कोशिका सबसे छोटा जीवित जीव है जिसमें जीवन की सभी विशेषताएं शामिल हैं, और ग्रह पर अधिकांश जीवन एकल-कोशिका जीव के रूप में शुरू होता है। वर्तमान में दो प्रकार के एकल-कोशिका वाले जीव मौजूद हैं: प्रोकैर्योसाइटों तथा यूकैर्योसाइटों, वे जो एक अलग से परिभाषित नाभिक के बिना और एक सेलुलर झिल्ली द्वारा संरक्षित एक नाभिक के साथ। वैज्ञानिकों का मानना है कि प्रोकैरियोट्स जीवन का सबसे पुराना रूप है, जो पहली बार लगभग 3.8 मिलियन वर्ष दिखाई देता है, जबकि यूकेरियोट्स लगभग 2.7 बिलियन वर्ष पहले दिखाई देता है। एकल कोशिका वाले जीवों का वर्गीकरण तीन प्रमुख जीवन डोमेन में से एक में आता है: यूकेरियोट्स, बैक्टीरिया और आर्किया।
टीएल; डीआर (बहुत लंबा; पढ़ा नहीं)
जीवविज्ञानी सभी जीवित जीवों को जीवन के तीन क्षेत्रों में वर्गीकृत करते हैं, जो एकल-कोशिका से बहुकोशिकीय जीवों तक शुरू होते हैं: आर्किया, बैक्टीरिया और यूकेरियोट्स।
सभी कोशिकाओं के लक्षण
सभी एकल कोशिका वाले और बहुकोशिकीय जीव इन मूलभूत बातों को साझा करते हैं:
- एक प्लाज्मा झिल्ली जो अभी भी अनुमति देते हुए जीवित कोशिका को बाहरी वातावरण से बचाती है और अलग करती है सेल के भीतर विशिष्ट रिसेप्टर्स के अलावा इसकी सतह पर अणुओं का प्रवाह, जो सेल को प्रभावित कर सकता है आयोजन।
- एक आंतरिक क्षेत्र जिसमें डीएनए होता है।
- बैक्टीरिया को छोड़कर, सभी जीवित कोशिकाओं में झिल्ली से अलग किए गए डिब्बे, कण और तार होते हैं जो लगभग तरल जैसे पदार्थ में नहाए हुए होते हैं।
पहला वर्गीकरण: जीवन के तीन क्षेत्र
1969 से पहले, जीवविज्ञानियों ने कोशिकीय जीवन को दो राज्यों में वर्गीकृत किया: पौधे और जानवर। 1969 से 1990 के बाद, वैज्ञानिक पांच राज्यों के वर्गीकरण की एक प्रणाली पर सहमत हुए जिसमें मोनेरा (बैक्टीरिया), प्रोटिस्ट, पौधे, कवक और जानवर शामिल थे। लेकिन डॉ. कार्ल वोइस (1928-2012), जो पूर्व में इलिनोइस विश्वविद्यालय में माइक्रोबायोलॉजी विभाग में प्रोफेसर थे, ने इसके लिए एक नई संरचना का प्रस्ताव रखा। 1990 में तीन डोमेन, आर्किया, बैक्टीरिया और यूकेरियोट्स से मिलकर एक कोशिका वाले जीवों और बहुकोशिकीय संस्थाओं का वर्गीकरण, उपवर्ग में छह राज्य। अधिकांश वैज्ञानिक अब इस वर्गीकरण या वर्गीकरण की प्रणाली का उपयोग करते हैं।
आर्किया: एकल कोशिका वाले जीव जो चरम वातावरण में पनपते हैं
