप महासागरों को दूर के एक्सोमून में तरल बनाए रख सकता है। कोई भी मामला जानवरों की तरह भविष्यवाणी नहीं करता हेनेगुइलेकिन दोनों इस बात की याद दिलाते हैं कि रहने की क्षमता ऊर्जावान मार्गों पर निर्भर करती है, किसी एक सांसारिक नुस्खे पर नहीं।

इसी नेटवर्क ने समुद्र की सतह से आठ किलोमीटर से अधिक नीचे रहने वाली हडल घोंघा मछली में विपरीत प्रकार की शारीरिक चरमता को देखा। वह मछली विस्तृत सेलुलर मशीनरी को दबाव में रखकर जीवित रहती है; एच. सैलमिनिकोला उन कारों को फेंककर जीवित रहें जो अधिकांश जानवर रखते हैं।

सैल्मन फ़िलेट में, दृश्य चिन्ह अभी भी कुछ मिलीमीटर चौड़ा एक पीला सिस्ट है। इसके भीतर सूक्ष्म बीजाणु और कई-कोशिका वाले जानवरों की एक वंशावली है जिनके माइटोकॉन्ड्रिया-संबंधित अंग में कोई माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम नहीं होता है, फिर भी वे एरोबिक श्वसन के बिना अपना जीवन चक्र पूरा कर रहे हैं जो एक बार पशु जीवन से अविभाज्य लगता था।