बहुकोशिकीय जीवन में महत्वपूर्ण संक्रमण सभी के बाद इतना कठिन नहीं हो सकता है

एलिजाबेथ PennisiJun द्वारा। 28, 2018, 12:30 अपराह्न

अरबों साल पहले, जीवन एक सीमा पार हो गया। एकल कोशिकाओं ने एक साथ बैंड करना शुरू कर दिया, और निरर्थक, अनौपचारिक जीवन की दुनिया आजकल मल्टीसेल्युलर जीवन के आकार और कार्यों के दंगा में विकसित हो रही थी, चींटियों से लेकर नाशपाती के पेड़ तक लोगों तक। यह जीवन के इतिहास में किसी भी तरह के रूप में महत्वपूर्ण है, और हाल ही में जब तक हमें नहीं पता था कि यह कैसे हुआ।

यूनिकेल्युलर और बहुकोशिकीय जीवन के बीच खाड़ी लगभग असंभव लगता है। एक एकल कोशिका का अस्तित्व सरल और सीमित है। हर्मिट की तरह, सूक्ष्म जीवों को केवल खुद को खिलाने के लिए चिंतित होना चाहिए; न तो समन्वय और न ही दूसरों के साथ सहयोग आवश्यक है, हालांकि कुछ सूक्ष्मजीव कभी-कभी सेना में शामिल होते हैं। इसके विपरीत, एक बहुकोशिकीय जीवों में कोशिकाएं, कुछ शैवाल में चार कोशिकाओं से मानव में 37 ट्रिलियन तक, अपनी आजादी को दृढ़ता से चिपकने के लिए छोड़ देती हैं; वे विशेष कार्यों को लेते हैं, और वे अपने स्वयं के प्रजनन को अधिक अच्छे के लिए कम करते हैं, जितना अधिक उन्हें अपने कार्यों को पूरा करने की आवश्यकता होती है। जब वे विद्रोह करते हैं, तो कैंसर टूट सकता है।

बहुकोशिकीयता नई क्षमताओं को लाती है। जानवर, उदाहरण के लिए, बेहतर आवास मांगने, शिकारियों को छेड़छाड़ करने और शिकार का पीछा करने के लिए गतिशीलता हासिल करें। पौधे पानी और पोषक तत्वों के लिए मिट्टी में गहरी जांच कर सकते हैं; वे प्रकाश संश्लेषण को अधिकतम करने के लिए धूप के धब्बे की ओर भी बढ़ सकते हैं। फंगी अपने बीजों को फैलाने के लिए बड़े प्रजनन संरचनाओं का निर्माण करते हैं। लेकिन सभी बहुकोशिकीय लाभों के लिए, ज़ेज़्लो नागी कहते हैं, जो हंगेरियन एकेडमी ऑफ साइंसेज के जैविक अनुसंधान केंद्र के जीवविज्ञान अनुसंधान केंद्र में एक विकासवादी जीवविज्ञानी है, पारंपरिक रूप से इसे 'बड़े आनुवंशिक बाधाओं के साथ एक प्रमुख संक्रमण के रूप में देखा गया है।'

अब, नागी और अन्य शोधकर्ता सीख रहे हैं कि यह सब के बाद इतना मुश्किल नहीं हो सकता है। सबूत कई दिशाओं से आता है। जीवों के कुछ समूहों के विकासवादी इतिहास एकल-सेल से बहुकोशिकीय रूपों में बार-बार संक्रमण रिकॉर्ड करते हैं, जिससे बाधाएं इतनी ऊंची नहीं हो सकतीं। साधारण बहुकोशिकीय जीवों और उनके एकल-सेल वाले रिश्तेदारों के बीच आनुवांशिक तुलना से पता चला है कि कोशिकाओं के लिए एक साथ बैंड करने के लिए आवश्यक आणविक उपकरण और बहुसंख्यकता विकसित होने से पहले उनकी गतिविधियों का समन्वय किया जा सकता है। और चालाक प्रयोगों से पता चला है कि परीक्षण ट्यूब में, एकल-कोशिका जीवन कुछ सौ पीढ़ियों में बहुविकल्पीयता की शुरुआत को विकसित कर सकता है-एक विकासवादी तत्काल।

