फिजेरम पॉलीसेफालम

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Physarum polycephalum plasmodium.jpg
पी। पेड़ की छाल पर पॉलीसेफालम प्लास्मोडियम
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फिजेरम पॉलीसेफालम का जीवन चक्र। बाहरी सर्किट अगुणित अमीबल चरण और द्विगुणित प्लास्मोडियल चरण के मध्य बारी-बारी से प्राकृतिक चक्र को दर्शाता है। आंतरिक सर्किट पूर्ण रूप से अगुणित अपोगैमिक जीवन चक्र को दर्शाता है। दोनों चक्र सभी विकासात्मक चरणों को प्रदर्शित करते हैं।फिजेरम पॉलीसेफालम, बहुकेंद्रीय [1] चिपचिपी मिट्टी या मायक्सोमाइसीट जिसे लोकप्रिय रूप से ब्लॉब के नाम से भी जाना जाता है,[2] इस प्रकार से विविध सेलुलर रूपों और व्यापक भौगोलिक वितरण वाला प्रोटिस्ट होता है। "अकोशिकीय" उपनाम जैविक जीवन चक्र के प्लास्मोडियल चरण से निकला है: प्लास्मोडियम (जीवन चक्र) प्रकाश पीला मैक्रोस्कोपिक मल्टीन्यूक्लियेट कोएनोसाइट है जो इंटरलेस्ड ट्यूबों के नेटवर्क में आकार का होता है। जीवन चक्र के इस चरण ने, नम छायादार आवासों के लिए इसकी प्राथमिकता के साथ, संभवतः कवक के रूप में जीव के मूल गलत चरित्र चित्रण में योगदान दिया गया है । किन्तु पी. पॉलीसेफालम का उपयोग गतिशीलता, सेलुलर विभेदन, कीमोटैक्सिस, सेलुलर संगतता और कोशिका चक्र में अनुसंधान के लिए मॉडल जीव के रूप में किया जाता है।

जीवन चक्र और विशेषताएँ

इस प्रकार से दो वनस्पति कोशिका प्रकार, अमीबा और प्लास्मोडियम (जीवन चक्र), आकृति विज्ञान, शरीर विज्ञान और व्यवहार में स्पष्ट रूप से भिन्न होते हैं। और अमीबा सूक्ष्मजीव हैं, सामान्यतः अगुणित, जो मुख्य रूप से मिट्टी में रहते हैं, जहां वे बैक्टीरियल लॉन फ़ैगोसाइटोसिस करते हैं। किन्तु प्रयोगशाला में, अमीबा को पोषक तत्व अगर प्लेटों पर जीवित या मृत एस्चेरिचिया कोली के जीवाणु पोषक तत्व अगर प्लेटों पर उगाया जाता है, जहां वे अनिश्चित काल तक गुणा कर सकते हैं। अमीबा की एक्सेनिक संस्कृति एक्सेनिक वृद्धि में सक्षम उत्परिवर्ती के चयन के माध्यम से प्राप्त की गई थी।[3] अकाल या शुष्कता की स्थिति में, अमीबा कोशिका दीवारों के साथ निष्क्रिय बीजाणुओं में विपरीत रूप से विभेदित हो जाता है। इस प्रकार से इसे जब पानी में डुबोया जाता है, तो अमीबा ध्वजांकित कोशिकाओं में विपरीत रूप से विभेदित हो जाता है, जिसमें साइटोस्केलेटन का उच्च पुनर्गठन सम्मिलित किया जाता है।[4]

