वैज्ञानिकों ने पाया कि समुद्री एनीमोन एंटीबॉडी या प्रतिरक्षा स्मृति कोशिकाओं के बिना सहायक बैक्टीरिया को हानिकारक बैक्टीरिया से अलग कर सकता है

समुद्री एनीमोन नेमाटोस्टेला वेक्टेंसिस। विस्तृत अनुभाग में, नेमाटोसोम्स – जो इन अकशेरुकी जीवों की प्रतिरक्षा प्रणाली की कुंजी हैं – पर प्रकाश डाला गया है। (साभार: एचएचयू/निदा काया)

एक साधारण समुद्री एनीमोन (सफेद, लाल, नीले या बैंगनी फूलों वाला एक छोटा पौधा जो कप के आकार का होता है और गहरे केंद्र वाले होते हैं) एंटीबॉडी या प्रतिरक्षा स्मृति कोशिकाओं की कमी के बावजूद सहायक बैक्टीरिया को हानिकारक आक्रमणकारियों से अलग कर सकता है। यह लंबे समय से चली आ रही धारणाओं को चुनौती देता है कि प्रारंभिक पशु जीवन अपनी रक्षा कैसे करता है।हेनरिक हेन यूनिवर्सिटी डसेलडोर्फ और कील यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने पाया कि स्टार्लेट सी एनीमोन (नेमाटोस्टेला वेक्टेंसिस) अपने लाभकारी माइक्रोबायोम को बरकरार रखते हुए गैर-देशी बैक्टीरिया को चुनिंदा रूप से निगलने और नष्ट करने के लिए विशेष मोबाइल सेल संरचनाओं का उपयोग करता है।नेचर कम्युनिकेशंस में प्रकाशित निष्कर्ष यह साबित करते हैं कि सूक्ष्म जीवन की लक्षित पहचान विकासवादी इतिहास में सैकड़ों लाखों साल पहले विकसित हुई थी, जैसा कि वैज्ञानिकों ने पहले माना था।

अनुकूलन से परे प्रतिरक्षा तंत्र

दशकों तक, जैविक पाठ्यपुस्तकों ने सिखाया कि सरल अकशेरुकी जीवों में केवल एक बुनियादी, गैर-विशिष्ट जन्मजात प्रतिरक्षा प्रणाली होती है। इस पारंपरिक दृष्टिकोण के अनुसार, लक्षित भेदभाव के लिए कशेरुकियों की जटिल अनुकूली प्रतिरक्षा प्रणाली की आवश्यकता होती है, जो जीवन भर रोगजनकों के संपर्क के माध्यम से प्रशिक्षित विशेष एंटीबॉडी और स्मृति कोशिकाओं पर निर्भर करती है।नया अध्ययन दर्शाता है कि यह विकासवादी मॉडल पुराना हो चुका है। टीम ने नेमाटोसोम्स पर ध्यान केंद्रित किया, जो समुद्री एनीमोन की आंतरिक गुहा के अंदर घूमने वाले गतिशील, बहुकोशिकीय निकाय हैं। ये संरचनाएं मेसेंटरी नामक विशेष ऊतकों से विकसित होती हैं और इनमें चुभने वाली कोशिकाएं और प्रतिरक्षा जैसी कोशिकाएं दोनों होती हैं जो फागोसाइटोसिस में सक्षम होती हैं… जो बैक्टीरिया को निगलने और पचाने की प्रक्रिया है।प्रयोगों से पता चला कि नेमाटोसोम सक्रिय रूप से जीव में प्रवेश करने वाले विदेशी जीवाणुओं का शिकार करते हैं, निगल लेते हैं और उन्हें तोड़ देते हैं। साथ ही, ये कोशिका समूह उन निवासी जीवाणुओं को नजरअंदाज कर देते हैं जो स्वाभाविक रूप से समुद्री एनीमोन से संबंधित होते हैं, जो मेजबान जानवर के जीवित रहने के लिए आवश्यक नाजुक माइक्रोबियल संतुलन को संरक्षित करते हैं।