विकासवादी जीवविज्ञानी अभी भी बहस करते हैं कि कोशिकाओं के सरल योगों को अधिक से अधिक जटिल बनने के लिए प्रेरित किया गया, जिससे आज जीवन की अद्भुत विविधता बढ़ गई। लेकिन उस सड़क पर उतरना अब इतना कठिन लग रहा है। सिएटल में वाशिंगटन विश्वविद्यालय में एक विकासवादी जीवविज्ञानी बेन केर कहते हैं, 'हमें यह समझना शुरू हो रहा है कि यह कैसा हो सकता है।' 'आप विकास में एक बड़ा कदम मानते हैं और इसे मामूली कदमों की एक श्रृंखला बनाते हैं।'

बहुकोशिकीय जानवरों के विकास का अध्ययन करने के लिए, वुड्स होल, मैसाचुसेट्स में समुद्री जैविक प्रयोगशाला में छात्र विभिन्न दाग लागू करते हैं। किशोर स्क्विड (लोलिगो पेलेई) में वे मांसपेशियों (लाल), हार्लाइक सिलिया (हरा), और सेल नाभिक (नीला) प्रकट करते हैं।

रक्त वाहिकाओं (हरा), नाभिक (नीला), और कोशिकाओं (लाल) को सक्रिय रूप से विभाजित करने से यह 10.5-दिनीय माउस भ्रूण रंग होता है, जिनके अंग और शरीर के अंग उभरने लगे हैं।

यह किशोर छिद्रित गिरगिट (चमेलीओ कैलिपट्राटस), लाल रंग में इसकी हड्डियों और नीले रंग में उपास्थि के साथ, कंकाल के मुख्य सेल प्रकारों को प्रकट करता है।

इस एम्फिपोड में, पैराहाल हावाइन्सिस, मांसपेशी (गुलाबी), परिसंचरण तंत्र (पीला), और कणिका (नीला) नामक कड़ी मेहनत इस छोटे से आर्थ्रोपोड को इसके विशिष्ट रूप और कार्य को देने के लिए मिलकर काम करती है।

यह विकासशील बौने कटलफिश (सेपिया बैंडेंसिस) में मस्तिष्क में न केवल तंत्रिका कोशिकाएं (बेहोश लाल) होती हैं, बल्कि हथियार, तम्बू और मंडल में भी होती है, जहां एक गैस से भरा 'कटलबोन' (बैंगनी) स्थित होता है। मांसपेशियों और मस्तिष्क हरे हैं; आंखें, पीला; और नाभिक, नीला।

एक स्लिपर लिपेट (क्रेपिडुला व्यभिचार) लार्वा में एक खोल (हरा) और एक झिल्ली है जो नाभिक (नीली) की सी-आकार वाली रेखा से घिरा हुआ है। पीला नर्वस और बैंगनी मांसपेशियों को दिखाता है जो जानवर को अपने खोल में खींचता है।

बहुकोशिकीयता के संकेत 3 अरब साल पहले की तारीखें, जब जीवाश्म रिकॉर्ड में सूक्ष्म जीवों की मैट लगती है तो इंप्रेशन दिखाई देते हैं। कुछ ने तर्क दिया है कि संयुक्त राज्य अमेरिका और एशिया में पाए गए नीले-हरे या हरे रंग के शैवाल के 2 बिलियन वर्षीय, कॉइल के आकार के जीवाश्म और रिकॉर्ड किए गए ग्रिपानिया सर्पिलिस या 2.5 अरब वर्षीय माइक्रोस्कोपिक फिलामेंट्स दर्ज किए गए हैं दक्षिण अफ्रीका में बहुकोशिकीय जीवन के पहले सच्चे साक्ष्य का प्रतिनिधित्व करते हैं। अन्य प्रकार के जटिल जीव जीवाश्म रिकॉर्ड में बहुत बाद तक दिखाई नहीं देते हैं। स्पंज, जो कि सबसे प्राचीन जीवित प्राणी होने के लिए माना जाता है, 750 मिलियन वर्ष पहले की तारीख हो सकती है, लेकिन कई शोधकर्ता फ्रैन्डल प्राणियों के समूह पर विचार करते हैं जिन्हें एडिआरान कहते हैं, जो लगभग 570 मिलियन वर्ष पहले आम थे, जो कि पहले निश्चित पशु जीवाश्म थे। इसी प्रकार, जीवाश्म के निशान कम से कम 470 मिलियन वर्ष पहले शैवाल से विकसित बहुकोशिकीय पौधों का सुझाव देते हैं।

