কি লাইফ টিক করে? মাইটোকন্ড্রিয়া কোষের জন্য সময় রাখতে পারে | কোয়ান্টা ম্যাগাজিন

বিভিন্ন জায়গায় মানুষ যেমন বিভিন্ন ছন্দে কাজ করে বলে মনে হয়, তেমনি বিভিন্ন প্রজাতিও করে। তারা তাদের নিজস্ব হারে বয়সী হয়: কিছু, ফলের মাছির মতো, প্রাপ্তবয়স্ক হওয়ার জন্য দৌড়ায় যাতে তারা তাদের ক্ষণস্থায়ী খাদ্যের উত্স অদৃশ্য হওয়ার আগে পুনরুত্পাদন করতে পারে, যখন মানুষের মতো প্রাণীরা কয়েক দশক ধরে ধীরে ধীরে পরিপক্ক হয়, কারণ একটি বড়, জটিল মস্তিষ্ক তৈরির জন্য এটির প্রয়োজন হয়। এবং একটি ভ্রূণের জীবনের একেবারে শুরুতে, কখন এবং কীভাবে বিভিন্ন টিস্যু বিকশিত হয় তার সময়ে ছোট ছোট পরিবর্তনগুলি একটি জীবের রূপকে নাটকীয়ভাবে পরিবর্তন করতে পারে - একটি প্রক্রিয়া যা বিবর্তন নতুন প্রজাতি তৈরিতে কাজে লাগায়। যাইহোক, একটি জীবের বৃদ্ধির গতি কি সেট করে তা একটি রহস্য রয়ে গেছে।

"উন্নয়নমূলক সময়কে কী নিয়ন্ত্রণ করে সে সম্পর্কে আমাদের জ্ঞান সত্যিই উন্নয়নমূলক জীববিজ্ঞানের অন্যান্য ক্ষেত্রে পিছিয়ে আছে," বলেছেন মার্গারেট ডিয়াজ কুয়াড্রোস, যিনি বোস্টনের ম্যাসাচুসেটস জেনারেল হাসপাতালে উন্নয়নমূলক গতির উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ গবেষণার নেতৃত্ব দেন।

উন্নয়নশীল জীববিজ্ঞানীরা সনাক্তকরণে অসাধারণ সাফল্য পেয়েছেন নিয়ন্ত্রক জিনের নেটওয়ার্ক যেগুলো একে অপরের সাথে কথা বলে - ফিডব্যাক লুপের ক্যাসকেডিং সিস্টেম যা ঠিক সঠিক সময়ে এবং জায়গায় জিন চালু বা বন্ধ করে, বলুন, একটি চোখ বা একটি পা। কিন্তু প্রজাতির মধ্যে এই জিন নেটওয়ার্কগুলির মধ্যে অত্যন্ত সংরক্ষিত সাদৃশ্য বিকাশের সময়ের মধ্যে বিশাল পার্থক্যের সাথে বৈপরীত্য। ইঁদুর এবং মানুষ, উদাহরণস্বরূপ, নিউরন তৈরি করতে এবং মেরুদণ্ড তৈরি করতে জিনের একই সেট ব্যবহার করে। তবুও একটি ইঁদুরের মস্তিষ্ক এবং মেরুদণ্ড মানুষের তুলনায় বেশ ভিন্নভাবে দেখা যায় কারণ সেই জিনগুলি কখন সক্রিয় থাকে তার সময় আলাদা, এবং কেন এমন হয় তা স্পষ্ট নয়।

"জিন নিয়ন্ত্রণ উন্নয়নমূলক সময় সম্পর্কে সবকিছু ব্যাখ্যা করে বলে মনে হয় না," বলেন পিয়েরে ভান্ডারহেগেন, যিনি বেলজিয়ামের KU Leuven-এ মস্তিষ্কের বিবর্তন এবং বিকাশ অধ্যয়ন করেন। "এখন, এটি কিছুটা উত্তেজক কারণ একটি উপায়ে, জীববিজ্ঞানে, প্রত্যক্ষ বা পরোক্ষভাবে জিন নিয়ন্ত্রণ দ্বারা সবকিছু ব্যাখ্যা করা উচিত।"

