जापान में उगाए गए जटिल जीवन के सबसे करीबी रिश्तेदारों में केंद्रक ही नहीं है

पृथ्वी के हर प्राणी, पौधे और कवक के सबसे निकट जीवित रिश्तेदार अब जापान की एक प्रयोगशाला में पनप रहे हैं, और वे उस पूर्वज जैसे बिल्कुल नहीं दिखते जिसकी कल्पना कई जीवविज्ञानियों ने की थी। Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC) की एक टीम ने Heimdallarchaeia की पहली शुद्ध संवर्धित आबादियां तैयार की हैं। ये एककोशिकीय आर्किया का वह समूह है, जिससे जटिल कोशिकाओं के उभरने की संभावना मानी जाती है। भीतर से ये कोशिकाएं साधारण हैं: न नाभिक, न आंतरिक खंड, न ही हमारी अपनी कोशिकाओं को परिभाषित करने वाले कोशिकांगों जैसी कोई चीज।

हैरानी इनके बाहरी हिस्से में है। हर कोशिका लंबी, शाखायुक्त भुजाएं निकालती है, जिनसे वह उन साझीदार सूक्ष्मजीवों को पकड़ती है जिनके बिना वह जीवित नहीं रह सकती; और ऑक्सीजन को संभालने वाले जीन होने के बावजूद ऑक्सीजन के संपर्क में आने पर ये कोशिकाएं बीमार पड़ जाती हैं। ये लक्षण मिलकर हमारे सबसे पुराने एककोशिकीय पूर्वज की ऐसी तस्वीर बनाते हैं: साझेदारी के सहारे जीने वाला, धीमा और ऑक्सीजन से बचने वाला सूक्ष्मजीव, न कि उस जटिल कोशिका का लघु रूप जिसमें वह अंततः बदलने वाला था।

यह निष्कर्ष जीवविज्ञान के सबसे पुराने सवालों में से एक को छूता है: नाभिक-विहीन एक साधारण कोशिका कैसे उस जटिल यूकैरियोटिक कोशिका में बदल गई जिससे हर मानव शरीर बना है। प्रमुख व्याख्या के अनुसार, एक आर्कियाई कोशिका ने एक जीवाणु के साथ घनिष्ठ साझेदारी बनाई और वह जीवाणु अंततः निगल लिया गया तथा माइटोकॉन्ड्रियन बन गया, हमारी कोशिकाओं के भीतर ऊर्जा केंद्र। कौन-सी आर्कियाई वंशावली मेजबान बनी और वह कैसी थी, इस पर वर्षों से मुख्यतः कीचड़ और समुद्री जल से निकाले गए DNA के टुकड़ों के आधार पर बहस होती रही है।

Heimdallarchaeia इसी बहस के केंद्र में हैं। वे Promethearchaeota संघ से संबंध रखते हैं, जिसे इसके पुराने नाम Asgard archaea से अधिक जाना जाता है, और आनुवंशिक वंश-वृक्ष उन्हें यूकैरियोट्स के सबसे निकट की आर्कियाई शाखा बताते हैं। अब तक किसी ने इन्हें जीवित अवस्था में करीब से नहीं देखा था, इसलिए इनमें पहले से जटिल आंतरिक संरचनाएं होने या हमारी तरह ऑक्सीजन में श्वसन करने की धारणाएं केवल जीनोम पाठनों पर टिकी थीं।

यह कैसे किया गया

ये सूक्ष्मजीव एक असामान्य जगह से आए: टोक्यो के पूर्व में चिबा प्रान्त के बोसो प्रायद्वीप पर एक प्राकृतिक गैस कुएं के भीतर जमी बायोफिल्म से। वहां खारा, मीथेन-समृद्ध भूजल ऊपर उठता है और समय-समय पर छोटे गीजर की तरह फूट पड़ता है, इसलिए यह परत नियमित रूप से हवा के संपर्क में आती है। टीम ने जानबूझकर इस स्थल को चुना था, उम्मीद थी कि यूकैरियोट्स के ऐसे रिश्तेदार मिलेंगे जिनका ऑक्सीजन से कुछ पुराना संबंध रहा हो।

