মহাসাগরের ব্যাকটেরিয়া একটি অপ্রত্যাশিত বহুকোষী ফর্ম প্রকাশ করে

আপনার চোখ বন্ধ করুন এবং ব্যাকটেরিয়া কল্পনা করুন। সম্ভবত আপনি আমাদের অন্ত্রের ছবি করছেন Escherichia কোলি, অথবা স্টাফিলোকক্কাসের চকচকে সোনালি বল, অথবা লাইম রোগের স্পাইরোচেটিসের কর্কস্ক্রুইং রিংলেট। প্রজাতি এবং তার আকৃতি নির্বিশেষে, সম্ভাবনা আপনার মনের চোখ একটি একক কোষ, বা হতে পারে বেশ কয়েকটি মুক্ত-জীবিত কোষকে আবদ্ধ করে।

এই চিত্রের সাথে সমস্যা, মাইক্রোবায়োলজিস্ট বলেছেন জুলিয়া শোয়ার্টজম্যান, যে এটি প্রতিফলিত করে না যে কিভাবে বেশিরভাগ ব্যাকটেরিয়া বেঁচে থাকার সম্ভাবনা রয়েছে। প্রায়শই, ব্যাকটেরিয়া আঠালো অণু ব্যবহার করে নিজেদেরকে একটি পৃষ্ঠে নোঙ্গর করে, ভিতরে বৃদ্ধি পায় বড়, স্থিতিশীল সমষ্টি বায়োফিল্ম বলা হয়। আপনার দাঁত উপর ফলক একটি biofilm হয়; তাই ক্যাথেটারে সংক্রমণ, পুকুরের ময়লার চিকন সবুজ এবং আপনার বাথটাবের ড্রেন আটকে থাকা বন্দুক।

কিন্তু শোয়ার্টজম্যানের সাম্প্রতিক কাজ, যা তিনি ল্যাবে পোস্টডক্টরাল ফেলো হিসাবে পরিচালনা করেছিলেন অটো কর্ডেরো ম্যাসাচুসেটস ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজিতে দেখায় যে এমনকি খোলা সমুদ্রে ভাসমান ব্যাকটেরিয়া, যার বৃহৎ সমষ্টি গঠনের জন্য একটি নোঙ্গর বিন্দু নেই, বহুকোষী আকারে বিদ্যমান।

"আমরা এই কাঠামোগুলি দেখেছি যা অবিশ্বাস্য ছিল," তিনি বলেছিলেন।

শোয়ার্টজম্যান হিসাবে, কর্ডেরো এবং তাদের সহকর্মীরা তাদের মধ্যে দেখিয়েছেন সাম্প্রতিক কাগজ বর্তমান জীববিদ্যা, এই বহুকোষী রূপের উদ্ভব হয়েছে কারণ ব্যাকটেরিয়া একটি জীবনচক্র গড়ে তুলেছে যা সাধারণত এককোষী জীবে দেখা যায় তার চেয়ে অনেক বেশি জটিল।

ডিনার জন্য কোম্পানি

শোয়ার্টজম্যান সামুদ্রিক ব্যাকটেরিয়ার বহুকোষীত্ব সম্পর্কে এই আবিষ্কারগুলিতে এসেছিলেন যখন আরও মৌলিক কিছু সম্পর্কে জানার চেষ্টা করেছিলেন: তারা কীভাবে খায়।

উন্মুক্ত মহাসাগরে, প্রায়শই সামুদ্রিক জীবাণুর একমাত্র শক্তির উৎস হল অ্যালজিনেট নামক একটি জেলটিনাস কার্বোহাইড্রেট। গ্লুকোজ, ফ্রুক্টোজ এবং অন্যান্য সাধারণ শর্করার বিপরীতে যা সহজেই একটি কোষের ঝিল্লি অতিক্রম করতে পারে, অ্যালজিনেট লম্বা, কুণ্ডলীকৃত স্ট্র্যান্ড দিয়ে তৈরি যা প্রায়শই তাদের উপর থাকা ব্যাকটেরিয়া থেকে বড় হয়। শোয়ার্টজম্যান ব্যাকটেরিয়া কীভাবে দক্ষতার সাথে ভোজ করে সে সম্পর্কে আরও জানতে চেয়েছিলেন, যেহেতু তারা অ্যালজিনেটকে ভেঙে ফেলার জন্য যে পাচক এনজাইমগুলি নিঃসৃত করে তা সহজেই পাতলা হয়ে যায় এবং খোলা সমুদ্রের জলে ভেসে যায়।