কিসের জন্য লাইফ টিক করে তার নতুন ব্যাখ্যা উদ্ভাবন থেকে উদ্ভূত হচ্ছে — যেমন স্টেম সেল সংস্কৃতির অগ্রগতি এবং বিপাক ক্রিয়াকলাপের জন্য হাতিয়ারের প্রাপ্যতা, প্রাথমিকভাবে ক্যান্সার অধ্যয়ন করার জন্য তৈরি করা হয়েছিল — যা এখন গবেষকদের তালিকা তৈরি করতে এবং শুরুর দিকের বিকাশের গতির সাথে খেলতে দেয় ভ্রূণ এবং টিস্যু আরও বিস্তারিতভাবে। গত কয়েক বছর ধরে কাগজপত্রের একটি স্ট্রিং, সহ একটি মূল প্রকাশনা জুন মাসে, বেশ কয়েকটি গবেষণা দল স্বাধীনভাবে বিকাশের গতি, জৈব রাসায়নিক বিক্রিয়ার গতি এবং সেই জৈব রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলির অন্তর্নিহিত জিনের প্রকাশের হারের মধ্যে আকর্ষণীয় সংযোগের উপর একত্রিত হয়েছে।

তাদের অনুসন্ধানগুলি একটি সাধারণ মেট্রোনোমের দিকে নির্দেশ করে: মাইটোকন্ড্রিয়া, যা কোষের টাইমকিপার হতে পারে, বিভিন্ন উন্নয়নমূলক এবং জৈব রাসায়নিক প্রক্রিয়াগুলির জন্য তাল সেট করে যা জীবন তৈরি করে এবং বজায় রাখে।

একটি নিউরন সময় রাখে

এক দশকেরও বেশি আগে, ভ্যান্ডারহেগেন একটি পরীক্ষা করেছিলেন যা কীভাবে বিকাশের গতি রাখা হয় সে সম্পর্কে আধুনিক গবেষণার ভিত্তি স্থাপন করেছিল। নিউরোবায়োলজিস্ট ছিলেন তার বেলজিয়ান ল্যাব পেট্রি ডিশগুলিতে স্টেম সেল বৃদ্ধি করা এবং সেলুলার ফাঁকা স্লেট থেকে পূর্ণাঙ্গ নিউরনগুলি অন্যদের সাথে সংযোগ এবং যোগাযোগ করতে তাদের পরিপক্ক হতে কত সময় লেগেছে তা পর্যবেক্ষণ করা। তিনি ভেবেছিলেন যে তিনি এই ইঁদুর এবং মানব স্টেম সেলগুলিকে নিউরনে পরিণত করার জন্য তুলনা করে মানব মস্তিষ্কের উত্স এবং বিবর্তনের সূত্র খুঁজে পেতে পারেন।

তিনি প্রথম যে জিনিসটি লক্ষ্য করেছিলেন তা হল যে মাউস স্টেম কোষগুলি প্রায় এক সপ্তাহের মধ্যে পরিপক্ক মস্তিষ্কের কোষে পার্থক্য করে - মানুষের স্টেম কোষের তুলনায় আরও দ্রুত, যা তাদের তিন থেকে চার মাস ধরে বৃদ্ধি পেতে সময় নেয়।

কিন্তু সেই কোষগুলি কি বিচ্ছিন্ন খাবারের পরিবর্তে ক্রমবর্ধমান মস্তিষ্কে একইভাবে বিকাশ করবে? এটি খুঁজে বের করার জন্য, তিনি একটি জীবন্ত ইঁদুরের মস্তিষ্কে একটি মাউস নিউরন প্রতিস্থাপন করেছিলেন। কোষটি হোস্ট মাউসের নিউরনের মতো একই টাইমলাইন অনুসরণ করে, প্রায় এক সপ্তাহ পরে পার্থক্য করে। তারপরে তিনি একটি মানব নিউরন দিয়ে একই জিনিস চেষ্টা করেছিলেন, এটি একটি ইঁদুরের মস্তিষ্কে স্থাপন করেছিলেন। তার বিস্ময়ের জন্য, মানুষের নিউরন তার নিজস্ব সময় রেখেছিল। ইঁদুরের পরিবেশ থাকা সত্ত্বেও এটি পরিপক্ক হতে প্রায় এক বছর সময় নেয়।