इन्हें उगाने में तीन वर्ष लगे। शोधकर्ताओं ने संवर्धनों को प्रोटीन-समृद्ध भोजन की बेहद कम मात्राएं दीं, जिनमें casamino acids, peptone और दूध का पाउडर शामिल था, और प्रतिस्पर्धी जीवाणुओं को खत्म करने के लिए एंटीबायोटिक के कई दौर इस्तेमाल किए। बचे हुए जीवों को बार-बार ताजे माध्यम में स्थानांतरित किया गया। नतीजे में HC1 और SC1 नाम की दो स्ट्रेन मिलीं। HC1 अब मीथेन बनाने वाले एक ही साझीदार सूक्ष्मजीव के साथ स्थिर जोड़ी में रहती है; SC1 ऐसे दो साझीदारों के साथ त्रयी में रहती है।

ये तेजी से बढ़ने वाले जीव नहीं हैं। HC1 को दोगुना होने में करीब एक सप्ताह या उससे अधिक लगता है और SC1 को दो से तीन सप्ताह। E. coli जैसा आंत का जीवाणु करीब 20 मिनट में दोगुना हो सकता है। इसके बाद टीम ने स्कैनिंग और ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप, जमी हुई कोशिका को 3D में पुनर्निर्मित करने वाली cryo-electron tomography तथा फ्लोरेसेंट लेबलिंग से कोशिकाओं की जांच की, और दोनों जीनोम का अनुक्रमण किया, जिनमें क्रमशः 7.91 और 6.75 मिलियन DNA अक्षर निकले।

भीतर से सरल, बाहर से सक्रिय

दर्जनों इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ में किसी भी स्ट्रेन में कोई स्थायी आंतरिक झिल्ली नहीं दिखी, जो यूकैरियोटिक कोशिकाओं की पहचान है। कुछ कोशिकाओं में छोटे बुलबुले-जैसे ढांचे दिखे जो आते-जाते रहे, लेकिन न नाभिक, न endoplasmic reticulum और न ही ऐसा कुछ था जिसे कोई कोशिका जीवविज्ञानी कोशिकांग कहे। ये कोशिकाएं सामान्य सूक्ष्मजीवों की तरह दो भागों में विभाजित होती हैं।

उनकी सतहों ने अलग कहानी कही। वृद्धि के एक चरण के बाद, ज्यादातर कोशिकाओं ने करीब 370 नैनोमीटर मोटी अनेक भुजाएं निकालीं, जो शाखित होतीं और उभरतीं थीं; इन भुजाओं का आयतन अक्सर कोशिका-देह से भी अधिक था, औसतन लगभग 1.4 गुना। भुजाओं में actin जैसे तंतु मौजूद थे, वही प्रोटीन जो हमारी कोशिकाओं को आकार देता है, और वे साझीदार सूक्ष्मजीवों से भौतिक रूप से जुड़ जाती थीं। विभाजन के बीच की कोशिकाओं में ये भुजाएं कभी नहीं थीं।

यह साझेदारी वैकल्पिक नहीं है। दोनों स्ट्रेन प्रोटीन के टुकड़ों को तोड़ती हैं और अपशिष्ट के रूप में हाइड्रोजन छोड़ती हैं, ऐसी क्रिया जो तब तक रुक जाती है जब तक कोई साझीदार उस हाइड्रोजन को लगातार हटाता न रहे। जब शोधकर्ताओं ने एक अवरोधक से मीथेन-उत्पादक साझीदारों को निष्क्रिय कर दिया, तो आर्किया का बढ़ना पूरी तरह बंद हो गया।

एक और विशेषता ने टीम का ध्यान खींचा। HC1 को अधिक भोजन मिलने पर वह तेजी से विभाजित नहीं हुई। इसके बजाय उसकी कोशिकाएं बड़ी हुईं और अधिक भुजाएं निकलीं। करीब 15,000 कोशिकाओं की व्यापक-क्षेत्र इमेजिंग में प्रति कोशिका बड़ी और अधिक संख्या में भुजाएं दिखीं, और प्रति कोशिका प्रोटीन 66 से बढ़कर 226 फेम्टोग्राम हो गया। सामान्य जीवाणु और आर्किया अतिरिक्त ऊर्जा प्रजनन में लगाते हैं। लेखकों के अनुसार, आकार और प्रजनन के बीच यह अदला-बदली यूकैरियोट्स की विशेषता है।