সে কারণেই তিনি এবং কর্ডেরোর ল্যাবের আরেক পোস্টডক আলী ইব্রাহিমি আলোকিত সামুদ্রিক ব্যাকটেরিয়ামের বৃদ্ধি পরিমাপ করতে শুরু করেছিলেন Vibrio splendidus আলজিনেট দিয়ে ভরা উষ্ণ ঝোলের ফ্লাস্কে। অনেক মাইক্রোবায়োলজি পরীক্ষায়, বিজ্ঞানীরা জীবাণুগুলিকে পুষ্টির একটি স্মোরগাসবোর্ড প্রদান করেন যাতে কোষগুলিকে যত তাড়াতাড়ি সম্ভব বিভক্ত করতে উত্সাহিত করা হয়, কিন্তু শোয়ার্টজম্যান এবং ইব্রাহিমির ফ্লাস্কগুলি বাধ্য করে। vibrio ব্যাকটেরিয়া তুলনামূলকভাবে অল্প পরিমাণে ওভারসাইজ অ্যালজিনেট পলিমারগুলিতে বেঁচে থাকে, ঠিক যেমন তারা সমুদ্রে করে।

তবুও যখন শোয়ার্টজম্যান ডেটা সংগ্রহ করা শুরু করেন, তখন তিনি ভেবেছিলেন যে তিনি একটি রকি ভুল করেছেন। ব্যাকটেরিয়া সংখ্যাবৃদ্ধির সাথে সাথে তারা পরিষ্কার, অ্যাম্বার-রঙের কালচার ব্রোথকে একটি অস্পষ্ট স্টুতে রূপান্তরিত করে। অস্পষ্টতা পরিমাপ করে, শোয়ার্টজম্যান ফ্লাস্কে জীবাণুর সংখ্যা এক্সট্রাপোলেট করতে পারে এবং কোষগুলি কত দ্রুত বিভাজিত হচ্ছে তা অনুমান করার জন্য একটি বৃদ্ধি বক্ররেখা তৈরি করতে পারে। ব্যাকটিরিওলজিস্টরা কয়েক দশক ধরে এইভাবে বৃদ্ধির হার অনুমান করছেন। পোস্টডক হিসাবে, শোয়ার্টজম্যান বছরের পর বছর ধরে কতবার এটি করেছিলেন তার গণনা হারিয়েছিলেন।

তার জন্য বৃদ্ধি বক্ররেখা vibrio সংস্কৃতি, যাইহোক, স্বাভাবিক মসৃণভাবে ক্রমবর্ধমান রেখা দেখায়নি বরং একটি রোলার কোস্টারের ট্র্যাকের মতো একটি আড়ম্বরপূর্ণ স্কুইগল দেখায়। সে প্রক্রিয়াটি যতবার পুনরাবৃত্তি করুক না কেন, ব্যাকটেরিয়া ঝোলের মধ্যে প্রত্যাশিত মেঘলা তৈরি করেনি।

একটি মাইক্রোস্কোপিক স্নো গ্লোব

কী ঘটছে তা পরীক্ষা করার জন্য, শোয়ার্টজম্যান একটি গ্লাস মাইক্রোস্কোপের স্লাইডে কালচার সলিউশনের একটি ফোঁটা জমা করেছিলেন এবং 40 গুণ বড়করণে লেন্সের মধ্য দিয়ে পিয়ার করেছিলেন। তিনি এবং ইব্রাহিমি যা দেখেছেন তা ব্যক্তিগত ঝাঁক ছিল না vibrio কিন্তু বরং সুন্দর, স্তরবিশিষ্ট কক্ষপথে শত শত বা হাজার হাজার ব্যাকটেরিয়া একসাথে বসবাস করে।

"এটি কেবল ব্যাকটেরিয়ার একটি ব্লব ছিল না," শোয়ার্টজম্যান বলেছিলেন। "এটি একটি গোলাকার জিনিস, এবং আপনি কোষগুলিকে মাঝখানে মিশ্রিত দেখতে পাচ্ছেন।"

আরও কাজ দেখিয়েছে যে ফাঁপা গোলক ছিল vibrioসমুদ্রে খাওয়ার জটিল চ্যালেঞ্জের সমাধান। একটি পৃথক ব্যাকটেরিয়া শুধুমাত্র এত এনজাইম উত্পাদন করতে পারে; alginate ভাঙ্গা অনেক দ্রুত যায় যখন vibrio একসাথে ক্লাস্টার করতে পারেন। এটি একটি বিজয়ী কৌশল, শোয়ার্টজম্যান বলেছেন - একটি বিন্দু পর্যন্ত। যদি অনেক বেশি থাকে vibrio, ব্যাকটেরিয়ার সংখ্যা উপলব্ধ অ্যালজিনেটের চেয়ে বেশি।