"এটি আমাদের একটি প্রথম গুরুত্বপূর্ণ উত্তর প্রদান করেছে, যা হল যে টাইমিং মেকানিজম যাই হোক না কেন, এটির বেশিরভাগই নিউরনে থাকে বলে মনে হয়," Vanderhaeghen বলেছেন। "এমনকি যদি আপনি পেট্রি ডিশ থেকে কোষগুলি বের করে অন্য জীবের মধ্যে রাখেন, তবুও তারা তাদের নিজস্ব টাইমলাইন রাখবে।"

তবুও, কয়েক বছর আগে পর্যন্ত অন্তর্নিহিত সেলুলার প্রক্রিয়া সম্পর্কে কার্যত কিছুই জানা যায়নি।

ভ্যান্ডারহেগেন ভাবতে শুরু করলেন যে নিউরনের বিল্ডিং ব্লকগুলি কোথা থেকে আসে। "নিউরন তৈরি করতে, এটি একটি সুপার জটিল বিল্ডিং তৈরি করার মতো," তিনি বলেছিলেন। "আপনার কিছু ভাল লজিস্টিক দরকার।" কোষগুলির বৃদ্ধি এবং বিভাজন করার জন্য শুধুমাত্র শক্তি নয়, কাঁচামালের একটি উৎস প্রয়োজন।

তিনি সন্দেহ করেছিলেন যে মাইটোকন্ড্রিয়া এই বিল্ডিং ব্লকগুলির ব্যবস্থা করতে পারে। অর্গানেলগুলি কোষের বৃদ্ধি এবং বিপাকের চাবিকাঠি। তারা শক্তি উত্পাদন করে, তাদের ডাকনাম "কোষের পাওয়ার হাউস" অর্জন করে এবং তারা অ্যামিনো অ্যাসিড এবং নিউক্লিওটাইড তৈরির জন্য এবং জিনের প্রকাশ নিয়ন্ত্রণের জন্য প্রয়োজনীয় বিপাক তৈরি করে।

মাইটোকন্ড্রিয়া সম্পর্কে ক্লাসিক দৃষ্টিভঙ্গি হল যে তারা একটি কোষের জীবনকালের উপর পরিবর্তিত হয় না। "এগুলি ঘরের মধ্যে এই সুন্দর, সুরম্য ছোট্ট সসেজ, এবং তারা শক্তি সরবরাহ করে," ভ্যান্ডারহেগেন বলেছিলেন। কিন্তু যখন সে ও Ryohei Iwata, তার ল্যাবে একজন পোস্টডক্টরাল পণ্ডিত, নিউরনের বিকাশের দিকে আরও ঘনিষ্ঠভাবে দেখেছেন, তারা দেখেছেন যে মাইটোকন্ড্রিয়াও বিকাশের জন্য সময় প্রয়োজন।

তরুণ নিউরন, তারা রিপোর্ট বিজ্ঞান, কিছু মাইটোকন্ড্রিয়া ছিল, এবং তাদের ছিল যেগুলি খণ্ডিত ছিল এবং সামান্য শক্তি উৎপন্ন করেছিল। তারপর, নিউরনগুলি পরিপক্ক হওয়ার সাথে সাথে মাইটোকন্ড্রিয়া সংখ্যা, আকার এবং বিপাকীয় কার্যকলাপে বৃদ্ধি পায়। আরও কি, পরিবর্তনগুলি মানুষের তুলনায় ইঁদুরের মধ্যে দ্রুত ঘটেছে। মূলত, সিস্টেম স্কেল করা হয়েছে: মাইটোকন্ড্রিয়ার পরিপক্কতা উভয় প্রজাতির নিউরনের পরিপক্কতার সাথে সুসংগত থাকে।

আবিষ্কারটি ভ্যান্ডারহেগেন এবং ইওয়াতাকে গুরুত্বপূর্ণ বলে মনে করেছিল। এবং এটি তাদের আশ্চর্য করে তোলে যে মাইটোকন্ড্রিয়া প্রজাতির মধ্যে বিকাশের গতির বিশাল পার্থক্যকে চালিত করে শান্ত ড্রামবিট হতে পারে কিনা।