एक स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (बाएं) और एक कन्फोकल माइक्रोस्कोप (दाएं) का उपयोग करके ली गई नेमाटोसोम की छवियां। श्रेय: एचएचयू/निदा काया

आनुवंशिक स्विच को अक्षम करना

यह समझने के लिए कि नेमाटोसोम विभिन्न प्रकार के जीवाणुओं की पहचान कैसे करते हैं, शोधकर्ताओं ने जीन संपादन की ओर रुख किया। उन्होंने नामक एक कोर जीन की पहचान की काजुन जो नेमाटोसोम गतिविधि को नियंत्रित करता प्रतीत होता है।CRISPR/Cas टूल का उपयोग करके, टीम ने समुद्री एनीमोन के एक समूह में cJun जीन को बंद कर दिया। संशोधित जानवरों ने बहुत कम नेमाटोसोम का उत्पादन किया और अपने प्राकृतिक माइक्रोबायोम के अलावा विदेशी बैक्टीरिया को अलग करने की क्षमता पूरी तरह से खो दी। प्रत्यक्ष परिणाम के रूप में, परिवर्तित समुद्री एनीमोन आंतरिक माइक्रोबियल असंतुलन से पीड़ित हो गए और घातक जीवाणु संक्रमण के प्रति कहीं अधिक संवेदनशील हो गए।यह जीन बैक्टीरिया को निगलने के बाद उनके विनाश को भी नियंत्रित करता है। आम तौर पर, नेमाटोसोम लाइसोसोम के अंदर हानिकारक रोगाणुओं को तोड़ते हैं, पाचन एंजाइमों से भरे छोटे डिब्बे। सीजून के बिना, यह विघटन प्रक्रिया विफल हो गई, जिससे बैक्टीरिया नष्ट होने के बजाय कोशिकाओं के अंदर जीवित रह सके।अध्ययन की मुख्य लेखिका डॉ. निदा काया, जिन्होंने अपनी डॉक्टरेट थीसिस के लिए शोध किया, ने इम्यूनोबायोलॉजी के व्यापक निहितार्थों पर प्रकाश डाला।डॉ काया ने कहा, “हमारे निष्कर्ष बताते हैं कि सूक्ष्मजीवों की लक्षित पहचान अनुकूली प्रतिरक्षा प्रणाली तक सीमित विशेषाधिकार नहीं है।” “बल्कि, यहां तक ​​कि अकशेरुकी जीवों में भी लाभकारी सूक्ष्मजीवों का समर्थन करने और संभावित रूप से हानिकारक बैक्टीरिया को चुनिंदा रूप से नियंत्रित करने के लिए पहले से ही परिष्कृत तंत्र मौजूद हैं।”