ব্যাকটেরিয়া আরও জটিল জীবনচক্রের বিকাশের মাধ্যমে সমস্যাটির সমাধান করেছে। ব্যাকটেরিয়া তিনটি স্বতন্ত্র পর্যায়ে বাস করে। প্রথমে, একটি পৃথক কোষ বারবার বিভক্ত হয় এবং কন্যা কোষগুলি ক্রমবর্ধমান ক্লাম্পগুলিতে আটকে থাকে। দ্বিতীয় পর্যায়ে, জমাটবদ্ধ কোষগুলি নিজেদেরকে একটি ফাঁকা গোলকের মধ্যে পুনর্বিন্যাস করে। সবচেয়ে বাইরের কোষগুলি নিজেদেরকে একত্রে আঠালো করে, একটি মাইক্রোস্কোপিক স্নো গ্লোবের মতো কিছু তৈরি করে। ভিতরের কোষগুলি আরও মোবাইল হয়ে ওঠে, সাঁতার কাটতে থাকে কারণ তারা আটকে থাকা অ্যালজিনেটকে গ্রাস করে। তৃতীয় পর্যায়ে, ভঙ্গুর বাইরের স্তরটি ফেটে যায়, চক্রটি নতুন করে শুরু করার জন্য ভাল খাওয়ানো ভিতরের কোষগুলিকে ছেড়ে দেয়।

কার্যকর, vibrio কোষের একটি ভিন্নজাতীয় মিশ্রণে পরিণত হয়, ব্যাকটেরিয়া প্রতিটি পর্যায়ে তাদের আচরণ নিয়ন্ত্রণ করতে বিভিন্ন জিন ব্যবহার করে। কোষগুলি কাঠামোর মধ্যে তাদের প্রতিবেশীদের সাথে যোগাযোগ করার সময়, যা উদ্ভূত হয় তা হল "একটি আশ্চর্যজনক পরিমাণ জটিলতা," বলেছেন শোয়ার্টজম্যান, যিনি জানুয়ারিতে দক্ষিণ ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ে তার নিজস্ব ল্যাব চালু করছেন। "ব্যাকটেরিয়া ক্রমাগত তাদের পরিবেশ থেকে তথ্য গ্রহণ করছে, এবং কখনও কখনও তারা এমনভাবে প্রতিক্রিয়া জানায় যা পরিবেশকে পরিবর্তন করে।"

এই জটিলতা জন্য বন্ধ পরিশোধ vibrio বিভিন্ন উপায়ে। একটি বহুকোষী পর্যায় অন্তর্ভুক্ত করার জন্য তাদের জীবনচক্র পরিবর্তন করে, ব্যাকটেরিয়া অ্যালজিনেটকে দক্ষতার সাথে হজম করতে পারে: তাদের সংখ্যা বৃদ্ধি পায় এবং ফাঁপা শেল এনজাইমগুলিকে ঘনীভূত করতে সহায়তা করে। ইতিমধ্যে, সম্প্রদায়ের গঠন অনেকগুলি কোষের জন্ম হতে বাধা দেয়। শেলের কোষগুলি পুনরুত্পাদনের সুযোগ হারায়, তবে তাদের ডিএনএ পরবর্তী প্রজন্মের মধ্যে বেঁচে থাকে, যেহেতু কক্ষের সমস্ত কোষ ক্লোন।

বহুকোষীতা কতটা সাধারণ?

কাজটি "একটি সুন্দর কাগজ," অনুসারে জর্ডি ভ্যান গেস্টেল, যিনি ইউরোপীয় মলিকুলার বায়োলজি ল্যাবরেটরিতে মাইক্রোবিয়াল বিকাশের বিবর্তন অধ্যয়ন করেন এবং গবেষণার সাথে জড়িত ছিলেন না। ভ্যান গেস্টেল বলেছেন যে ফলাফলগুলি এই ধারণাটিকে শক্তিশালী করে যে, ব্যতিক্রম হওয়া থেকে দূরে, জীবাণু গোষ্ঠীর জীবনযাত্রার আদর্শ।

"এটি সুন্দরভাবে এই ধরনের সাধারণ ব্যাকটেরিয়াতে জীবনচক্রের জটিলতাকে চিত্রিত করে," তিনি বলেন।

অনাহিত পেনেশিয়ানঅস্ট্রেলিয়ার ম্যাককুয়ারি ইউনিভার্সিটির একজন মাইক্রোবায়োলজিস্ট বলেছেন যে শোয়ার্টজম্যান এবং কর্ডেরোর কাজ ব্যাকটেরিয়া সম্পর্কে পূর্ব ধারণার জন্য একটি দরকারী চ্যালেঞ্জ প্রদান করে। "এটি আমাদের বোঝার মধ্যে খোদাই করা হয়েছে যে একটি জীবাণু কেবল একটি একক কোষ," তিনি বলেন, এবং এর ফলস্বরূপ, গবেষকরা প্রায়শই জটিল আচরণগুলি খুঁজছেন না যা মাইক্রোবায়াল জীবনকে প্রভাবিত করতে পারে। "এটি একটি গাছের বীজ বা স্পোর দেখার মতো এবং পুরো উদ্ভিদটি কেমন তা অনুমান করার চেষ্টা করার মতো।"

