Read Time:13 Minute

ഡോ.സുരേഷ് വി

ഗവ. വിക്ടോറിയ കോളേജ് പാലക്കാട്

ലൂക്ക എഡിറ്റോറിയൽ ബോർഡ് ആംഗം

History repeats itself, ചരിത്രം ആവർത്തിക്കും എന്ന് പറയാറുണ്ട്, പരിണാമത്തിൽ അങ്ങനെ പല തവണ ആവർത്തിച്ച ചരിത്രവുമുണ്ട്, അപ്പോൾ പരിണാമ ചരിത്രം ആവർത്തിച്ച ചരിത്രമുള്ളത് കൊണ്ട് തന്നെ ഇതിനെ Recurrent evolution അല്ലെങ്കിൽ ആവർത്തിത പരിണാമം എന്ന് പറയാറുണ്ട്.

ജീവന്റെ പരിണാമചരിത്രം അത്ഭുതകരമായ സഖ്യങ്ങളുടെയും ഒത്തുചേരലുകളുടെയും കഥയാണ്. കോടിക്കണക്കിന് വർഷങ്ങൾക്ക് മുൻപ്, ഭൂമിയിലെ ലളിതമായ കോശങ്ങൾക്കിടയിൽ ഒരു മഹാസഖ്യം നടന്നു. ഒരു വലിയ കോശം, ചെറിയൊരു ബാക്ടീരിയയെ വിഴുങ്ങി. അതൊരു ഇരപിടിത്തമായിരുന്നില്ല, മറിച്ച് ഒരു സന്ധിചേരലിന്റെ തുടക്കമായിരുന്നു. ആ വിഴുങ്ങപ്പെട്ട ബാക്ടീരിയ, ദഹിച്ചുപോകാതെ, ആതിഥേയ കോശത്തിനുള്ളിൽ ഒരു സ്ഥിരതാവളമുറപ്പിച്ചു. കാലക്രമേണ അതൊരു ഊർജ്ജ നിലയമായി മാറി—ഇന്ന് നാം മൈറ്റോകോൺട്രിയ എന്ന് വിളിക്കുന്ന കോശാന്തരാവയവം (Organelle). ഈ ഒരൊറ്റ സംഭവം, മൃഗങ്ങൾ അടക്കമുള്ള സങ്കീർണ്ണ ജീവലോകത്തിന്റെ മുഴുവൻ ഉദയത്തിന് കാരണമായി.
കഥ അവിടെയും നിന്നില്ല. പിന്നീട്, സമാനമായ മറ്റൊരു സഖ്യത്തിൽ, ഒരു കോശം സൂര്യപ്രകാശത്തിൽ നിന്ന് ഊർജ്ജമുണ്ടാക്കാൻ കഴിവുള്ള ഒരു സയനോബാക്ടീരിയയെ വിഴുങ്ങി. ആ അതിഥി കോശത്തിനുള്ളിലെ സോളാർ പാനലായി മാറി—ഇന്ന് ആധുനിക സസ്യങ്ങളുടെയെല്ലാം ക്ലോറോപ്ലാസ്റ്റ് ഉണ്ടാവാൻ ഇത് കാരണമായി.

. എൻഡോസിംബയോസിസ് (Endosymbiosis) പ്രക്രിയ

ഈ രണ്ട് മഹാസഖ്യങ്ങളാണ് (Endosymbiotic events) ഭൂമിയിലെ സസ്യ-ജന്തു വൈവിധ്യത്തിന് അടിത്തറ പാകിയത് എന്ന് പറയാം. എന്നാൽ, ആ ചരിത്രം കടലിന്റെ ആഴങ്ങളിൽ ആവർത്തിച്ചത് അടുത്ത കാലത്താണ് കണ്ടെത്തിയത്.

