یوکریوٹک طحالب میں نائٹروجن فکسنگ سیل آرگنیل نائٹرو پلاسٹ کی دریافت   

بائیو سنتھیتس پروٹین اور نیوکلک ایسڈ کی ضرورت نائٹروجن تاہم ماحول میں نائٹروجن دستیاب نہیں ہے۔ یوکرائٹس نامیاتی ترکیب کے لیے صرف چند پروکیریٹس (جیسے سنیوبیکٹیریا, کلوسٹریڈیا, آثار قدیمہ وغیرہ) میں وافر مقدار میں دستیاب مالیکیولر نائٹروجن کو ٹھیک کرنے کی صلاحیت ہے۔ ماحول. کچھ نائٹروجن فکسنگ بیکٹیریا یوکرائیوٹک خلیوں کے اندر سمبیوٹک تعلق میں endosymbionts کے طور پر رہتے ہیں۔ مثال کے طور پر، cyanobacteria امیدوار Atelocyanobacterium thalassa (UCYN-A) یونی سیلولر مائکروالجی کا ایک اینڈو سیمبیونٹ ہے۔ Braarudosphaera bigelowii سمندری نظاموں میں خیال کیا جاتا ہے کہ اس طرح کے قدرتی رجحان نے یوکرائیوٹک کے ارتقاء میں اہم کردار ادا کیا ہے۔ سیل آرگنیلز مائٹوکونڈریا اور کلوروپلاسٹ اینڈوسیمبیوٹک بیکٹیریا کے یوکرائیوٹک سیل میں انضمام کے ذریعے۔ حال ہی میں شائع ہونے والی ایک تحقیق میں، محققین نے پایا کہ سیانو بیکٹیریا "UCYN-Aیوکرائیوٹک مائکروالجی کے ساتھ قریب سے ضم ہو گیا تھا۔ Braarudosphaera bigelowii اور ایک endosymbiont سے نائٹروجن فکسنگ eukaryotic cell organelle جس کا نام nitroplast ہے۔ اس نے مائیکروالگا بنایا Braarudosphaera bigelowii پہلا جانا جاتا نائٹروجن فکسنگ یوکرائیوٹ۔ اس دریافت نے ماحولیاتی نائٹروجن کو پروکیریٹس سے یوکریوٹس تک طے کرنے کے کام کو وسعت دی ہے۔  

Symbiosis یعنی مختلف انواع کے جانداروں کا مسکن کا اشتراک اور ایک ساتھ رہنا، ایک عام فطری رجحان ہے۔ علامتی تعلقات میں شراکت دار ایک دوسرے سے فائدہ اٹھا سکتے ہیں (باہمی پرستی)، یا ایک کو فائدہ ہو سکتا ہے جبکہ دوسرا غیر متاثر رہتا ہے (کمنسلزم) یا ایک کو فائدہ ہوتا ہے جبکہ دوسرے کو نقصان ہوتا ہے۔ سمبیوٹک تعلق کو اینڈوسیمبیوسس کہا جاتا ہے جب ایک جاندار دوسرے کے اندر رہتا ہے، مثال کے طور پر، ایک پروکاریوٹک سیل ایک یوکرائیوٹک سیل کے اندر رہتا ہے۔ پروکریوٹک سیل، ایسی صورت حال میں، اینڈوسیمبیونٹ کہلاتا ہے۔  

Endosymbiosis (یعنی، ایک آبائی یوکرائیوٹک خلیے کے ذریعے پراکاریوٹس کا اندرونی ہونا) نے مائٹوکونڈریا اور کلوروپلاسٹ کے ارتقاء میں ایک اہم کردار ادا کیا، زیادہ پیچیدہ یوکرائیوٹک خلیوں کی خصوصیت سیل آرگنیلز، جس نے یوکرائیوٹک زندگی کی شکلوں کے پھیلاؤ میں اہم کردار ادا کیا۔ ایک ایروبک پروٹو بیکٹیریم کے بارے میں خیال کیا جاتا ہے کہ وہ آبائی یوکرائیوٹک سیل میں ایک ایسے وقت میں داخل ہوا ہے جب ایک ایسے وقت میں اینڈو سیمبیونٹ بن گیا تھا جب ماحول تیزی سے آکسیجن سے بھرپور ہوتا جا رہا تھا۔ Endosymbiont proteobacterium کی توانائی بنانے کے لیے آکسیجن استعمال کرنے کی صلاحیت نے میزبان یوکرائیوٹ کو نئے ماحول میں پھلنے پھولنے کی اجازت دی جبکہ دیگر یوکرائٹس نئے آکسیجن سے بھرپور ماحول کی طرف سے عائد کردہ منفی انتخابی دباؤ کی وجہ سے معدوم ہو گئے۔ بالآخر، پروٹو بیکٹیریم میزبان نظام کے ساتھ ضم ہو کر مائٹوکونڈرین بن گیا۔ اسی طرح، کچھ فوٹو سنتھیسنگ سائانوبیکٹیریا انڈوسیمبیونٹ بننے کے لیے آبائی یوکرائٹس میں داخل ہوئے۔ مناسب وقت میں، وہ کلوروپلاسٹ بننے کے لیے یوکرائیوٹک میزبان نظام کے ساتھ ضم ہو گئے۔ کلوروپلاسٹ والے یوکریوٹس نے ماحول میں کاربن کو ٹھیک کرنے کی صلاحیت حاصل کی اور آٹوٹروفس بن گئے۔ آبائی یوکرائٹس سے کاربن فکسنگ یوکرائٹس کا ارتقاء زمین پر زندگی کی تاریخ میں ایک اہم موڑ تھا۔ 