आर्किया चरम वातावरण में पनपता है, जिसे पहले जीवन के लिए अस्थिर माना जाता था: गहरे समुद्र में हाइड्रोथर्मल वेंट, गर्म झरने, मृत सागर, नमक वाष्पीकरण तालाब और एसिड झील। डॉ. वोइस के प्रस्ताव से पहले, वैज्ञानिकों ने सबसे पहले आर्किया को आर्कबैक्टीरिया के रूप में पहचाना - प्राचीन एकल कोशिका बैक्टीरिया - क्योंकि वे प्रोकैरियोटिक बैक्टीरिया की तरह दिखते थे, एकल कोशिका वाले जीव जिनमें एक अलग झिल्ली-बद्ध नाभिक की कमी होती है या अंग। डॉ. वोइस, उनके सहयोगियों और अन्य वैज्ञानिकों के आगे के अध्ययन ने उन्हें यह महसूस करने के लिए प्रेरित किया कि ये जैव रासायनिक विशेषताओं के कारण प्राचीन बैक्टीरिया यूकेरियोट्स से अधिक निकटता से जुड़े हुए थे प्रदर्शन। वैज्ञानिकों और शोधकर्ताओं ने मानव पाचन तंत्र और त्वचा में रहने वाले आर्किया की भी खोज की है।
आर्किया का डोमेन और साम्राज्य
आर्किया प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स दोनों की विशेषताओं को साझा करता है, यही कारण है कि वे जीवन के फ़ाइलोजेनेटिक पेड़ में बैक्टीरिया और यूकेरियोट्स के बीच एक अलग शाखा पर मौजूद हैं। जब वैज्ञानिकों ने पाया कि आर्कबैक्टीरिया वास्तव में प्राचीन बैक्टीरिया नहीं थे, तो उन्होंने उनका नाम बदलकर आर्किया कर दिया। निम्नलिखित विशेषताएं आर्किया एकल कोशिका जीवों को परिभाषित करती हैं:
- वे प्रोकैरियोटिक कोशिकाएं हैं, लेकिन आनुवंशिक रूप से यूकेरियोट्स की तरह अधिक हैं।
- कोशिकीय झिल्लियों में बैक्टीरिया और यूकेरिया के विपरीत शाखित हाइड्रोकार्बन श्रृंखलाएं होती हैं, जो ईथर लिंकेज द्वारा ग्लिसरॉल से जुड़ी होती हैं।
- आर्किया सेल की दीवारों में पेप्टिडोग्लाइकेन्स नहीं होते हैं, शर्करा और अमीनो एसिड से बने पॉलिमर होते हैं जो अधिकांश बैक्टीरिया की कोशिका की दीवारों के बाहर एक वेबेड परत बनाते हैं।
- जबकि आर्किया कुछ एंटीबायोटिक दवाओं का जवाब नहीं देते हैं, जिन पर बैक्टीरिया प्रतिक्रिया करते हैं, वे कुछ एंटीबायोटिक दवाओं पर प्रतिक्रिया करते हैं जो यूकेरियोट्स को परेशान करते हैं।
- आर्किया में प्रोटीन के लिए आवश्यक आर्किया के लिए विशिष्ट राइबोसोमल राइबोन्यूक्लिक एसिड (आरआरएनए) होता है संश्लेषण, आणविक क्षेत्रों द्वारा पहचाना जाता है जो बैक्टीरिया में पाए जाने वाले rRNA के विपरीत होता है और यूकेरिया
आर्किया के मुख्य वर्गीकरण में शामिल हैं क्रैनार्चियोटा, ईयूरीआर्कियोटा तथा कोरार्चियोटा, साथ ही साथ के प्रस्तावित उपखंड नैनोआर्कियोटा और प्रस्तावित ठुमरीकोटा। व्यक्तिगत वर्गीकरण उन वातावरणों के प्रकारों को इंगित करते हैं जिनमें शोधकर्ता और वैज्ञानिक इन एकल-कोशिका वाले जीवों को पाते हैं। Crenarchaeota अत्यधिक अम्लता और तापमान के वातावरण में रहते हैं, और अमोनिया का ऑक्सीकरण करते हैं; यूरीआर्कियोटा में ऐसे जीव शामिल हैं जो गहरे समुद्र के वातावरण में मीथेन और प्रेम नमक का ऑक्सीकरण करते हैं, अन्य यूरीआर्कियोटा जो कि अपशिष्ट उत्पाद के रूप में मीथेन का उत्पादन करते हैं और कोरार्चियोटा, आर्किया की एक श्रेणी जो उच्च तापमान में भी रहती है वातावरण।
