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स्पंज इनर्ड सुझाव देते हैं कि तंत्रिका कोशिकाएं कैसे विकसित हुईं


स्पंज मुश्किल से जानवरों के रूप में योग्य होते हैं। आपके सिंक के पास की तरह, अधिकांश बिना हिले-डुले समुद्र तल पर लेट गए। उनके पास मांसपेशियों, फेफड़े या गलफड़ों, एक आंत और स्पष्ट तंत्रिका कोशिकाओं की कमी होती है, और जो भी पोषक तत्व उनके रास्ते में तैरते हैं उन्हें खाते हैं। फिर भी उनकी कोशिकाओं की विशेषता वाले एक नए अध्ययन ने एक अप्रत्याशित रूप से एक तंत्रिका कोशिका की तरह खुलासा किया है: यह और जिन कोशिकाओं के साथ यह बातचीत करता है उनमें तंत्रिका कोशिकाओं के समान काम करने वाले कुछ जीन होते हैं। और दो प्रकार की कोशिकाएँ भोजन के समन्वय के लिए एक साथ काम कर सकती हैं, जैसे हमारा जटिल मस्तिष्क हमारे लिए करता है। फिर भी, कुछ स्पंज जीवविज्ञानी सवाल करते हैं कि क्या हाइलाइट की गई तंत्रिका जैसी कोशिका का दावा किया जाता है।

यदि काम जारी रहता है, “पशु तंत्रिका तंत्र की उत्पत्ति को समझने के लिए इसका जबरदस्त महत्व होगा,” डेनवर विश्वविद्यालय में एक विकासवादी विकास जीवविज्ञानी स्कॉट निकोल्स कहते हैं, जो काम में शामिल नहीं थे।

तंत्रिका कोशिकाओं में विशेष गुण होते हैं जो उन्हें बिजली की गति से संचार करने देते हैं। प्रत्येक में एक केंद्रीय शरीर और लंबी प्रक्रियाएं होती हैं जो अन्य कोशिकाओं तक पहुंचती हैं, जो नेटवर्क में प्रत्येक न्यूरॉन के बीच सिनेप्स नामक जंक्शन बनाती हैं। जब उत्तेजित किया जाता है, तो एक तंत्रिका कोशिका अपनी प्रक्रियाओं में एक विद्युत आवेग भेजती है और न्यूरोट्रांसमीटर नामक रसायनों को छोड़ती है जो अगले न्यूरॉन के अंतराल में यात्रा करते हैं। न्यूरोट्रांसमीटर प्राप्त करने वाले सेल में प्रोटीन को सक्रिय करते हैं और एक और विद्युत संकेत शुरू कर सकते हैं। यह समझने के लिए कि इस तरह की एक जटिल सेल-टू-सेल संचार प्रणाली मूल रूप से कैसे विकसित हुई, शोधकर्ताओं ने तेजी से जानवरों की ओर रुख किया स्पंज की तरह जो सुराग के लिए जीवन के विकास में जल्दी उठे। हालांकि, उनमें तंत्रिका कोशिकाओं की कमी होती है, लेकिन स्पॉन्ज में सिनेप्स के लिए कुछ समान विशिष्ट जीन होते हैं जो दिमागी जीवों के पास होते हैं, अध्ययनों से पता चला है।

फिर भी यह निर्धारित करना कि स्पंज उन जीनों का उपयोग कैसे करते हैं, उनकी अजीब वास्तुकला को देखते हुए कोई आसान काम नहीं है। स्पंज में आपस में जुड़ी नहरों का एक नेटवर्क होता है, जिसमें छोटे पाचन कक्ष शामिल होते हैं, जो विशेष पाचन कोशिकाओं से युक्त होते हैं, जिनमें व्हिप-समान अनुमान होते हैं। सूक्ष्म कणों को पकड़ने के लिए सेल के जाल की तरह कॉलर में पानी खींचने के लिए चाबुक सिंक में हराते हैं, तैरता हुआ डीएनए भी, भोजन के लिए। यूरोपियन मॉलिक्यूलर बायोलॉजी लेबोरेटरी (ईएमबीएल) के एक विकासवादी जीवविज्ञानी, डेटलेव अरेंड्ट कहते हैं, “उनके अलग शरीर की योजना ने उनकी तुलना अन्य जानवरों से करना मुश्किल बना दिया है।”