अतः प्लास्मोडियम सामान्यतः पर द्विगुणित होता है और साइटोकाइनेसिस के बिना वृद्धि और परमाणु विभाजन के माध्यम से फैलता है, जिसके परिणामस्वरूप मैक्रोस्कोपिक मल्टीन्यूक्लिएट सिन्सिटियम होता है; और दूसरे शब्दों में, अनेक नाभिकों वाली उच्च एकल कोशिका होती है । जबकि पोषक तत्व उपलब्ध होते हैं, नेटवर्क के आकार का प्लास्मोडियम फुट या उससे अधिक व्यास तक बढ़ सकता है। अमीबा की तरह, प्लाज़मोडियम पूरे रोगाणुओं का उपभोग कर सकता है, जिससे तरल संस्कृतियों, पोषक तत्व अगर प्लेटों और पोषक तत्व-नम सतहों पर भी सरलता से बढ़ता है। जब पोषक तत्व समान रूप से प्रदान किए जाते हैं, तो प्लास्मोडियम में नाभिक समकालिक रूप से विभाजित हो जाते हैं, जिससे कोशिका चक्र, या अधिक विशेष रूप से परमाणु विभाजन चक्र का अध्ययन करने के लिए मॉडल जीव के रूप में पी. पॉलीसेफालम का उपयोग करने में रुचि होती है। जब प्लाज़मोडियम भूखा होता है, तो उसके पास दो वैकल्पिक विकास मार्ग होते हैं। इस प्रकार से अंधेरे में, प्लास्मोडियम सामान्यतः पर सुप्त "स्क्लेरोटियम" में विपरीत रूप से भिन्न होता है (उसी शब्द का उपयोग फंगल मायसेलिया के निष्क्रिय रूपों के लिए किया जाता है, जिससे मायक्सोमाइसेट स्क्लेरोटियम एक बहुत अलग संरचना है)। प्रकाश के संपर्क में आने पर, भूख से मर रहा प्लास्मोडियम अपरिवर्तनीय रूप से स्पोरैंगिया में भिन्न हो जाता है जो कि उनके कई सिरों (इसलिए पॉलीसेफालम) द्वारा अन्य फ़िसारम प्रजातियों से अलग होते हैं। अर्धसूत्रीविभाजन बीजाणु विकास के समय होता है, जिसके परिणामस्वरूप अगुणित सुप्त बीजाणु बनते हैं। और नम पोषक स्थितियों के संपर्क में आने पर, बीजाणु अमीबा में विकसित होते हैं, या, जलीय निलंबन में, फ्लैगेलेट्स में विकसित होते हैं।किन्तु जीवन चक्र तब पूर्ण होता है जब विभिन्न मेटिंग प्रकारों के अगुणित अमीबा मिलकर द्विगुणित युग्मनज बनाते हैं जो तब बहुकेंद्रीय प्लास्मोडियम में साइटोकाइनेसिस की अनुपस्थिति में वृद्धि और परमाणु विभाजन द्वारा विकसित होता है।[5]

चूँकि मैटा मेटिंग-प्रकार के स्थान पर उत्परिवर्तन ले जाने वाले प्रयोगशाला उपभेदों में, पी. पॉलीसेफालम प्लास्मोडिया का विभेदन अमीबा के संलयन के बिना हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप अगुणित प्लास्मोडिया होता है जो अधिक विशिष्ट द्विगुणित रूप से रूपात्मक रूप से अप्रभेद्य होता है।[6] यह प्लास्मोडियल लक्षणों के आसान आनुवंशिक विश्लेषण को सक्षम बनाता है जिसे अन्यथा डिप्लोइड्स में अप्रभावी उत्परिवर्तन के विश्लेषण के लिए समरूपता प्राप्त करने के लिए बैकक्रॉसिंग की आवश्यकता होती है । जिससे अगुणित प्लास्मोडिया से स्पोरैंगिया कम प्रजनन क्षमता वाले बीजाणु उत्पन्न करते हैं, और यह माना जाता है कि व्यवहार्य बीजाणु अन्यथा अगुणित पी. ​​पॉलीसेफालम प्लास्मोडिया में दुर्लभ द्विगुणित नाभिक के अर्धसूत्रीविभाजन से विकसित होते हैं।इस प्रकार से अपोगैमिक का विकास प्रकृति में मायक्सोमाइसेट्स की विभिन्न प्रजातियों में भी हो सकता है।[7] पी. पॉलीसेफालम जीवन चक्र के चित्र में, विशिष्ट अगुणित-द्विगुणित यौन चक्र को बाहरी सर्किट में और एपोगैमिक चक्र को आंतरिक सर्किट में दर्शाया गया है। ध्यान दें कि एपोगैमिक अमीबा अपनी मैटा1 मेटिंग प्रकार की विशिष्टता को उपस्तिथ रखता है और फिर भी अलग मेटिंग प्रकार के अमीबा के साथ यौन रूप से जुड़कर द्विगुणित विषमयुग्मजी प्लास्मोडियम बना सकता है - और विशेषता जो आनुवंशिक विश्लेषण की सुविधा प्रदान करती है।