पौधे और जानवरों ने प्रत्येक बार बहुकोशिकीयता के लिए छलांग लगाई। लेकिन अन्य समूहों में, संक्रमण बार-बार हुआ। फंगी ने फ्यूटिंग निकायों के रूप में जटिल बहुकोशिकीयता विकसित की- मशरूम सोचें- लगभग एक दर्जन अलग-अलग अवसरों पर, नागी ने 8 दिसंबर 2017 को बायोरेक्सिव पर पोस्ट किए गए एक प्रीप्रिंट में निष्कर्ष निकाला, यह समीक्षा के आधार पर कि कवक की विभिन्न प्रजातियां- कुछ एकल कोशिकाएं, कुछ बहुकोशिकीय-एक दूसरे से संबंधित हैं। शैवाल के लिए यह वही है: लाल, भूरा, और हरे शैवाल ने पिछले अरब वर्षों में अपने स्वयं के बहुकोशिकीय रूप विकसित किए हैं।

कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय (यूसी), बर्कले में एक जीवविज्ञानी निकोल किंग ने उन प्राचीन संक्रमणों पर एक खुलासा खिड़की पाई: choanoflagellates, जीवित विरोधियों का एक समूह जो बहुकोशिकीयता के लिए छलांग लगाने के केंद्र में दिखाई देता है। जानवरों के इन सिंगल-सेल वाले चचेरे भाई, एक whiplike flagellum और छोटे बाल के कॉलर के साथ संपन्न, स्पंज के चैनलों को लाइन करने वाले खाद्य-फ़िल्टरिंग 'कॉलर' कोशिकाओं जैसा दिखता है। कुछ choanoflagellates खुद गोलाकार उपनिवेशों बना सकते हैं। 2 दशकों से अधिक पहले, राजा ने संस्कृति को सीखा और इन जलीय प्राणियों का अध्ययन किया, और 2001 तक उनके अनुवांशिक विश्लेषण तत्कालीन वर्तमान दृष्टिकोण के बारे में संदेह उठाना शुरू कर रहे थे कि बहुकोशिकीयता में संक्रमण एक प्रमुख अनुवांशिक छलांग था।

एक बार जीन ने जटिल जानवरों के लिए विशेष रूप से सोचा जाने के बाद जीन के बाद जीन को चालू करना शुरू किया- और एक अकेले सेल में अनजान रूप से अनियंत्रित। Choanoflagellates में टायरोसिन केनेस के लिए जीन होते हैं, एंजाइम, जटिल जानवरों में, विशेष कोशिकाओं के कार्यों को नियंत्रित करने में मदद करते हैं, जैसे पैनक्रिया में इंसुलिन स्राव। उनके पास सेल विकास नियामकों जैसे कि पी 53, मानव में कैंसर के लिंक के लिए कुख्यात एक जीन है। उनके पास कैथेरिन और सी-प्रकार के लेक्टिन, प्रोटीन के लिए जीन भी होते हैं जो कोशिकाओं को एक साथ चिपकने में मदद करते हैं, एक ऊतक बरकरार रखते हैं।

सभी ने कहा, 21 choanoflagellate प्रजातियों में सक्रिय जीन का सर्वेक्षण करके, राजा के समूह ने पाया कि इन 'सरल' जीवों में एक बार 350 जीन परिवारों को बहुकोशिकीय जानवरों के लिए विशेष माना जाता है, उन्होंने 31 मई को ईलाइफ में बताया। यदि, जैसा कि वह और दूसरों का मानना ​​है, choanoflagellates जानवरों के एक सेल वाले पूर्वजों की एक झलक पेश करते हैं, कि जीव बहुकोशिकीय जीवन के लिए पहले से ही सुसज्जित था। स्पेन के बार्सिलोना में स्पैनिश नेशनल रिसर्च काउंसिल और पोम्पेू फेबरा यूनिवर्सिटी में एक विकासवादी जीवविज्ञानी इनाकी रुइज़-ट्रिलो कहते हैं, 'राजा और उसकी प्रयोगशाला ने' पशु उत्पत्ति को संबोधित करने के लिए अनुसंधान के मोर्चे पर विरोध प्रदर्शन किया है। '