अधिक जानने के लिए, उन्होंने, ईएमबीएल विकासवादी जीवविज्ञानी जैकब मुसर और उनके सहयोगियों ने एक तकनीक का इस्तेमाल किया जिसे कहा जाता है एकल-कोशिका अनुक्रमण प्रत्येक कोशिका में मैसेंजर आरएनए (एमआरएनए) का आकलन करने के लिए, जो किसी भी सक्रिय जीन का प्रतिनिधित्व करता है। भले ही एक जीव में अधिकांश कोशिकाओं में जीन का एक ही सेट होता है, प्रत्येक कोशिका प्रकार एक अद्वितीय उपसमुच्चय को सक्रिय करता है। सक्रिय जीन के समूहों की पहचान करके, वैज्ञानिक सेल प्रकारों को वर्गीकृत कर सकते हैं और समझें कि वे कैसे विकसित हुए.

मुसर और उनके सहयोगी पूरी तरह से अलग हो गए स्पोंजिला लैक्स्ट्रिस अलग-अलग कोशिकाओं में स्पंज करता है, प्रत्येक को एक छोटी बूंद में छांटता है और mRNA को अनुक्रमित करने के लिए लेबल करता है। उन्होंने सक्रिय जीन को फ्लोरोसेंटली टैग करने के लिए एक तकनीक विकसित की ताकि वे देख सकें कि प्रत्येक का उपयोग कहां किया जा रहा है। उनका तरीका “स्पंज कोशिका जीव विज्ञान को समझने के लिए परिवर्तनकारी हो सकता है,” एडमॉन्टन के अल्बर्टा विश्वविद्यालय के स्पंज जीवविज्ञानी सैली लेज़ कहते हैं, जो काम में शामिल नहीं थे।

में विज्ञान आज, Musser, Arendt, और अंतरराष्ट्रीय सहयोगियों की उनकी टीम ने विशिष्ट रिपोर्ट की 18 प्रकार के स्पंज सेल, जिसमें मनुष्यों और अधिक जटिल जानवरों में विशेष कोशिकाओं से मिलते-जुलते कुछ शामिल हैं. एक प्रकार की जीन गतिविधि अधिक जटिल जानवर की मांसपेशियों के समान होती है – वे कोशिकाएं स्पंज को विस्तार और अनुबंध करने में मदद करती हैं।

टीम ने उन कोशिकाओं पर भी ध्यान दिया, जिन्होंने उन्हें स्पंज विवाद के बीच में उतारा। मूल रूप से न्यूरोइड कोशिकाएं कहा जाता है, और केंद्रीय कोशिकाओं के रूप में भी संदर्भित किया जाता है, इन कोशिकाओं को दशकों में केवल कुछ स्पंज अनुसंधान समूहों द्वारा रिपोर्ट किया गया है-वे संख्या में कम हैं और स्पंज के पाचन कक्ष के बीच में क्रॉल करते हैं।

मुसर, अरेंड्ट, और उनके सहयोगियों ने इन न्यूरोइड कोशिकाओं में से कुछ को खोजने और दस्तावेज करने की रिपोर्ट की है कि उनके पास एक synapse के पक्ष में सक्रिय जीन है जो एक अन्य तंत्रिका कोशिका को संकेत भेजता है। और न्यूरोइड कोशिकाओं के बगल में पाचन कोशिकाएं होती हैं जिनके सक्रिय जीन में आमतौर पर एक synapse के प्राप्त सेल में व्यक्त किए जाते हैं, वैज्ञानिकों ने दिखाया। “यह एक रोमांचक खोज थी क्योंकि इसने हमें सुझाव दिया कि पर्यावरण में रोगाणुओं को खिलाने या निगरानी करने के लिए पहले पशु तंत्रिका तंत्र विकसित हो सकते हैं,” मुसर कहते हैं।