नैनोआर्कियोटा अन्य आर्किया से इस मायने में भिन्न है कि वे एक अन्य पुरातन जीव के ऊपर रहते हैं जिसे कहा जाता है इग्निकोकस. कोरार्चियोटा और नैनोआर्कियोटा के उपप्रकारों में शामिल हैं मिथेनोजेन्स, जीव जो पाचन या ऊर्जा बनाने की प्रक्रियाओं के उप-उत्पाद के रूप में मीथेन गैस का उत्पादन करते हैं; हेलोफाइल्स या नमक से प्यार करने वाला आर्किया; थर्मोफाइल, जीव जो अत्यधिक उच्च तापमान में पनपते हैं; तथा मनोरोगी, आर्किया जीव जो अत्यंत ठंडे तापमान में रहते हैं।
बैक्टीरिया: एकल कोशिका वाले जीव जो कई वातावरणों में पनपते हैं
बैक्टीरिया ग्रह पर हर जगह रहते हैं और पनपते हैं: पहाड़ों के ऊपर, दुनिया के सबसे गहरे महासागरों के तल पर, मनुष्यों और जानवरों दोनों के पाचन तंत्र के अंदर, और यहां तक कि उत्तर और दक्षिण की जमी हुई चट्टानों और बर्फ में भी डंडे बैक्टीरिया वर्षों में दूर-दूर तक फैल सकते हैं क्योंकि वे लंबे समय तक निष्क्रिय रह सकते हैं।
बैक्टीरिया में एक अलग नाभिक नहीं होता है
बैक्टीरिया ग्रह पर प्रमुख जीवित प्राणियों के रूप में मौजूद हैं, जो ग्रह के विकसित इतिहास के कम से कम तीन-चौथाई के लिए यहां रहे हैं। वे ग्रह पर अधिकांश आवासों के अनुकूल होने की अपनी क्षमता के लिए जाने जाते हैं। जबकि कुछ बैक्टीरिया जानवरों, पौधों और मनुष्यों में विषाणुजनित बीमारियों का कारण बनते हैं, अधिकांश बैक्टीरिया चयापचय प्रक्रियाओं के साथ पर्यावरण के "फायदेमंद" एजेंट के रूप में काम करते हैं जो उच्च जीवन रूपों को बनाए रखते हैं।
बैक्टीरिया के अन्य रूप पौधों और अकशेरूकीय (रीढ़ की हड्डी के बिना जीव) के साथ सहजीवी संबंधों में महत्वपूर्ण कार्यों को पूरा करने के लिए काम करते हैं। इन एकल-कोशिका वाले जीवों के बिना, मृत पौधों और जानवरों को सड़ने में अधिक समय लगेगा और मिट्टी उपजाऊ नहीं रहेगी। शोधकर्ता और वैज्ञानिक कुछ बैक्टीरिया का उपयोग रसायनों, दवाओं, एंटीबायोटिक दवाओं और यहां तक कि सौकरकूट, दही और केफिर, और अचार जैसे खाद्य पदार्थों की तैयारी में भी करते हैं। साधारण एकल-कोशिका वाले जीवों के रूप में, जीवाणु कोशिकाओं में विशिष्ट विशेषताएं होती हैं:
- आर्किया की तरह, वैज्ञानिक परिभाषित या अलग नाभिक के बिना बैक्टीरिया को प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं के रूप में परिभाषित करते हैं।
- मेम्ब्रेन में यूकेरिया जैसे एस्टर लिंकेज द्वारा ग्लिसरॉल से जुड़ी अशाखित फैटी-एसिड श्रृंखलाएं होती हैं।