P. (चरण कंट्रास्ट माइक्रोस्कोपी।) पॉलीसेफालम अमीबा जीवित ई. कोलाई के लॉन पर उग रहा है। जीवाणु कोशिकाएं लगभग 1 माइक्रोन व्यास की होती हैं, अमीबा लगभग 10 माइक्रोन व्यास की होती हैं। अमीबा के अंदर प्रकाशदार गोलाकार संरचनाएं रिक्तिकाएं होती हैं, नाभिक हल्के भूरे रंग के वृत्त होते हैं जिनमें से प्रत्येक में गहरे रंग का नाभिक होता है।जैसा कि जीवन चक्र आरेख इंगित करता है, की अमीबा और प्लास्मोडिया उनकी विकासात्मक क्षमता में स्पष्ट रूप से भिन्न होते हैं। और उल्लेखनीय अंतर माइटोसिस का तंत्र माना जाता है। किन्तु अमीबा "खुला माइटोसिस" प्रदर्शित करता है, जिसके समय परमाणु झिल्ली टूट जाती है, जैसा कि पशु कोशिकाओं में होता है, टीलोफ़ेज़ के पश्चात फिर से जुड़ने से पहले प्लास्मोडिया "बंद माइटोसिस" प्रदर्शित करता है जिसके समय परमाणु झिल्ली उपस्थित रहती है। यह संभवतः मल्टीन्यूक्लियेट सिन्सिटियम में माइटोसिस के समय परमाणु संलयन को होने से रोकता है। इस अनुमान के समर्थन में, साइटोकाइनेसिस में दोषपूर्ण उत्परिवर्ती अमीबा बहुकेंद्रीय कोशिकाओं में विकसित होते हैं, और माइटोसिस के समय परमाणु संलयन इन उत्परिवर्ती में समान होती हैं।[8]

साइटोप्लाज्मिक स्ट्रीमिंग

इस प्रकार से मायक्सोमाइसेट्स का प्लास्मोडियम, और विशेष रूप से फिसारम पॉलीसेफालम, अपनी साइटोप्लाज्मिक स्ट्रीमिंग के लिए जाना जाता है।[9] किन्तु साइटोप्लाज्म शटल प्रवाह से निकलते है जो लयबद्ध रूप से आगे और पीछे फैलता है, सामान्यतः हर 100 सेकंड में दिशा परिवर्तित होती रहती है। प्रवाह 1 मिमी/सेकेंड तक की गति तक पहुंच सकता है। ट्यूबलर नेटवर्क के अन्दर ट्यूबों के क्रॉस-सेक्शनल संकुचन के कारण प्रवाह उत्पन्न होता है जो एक्टोमीओसिन एक्टो-मायोसिन कॉर्टेक्स से समृद्ध ट्यूबों की झिल्लीदार बाहरी परत के संकुचन और विश्राम से उत्पन्न होता है। स्थिर प्लास्मोडिया में, ट्यूबलर संकुचन पूरे प्लास्मोडियम में क्रमाकुंचन तरंग में स्थानिक रूप से व्यवस्थित होते हैं।[10]

और साइटोप्लाज्मिक स्ट्रीमिंग से प्लास्मोडियम प्रवासन में योगदान होने की संभावना है। यहां, संकुचन पैटर्न को प्रवासन गति के साथ सहसंबद्ध देखा गया है।[11] डंबल के आकार के माइक्रोप्लाज्मोडिया के लिए, जिसे अक्सर अमीबॉइड प्लास्मोडिया कहा जाता है, पीछे की तुलना में सामने की ओर कॉर्टेक्स का सख्त होना संकुचन तरंग के प्रवासन में अनुवाद के लिए समरूपता को तोड़ने में सहायक होते है।[12]

किन्तु साइटोप्लाज्मिक प्रवाह साइटोप्लाज्म के अन्दर अणुओं के अधिक दूरी के परिवहन और फैलाव को सक्षम बनाता है। यहां नियोजित भौतिक तंत्र टेलर फैलाव होता है। अकाल के तहत जीव अपने नेटवर्क आकारिकी को पुनर्गठित कर सकता है और इस प्रकार अपनी फैलाव क्षमताओं को बढ़ा सकता है।[13] वास्तव में, पूरे प्लाज़मोडियम नेटवर्क में सिग्नलों के परिवहन के लिए प्रवाह का भी अपहरण कर लिया जाता है।[14] यह संभावना है कि ट्यूब के आकार पर परिवहन किए गए संकेतों की प्रतिक्रिया भ्रम के माध्यम से सबसे छोटा रास्ता खोजने के लिए फिजरम की क्षमता को रेखांकित की गयी है।<