നമ്മൾ ശ്വസിക്കുന്ന വായുവിൽ ഏകദേശം 78 ശതമാനവും നൈട്രജൻ വാതകമാണ്. ജീവന്റെ നിലനിൽപ്പിന് അത്യന്താപേക്ഷിതമായ ഒരു മൂലകമാണിത്. എന്നാൽ വിരോധാഭാസമെന്നു പറയട്ടെ, അന്തരീക്ഷത്തിലെ ഈ നൈട്രജൻ സാഗരത്തിൽ മുങ്ങിക്കിടക്കുമ്പോഴും, അതിനെ നേരിട്ട് വലിച്ചെടുത്ത് ഉപയോഗിക്കാൻ ഭൂമിയിലെ ബഹുഭൂരിപക്ഷം ജീവജാലങ്ങൾക്കും സാധ്യമല്ല. ആ നൈട്രജൻ വാതകത്തെ ജീവശരീരത്തിന് ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയുന്ന അമോണിയ പോലുള്ള രൂപങ്ങളിലേക്ക് മാറ്റേണ്ടതുണ്ട്. നൈട്രജൻ ഫിക്സേഷൻ എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഈ അതിപ്രധാനമായ രാസപ്രവർത്തനം, ബാക്ടീരിയകളും ആർക്കിയകളും അടങ്ങുന്ന പ്രോകാരിയോട്ടുകൾ എന്നറിയപ്പെടുന്ന സൂക്ഷ്മാണുക്കളുടെ മാത്രം കുത്തകയായിരുന്നു ഇത്രയും കാലം.

നമ്മുടേതുപോലുള്ള സങ്കീർണ്ണമായ കോശങ്ങളുള്ള യൂക്കാരിയോട്ടിക് ജീവികൾക്ക് ഈ സൂപ്പർ പവർ ഇല്ലെന്നായിരുന്നു ശാസ്ത്രലോകം ഉറച്ചുവിശ്വസിച്ചിരുന്നത്. എന്നാൽ, ശാസ്ത്രത്തിന്റെ സകല കണക്കുകൂട്ടലുകളെയും തെറ്റിച്ചുകൊണ്ട്, കടലിന്റെ ആഴങ്ങളിൽ നിന്ന് സ്വന്തമായി നൈട്രജൻ ആഗിരണം ചെയ്യാൻ കഴിവുള്ള ഒരു യൂക്കാരിയോട്ടിക് കോശത്തെ കണ്ടെത്തിയിരിക്കുന്നു.

കഥാനായിക, ബ്രാറുഡോസ്ഫേറ ബിഗെലോവി (Braarudosphaera bigelowii) എന്ന ഒറ്റക്കോശമുള്ള ഒരു സമുദ്ര ആൽഗയാണ്. സൂര്യപ്രകാശത്തിൽ നിന്ന് ഊർജ്ജം കണ്ടെത്തുന്ന ഈ ആൽഗയുടെ കോശത്തിനുള്ളിൽ, Candidatus Atelocyanobacterium thalassa, അഥവാ ചുരുക്കപ്പേരിൽ UCYN-A എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഒരു സയനോബാക്ടീരിയ അതിഥിയായി താമസിക്കുന്നുണ്ടായിരുന്നു.

ഇതൊരു സഹജീവനത്തിന്റെ (symbiosis) സാധാരണ ഉദാഹരണമാണെന്നാണ് ശാസ്ത്രജ്ഞർ കരുതിയിരുന്നത്. ആൽഗ, ബാക്ടീരിയക്ക് താമസിക്കാനിടവും ഭക്ഷണവും നൽകുമ്പോൾ, പ്രത്യുപകാരമായി ബാക്ടീരിയ നൈട്രജൻ ആഗിരണം ചെയ്ത് ആൽഗയ്ക്ക് നൽകുന്നു. ലളിതവും മനോഹരവുമായ ഒരു കൊടുക്കൽ വാങ്ങൽ. എന്നാൽ ടൈലർ കോളിന്റെയും സഹപ്രവർത്തകരുടെയും പുതിയ പഠനം ഈ ധാരണയെ പൊളിച്ചെഴുതി. ഈ അതിഥി വെറുമൊരു അതിഥിയല്ല, മറിച്ച് ആതിഥേയനായ ആൽഗയുടെ ശരീരത്തിന്റെ ഭാഗമായിത്തീർന്ന, സ്വന്തമായ ഒരു അവയവം (organelle) ആയി പരിണമിച്ചിരിക്കുന്നു എന്നാണ് അവർ ലോകത്തോട് വിളിച്ചുപറഞ്ഞത്!

