माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट बैक्टीरिया से कैसे मिलते जुलते हैं?

करीब चार अरब साल पहले, पृथ्वी पर जीवन के पहले रूप दिखाई दिए, और ये सबसे शुरुआती बैक्टीरिया थे। ये बैक्टीरिया समय के साथ विकसित हुए और अंततः आज देखे जाने वाले जीवन के कई रूपों में बदल गए। बैक्टीरिया जीवों के समूह से संबंधित हैं जिन्हें प्रोकैरियोट्स कहा जाता है, एकल-कोशिका वाली संस्थाएं जिनमें झिल्ली से बंधी आंतरिक संरचनाएं नहीं होती हैं। जीवों का दूसरा वर्ग यूकेरियोट्स है जिसमें झिल्ली से बंधे नाभिक और अन्य संरचनाएं होती हैं। माइटोकॉन्ड्रिया, जो कोशिका के लिए ऊर्जा प्रदान करते हैं, इन झिल्ली-बद्ध संरचनाओं में से एक हैं जिन्हें ऑर्गेनेल कहा जाता है। क्लोरोप्लास्ट पौधों की कोशिकाओं में ऐसे अंग होते हैं जो भोजन बना सकते हैं। इन दो जीवों में बैक्टीरिया के साथ बहुत कुछ समान है और वास्तव में उनसे सीधे विकसित हो सकते हैं।

बैक्टीरिया अपने डीएनए, अणु जिसमें जीन होते हैं, को प्लास्मिड नामक गोलाकार घटकों में ले जाते हैं। माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट का अपना डीएनए प्लास्मिड जैसी संरचनाओं में होता है। इसके अलावा, माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट का डीएनए, बैक्टीरिया की तरह, हिस्टोन नामक सुरक्षात्मक संरचनाओं से जुड़ा नहीं होता है जो डीएनए को बांधते हैं। ये अंगक अपना स्वयं का डीएनए बनाते हैं और शेष कोशिका से स्वतंत्र अपने स्वयं के प्रोटीन का संश्लेषण करते हैं।

बैक्टीरिया राइबोसोम नामक संरचनाओं में प्रोटीन बनाते हैं। प्रोटीन बनाने की प्रक्रिया उसी अमीनो एसिड से शुरू होती है, जो प्रोटीन बनाने वाले 20 सबयूनिट में से एक है। यह प्रारंभिक अमीनो एसिड बैक्टीरिया के साथ-साथ माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट में एन-फॉर्मिलमेथियोनाइन है। N-formylmethionine अमीनो एसिड मेथियोनीन का एक अलग रूप है; शेष कोशिका के राइबोसोम में बने प्रोटीन का एक अलग प्रारंभ संकेत होता है - सादा मेथियोनीन। इसके अतिरिक्त, क्लोरोप्लास्ट राइबोसोम जीवाणु राइबोसोम के समान होते हैं और कोशिका के राइबोसोम से भिन्न होते हैं।

माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट खुद को उसी तरह से अधिक बनाते हैं जैसे जीवाणु पुनरुत्पादन. यदि किसी कोशिका से माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट हटा दिए जाते हैं, तो कोशिका हटाए गए जीवों को बदलने के लिए इनमें से कोई और अंग नहीं बना सकती है। इन जीवों को दोहराने का एकमात्र तरीका बैक्टीरिया द्वारा उपयोग की जाने वाली एक ही विधि है: बाइनरी विखंडन। बैक्टीरिया की तरह, माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट आकार में बढ़ते हैं, अपने डीएनए और अन्य संरचनाओं की नकल करते हैं, और फिर दो समान जीवों में विभाजित होते हैं।

ऐसा लगता है कि माइटोकॉन्ड्रियल और क्लोरोप्लास्ट फ़ंक्शन उन्हीं एंटीबायोटिक दवाओं की क्रिया से समझौता करते हैं जो बैक्टीरिया के लिए समस्या पैदा करते हैं। स्ट्रेप्टोमाइसिन, क्लोरैम्फेनिकॉल और नियोमाइसिन जैसे एंटीबायोटिक्स बैक्टीरिया को मारते हैं, लेकिन वे माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट को भी नुकसान पहुंचाते हैं। उदाहरण के लिए, क्लोरैम्फेनिकॉल राइबोसोम पर कार्य करता है, कोशिकाओं में संरचनाएं जो प्रोटीन उत्पादन की साइट हैं। एंटीबायोटिक विशेष रूप से जीवाणु राइबोसोम पर कार्य करता है; दुर्भाग्य से, यह माइटोकॉन्ड्रिया में राइबोसोम को भी प्रभावित करता है, 2012 में डॉ एलिसन ई। आयोवा स्टेट यूनिवर्सिटी कॉलेज ऑफ वेटरनरी मेडिसिन में बार्नहिल और उनके सहयोगियों द्वारा किया गया था और "एंटीमाइक्रोबियल एजेंट्स एंड कीमोथेरेपी" पत्रिका में प्रकाशित हुआ था।

क्लोरोप्लास्ट, माइटोकॉन्ड्रिया और बैक्टीरिया के बीच हड़ताली समानता के कारण, वैज्ञानिकों ने एक दूसरे के साथ अपने संबंधों को देखना शुरू कर दिया। जीवविज्ञानी लिन मार्गुलिस ने 1967 में यूकेरियोटिक कोशिकाओं में माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट की उत्पत्ति की व्याख्या करते हुए एंडोसिम्बायोटिक सिद्धांत विकसित किया। डॉ. मार्गुलिस ने सिद्धांत दिया कि माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट दोनों की उत्पत्ति प्रोकैरियोटिक दुनिया में हुई है। माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट वास्तव में स्वयं प्रोकैरियोट्स थे, साधारण बैक्टीरिया जो मेजबान कोशिकाओं के साथ संबंध बनाते थे। ये मेजबान कोशिकाएं प्रोकैरियोट्स थीं जो ऑक्सीजन युक्त वातावरण में रहने में असमर्थ थीं और इन माइटोकॉन्ड्रियल अग्रदूतों को घेर लेती थीं। इन मेजबान जीवों ने अपने निवासियों को जहरीले ऑक्सीजन युक्त वातावरण में जीवित रहने में सक्षम होने के बदले भोजन प्रदान किया। पादप कोशिकाओं से क्लोरोप्लास्ट सायनोबैक्टीरिया के समान जीवों से आए होंगे। क्लोरोप्लास्ट अग्रदूत पौधों की कोशिकाओं के साथ सहजीवी रूप से रहने लगे क्योंकि ये बैक्टीरिया होंगे अपने मेजबानों को ग्लूकोज के रूप में भोजन प्रदान करते हैं जबकि मेजबान कोशिकाएं उन्हें एक सुरक्षित स्थान प्रदान करती हैं लाइव।