কিভাবে একটি মেরুদণ্ড বৃদ্ধি

ভ্রূণের বিকাশের গতি অধ্যয়নের জন্য ক্লাসিক মডেলগুলির মধ্যে একটি হল মেরুদণ্ডের প্যাটার্নিং। সমস্ত মেরুদণ্ডী প্রাণীর একটি মেরুদণ্ড রয়েছে যা মেরুদণ্ডের অংশগুলির একটি স্ট্রিং দ্বারা গঠিত, তবে প্রজাতিগুলি তাদের সংখ্যা এবং আকারে পরিবর্তিত হয়। তাই একটি স্বাভাবিক প্রশ্ন উত্থাপিত হয় বিকাশের প্রক্রিয়া সম্পর্কে যা এই অপরিহার্য মেরুদণ্ডী বৈশিষ্ট্য এবং প্রাণীজগত জুড়ে এর বিভিন্ন বৈচিত্র্যের জন্ম দেয়।

1997 সালে, উন্নয়নমূলক জীববিজ্ঞানী ড অলিভিয়ার পোরকুই, এখন হার্ভার্ড মেডিক্যাল স্কুলে, প্রথমে একটি আণবিক অসিলেটর উন্মোচন করে যার নাম একটি সেগমেন্টেশন ক্লক যা মেরুদণ্ডের মেরুদণ্ডের প্যাটার্ন তৈরি করে এমন প্রক্রিয়া চালায়। মুরগির ভ্রূণের সাথে কাজ করে, তার গবেষণা দল ভ্রূণের টিস্যুতে প্রতিটি মেরুদণ্ডের অংশ গঠনের সময় ছন্দময়ভাবে প্রকাশ করা মূল খেলোয়াড়দের চিহ্নিত করেছে। বিভাজন ঘড়িটি জিনের অভিব্যক্তির দোলনকে ট্রিগার করে, যার ফলে কোষগুলি তাদের প্রতিক্রিয়াশীলতায় ওঠানামা করে একটি তরঙ্গমুখী সংকেতে যা মাথা থেকে লেজের দিকে চলে যায়। যখন ওয়েভফ্রন্ট প্রতিক্রিয়াশীল কোষের মুখোমুখি হয়, তখন একটি সেগমেন্ট তৈরি হয়। এইভাবে, ক্লক-এব-ওয়েভফ্রন্ট মেকানিজম মেরুদণ্ডের পর্যায়ক্রমিক সংগঠনকে নিয়ন্ত্রণ করে।

বিভাজন ঘড়ির অর্কেস্ট্রেট জিনগুলি প্রজাতি জুড়ে সংরক্ষণ করা হয়। যাইহোক, ঘড়ির সময়কাল - একটি দোলনায় দুটি শিখরের মধ্যে সময় - নয়। বহু বছর ধরে, উন্নয়নমূলক জেনেটিসিস্টরা এটি ব্যাখ্যা করতে ক্ষতিগ্রস্থ ছিলেন: তাদের কাছে ক্রমবর্ধমান ভ্রূণে ঘড়িটি সঠিকভাবে পরিচালনা করার জন্য জেনেটিক সরঞ্জাম ছিল না। তাই, 2008 সালের দিকে, পউরকুই ল্যাবে মেকানিজমকে আরও ভালোভাবে ব্যবচ্ছেদ করার পদ্ধতি তৈরি করতে শুরু করে।

সেই সময়ে, "এটি সম্পূর্ণ বিজ্ঞান কল্পকাহিনীর মতো শোনাচ্ছিল," তিনি বলেছিলেন। কিন্তু পরের দশকে ধারণাটি আরও প্রশংসনীয় হয়ে ওঠে, কারণ পউরকুইয়ের ল্যাব এবং বিশ্বের অন্যান্যরা ভ্রূণের স্টেম কোষের সংস্কৃতি এবং এমনকি organoids নির্মাণ — রেটিনা, অন্ত্র বা মিনি-ব্রেইনের মতো — একটি থালায়।