ചിത്രം 1 – നൈട്രോപ്ലാസ്റ്റ് പരിണാമവും പ്രവർത്തനവും, Source: Coale et al 2024.

ഒരു അതിഥി എപ്പോഴാണ് വീട്ടുകാരനാകുന്നത്? അതുപോലെ, ഒരു സഹജീവി എപ്പോഴാണ് ഒരു കോശാന്തരാവയവമായി (organelle) മാറുന്നത്? അതിന് വ്യക്തമായ ചില തെളിവുകൾ വേണം. ശാസ്ത്രജ്ഞർ ആ തെളിവുകൾ ഒന്നൊന്നായി നിരത്തുന്നു.

ഒന്നാമത്തെ തെളിവ്, അവയുടെ വിഭജനത്തിലെ അത്ഭുതകരമായ ഏകോപനമാണ്. ആൽഗയുടെ കോശം വിഭജിക്കാൻ തയ്യാറെടുക്കുമ്പോൾ, അതിന്റെ ഊർജ്ജ നിലയങ്ങളായ മൈറ്റോകോൺട്രിയകളുടെ എണ്ണം ഇരട്ടിക്കുന്നതാണ് ആദ്യം സംഭവിക്കുന്നത്. തൊട്ടുപിന്നാലെ, നമ്മുടെ കഥാനായകനായ UCYN-A വിഭജിച്ച് രണ്ടായി മാറുന്നു. അതിനുശേഷം മാത്രമാണ് കോശത്തിന്റെ ന്യൂക്ലിയസും, അടുക്കളയായ ക്ലോറോപ്ലാസ്റ്റുകളും വിഭജിക്കുന്നത്. അവസാനം, കൃത്യമായി പകുത്തു വെച്ച എല്ലാ അവയവങ്ങളുമായി മാതൃകോശം രണ്ടായി പിരിയുന്നു. ഓരോ പുതിയ കോശത്തിനും ഓരോ നൈട്രജൻ ഫാക്ടറി വീതം ലഭിക്കുന്നുവെന്ന് ഉറപ്പാക്കുന്ന അതിസങ്കീർണ്ണവും കൃത്യവുമായ ഒരു ടൈംടേബിൾ. ഇതൊരു സ്വതന്ത്ര ജീവിക്ക് സാധ്യമല്ല. ഇത് കോശത്തിന്റെ പൂർണ്ണ നിയന്ത്രണത്തിലാണെന്നതിന്റെ വ്യക്തമായ സൂചനയാണ്. രണ്ടാമത്തെയും ഏറ്റവും നിർണ്ണായകവുമായ തെളിവ് പ്രോട്ടീൻ ഇറക്കുമതിയാണ്. ഒരു ഓർഗനെല്ലിന്റെ ഏറ്റവും വലിയ ലക്ഷണം, അതിന് പ്രവർത്തിക്കാനാവശ്യമായ പല പ്രോട്ടീനുകൾക്കും വേണ്ടി അത് ആതിഥേയ കോശത്തെ ആശ്രയിക്കും എന്നതാണ്. UCYN-A യുടെ ഉള്ളിലുള്ള പ്രോട്ടീനുകളെ വേർതിരിച്ച് പരിശോധിച്ചപ്പോൾ അതിലെ പ്രോട്ടീനുകളിൽ ഏതാണ്ട് 11% മുതൽ 28% വരെ നിർമ്മിച്ചത് UCYN-A അല്ല, മറിച്ച് ആതിഥേയനായ ആൽഗയുടെ ന്യൂക്ലിയസിലുള്ള ജീനുകളാണ്!.

ഒരു ജീവിക്ക് സ്വന്തമായി നിലനിൽക്കാനാവാത്ത വിധം അതിന്റെ താക്കോൽ മറ്റൊരു ജീവി ഏറ്റെടുക്കുന്ന അവസ്ഥ! ഇത് സഹജീവനമല്ല, പൂർണ്ണമായ സമർപ്പണമാണ്.