- जीवाणु कोशिका भित्ति में पेप्टिडोग्लाइकन होता है।
- पारंपरिक जीवाणुरोधी एंटीबायोटिक्स बैक्टीरिया को प्रभावित करते हैं, लेकिन वे एंटीबायोटिक दवाओं का विरोध करते हैं जो यूकेरिया को प्रभावित करते हैं।
- आर्किया और यूकेरिया में पाए जाने वाले आरआरएनए से अलग आणविक क्षेत्रों की उपस्थिति के कारण बैक्टीरिया के लिए आरआरएनए विशिष्ट है।
बैक्टीरिया का डोमेन और साम्राज्य
गैस के रूप में ऑक्सीजन के प्रति प्रतिक्रिया के आधार पर वैज्ञानिक अधिकांश जीवाणुओं को तीन समूहों में वर्गीकृत करते हैं। एरोबिक बैक्टीरिया ऑक्सीजन के वातावरण में पनपते हैं और जीने के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है। अवायवीय बैक्टीरिया को गैसीय ऑक्सीजन पसंद नहीं है; इन जीवाणुओं का एक उदाहरण गहरे पानी के नीचे तलछट में रहने वाले या जीवाणु-आधारित खाद्य विषाक्तता पैदा करने वाले लोग होंगे। अंततः, एछिक अवायुजीव ऐसे बैक्टीरिया हैं जो अपने बढ़ते वातावरण में ऑक्सीजन की उपस्थिति पसंद करते हैं लेकिन इसके बिना रह सकते हैं।
लेकिन शोधकर्ता बैक्टीरिया को ऊर्जा प्राप्त करने के तरीके से भी वर्गीकृत करते हैं: जैसे विषमपोषणजों तथा स्वपोषक. स्वपोषी, जैसे प्रकाश ऊर्जा (जिसे फोटोऑटोट्रॉफ़िक कहा जाता है) द्वारा ईंधन देने वाले पौधे, अपना भोजन स्रोत बनाते हैं नाइट्रोजन, सल्फर या अन्य तत्व ऑक्सीकरण का उपयोग करके कार्बन डाइऑक्साइड को ठीक करना, या केमोऑटोट्रॉफ़िक माध्यम से प्रक्रियाएं। हेटरोट्रॉफ़्स सैप्रोबिक जैसे कार्बनिक यौगिकों को तोड़कर पर्यावरण से अपनी ऊर्जा लेते हैं सड़ने वाले पदार्थ में रहने वाले बैक्टीरिया, साथ ही बैक्टीरिया जो किण्वन या श्वसन पर निर्भर करते हैं ऊर्जा।
एक और तरीका है कि वैज्ञानिक समूह बैक्टीरिया को उनके आकार से करते हैं: गोलाकार, छड़ के आकार का तथा कुंडली. बैक्टीरिया के अन्य आकार में शामिल हैं फिलामेंटस, म्यानदार, चौकोर, डंठल वाला, तारे के आकार का, धुरी के आकार का, लोब वाला, ट्राइकोम बनाने वाला (बालों का निर्माण) और प्लेमॉर्फिक बैक्टीरिया पर्यावरण के आधार पर अपना आकार या आकार बदलने की क्षमता रखते हैं।
आगे के वर्गीकरण में शामिल हैं माइकोप्लाज्मा, रोग पैदा करने वाले जीवाणु एंटीबायोटिक दवाओं से प्रभावित होते हैं क्योंकि उनमें कोशिका भित्ति नहीं होती है; साइनोबैक्टीरीयानीले-हरे शैवाल जैसे फोटोऑटोट्रॉफिक बैक्टीरिया; ग्राम पॉजिटिव बैक्टीरिया, जो चने के दाग परीक्षण में बैंगनी रंग का उत्सर्जन करते हैं क्योंकि परीक्षण उनकी मोटी कोशिका भित्ति को रंग देता है; तथा ग्राम-नकारात्मक बैक्टीरिया जो चने के दाग परीक्षण में अपनी पतली, लेकिन मजबूत