आप विकास में एक बड़ा कदम मानते हैं और इसे मामूली कदमों की एक श्रृंखला बनाते हैं।

उन जीनों के पैतृक संस्करणों ने बाद में वही काम नहीं किया हो जो उन्होंने बाद में किया था। उदाहरण के लिए, choanoflagellates में न्यूरॉन्स के लिए महत्वपूर्ण प्रोटीन के लिए जीन होते हैं, और फिर भी उनकी कोशिकाएं तंत्रिका कोशिकाओं के समान नहीं होती हैं, राजा कहते हैं। इसी तरह, उनके फ्लैगेलम में एक प्रोटीन होता है जो कशेरुकाओं में शरीर के बाएं-दाएं असमानता को बनाने में मदद करता है, लेकिन एकल कोशिका जीव में यह क्या करता है अज्ञात है। और choanoflagellate जीनोम हर सम्मान में बहुकोशिकीयता की उम्मीद नहीं है; उनमें कुछ महत्वपूर्ण जीन की कमी है, जिनमें पेक्स और सॉक्स जैसे ट्रांसक्रिप्शन कारक शामिल हैं, जो पशु विकास में महत्वपूर्ण हैं। राजा कहते हैं, गायब जीन हमें 'वास्तविक पशु नवाचारों के बारे में एक बेहतर विचार देते हैं'।

जैसे-जैसे कोशिकाएं एक साथ बंधी हुईं, उन्होंने न केवल मौजूदा जीन को नए उपयोगों में डाल दिया। वोल्वोक्स के अध्ययन, एक अल्गा जो खूबसूरत, ध्वजांकित हरे रंग की गेंदों का निर्माण करती है, से पता चलता है कि बहुकोशिकीय जीवों को मौजूदा कार्यों का उपयोग करने के नए तरीके भी मिलते हैं। वोल्वोक्स और उसके रिश्तेदार बहुविकल्पीयता में संक्रमण का विस्तार करते हैं। जबकि वोल्वोक्स व्यक्तियों के पास खोखले क्षेत्र में 500 से 60,000 कोशिकाएं व्यवस्थित होती हैं, कुछ रिश्तेदार, जैसे कि गोयनियम प्रजातियों में, चार से 16 कोशिकाएं होती हैं; अन्य पूरी तरह से यूनिकेलर हैं। एक कोशिका से हजारों तक निरंतरता के साथ जीवविज्ञान और जेनेटिक्स की तुलना करके, जीवविज्ञानी कभी भी अधिक जटिल होने के लिए आवश्यकताओं को पूरा कर रहे हैं। अटलांटा में जॉर्जिया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में एक विकासवादी जीवविज्ञानी मैथ्यू हेरॉन कहते हैं, 'शैवाल के इस समूह ने हमें एक बहुकोशिकीय जीव के विकास में शामिल कुछ कदम सिखाए हैं।'

इन अध्ययनों से पता चलता है कि जटिल जीवों में विशेष कोशिकाओं के कई कार्य नए नहीं हैं। प्रिंसटन यूनिवर्सिटी के सैद्धांतिक जीवविज्ञानी कोरिना तारनिता कहते हैं, इसके बजाए, एकल-कोशिका जीवों में देखी गई सुविधाओं और कार्यों को उनके बहुकोशिकीय रिश्तेदारों में समय और स्थान में पुन: व्यवस्थित किया जाता है। उदाहरण के लिए, वोल्वोक्स, क्लैमिडोडोनास के एक यूनिकेल्युलर रिश्तेदार में, सेंट्रलॉल्स नामक ऑर्गेनियल्स डबल ड्यूटी करते हैं। सेल के अधिकांश जीवनकाल के लिए वे दो घुमावदार फ्लैगेला एंकर करते हैं जो पानी के माध्यम से सेल को प्रेरित करते हैं। लेकिन जब वह कोशिका पुनरुत्पादन करने के लिए तैयार होती है, तो यह फ्लैगेला को खो देती है, और केंद्रिकाएं न्यूक्लियस की ओर बढ़ती हैं, जहां वे विभाजित सेल के गुणसूत्रों को अलग करने में मदद करते हैं। बाद में, बेटी कोशिकाएं प्रत्येक फ्लैगेला को फिर से बनाती हैं। Chlamydomonas दोनों तैरना और पुनरुत्पादन कर सकते हैं, लेकिन एक ही समय में नहीं।