Pourquié এবং Diaz Cuadros, তখন তার স্নাতক ছাত্র, মাউস এবং মানুষের স্টেম কোষে ঘড়ি পুনরুত্পাদনের একটি উপায় খুঁজে পান। প্রাথমিক পরীক্ষায়, তারা দেখেছে যে ঘড়ির সময়কাল ইঁদুরে প্রায় দুই ঘন্টা চলে, যেখানে মানুষের কোষে একটি দোলন সম্পূর্ণ করতে প্রায় পাঁচ ঘন্টা সময় লাগে। এটি প্রথমবারের মতো যে কেউ মানুষের মধ্যে বিভাজন ঘড়ির সময়কাল চিহ্নিত করেছিল।

অন্যান্য ল্যাবগুলিও স্টেম সেল বায়োলজিতে এই অগ্রগতির সম্ভাবনা দেখেছে যা উন্নয়নমূলক সময় সম্পর্কে দীর্ঘস্থায়ী প্রশ্নগুলি মোকাবেলা করতে পারে। 2020 সালে, দুটি গবেষণা গ্রুপ - একটি নেতৃত্বে মিকি এবিসুয়া বার্সেলোনার ইউরোপিয়ান মলিকুলার বায়োলজি ল্যাবরেটরিতে এবং অন্যটি দ্বারা জেমস ব্রিসকো লন্ডনের ফ্রান্সিস ক্রিক ইনস্টিটিউটে - স্বাধীনভাবে আবিষ্কার করেছেন যে কোষের মৌলিক আণবিক প্রক্রিয়াগুলি বিকাশের গতির সাথে বীট থাকে। তারা গবেষণা প্রকাশ করেছে পাশ by পাশ in বিজ্ঞান.

এবিসুয়ার দল আণবিক প্রতিক্রিয়ার হারের পার্থক্য বুঝতে চেয়েছিল - জিনের প্রকাশ এবং প্রোটিন অবক্ষয় - যা প্রতিটি ঘড়ি চক্রকে চালিত করে। তারা দেখতে পেয়েছে যে উভয় প্রক্রিয়াই মানুষের তুলনায় মাউস কোষে দ্বিগুণ দ্রুত কাজ করে।

ব্রিসকো মেরুদন্ডের প্রাথমিক বিকাশের পরিবর্তে দেখেছিলেন। বিভাজন ঘড়ি চক্রের মতো, নিউরন পার্থক্য প্রক্রিয়া - জিন সিকোয়েন্সের প্রকাশ এবং প্রোটিনের ভাঙ্গন সহ - ইঁদুরের তুলনায় মানুষের মধ্যে আনুপাতিকভাবে প্রসারিত হয়েছিল। "মানব ভ্রূণের স্টেম সেল ব্যবহার করে বিকাশের একই পর্যায়ে যেতে দুই থেকে তিনগুণ বেশি সময় লাগে," ব্রিস্কো বলেন।

যেন প্রতিটি কোষের ভিতরে একটি মেট্রোনোম টিক টিক করে চলে যাচ্ছে। পেন্ডুলামের প্রতিটি দোলনের সাথে, বিভিন্ন ধরনের কোষীয় প্রক্রিয়া - জিনের প্রকাশ, প্রোটিনের অবক্ষয়, কোষের পার্থক্য এবং ভ্রূণের বিকাশ - সবই গতি বজায় রাখে এবং সময়মত থাকে।

কিন্তু এটা কি ইঁদুর এবং মানুষের বাইরে সকল মেরুদণ্ডী প্রাণীর জন্য একটি সাধারণ নিয়ম ছিল? জানতে ইবিসুয়ার স্নাতক ছাত্রী মো জর্জ লাজারো একটি "স্টেম সেল চিড়িয়াখানা" তৈরি করেছে, বিভিন্ন ধরনের স্তন্যপায়ী প্রাণীর কোষের আবাসস্থল: ইঁদুর, খরগোশ, গবাদি পশু, গন্ডার, মানুষ এবং মারমোসেট। তিনি যখন প্রতিটি প্রজাতির বিভাজন ঘড়ি পুনরুত্পাদন করেন, তখন তিনি দেখেন যে জৈব রাসায়নিক বিক্রিয়ার গতি প্রতিটি প্রজাতির বিভাজন ঘড়ির সময়কালের সাথে তালে থাকে।