ऑक्सीजन की पहेली

HC1 में terminal oxidases के जीन हैं, ऐसे एंजाइम जो जानवरों में ऊर्जा के लिए ऑक्सीजन जलाने वाली श्रृंखला के अंत में होते हैं। कुछ शोधकर्ताओं ने Heimdallarchaeia DNA में ऐसे ही जीनों को इस संकेत के रूप में पढ़ा था कि यूकैरियोट्स का पूर्वज पहले ही ऑक्सीजन में श्वसन करता था। संवर्धन कुछ और कहते हैं। ऑक्सीजन की बहुत मामूली मात्रा या 1% ऑक्सीजन वाले वातावरण ने HC1 की कोशिका संख्या को लगभग सौ गुना घटा दिया।

HC1 केवल सहायता के साथ ऑक्सीजन में बच सकती थी। मूल enrichment से अलग किए गए ऑक्सीजन-उपभोगी जीवाणुओं को संवर्धन में जोड़ने पर, कम ऑक्सीजन स्तर के बावजूद HC1 बढ़ी, हालांकि उसने पहले से अधिक कोशिकाएं नहीं बनाईं। इसके जीनोम में भोजन से ऑक्सीजन तक इलेक्ट्रॉनों को पहुंचाने के लिए आवश्यक तंत्र भी नहीं है। टीम का निष्कर्ष है कि oxidases रक्षा के रूप में काम करते हैं और ऑक्सीजन को साफ करते हैं, ठीक वैसे ही जैसे वे अन्य अनिवार्य अवायवीय जीवों में करते हैं। लौह से जुड़ी ऑक्सीजन क्षति को सीमित करने वाला प्रोटीन ferritin, HC1 में सबसे अधिक व्यक्त होने वाले तीन प्रोटीनों में शामिल था।

जीनोम-व्यापी परीक्षण ने भी इसी दिशा में संकेत दिया। शोधकर्ताओं ने उन एंजाइमों पर एक classifier प्रशिक्षित किया जो ऑक्सीजन की जरूरत वाले जीवों और उससे बचने वाले जीवों में फर्क करते हैं, और इसने ज्ञात सूक्ष्मजीवों को करीब 95% बार सही ढंग से वर्गीकृत किया। पूरे Asgard संघ पर लागू करने पर, इसने oxidase जीन होने या न होने से अलग, समूह को व्यापक रूप से अवायवीय बताया।

यह Ox-Tox model नामक विचार से मेल खाता है: माइटोकॉन्ड्रियन बनने वाले जीवाणु ने कोशिका के ऊर्जा आपूर्तिकर्ता बनने से बहुत पहले, अपने आर्कियाई मेजबान के लिए विषैली ऑक्सीजन को सोखकर अपनी जगह बनाई थी।

जो यह तय नहीं करता

ये सूक्ष्मजीव पूर्वज के रिश्तेदार हैं, स्वयं पूर्वज नहीं। इन्हें भी हमारे जितना ही विकसित होने का समय मिला है, अधिकांश अनुमानों के अनुसार करीब दो अरब वर्ष, और आज दिखने वाला कोई भी लक्षण इस दौरान हासिल या खोया जा सकता है। टीम का अपना विश्लेषण बताता है कि ऑक्सीजन-संभालने वाले जीन संबंधित समूहों के बीच क्षैतिज रूप से स्थानांतरित हुए, इसलिए पूर्वज में ये जीन थे भी या नहीं, यह सवाल खुला हुआ है।

नमूना भी छोटा है। इस वृक्ष की शाखा से केवल तीन स्ट्रेन का माइक्रोस्कोप के नीचे परीक्षण हुआ है: HC1, SC1 और पहले किसी दूसरे समूह द्वारा रिपोर्ट किया गया एक enrichment culture। तीनों में कोशिकांग नहीं हैं, लेकिन इतनी विविध वंशावली में अधिक जटिल आंतरिक संरचना वाले सदस्य शामिल हो सकते हैं। कुछ कोशिकाओं में कभी-कभार दिखने वाले आंतरिक बुलबुलों की अभी कोई व्याख्या नहीं है और लेखक उन्हें न तो आदिम कोशिकांग कहते हैं, न ही कृत्रिम विकृति।

प्रयोगशाला की स्थितियां भी मायने रखती हैं। इमेजिंग के लिए कोशिकाओं को रासायनिक रूप से स्थिर करने पर उनके आकार बदल गए और भुजाएं टूटकर अलग हो जाती थीं; संरक्षित नमूनों से शरीररचना पढ़ने को लेकर यह चेतावनी स्वयं लेखकों ने दी है। ये संवर्धन साझीदारों के साथ शुद्ध जोड़ियां और त्रय हैं, एकल-प्रजाति संवर्धन नहीं, क्योंकि आर्किया अकेले नहीं बढ़ सकतीं।