बहुकोशिकीय वोल्वोक्स एक साथ दोनों कर सकता है, क्योंकि इसकी कोशिकाओं में विशिष्टता है। छोटी कोशिकाओं में हमेशा फ्लैगेला होता है, जो वोल्वोक्स की सतह पर पोषक तत्वों को साफ़ करता है और इसे तैरने में मदद करता है। बड़े कोशिकाओं में फ्लैगेला की कमी होती है और इसके बजाय सेल विभाजन के लिए पूर्णकालिक केंद्र का उपयोग करें।

शोधकर्ताओं ने प्रयोगशाला में बहुविकल्पीयता विकसित करने के लिए सिंगल-सेल खमीर मिला, संक्रमण की सापेक्ष आसानी का प्रदर्शन किया।

वोल्वोक्स ने एकल सेल पूर्वजों की अन्य विशेषताओं को भी दोहराया है। क्लैमिडोडोनास में, एक प्राचीन तनाव प्रतिक्रिया मार्ग रात में प्रजनन को अवरुद्ध करता है, जब प्रकाश संश्लेषण बंद हो जाता है और संसाधन दुर्लभ होते हैं। लेकिन वोल्वोक्स में, वही मार्ग अपने तैराकी कोशिकाओं में हर समय सक्रिय होता है, ताकि वे अपने प्रजनन को स्थायी रूप से खा सकें। केर का कहना है कि एकल सेल पूर्वजों में पर्यावरण संकेत के प्रति प्रतिक्रिया को और अधिक जटिल वंशजों में श्रम के विभाजन को बढ़ावा देने के लिए सह-चुना गया है।

जीवों का एक तीसरा सेट इस बात पर संकेत देता है कि मौजूदा जीन और कार्यों का यह पुनरुत्थान कैसे हो सकता था। पिछले दशक में, रुइज़-ट्रिलो और उनके सहयोगियों ने जानवरों के साथ एक दर्जन से अधिक प्रोटोनो जीनोम की तुलना की है- एक तुलना जो पशु जीनोम के बड़े आकार और जटिलता को रेखांकित करती है, उन्होंने 20 जुलाई को ईलाइफ में बताया। लेकिन एक और कहने वाला खोज आया जब रुइज़-ट्रिलो; अर्नौ सेबे-पेड्रोस, अब इज़राइल के रेहोवोट में विज्ञान के वेज़मान इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस में; और बार्सिलोना सेंटर फॉर जेनोमिक रेगुलेशन में लूसियानो डी क्रोस ने जीन-विनियमन संकेतों के प्रोटिस्ट कैप्सस्पोरा के पोर्टफोलियो का विश्लेषण किया। उन्होंने पाया कि प्रोटीस्ट जानवरों के रूप में कुछ अणुओं का उपयोग विशेष रूप से समय और स्थानों पर जीन को चालू और बंद करने के लिए करता है: प्रोटीन को ट्रांसक्रिप्शन कारकों और आरएनए के लंबे तार कहा जाता है जो प्रोटीन को एन्कोड नहीं करते हैं। लेकिन इसके प्रमोटर-नियामक डीएनए जो प्रतिलेखन कारकों के साथ बातचीत करता है-जानवरों की तुलना में बहुत कम और सरल थे, समूह ने 1 9 मई 2016 को सेल में बताया, कम परिष्कृत विनियमन का सुझाव दिया।