प्रतिरक्षा स्मृति की प्राचीन नींव

यह शोध सहयोगात्मक अनुसंधान केंद्र 1182 के माध्यम से आयोजित किया गया था, जो जर्मन रिसर्च फाउंडेशन द्वारा समर्थित एक अंतःविषय नेटवर्क है जो जांच करता है कि बहुकोशिकीय जीव विशिष्ट माइक्रोबियल समुदायों के साथ कार्यात्मक इकाइयां कैसे बनाते हैं।Cnidarians, वह समूह जिसमें समुद्री एनीमोन, जेलिफ़िश और मूंगे शामिल हैं, 600 मिलियन वर्ष से अधिक पहले मनुष्यों की ओर जाने वाली विकासवादी रेखा से अलग हो गए थे। नेमाटोस्टेला वेक्टेंसिस का अध्ययन पशु विकास में शुरुआती रक्षा तंत्र की एक दुर्लभ झलक प्रदान करता है।दैनिक माइक्रोबियल प्रबंधन की व्याख्या करने के अलावा, यह खोज यह जानने के लिए नए रास्ते खोलती है कि सरल जीव पिछले खतरों को कैसे याद रखते हैं। प्रारंभिक जोखिम के बाद अकशेरूकी अक्सर रोगज़नक़ के प्रति अधिक प्रभावी ढंग से प्रतिक्रिया करते हैं, भले ही उनमें पारंपरिक स्मृति कोशिकाओं की कमी होती है – एक घटना जिसे “प्रशिक्षित प्रतिरक्षा” या जन्मजात प्रतिरक्षा स्मृति के रूप में जाना जाता है।क्योंकि नेमाटोसोम सीजून जीन के नियंत्रण में निकट से संबंधित जीवाणु उपभेदों के बीच अंतर कर सकते हैं, शोधकर्ता उन्हें जन्मजात स्मृति के पीछे सटीक सिग्नलिंग मार्गों को मैप करने के लिए एक व्यावहारिक मॉडल के रूप में उपयोग करने की योजना बना रहे हैं।हेनरिक हेन यूनिवर्सिटी इंस्टीट्यूट ऑफ जूलॉजी एंड ऑर्गेनिज्मिक इंटरेक्शन्स में अनुसंधान दल के प्रमुख प्रोफेसर डॉ. सेबेस्टियन फ्रौने ने कहा कि ये आदिम रास्ते जानवरों के विकास में संरक्षित बुनियादी सिद्धांतों को प्रकट करते हैं।प्रोफेसर फ्रौने ने कहा, “चयनात्मक आधार पर सूक्ष्मजीवों की पहचान करने की क्षमता आज की तारीख से काफी पुरानी होने की संभावना है और इन जानवरों के विकास में पहले ही विकसित हो चुकी है।” “अकशेरुकी जीवों की तथाकथित प्रतिरक्षाविज्ञानी स्मृति इस संदर्भ में विशेष रूप से दिलचस्प है। एक बार जब वे कुछ रोगजनकों का सामना कर लेते हैं, तो वे एक अनुकूली प्रतिरक्षा प्रणाली के बिना भी बार-बार संपर्क करने पर अधिक तेज़ी से या प्रभावी ढंग से प्रतिक्रिया करने में सक्षम प्रतीत होते हैं।”

जीवित प्रतिरक्षा रक्षकों का मातृ स्थानांतरण

वयस्क जानवरों की रक्षा करने के अलावा, नेमाटोसोम प्रतिरक्षा सुरक्षा को सीधे माता-पिता से संतानों में स्थानांतरित करके एक अप्रत्याशित पीढ़ीगत भूमिका निभाते हैं।जब मादा तारा समुद्री एनीमोन्स अंडे देती हैं, तो वे अपने अंडे एक मोटी, सुरक्षात्मक जेली द्रव्यमान में पैक करके छोड़ती हैं। इस जिलेटिनस मैट्रिक्स के अंदर सैकड़ों सक्रिय नेमाटोसोम अंतर्निहित हैं जो सीधे मां के शरीर के गुहा से स्थानांतरित होते हैं।क्योंकि विकासशील भ्रूणों में अपने स्वयं के कार्यात्मक ऊतकों की कमी होती है, वे विशेष रूप से पर्यावरणीय बैक्टीरिया और सूक्ष्म अंडा शिकारियों के प्रति संवेदनशील होते हैं। अपने अंडों के साथ इन मुक्त-तैरने वाले प्रतिरक्षा समूहों की आपूर्ति करके, माँ एक बाहरी रक्षात्मक ढाल प्रदान करती है।सक्रिय नेमाटोसोम आस-पास की जेली परत पर गश्त करते हैं, जिससे युवा लार्वा के तैरने से पहले संभावित जीवाणु संबंधी खतरों को बेअसर कर देते हैं। इस मातृ स्थानांतरण से पता चलता है कि प्रारंभिक जानवरों ने जटिल अनुकूली प्रतिरक्षा प्रकट होने से बहुत पहले पीढ़ियों तक गैर-एंटीबॉडी प्रतिरक्षा सुरक्षा को पारित करने के तरीके विकसित किए थे।