परिस्थितिजन्य व्यवहार

पी. पॉलीसेफालम द्वारा नेटवर्क बनाया गया (स्टाइनर ट्री समस्या)।

पॉलीसेफालम प्लास्मोडियम ग्लास कवरस्लिप के ऊपर अगर सब्सट्रेट के दो द्वीपों की खेती करता है।

फिजेरम पॉलीसेफालम ओट फ्लेक (केंद्र) से वेलेरियाना ऑफिसिनैलिस (बाएं) पौधे की बालों वाली जड़ों की ओर बढ़ रहा है।

पी. पॉलीसेफालम न केवल इन कम्प्यूटेशनल समस्याओं को हल कर सकता है किन्तु पौधों की स्मृति के कुछ रूप को भी प्रदर्शित कर सकता है। पी. पॉलीसेफालम के नमूने के परीक्षण वातावरण को 60 मिनट के अंतराल के लिए बार-बार ठंडा और शुष्क बनाकर, होक्काइडो विश्वविद्यालय के बायोफिजिसिस्टों ने पाया कि स्लाइम मोल्ड उन स्थितियों पर प्रतिक्रिया करके पैटर्न का अनुमान लगाता है जब उन्होंने अगले अंतराल के लिए स्थितियों को दोहराया नहीं था। इस प्रकार से संविदा को दोहराने पर, यह 60 मिनट के अंतराल के साथ-साथ 30 और 90 मिनट के अंतराल पर परीक्षण की अपेक्षा पर प्रतिक्रिया करता है ।[15][16]

अतः पी. पॉलीसेफालम को स्पष्ट रूप से साथ विभिन्न पोषक तत्वों के निरंतर स्तर को बनाए रखने के लिए गतिशील रूप से पुन: आवंटित करने के लिए भी दिखाया गया है।[17][18] विशेष उदाहरण में, पेट्री डिश के केंद्र में रखे गए नमूने को खाद्य स्रोतों के संयोजन पर स्थानिक रूप से पुनः आवंटित किया गया था, जिनमें से प्रत्येक में अलग-अलग प्रोटीन-कार्बोहाइड्रेट अनुपात थे। और 60 घंटों के बाद, प्रत्येक खाद्य स्रोत पर कीचड़ के सांचे का क्षेत्र मापा गया। प्रत्येक नमूने के लिए, परिणाम इस परिकल्पना के अनुरूप थे कि अमीबा विशेष स्तर तक पहुंचने के लिए कुल प्रोटीन और कार्बोहाइड्रेट सेवन को संतुलित करेगा जो कि कीचड़ के सांचे में प्रस्तुत वास्तविक अनुपात के लिए अपरिवर्तनीय होते थे।

चूँकि कीचड़ के सांचे में कोई तंत्रिका तंत्र नहीं होता है जो इन बुद्धिमान व्यवहारों की व्याख्या कर सके, इसके व्यवहार को नियंत्रित करने वाले नियमों को समझने में अधिक अंतःविषय रुचि रही है। वैज्ञानिक कई सरल, वितरित नियमों का उपयोग करके कीचड़ के सांचे का मॉडल बनाने का प्रयास कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, पी. पॉलीसेफालम को विद्युत नेटवर्क से प्रेरित विभेदक समीकरणों के सेट के रूप में तैयार किया गया है। इस मॉडल को सबसे छोटे पथों की गणना करने में सक्षम दिखाया जा सकता है।[19] स्टीनर ट्री समस्या को हल करने के लिए बहुत ही समान मॉडल दिखाया जा सकता है।[20] चूँकि , ये मॉडल बाहरी रूप से सुसंगत हैं जिससे आंतरिक रूप से व्याख्यात्मक नहीं हैं, और जैसा कि मॉडलिंग के लिए सामान्य है, वे सरल बनाते हैं - इस विषय में ऊर्जा के संरक्षण को मानते है । और अधिक यथार्थवादी मॉडल बनाने के लिए, स्लाइम मोल्ड के नेटवर्क निर्माण के बारे में अधिक डेटा एकत्र करने की आवश्यकता होती है। इस उद्देश्य से, शोधकर्ता प्रयोगशाला में विकसित पी. ​​पॉलीसेफालम की नेटवर्क संरचना का विश्लेषण कर रहे हैं।[21]