अब प्रयोगों के लिए खुली एक वंशावली

JAMSTEC समूह ने व्यापक Asgard समूह के पहले सदस्य को उगाया था, गहरे समुद्री तलछट से मिली MK-D1 नामक स्ट्रेन, और उसकी रिपोर्ट 2020 में दी थी। 2023 में, वियना की एक टीम ने समान भुजाओं वाले दूसरे जीव, Lokiarchaeum ossiferum, का विवरण दिया। नई स्ट्रेन यूकैरियोट्स के सबसे निकट वाली शाखा से हैं, MK-D1 की तुलना में तेजी से बढ़ती हैं और उनकी कोशिकाएं बड़ी हैं, जिससे उनका अध्ययन कहीं अधिक आसान हो जाता है।

टीम ने दोनों के लिए नाम प्रस्तावित किए हैं: HC1 के लिए Candidatus Margulisarchaeum peptidiphilum, एक वंश-नाम जिसमें लिन मार्गुलिस (Lynn Margulis) का उपनाम शामिल है, वह जीवविज्ञानी जिन्होंने इस सिद्धांत का समर्थन किया था कि माइटोकॉन्ड्रिया पकड़े गए जीवाणुओं के रूप में शुरू हुए थे, और SC1 के लिए Candidatus Flexarchaeum multiprotrusionum।

जटिल जीवन के पीछे के आर्किया पर आम सवाल

Asgard archaea क्या हैं?

Asgard archaea, जिन्हें अब औपचारिक रूप से Promethearchaeota कहा जाता है, एककोशिकीय सूक्ष्मजीवों का समूह हैं जिनकी पहचान सबसे पहले पर्यावरणीय DNA से हुई थी और जिनका नाम नॉर्स पौराणिक कथाओं पर रखा गया है। इनके जीनोम में ऐसे कई जीन हैं जिन्हें कभी यूकैरियोट्स के लिए विशिष्ट माना जाता था; इसी कारण इन्हें वह वंशावली माना जाता है जिससे जटिल कोशिकाएं विकसित हुईं।

क्या मनुष्य आर्किया से विकसित हुए हैं?

गहरे अर्थ में, हां। प्रमुख मॉडल के अनुसार, पहली यूकैरियोटिक कोशिका तब बनी जब आज के Heimdallarchaeia से संबंधित एक आर्कियन ने उस जीवाणु के साथ साझेदारी की जो माइटोकॉन्ड्रियन बन गया। हर प्राणी, पौधा और कवक उसी विलयित कोशिका का वंशज है।

क्या Heimdallarchaeia में नाभिक होता है?

नहीं। संवर्धित स्ट्रेन HC1 और SC1 में न नाभिक है और न स्थायी आंतरिक झिल्लियां। उनकी जटिलता बाहर है, लंबी, शाखायुक्त भुजाओं में, जो साझीदार सूक्ष्मजीवों से जुड़ती हैं।

क्या ये आर्किया ऑक्सीजन के साथ रह सकती हैं?

बहुत मुश्किल से। ये अवायवीय हैं और ऑक्सीजन की मामूली मात्रा से भी इनकी संख्या करीब सौ गुना घट जाती है, लेकिन जब ऑक्सीजन खाने वाले जीवाणु उसी संवर्धन में मौजूद थे, तब एक स्ट्रेन कम ऑक्सीजन में जीवित रही।

अध्ययन Nature में 28 अक्टूबर 2026 को प्रकाशित हुआ था और फरवरी 2025 में पहली बार preprint के रूप में पोस्ट किया गया था। JAMSTEC का कहना है कि दोनों स्ट्रेन अब प्रायोगिक मॉडल के रूप में काम करेंगी; टीम अब उनकी कोशिका संरचनाओं और साझीदार सूक्ष्मजीवों से जुड़ने के उनके तरीके का अध्ययन कर यह पता लगाएगी कि बाहर भुजाओं वाली एक आर्कियाई कोशिका ने अंततः भीतर नाभिक कैसे बनाया।

संदर्भ: Imachi, Nobu et al., “Eukaryotes’ closest relatives are internally simple syntrophic peptidotrophic archaea,” Nature, 2026. DOI: 10.1038/s41586-026-11170-7

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