پروٹین اور نیوکلک ایسڈز کی نامیاتی ترکیب کے لیے نائٹروجن کی ضرورت ہوتی ہے تاہم فضا میں نائٹروجن کو ٹھیک کرنے کی صلاحیت صرف چند پراکاریوٹس تک محدود ہے (جیسے کہ کچھ سائانوبیکٹیریا، کلوسٹریڈیا، آرچیا وغیرہ)۔ کوئی بھی معلوم یوکرائٹس آزادانہ طور پر ماحولیاتی نائٹروجن کو ٹھیک نہیں کر سکتا۔ نائٹروجن فکسنگ پروکاریوٹس اور کاربن فکسنگ یوکرائٹس کے درمیان باہمی اینڈوسیمبیٹک تعلقات جنہیں بڑھنے کے لیے نائٹروجن کی ضرورت ہوتی ہے فطرت میں دیکھے جاتے ہیں۔ ایسی ہی ایک مثال سمندری نظاموں میں cyanobacteria Candidatus Atelocyanobacterium thalassa (UCYN-A) اور unicellular microalgae Braarudosphaera bigelowii کے درمیان شراکت داری ہے۔  

ایک حالیہ تحقیق میں، سیانوبیکٹیریا کینڈیڈیٹس ایٹیلوسیانوبیکٹیریم تھیلاسا (UCYN-A) اور یونی سیلولر مائکروالجی براروڈوسفیرا بگیلووی کے درمیان اینڈوسیبیوٹک تعلق کی جانچ نرم ایکسرے ٹوموگرافی کے ذریعے کی گئی۔ سیل مورفولوجی کے تصور اور الگا کی تقسیم نے ایک مربوط سیل سائیکل کا انکشاف کیا جس میں اینڈوسیمبیونٹ سیانوبیکٹیریا یکساں طور پر تقسیم ہوتے ہیں جس طرح سیل ڈویژن کے دوران یوکرائیوٹ میں کلوروپلاسٹ اور مائٹوکونڈریا تقسیم ہوتے ہیں۔ سیلولر سرگرمیوں میں شامل پروٹینوں کے مطالعہ سے پتہ چلتا ہے کہ ان میں سے ایک بڑا حصہ طحالب کے جینوم کے ذریعہ انکوڈ کیا گیا تھا۔ اس میں بائیو سنتھیسس، سیل کی نشوونما اور تقسیم کے لیے ضروری پروٹین شامل تھے۔ ان نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ اینڈو سیمبیونٹ سیانوبیکٹیریا میزبان سیلولر سسٹم کے ساتھ قریب سے ضم ہو گیا تھا اور اینڈوسیمبیونٹ سے میزبان سیل کے مکمل آرگنیل میں منتقل ہو گیا تھا۔ نتیجے کے طور پر، میزبان الگل سیل نے نشوونما کے لیے ضروری پروٹین اور نیوکلک ایسڈ کی ترکیب کے لیے ماحولیاتی نائٹروجن کو ٹھیک کرنے کی صلاحیت حاصل کر لی۔ نئے آرگنیل کا نام دیا گیا ہے۔ نائٹرو پلاسٹک اس کی نائٹروجن فکسنگ کی صلاحیت کی وجہ سے۔  

یہ unicellular microalgae بناتا ہے Braarudosphaera bigelowii پہلی نائٹروجن فکسنگ یوکرائیوٹ۔ اس ترقی کے مضمرات ہو سکتے ہیں۔ زراعت اور طویل مدت میں کیمیائی کھاد کی صنعت۔

*** 

حوالہ جات:  

1. کول، ٹی ایچ ET اللہ تعالی. 2024. سمندری طحالب میں نائٹروجن فکسنگ آرگنیل۔ سائنس۔ 11 اپریل 2024۔ جلد 384، شمارہ 6692 صفحہ 217-222۔ DOI: https://doi.org/10.1126/science.adk1075 

2. مسانا آر، 2024۔ نائٹرو پلاسٹ: ایک نائٹروجن فکسنگ آرگنیل۔ سائنس 11 اپریل 2024۔ جلد 384، شمارہ 6692۔ صفحہ 160-161۔ DOI: https://doi.org/10.1126/science.ado8571  

***