यह देखने के लिए कि क्या दो सेल प्रकार वास्तव में परस्पर क्रिया कर रहे थे, उन्होंने और उनके सहयोगियों ने एक सिंक्रोट्रॉन नामक मशीन में उत्पादित एक्स-रे का उपयोग करके पूरे स्पंज की कल्पना करने का एक नया तरीका विकसित किया। जब उन्होंने इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (नीचे वीडियो देखें) का उपयोग करके न्यूरोइड कोशिकाओं और उनके आसपास के 3 डी दृश्य प्राप्त करने के लिए पाचन कक्षों पर ज़ूम किया, तो उन्होंने पाया कि न्यूरोइड कोशिकाओं में कई रासायनिक भरे बुलबुले होते हैं और हथियार बनाते हैं जो बाहर तक पहुंचते हैं और चारों ओर लपेटते हैं डाइजेस्टिव सेल का फीडिंग कॉलर, शायद ऐसे रसायनों को ट्रांसमिट कर रहा है जो डाइजेस्टिव सेल्स के व्यवहार को बदल सकते हैं।

स्पंज पाचन कक्ष के पुनर्निर्माण से पता चलता है कि कैसे न्यूरोइड कोशिकाएं (बैंगनी, लाल) पाचन कोशिकाओं (नीला, हरा) से उलझ जाती हैं।जैकब मुसर, गिउलिया मिज़ोन, कॉन्स्टेंटिन पेप, निकोल शिबर / ईएमबीएल

यह तंत्रिका कोशिकाओं को संप्रेषित करने की याद दिलाता है और सुझाव देता है कि न्यूरोइड और पाचन कोशिकाएं कोशिकाओं के लिए पूर्वज हो सकती हैं जो synapse के दो पक्ष बनाती हैं। “न्यूरॉन्स के साथ यह हमेशा दो कोशिकाओं को टैंगो में ले जाता है, एक सेल सिग्नल भेजता है और एक सेल इसे प्राप्त करता है,” अरेंड्ट कहते हैं। टीम को संदेह है कि जल्द से जल्द इस तरह की सेलुलर जोड़ी एक और भी सरल पशु पूर्वज की बाहरी खिला सतह पर हुई होगी। बाद के विकास के दौरान – स्पंज से परे – इन दोनों ने अपने संपर्क के बिंदु को आधुनिक सिनेप्स के छोटे अंतराल तक सीमित कर दिया और विद्युत संकेतन को अपनाया।

यदि समूह सही है और स्पंज अपने कोशिकाओं के व्यवहार को न्यूरॉन्स के समान संकेतों के साथ समन्वयित करते हैं, “यह निश्चित रूप से हमारी पूर्व धारणाओं को तोड़ देगा कि स्पंज में न्यूरॉन से संबंधित सेल प्रकारों की कमी होती है,” निकोलस कहते हैं। लेकिन वह आगाह करते हैं कि अब तक के सबूत विचारोत्तेजक हैं, निश्चित नहीं।

क्वींसलैंड विश्वविद्यालय, सेंट लूसिया में एक समुद्री जीवविज्ञानी लेयस और बर्नार्ड डेगनन भी अधिक प्रमाण चाहते हैं- वे स्पंज जीवविज्ञानी हैं जिन्होंने न्यूरोइड कोशिकाओं की तलाश की है और उन्हें अपने जानवरों में नहीं देखा है, इसलिए उन्हें यकीन नहीं है कि मुसर क्या है और सहकर्मियों ने वास्तव में घर बनाया है।

फिर भी, भले ही तंत्रिका तंत्र विकास की कहानी पकड़ में न आए, डेगनन ने अध्ययन को प्रमुख सेल प्रकारों की पहचान करने के लिए एक टूर डी फोर्स कहा, जो सामान्य रूप से स्पंज को समझने और उनकी सराहना करने में बहुत मददगार होगा। कॉर्नेल विश्वविद्यालय में एक एकीकृत जीवविज्ञानी लेस्ली बबोनिस सहमत हैं। “किसी भी स्नोर्कलर को यह जानने के लिए उड़ा दिया जाएगा कि जिस घिनौनी चटाई से वे अभी तैरते हैं वह वास्तव में कम से कम 18 अद्वितीय सेल प्रकारों से बना एक जानवर है!” वह कहती है।



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