बाहरी दीवारों के कारण गुलाबी हो जाते हैं। ग्राम-पॉजिटिव बैक्टीरिया, ग्राम-नकारात्मक बैक्टीरिया की तुलना में एंटीबायोटिक दवाओं के लिए बेहतर प्रतिक्रिया देते हैं क्योंकि जबकि पूर्व की दीवार होती है मोटी, यह भेदनीय है, जबकि ग्राम-नकारात्मक बैक्टीरिया में, इसकी सेलुलर दीवारें पतली होती हैं, लेकिन बुलेटप्रूफ की तरह अधिक कार्य करती हैं बनियान।
यूकेरियोट्स हर जगह पनपे
जबकि यूकेरियोट्स में कवक, पौधे और पशु साम्राज्यों में कई बहुकोशिकीय जीव शामिल हैं, इस प्रमुख जीवन डोमेन में एककोशिकीय जीव भी शामिल हैं। एकल-कोशिका वाले यूकेरियोट्स में सेलुलर दीवारें होती हैं जो कठोर सेलुलर दीवारों वाले प्रोकैरियोट्स की तुलना में अपना आकार बदल सकती हैं। अधिकांश वैज्ञानिक मानते हैं कि यूकेरियोट्स प्रोकैरियोट्स से विकसित हुए हैं क्योंकि दोनों आरएनए और डीएनए को आनुवंशिक सामग्री के रूप में उपयोग करते हैं; वे दोनों 20 अमीनो एसिड का लाभ उठाते हैं; और दोनों में एक लिपिड (कार्बनिक सॉल्वैंट्स में घुलनशील) द्वि-परत कोशिका झिल्ली होती है और डी शर्करा और एल-एमिनो एसिड का उपयोग करती है। यूकेरियोट्स की विशिष्ट विशेषताओं में शामिल हैं:
- यूकेरियोट्स में एक झिल्ली द्वारा संरक्षित एक विशिष्ट, अलग नाभिक होता है।
- मेम्ब्रेन, बैक्टीरिया की तरह, ग्लिसरॉल से जुड़ी अशाखित फैटी एसिड श्रृंखलाओं से मिलकर बनता है एस्टर लिंकेज (जो सेल की दीवारों की तुलना में बाहरी वातावरण के प्रति अधिक संवेदनशील बनाता है आर्किया)।
- सेल्युलर दीवारें - यूकेरियोट्स में जो उनके पास हैं - कोई पेप्टिडोग्लाइकन नहीं है।
- जीवाणुरोधी एंटीबायोटिक्स आमतौर पर यूकेरियोट कोशिकाओं को प्रभावित नहीं करते हैं, लेकिन वे एंटीबायोटिक दवाओं पर प्रतिक्रिया या प्रतिक्रिया करते हैं जो आमतौर पर यूकेरियोटिक कोशिकाओं को प्रभावित करते हैं।
- यूकेरियोटिक कोशिकाओं में एक आणविक क्षेत्र होता है जिसमें आरआरएनए आरआरएनए से अलग होता है जो आर्किया और बैक्टीरिया में मौजूद होता है।
यूकेरियोट्स के नीचे के राज्य
यूकेरियोटिक डोमेन में चार राज्य या उपश्रेणियाँ हैं: प्रोटिस्टों, कवक, पौधों तथा जानवरों. इनमें से, प्रोटिस्ट में केवल एक कोशिका वाले जीव होते हैं जबकि कवक साम्राज्य में दोनों होते हैं। प्रोटिस्टा साम्राज्य में जीवित जीव शामिल हैं जैसे शैवाल, यूग्लेनोइड्स, protozoans तथा मिट्टी के सांचे. कवक साम्राज्य में एकल कोशिका और बहुकोशिकीय जीव दोनों शामिल हैं। कवक साम्राज्य में एकल कोशिका जीवों में शामिल हैं खमीर तथा चिट्रिड्स, या जीवाश्म कवक। पौधे और जानवरों के साम्राज्य के अधिकांश जीव बहुकोशिकीय हैं।