আরও কি, ঘড়ির গতি প্রাণীদের আকারের সাথে মাপতে পারেনি। গণ্ডার কোষের তুলনায় মাউস কোষগুলি আরও দ্রুত দোলন করে, কিন্তু মানব কোষগুলি গন্ডার কোষের তুলনায় আরও ধীরে ধীরে দোলিত হয় এবং মারমোসেট কোষগুলির মধ্যে সবথেকে ধীর দোলন ছিল।

ঘসেরস, প্রকাশিত সেল স্টেম সেল জুন মাসে, পরামর্শ দিয়েছিলেন যে জৈব রাসায়নিক বিক্রিয়ার গতি বিকাশের সময় নিয়ন্ত্রণের জন্য একটি সর্বজনীন প্রক্রিয়া হতে পারে।

তারা আণবিক জীববিজ্ঞানের কেন্দ্রীয় মতবাদের একটি গুরুত্বপূর্ণ কিন্তু উপেক্ষিত দিকটির সীমানাও ঠেলে দিয়েছে। "আমরা প্রতিলিপি, অনুবাদ এবং প্রোটিন স্থিতিশীলতা সম্পর্কে কথা বলছি," ডিয়াজ-কুয়াড্রোস বলেছেন। সবাই ভেবেছিল যে তারা সমস্ত স্তন্যপায়ী বা মেরুদণ্ডী প্রজাতির মধ্যে একই ছিল, "কিন্তু এখন আমরা যা বলছি তা হল কেন্দ্রীয় মতবাদের গতি প্রজাতি-নির্দিষ্ট, এবং আমি মনে করি এটি বেশ আকর্ষণীয়।"

একটি প্রোটিন তৈরি বা ভাঙ্গা

ঘড়ি, তারপর, প্রজাতি জুড়ে জৈব রাসায়নিক বিক্রিয়ার গতি সেট করে এমন একটি প্রক্রিয়া থেকে উদ্ভূত হওয়া আবশ্যক। তেরেসা রেয়ন তিনি যখন এর উত্স উন্মোচন করতে চেয়েছিলেন মোটর নিউরনের পার্থক্য দেখেছি তার লন্ডনের পরীক্ষাগারে, যেখানে তিনি ব্রিস্কোর অধীনে অধ্যয়ন করেছিলেন।

তিনি জিনগতভাবে ফ্লুরোসেন্ট প্রোটিন প্রকাশ করার জন্য উন্নয়নশীল মাউস এবং মানব নিউরন তৈরি করেছিলেন, যা সঠিক তরঙ্গদৈর্ঘ্যে লেজার দ্বারা উত্তেজিত হলে উজ্জ্বলভাবে জ্বলে ওঠে। তারপরে তিনি প্রবর্তিত প্রোটিনগুলিকে অবনমিত হতে দেখেছিলেন। তার আশ্চর্যের জন্য, একই ফ্লুরোসেন্ট প্রোটিনগুলি নিউরনের বিকাশের সাথে সময় রেখে মানব কোষের তুলনায় মাউস কোষে আরও দ্রুত আলাদা হয়ে যায়। এটি তাকে পরামর্শ দেয় যে অন্তঃকোষীয় পরিবেশে কিছু অবক্ষয়ের গতি সেট করে।

“আপনি যদি একজন জীববিজ্ঞানীকে জিজ্ঞাসা করেন, 'আপনি কীভাবে প্রোটিনের স্থায়িত্ব নির্ধারণ করবেন?' তারা আপনাকে বলবে যে এটি ক্রমানুসারে রয়েছে,” বলেছেন রেয়ন, যিনি এখন ইংল্যান্ডের কেমব্রিজে বাব্রাহাম ইনস্টিটিউটে তার নিজস্ব ল্যাব পরিচালনা করেন। “তবে, আমরা দেখতে পেয়েছি যে আসলে তা নয়। আমরা মনে করি যে এটি এমন যন্ত্রপাতি হতে পারে যা প্রোটিনগুলিকে অবনমিত করছে যা ভূমিকা পালন করছে।"

কিন্তু তিনি এবং তার দল শুধুমাত্র একটি একক সেল টাইপ খুঁজছিলেন. যদি বিভিন্ন টিস্যুতে কোষের ধরনগুলি বিভিন্ন হারে বিকাশ লাভ করে, তবে তাদের প্রোটিনগুলিও কি বিভিন্ন হারে হ্রাস পাবে?