रुइज़-ट्रिलो और उनकी टीम के लिए, खोज बहुकोशिकीयता की कुंजी को इंगित करती है: जीन विनियमन की बढ़िया ट्यूनिंग में वृद्धि हुई। क्या लगता है कि सिंगल सेल वाले पूर्वजों से एक विशाल छलांग कम मुश्किल लगती है अगर यह आंशिक रूप से अनुवांशिक स्विच को रीसेट करने का मामला था, जिससे मौजूदा जीन नए समय और स्थानों पर सक्रिय हो सके। जॉर्जिया टेक के विलियम रत्क्लिफ कहते हैं, 'यह वही विकास है जो हमेशा नए उद्देश्यों के लिए आसपास की चीजों का उपयोग करता है।'

उस भयानक repurposing रैटक्लिफ की प्रयोगशाला में प्रकट होने वाले तेजी से संक्रमण की व्याख्या कर सकते हैं। जीवाश्म रिकॉर्ड को देखने या मौजूदा जीवों के जीनोम की तुलना करने के बजाय, उन्होंने प्रयोगशाला संस्कृतियों में विकास को फिर से बनाया है। 'मेरा खुद का शोध वास्तविक दुनिया में क्या हुआ, यह जानने की कोशिश नहीं कर रहा है, लेकिन कोशिकाओं की जटिलता में वृद्धि के तरीके की प्रक्रिया को देखने के लिए,' वह बताते हैं।

सेंट पॉल में मिनेसोटा विश्वविद्यालय में माइकल ट्रेविसानो के साथ काम कर रहे एक पोस्टडॉक के रूप में, रत्क्लिफ ने खमीर संस्कृतियों को कृत्रिम चयन के रूप में अधीन किया। उन्होंने केवल सबसे बड़ी कोशिकाओं को मापने की अनुमति दी - यह मापने और पुनरुत्पादन के लिए फ्लास्क के निचले भाग में कितनी तेजी से बस गए। 2 महीने के भीतर, बहुकोशिकीय क्लस्टर दिखाई देने लगे, क्योंकि नई गठित बेटी कोशिकाएं अपनी मांओं के पास फंस गईं और ब्रांचिंग संरचनाएं बनाईं।

चूंकि प्रत्येक संस्कृति विकसित हो रही है- कुछ अब 3000 से अधिक पीढ़ियों के माध्यम से हो चुके हैं- बर्फ के टुकड़े बड़े हो गए हैं, खमीर कोशिकाएं अधिक टिकाऊ और अधिक लम्बे हो गई हैं, और प्रजनन का एक नया तरीका विकसित हुआ है। बड़े हिमस्खलन खमीर में, लंबी शाखाओं के साथ कुछ कोशिकाएं आत्महत्या के एक रूप से गुजरती हैं, जिससे एक नया हिमपात शुरू करने के लिए टिप पर कोशिकाओं को छोड़ दिया जाता है। मरने वाला कोशिका अपने जीवन को त्याग देती है ताकि समूह पुन: पेश कर सके। यह सेल भेदभाव का एक प्राथमिक रूप है, रत्क्लिफ बताते हैं। उन्होंने अभी इन तेजी से दिखने वाले लक्षणों के अनुवांशिक आधार का पता लगाना शुरू कर दिया है; ऐसा लगता है कि मौजूदा जीन का मिश्रण नए कार्यों और अन्य जीनों के लिए सह-चुना जा रहा है-जैसे कि खमीर कोशिकाओं को अलग-अलग अक्षम करने में मदद करता है।

खमीर ने एक सुरक्षा उपाय भी विकसित किया जो बहुकोशिकीयता की कुंजी है: सेलुलर cheaters को बे में रखने का एक तरीका है। ऐसे cheaters उत्पन्न होता है जब उत्परिवर्तन कुछ कोशिकाओं को दूसरों से अलग करते हैं, और संभवतः कम सहकारी। मनुष्यों जैसे जटिल जीवों में, सुरक्षा प्रतिरक्षा प्रणाली को नष्ट करने के लिए एक प्रतिरक्षा प्रणाली होने से होती है। यह पीढ़ियों के बीच एक बाधा पर भी निर्भर करता है, जिसमें एक एकल कोशिका (उदाहरण के लिए एक उर्वरित अंडे) अगली पीढ़ी के लिए शुरुआती बिंदु के रूप में कार्य करता है। नतीजा यह है कि नई पीढ़ी में सभी कोशिकाएं आनुवांशिक रूप से समान होती हैं। स्नोफ्लेक yeasts के पास deviant कोशिकाओं के खुद को शुद्ध करने का अपना तरीका है। क्योंकि समय के साथ उत्परिवर्तन जमा हो जाते हैं, सबसे अधिक प्रचुर मात्रा में कोशिकाएं बर्फ के टुकड़ों की युक्तियों पर पाई जाती हैं। लेकिन धोखेबाज़ बनने का मौका मिलने से पहले वे नई उपनिवेशों को बनाने के लिए टूट गए।