ഈ രണ്ട് ശക്തമായ തെളിവുകളുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ, UCYN-A ഒരു സഹജീവിയല്ല, മറിച്ച് ഭൂമിയിൽ ആദ്യമായി കണ്ടെത്തിയ നൈട്രജൻ നിർമ്മിക്കുന്ന കോശാന്തരാവയവമാണെന്ന് ശാസ്ത്രജ്ഞർ പ്രഖ്യാപിച്ചു. ഊർജ്ജം നിർമ്മിക്കുന്ന മൈറ്റോകോൺട്രിയകളെയും, ഭക്ഷണം പാകം ചെയ്യുന്ന ക്ലോറോപ്ലാസ്റ്റുകളെയും പോലെ, നൈട്രജൻ ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന ഈ പുതിയ അവയവത്തിന് അവർ ഒരു പേരും നൽകി: നൈട്രോപ്ലാസ്റ്റ് (Nitroplast)

These images, generated by soft X-ray tomography performed by Berkeley Lab scientists, show the algae at different stages of cell division. UCYN-A, the nitrogen-fixing entity now considered an organelle, is cyan; the algal nucleus is depicted in blue, mitochondria are green, and chloroplasts are lilac. (Credit: Valentina Loconte/Berkeley Lab)

ഇത് പരിണാമ സിദ്ധാന്തത്തിലെ ഒരു പുതിയ അധ്യായം മാത്രമല്ല തുറക്കുന്നത്. മനുഷ്യരാശിയുടെ ഭാവിയെത്തന്നെ സ്വാധീനിക്കാൻ ഇതിന് കഴിഞ്ഞേക്കും. ലോകമെമ്പാടുമുള്ള കൃഷിയിടങ്ങളിൽ നൈട്രജൻ വളങ്ങളുടെ ഉപയോഗം ഭീമമായ പാരിസ്ഥിതിക പ്രശ്നങ്ങളാണ് സൃഷ്ടിക്കുന്നത്. നെല്ലിനും ഗോതമ്പിനും ചോളത്തിനും ഒക്കെ സ്വന്തമായി നൈട്രജൻ ആഗിരണം ചെയ്യാൻ കഴിഞ്ഞിരുന്നെങ്കിലോ.
പ്രകൃതിസൗഹൃദപരമായ ഒരു ഹരിതവിപ്ലവം നമുക്ക് സങ്കൽപ്പിക്കാൻ കഴിഞ്ഞേനെ. പതിറ്റാണ്ടുകളായി ശാസ്ത്രജ്ഞർ ഈ ലക്ഷ്യത്തിനു പിന്നാലെയാണ്.

ഇപ്പോൾ, പ്രകൃതി തന്നെ ആ സ്വപ്നത്തിലേക്കുള്ള ഒരു വഴികാട്ടിയെ കാണിച്ചു തന്നിരിക്കുന്നു. ഈ കുഞ്ഞൻ ആൽഗയും അതിന്റെ നൈട്രോപ്ലാസ്റ്റും, ഒരുപക്ഷേ നാളത്തെ ലോകത്തിന്റെ വിശപ്പടക്കാനുള്ള താക്കോലായിരിക്കാം.
കടലിന്റെ ആഴങ്ങളിലെ ഒരു കോശത്തിനുള്ളിൽ നടന്ന ഈ നിശബ്ദ വിപ്ലവം, നമ്മുടെ പാഠപുസ്തകങ്ങളെയും കൃഷിയിടങ്ങളെയും ഒരുപോലെ മാറ്റിമറിക്കാൻ പോവുകയാണ്.

അവലംബം

1. Coale, T. H., Loconte, V., Turk-Kubo, K. A., Vanslembrouck, B., Mak, W. K. E., Cheung, S., Ekman, A., Chen, J.-H., Hagino, K., Takano, Y., Nishimura, T., Adachi, M., Le Gros, M., Larabell, C., & Zehr, J. P. (2024). Nitrogen-fixing organelle in a marine alga. Science, 384(6692), 217–222. >>>