মাইকেল ডরিটি হাইডেলবার্গের ইউরোপীয় মলিকুলার বায়োলজি ল্যাবরেটরিতে তাপমাত্রা কীভাবে বিকাশকে প্রভাবিত করে সে সম্পর্কে চিন্তা করে সেই প্রশ্নটি খনন করছিল। পোকামাকড় থেকে মাছ পর্যন্ত অনেক প্রাণী উচ্চ তাপমাত্রায় পালন করলে দ্রুত বিকাশ লাভ করে। আশ্চর্যজনকভাবে, তিনি লক্ষ্য করেছেন যে জেব্রা মাছের ভ্রূণ উষ্ণ পরিবেশে উত্থিত হয়, কিছু কোষের বিকাশের গতি অন্যদের তুলনায় দ্রুততর হয়।

In একটি প্রিপ্রিন্ট তিনি গত বছর পোস্ট করেছিলেন, তিনি প্রোটিন তৈরি এবং হ্রাস করে এমন যন্ত্রপাতির সাথে জড়িত একটি ব্যাখ্যা নিয়েছিলেন। কিছু কোষের জন্য অন্যদের তুলনায় বেশি পরিমাণ বা জটিল প্রোটিনের প্রয়োজন হয়। ফলস্বরূপ, কিছু কোষের ধরন ক্রমাগতভাবে "এই প্রোটিন মান নিয়ন্ত্রণ প্রক্রিয়ার উপর একটি লোড রাখে," তিনি বলেন। যখন তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়, তাদের উচ্চ প্রোটিনের চাহিদা পূরণ করার ক্ষমতা থাকে না, এবং তাই তাদের অভ্যন্তরীণ ঘড়ি গতি বাড়াতে এবং গতি বজায় রাখতে ব্যর্থ হয়।

সেই অর্থে, জীবগুলি একটি একক একীভূত ঘড়ি বজায় রাখে না, তবে অনেক টিস্যু এবং কোষের জন্য অনেকগুলি ঘড়ি থাকে। বিবর্তনীয়ভাবে বলতে গেলে, এটি একটি বাগ নয় কিন্তু একটি বৈশিষ্ট্য: যখন টিস্যুগুলি একে অপরের সাথে সমন্বয়হীনভাবে বিকাশ লাভ করে, তখন শরীরের অঙ্গগুলি বিভিন্ন হারে বৃদ্ধি পেতে পারে - যা বিভিন্ন জীব বা এমনকি নতুন প্রজাতির বিবর্তনের দিকে নিয়ে যেতে পারে।

যেন তারা কোষের অভ্যন্তরীণ মেট্রোনোমের টিউনিং নব আবিষ্কার করেছে, যা তাদের ভ্রূণের বিকাশের গতিকে ত্বরান্বিত বা হ্রাস করতে দেয়। "এটি জিন নিয়ন্ত্রক স্থাপত্যের মধ্যে পার্থক্য নয় যা সময়ের মধ্যে এই পার্থক্যগুলি ব্যাখ্যা করে," পোরকুই বলেছেন। অনুসন্ধান ছিল প্রকাশিত প্রকৃতি এই বছরের শুরুতে.