इस प्रकार से किताब में[22] और कई प्रीप्रिंट जिनकी सहकर्मी समीक्षा नहीं की गई है,[23][24] यह प्रस्ताव किया गया है कि क्योंकि प्लास्मोडिया उत्तेजनाओं के प्रति सुसंगत विधि से प्रतिक्रिया करते प्रतीत होते हैं, वे वर्तमान समय में और उभरते जैविक कंप्यूटिंग बायो-कंप्यूटिंग उपकरणों के लिए आदर्श सब्सट्रेट हैं।[24] रूपरेखा प्रस्तुत की गई है जिसमें दिखाया गया है कि प्रकाश और खाद्य स्रोतों का उपयोग करके प्लास्मोडियम को स्पष्ट रूप से इंगित करना, संचालित करना और तोड़ना कैसे संभव हो सकता है,[24] विशेषकर वेलेरियन (जड़ी बूटी) या अन्य जीवों पर प्रभाव होता है ।[25] इसके अतिरिक्त , यह बताया गया है कि प्लास्मोडिया को तर्क द्वार बनाने के लिए बनाया जा सकता है,[23] जैविक कंप्यूटर के निर्माण को सक्षम बनाना है । विशेष रूप से, विशेष ज्यामितीय आकार की भ्रम के प्रवेश द्वारों पर रखा गया प्लास्मोडिया भ्रम के निकास पर उभरेगा जो कि कुछ आदिम तर्क संयोजकों के लिए सत्य तालिकाओं के अनुरूप था। चूँकि , ये निर्माण स्लाइम मोल्ड के सैद्धांतिक मॉडल पर आधारित हैं, व्यवहार में ये परिणाम वास्तविक गणना की अनुमति देने के लिए माप पर नहीं हैं। जब आदिम तर्क द्वार अधिक जटिल कार्यों को प्रयुक्त करने के लिए जुड़े होते हैं, तो प्लास्मोडियम अपेक्षित सत्य तालिकाओं के अनुरूप परिणाम उत्पन्न करना बंद कर देता है।

किन्यु भले ही सब्सट्रेट के रूप में फिजेरम का उपयोग करके जटिल गणना वर्तमान में संभव नहीं है, शोधकर्ताओं ने यूएसबी सेंसर में अपने पर्यावरण के प्रति जीव की प्रतिक्रिया का सफलतापूर्वक उपयोग किया है।[26] और रोबोट को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किया जाता है। [27]

जन्मजात प्रतिरक्षा

इस प्रकार से पी. पॉलीसेफालम अपने स्वयं के एंटी-वायरल पदार्थ का उत्पादन करता है। मेयू और फोर्ड 1971 ने पी. पॉलीसेफालम का अंश खोजा जो कुछ पॉलीसेफालम कुछ फसल रोगों को रोकता है: तंबाकू मोज़ेक वायरस और तम्बाकू रिंगस्पॉट वायरस पी. पॉलीसेफालम के उत्पाद द्वारा बाधित होते हैं। पी. पॉलीसेफालम अर्क के साथ इलाज करने पर निकोटियाना टैबैकम और बीन्स फ़ेज़ोलस वल्गेरिस और विग्ना साइनेंसिस दोनों को टीएमवी या टीआरएसवी से इन विट्रो में लगभग कोई घाव नहीं हुआ। चूँकि , दक्षिणी बीन मोज़ेक वायरस अप्रभावित था।[28][29]: 288 

यह भी देखें

संदर्भ

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स्रोत

  • Gawlitta, W.; Wolf, K.V.; Hoffmann, H.U.; Stockem, W. (1980). "फिजेरम पॉलीसेफालम के माइक्रोप्लाज्मोडिया पर अध्ययन". Cell and Tissue Research. 209 (1): 71–86. doi:10.1007/bf00219924. PMID 7191783. S2CID 23561113.
  • Henry Stempen; Steven L. Stevenson (1994). मायक्सोमाइसेट्स। कीचड़ के सांचों की एक पुस्तिका. Timber Press. ISBN 978-0-88192-439-8.

बाहरी संबंध

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