यीस्ट से पता चलता है कि भौतिकी उत्परिवर्तन के बिना बहुकोशिकीय जीवन को जन्म दे सकती है

पाठ्यक्रम: GS3/विज्ञान और प्रौद्योगिकी

संदर्भ

• नेशनल सेंटर फॉर बायोलॉजिकल साइंसेज़ (NCBS) के वैज्ञानिकों द्वारा स्नोफ्लेक यीस्ट पर एक नए अध्ययन ने यह दिखाया है कि विकास की प्रक्रिया में बड़े बदलाव कैसे प्रारंभिक चरणों में एक पारंपरिक दृष्टिकोण से हटकर हो सकते हैं।

यीस्ट क्या है? 

• यीस्ट एक एककोशिकीय कवक (फंगस) है। सामान्यतः उपयोग में:
  • बेकिंग में (ब्रेड को फूलाने के लिए)
  • अल्कोहल निर्माण में (किण्वन प्रक्रिया में)
  • वैज्ञानिक शोध में (मॉडल जीव के रूप में)
• कलिका द्वारा प्रजनन (Reproduction by budding)
• एक छोटी कलिका (bud) माता कोशिका पर विकसित होती है।
• केंद्रक विभाजित होता है, और इसका एक भाग कलिका में जाता है।
• कलिका बढ़ती है और अलग होकर एक नई यीस्ट कोशिका बन जाती है।

स्नोफ्लेक यीस्ट क्या है? 

• साधारण यीस्ट एकल कोशिकाओं के रूप में बढ़ता है, जिसमें कलिकाएँ बनने के बाद अलग हो जाती हैं।
  • स्नोफ्लेक यीस्ट में एक आनुवंशिक उत्परिवर्तन (mutation) होता है, जो कलिकाओं को अलग नहीं होने देता। 
• इसके कारण कोशिकाएँ एक-दूसरे से चिपकी रहती हैं और बर्फ के फाहे (स्नोफ्लेक) जैसी संरचना बनाती हैं।
  • ये समूह तेजी से बढ़ते हैं और केवल 12 घंटे के अन्दर नग्न आंखों से दिखाई देने लगते हैं। 
• वैज्ञानिक महत्व: स्नोफ्लेक यीस्ट का उपयोग यह समझने के लिए किया जाता है कि एककोशिकीय जीवन कैसे बहुकोशिकीय जीवों में विकसित हुआ।
  • सामान्यतः, बहुकोशिकीय जीवन में पोषक तत्वों के परिवहन के लिए विशेष जैविक प्रणालियों की आवश्यकता होती है (जैसे रक्त वाहिकाएं)। 
  • परंतु स्नोफ्लेक यीस्ट में ऐसी कोई व्यवस्था नहीं होने के बावजूद यह तीव्रता से बढ़ता है।

वैज्ञानिक पहेली 

• वर्तमान समझ के अनुसार, वृद्धि तब रुक जानी चाहिए जब आंतरिक कोशिकाओं को पोषण मिलना बंद हो जाए। 
• लेकिन प्रयोगशाला में स्नोफ्लेक यीस्ट अपेक्षित सीमा से अधिक बढ़ता गया। 
• वैज्ञानिक यह जानना चाहते थे कि पोषक तत्व सभी कोशिकाओं तक कैसे पहुँच रहे हैं।

नई खोज — वृद्धि के पीछे भौतिक प्रक्रिया 

• अध्ययन से पता चला कि वृद्धि में मदद करने वाली एक सरल भौतिक प्रक्रिया है: तरल प्रवाह (fluid flow)। 
• वृद्धि केवल तरल माध्यम (solution) में देखी गई, जेल-जैसे माध्यम में नहीं। तरल में दो प्रकार की गति होती है:
  • प्रसरण (Diffusion): पोषक तत्व उच्च से निम्न सांद्रता की ओर फैलते हैं।
  • अड्वेक्शन (Advection): पूरा द्रव गति करता है और साथ में पोषक तत्व भी ले जाता है।
• सिर्फ प्रसरण बड़ी वृद्धि को नहीं समझा सकता (केवल लगभग 50 माइक्रोमीटर तक)। 
• वैज्ञानिकों ने अड्वेक्शन देखा — तरल क्लस्टर के किनारों से अंदर गया और ऊपर से बाहर निकला। 
• स्नोफ्लेक यीस्ट ग्लूकोज (चीनी) का उपभोग करता है और शराब तथा कार्बन डाइऑक्साइड उत्पन्न करता है। 
• इससे आसपास का तरल हल्का (कम घनत्व वाला) हो जाता है।
  • कम घनत्व वाला तरल ऊपर उठता है (जैसे गर्म हवा उठती है)। 
  • यह प्रवाह नए पोषक तत्व क्लस्टर में लाता है, जिससे सभी कोशिकाएँ जीवित रहती हैं।

विकासीय महत्व 

• पारंपरिक रूप से, बहुकोशिकीयता को क्रमिक आनुवंशिक परिवर्तनों से उत्पन्न माना जाता है। 
• यह अध्ययन दर्शाता है कि भौतिकी और रसायन की प्रक्रियाएं ही प्रारंभिक बहुकोशिकीयता को संभव बना सकती थीं — आनुवंशिक परिवर्तन से पूर्व। 
• बाद में, आनुवंशिक विकास इस बहुकोशिकीयता को जीवन की स्थायी विशेषता बना सकता है।

Source: TH