নতুন vibrio অনুসন্ধানগুলি জীবাণুর একটি ক্রমবর্ধমান তালিকা যোগ করে যা তাদের জীবনের অন্তত অংশের জন্য বহুকোষী হয়ে উঠতে পারে। গত বছর, জর্জিয়া ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজির গবেষকরা রিপোর্ট করেছিলেন যে তাদের পরীক্ষাগারে এককোষী খামির বিবর্তিত হয়েছে বিশাল বহুকোষী ফর্ম মাত্র দুই বছরে। আর অক্টোবরে জাপানের গবেষকরা ড তাদের আবিষ্কার ঘোষণা করেছে ব্যাকটেরিয়া যা গুহার দেয়ালে বহুকোষী কাঠামোতে বৃদ্ধি পায়; যখন শিলাগুলি ভূগর্ভস্থ স্রোত দ্বারা নিমজ্জিত হয়, তখন কাঠামোগুলি অন্যান্য স্থানে উপনিবেশ স্থাপনের জন্য বীজের মতো বিশেষ কোষগুলিকে বের করে দেয়।

শোয়ার্টজম্যান এবং ভ্যান গেস্টেল উভয়েই বিশ্বাস করেন যে বহুকোষীত্বের ক্ষমতা জীবনের ইতিহাসের প্রথম দিকে বিকশিত হয়েছিল এবং ব্যাকটেরিয়ার প্রাচীন কাজিন, আর্কিয়া, যা এককোষী বলেও মনে হয় তাদের সাথে ভাগ করা হয়েছে। তারা মনে করে যে গবেষকরা অনুরূপ বৈশিষ্ট্য সহ অন্যান্য প্রজাতি খুঁজে না পাওয়া পর্যন্ত এটি কেবল সময়ের ব্যাপার - এবং শোয়ার্টজম্যান ইতিমধ্যেই সন্ধান শুরু করেছেন।

জেমস শাপিরো, শিকাগো বিশ্ববিদ্যালয়ের একজন অবসরপ্রাপ্ত মাইক্রোবায়োলজিস্ট, তিনি এটি খুঁজে পাবেন কিনা সন্দেহ আছে।

1980 এর দশকের শুরুতে, শাপিরো এবং অন্যান্য মাইক্রোবায়োলজির আলোকচিত্র যেমন বনি বাসলার প্রিন্সটন ইউনিভার্সিটিতে দেখা গেছে যে ভালভাবে অধ্যয়ন করা ব্যাকটেরিয়ার এককোষী জীবনধারা প্রায়শই কৃত্রিম ফ্লাস্ক পরিবেশের একটি নিদর্শন ছিল যেখানে তারা জন্মেছিল। ভিতরে একটি 1998 নিবন্ধ মধ্যে মাইক্রোবায়োলজির বার্ষিক পর্যালোচনা, শাপিরো যুক্তি দিয়েছিলেন যে ব্যাকটেরিয়া এককোষী একাকী নয়। "আমি উপসংহারে এসেছি যে মূলত সমস্ত ব্যাকটেরিয়াই বহুকোষী জীব," তিনি বলেছিলেন।

তার চার দশকের কর্মজীবনে, শাপিরো তার অনুমানকে প্রায় ধর্মদ্রোহিতা থেকে অসংগতিতে রূপান্তরিত হতে দেখেছেন। "প্রথমে, আমি শুধুমাত্র বিমোহিত মনোযোগ পেয়েছিলাম, কিন্তু এখন এটি প্রচলিত জ্ঞানে পরিণত হয়েছে," তিনি বলেছিলেন। "মাল্টিসেলুলিটি ব্যাকটেরিয়ার একটি সহজাত সম্পত্তি।"

সম্পাদকের দ্রষ্টব্য: কর্ডেরো মাইক্রোবিয়াল ইকোসিস্টেমের নীতিগুলির উপর সাইমন কোলাবরেশনের সহ-পরিচালক। শোয়ার্টজম্যান, কর্ডেরো এবং তাদের সহকর্মীদের গবেষণাটি সাইমনস ফাউন্ডেশনের সেই সহযোগিতার মাধ্যমে সমর্থিত হয়েছিল, যা এই সম্পাদকীয়ভাবে স্বাধীন পত্রিকাটিকেও স্পনসর করে।