सबसे बड़ा एकल-कोशिका वाला जीव
यद्यपि ग्रह पर अधिकांश एकल कोशिका संस्थाओं को आमतौर पर सूक्ष्मदर्शी की आवश्यकता होती है, आप जलीय शैवाल का निरीक्षण कर सकते हैं, कौलेर्पा टैक्सीफ़ोलिया, नंगी आँखों से। हिंद महासागर और हवाई के मूल निवासी समुद्री शैवाल के रूप में परिभाषित, यह हत्यारा शैवाल कहीं और एक आक्रामक प्रजाति है। पौधों के साम्राज्य में यह जीवित जीव 6 से 12 इंच लंबा हो सकता है और इसकी पंख जैसी चपटी शाखाएं होती हैं, जो एक धावक से गहरे से हल्के हरे रंग में निकलती हैं।
सबसे छोटा एकल कोशिकीय जीव
कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय बर्कले परिसर के ऊपर की पहाड़ियों में स्थित लॉरेंस बर्कले स्थित है राष्ट्रीय प्रयोगशाला, संयुक्त रूप से अमेरिकी ऊर्जा विभाग और कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय द्वारा प्रबंधित प्रणाली बर्कले लैब के शोधकर्ताओं के नेतृत्व में वैज्ञानिकों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने 2015 में क्या खोजा? एक उच्च-शक्ति से ली गई छवि में कैप्चर किया गया सबसे छोटा एकल कोशिका वाला जीव हो सकता है सूक्ष्मदर्शी
यह एकल कोशिका वाला जीव, एक प्रोकैरियोटिक जीवाणु, इतना छोटा है कि इनमें से 150,000 एकल कोशिका वाले जीवाणु आपके सिर के बालों की नोक पर बैठ सकते हैं। शोधकर्ता इन सामान्य जीवों का अध्ययन करना जारी रखते हैं, क्योंकि उनमें अन्य जीवों के साथ कार्य करने के लिए आवश्यक कई विशेषताओं का अभाव होता है। ऐसा प्रतीत होता है कि कोशिकाओं में डीएनए, राइबोसोम की एक छोटी संख्या और धागे जैसे उपांग होते हैं, लेकिन संभावना से अधिक जीवित रहने के लिए अन्य जीवाणुओं पर निर्भर होते हैं।
एक एकल कोशिका यूकेरियोट जो नियम तोड़ता है
प्राग में चार्ल्स विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने एकमात्र ज्ञात यूकेरियोट जीव की खोज की जिसमें एक विशिष्ट प्रकार का माइटोकॉन्ड्रिया नहीं होता है, और उन्होंने इसे एक पालतू चिनचिला की आंत में पाया। कोशिका के बिजलीघर के रूप में, माइटोकॉन्ड्रिया कई काम करते हैं। ऑक्सीजन की उपस्थिति में, माइटोकॉन्ड्रिया अणुओं को चार्ज कर सकते हैं और महत्वपूर्ण प्रोटीन का निर्माण कर सकते हैं। लेकिन यह जीव, जिआर्डिया बैक्टीरिया का एक रिश्तेदार, प्रोटीन को संश्लेषित करने के लिए आमतौर पर बैक्टीरिया - पार्श्व जीन स्थानांतरण - में पाए जाने वाले सिस्टम का उपयोग करता है। चूंकि बैक्टीरिया मुख्य रूप से प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं के रूप में मौजूद होते हैं, इसलिए बैक्टीरिया से संबंधित यूकेरियोटिक कोशिका का पता लगाना नियम का अपवाद है।