এই বিপাকীয় টিউনিং গাঁটটি উন্নয়নশীল ভ্রূণের মধ্যে সীমাবদ্ধ ছিল না। ইওয়াটা এবং ভ্যান্ডারহেগেন, ইতিমধ্যে, পরিপক্ক নিউরনের বিপাকীয় গতির সাথে খেলতে ওষুধ এবং জেনেটিক্সকে কীভাবে ব্যবহার করতে হয় তা খুঁজে বের করেছিলেন — এমন একটি প্রক্রিয়া যা বিভাজন ঘড়ির বিপরীতে, যা মাত্র কয়েক দিন চলে, অনেক সপ্তাহ বা মাস লাগে। যখন মাউস নিউরনগুলি আরও ধীরে ধীরে শক্তি উৎপন্ন করতে বাধ্য হয়েছিল, তখন নিউরনগুলি আরও ধীরে ধীরে পরিপক্ক হয়েছিল। বিপরীতভাবে, ফার্মাকোলজিক্যালভাবে মানব নিউরনগুলিকে দ্রুত পথের দিকে স্থানান্তরিত করে, গবেষকরা তাদের পরিপক্কতা ত্বরান্বিত করতে পারে। অনুসন্ধান ছিল প্রকাশিত বিজ্ঞান জানুয়ারীতে.

ভ্যান্ডারহেগেনের কাছে, তাদের পরীক্ষা-নিরীক্ষার উপসংহার স্পষ্ট: "বিপাকীয় হার উন্নয়নের সময়কে চালিত করছে।"

তবুও, বিপাক অন্য সমস্ত সেলুলার প্রক্রিয়ার আপস্ট্রিম নিয়ন্ত্রক হলেও, সেই পার্থক্যগুলি অবশ্যই জেনেটিক নিয়ন্ত্রণে ফিরে আসবে। এটা সম্ভব যে মাইটোকন্ড্রিয়া উন্নয়নশীল জিন বা প্রোটিন তৈরি, রক্ষণাবেক্ষণ এবং পুনর্ব্যবহারের জন্য যন্ত্রপাতির সাথে জড়িতদের প্রকাশের সময়কে প্রভাবিত করে।

একটি সম্ভাবনা, ভ্যান্ডারহেগেন অনুমান করেছিলেন যে মাইটোকন্ড্রিয়া থেকে বিপাকগুলি সেই প্রক্রিয়ার জন্য অপরিহার্য যা জিনোমে ভাঁজ করা ডিএনএকে ঘনীভূত করে বা প্রসারিত করে যাতে এটি প্রোটিন তৈরির জন্য প্রতিলিপি করা যায়। হতে পারে, তিনি পরামর্শ দিয়েছিলেন, এই বিপাকগুলি ট্রান্সক্রিপশনের হারকে সীমাবদ্ধ করে এবং বিশ্বব্যাপী গতি নির্ধারণ করে যে জিন নিয়ন্ত্রক নেটওয়ার্কগুলি চালু এবং বন্ধ করা হয়। এটি শুধুমাত্র একটি ধারণা, যাইহোক, এটি পরীক্ষামূলক আনপ্যাকিং প্রয়োজন।

কি কারণে মাইটোকন্ড্রিয়া প্রথম স্থানে টিক করে তা নিয়েও প্রশ্ন রয়েছে। ডিয়াজ কুয়াড্রোস মনে করেন যে উত্তরটি অবশ্যই ডিএনএ-তে থাকা উচিত: "কোথাও তাদের জিনোমে, মাউস এবং মানুষের মধ্যে একটি ক্রমগত পার্থক্য থাকতে হবে যা বিকাশের হারে সেই পার্থক্যটিকে এনকোড করছে।"

"আমরা এখনও কোন ধারণা নেই যে পার্থক্য কোথায়," তিনি বলেন. "আমরা দুর্ভাগ্যবশত এখনও এটি থেকে অনেক দূরে।"

সেই উত্তর খুঁজে পেতে সময় লাগতে পারে, এবং মাইটোকন্ড্রিয়াল ঘড়ির মতো, বৈজ্ঞানিক অগ্রগতি তার নিজস্ব গতিতে এগিয়ে যায়।

সংশোধন, সেপ্টেম্বর 18, 2023
ভূমিকায়, একটি বাক্য সংশোধন করা হয়েছে স্পষ্ট করার জন্য যে এটি জিনের প্রকাশের হার, সামগ্রিক বিপাকীয় হার নয়, যা বিকাশের গতিকে নির্দেশ করতে সহায়তা করে। স্টেম সেল চিড়িয়াখানার কোন প্রজাতির দ্রুততম এবং ধীর বিভাজন-ঘড়ির দোলন আছে তা সংশোধন করার জন্য নিবন্ধটিও আপডেট করা হয়েছে।