यह तंत्र खमीर में समूह के गुणों को विकसित करने में भी सक्षम बनाता है। प्रत्येक स्नोफ्लेक शाखा से जारी कोशिकाओं में उत्परिवर्तन अगले कॉलोनी में सभी कोशिकाओं को पारित किया जाता है। नतीजतन, बाद में बर्फ के टुकड़े नए समूह के लक्षणों के साथ शुरू होते हैं-आकारों और कोशिकाओं की संख्या या आवृत्ति कोशिकाओं की आवृत्ति और स्थानों में, उदाहरण के लिए- जो आगे के विकास के लिए ग्रिस्ट बन जाते हैं। उस बिंदु से, यह संयोजन है, व्यक्तिगत कोशिकाओं नहीं, जो अनुकूलन है।

खमीर के परिणाम एक झुकाव नहीं थे। 2014 में, रत्क्लिफ और उनके सहयोगियों ने एकल कोशिकाओं के लिए एकल कोशिकाओं के लिए एक ही प्रकार का चयन लागू किया, जो एकल कोशिका वाले अल्गा, और फिर से उपनिवेशों को उभरा। आलोचना को संबोधित करने के लिए कि उनकी कृत्रिम चयन तकनीक बहुत अधिक थी, उन्होंने और हेरॉन ने क्लैमिडोडोनास प्रयोग को एक और अधिक प्राकृतिक चुनिंदा दबाव के साथ दोहराया: परमेमिडोनास खाने वाले परमाणु की आबादी-और छोटी कोशिकाओं को चुनने के लिए प्रवृत्त होती है। फिर एक तरह का बहुकोशिकीय प्रकट होने वाला था: 750 पीढ़ियों के भीतर-लगभग पांच प्रयोगात्मक आबादी के रूप में एक वर्ष में से दो साल के रूप में गठन और पुनरुत्पादन शुरू हो गया था, टीम ने 12 जनवरी को बायोरेक्सिव पर एक प्रीप्रिंट में लिखा था।

वोल्वोक्स की तुलना में, अपने सरल रिश्तेदारों के साथ सैकड़ों कोशिकाओं (नीचे) के साथ एक अल्गा-एकल-सेल वाले क्लैमिडोडोनास (शीर्ष बाएं) और 4-से-16 सेल गोयनियम (शीर्ष दाएं) - उन्होंने बहुकोशिकीयता के लिए कदम प्रकट किए।

यदि बहुकोशिकीयता इतनी आसान हो जाती है, तो जटिल जीवों के लिए दृढ़ता से स्थापित होने के लिए जीवन की उत्पत्ति के कई अरब साल बाद क्यों लिया गया? परंपरागत रूप से, शोधकर्ताओं ने प्रारंभिक वायुमंडल के कम ऑक्सीजन के स्तर को दोषी ठहराया है: पर्याप्त ऑक्सीजन प्राप्त करने के लिए, जीवों को सतह के उच्चतम संभावित अनुपात की आवश्यकता होती है, जिससे उन्हें छोटे रहने के लिए मजबूर किया जाता है। लगभग 1 अरब साल पहले ऑक्सीजन के स्तर बढ़ने के बाद ही बड़ा हो सकता है, बहुकोशिकीय जीव उत्पन्न होते हैं।

2015 में, यूनाइटेड किंगडम में कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय के एक पालीटोलॉजिस्ट निकोलस बटरफील्ड ने प्रस्तावित किया कि कम ऑक्सीजन स्तर वास्तव में प्राचीन समुद्री जीवों में बहुकोशिकीकरण के विकास का पक्ष लेते हैं। बड़े, बहुकोशिकीय जीव-एकाधिक फ्लैगेला के साथ-साथ ऑक्सीजन की फसल के लिए अपने सेल झिल्ली से पहले पानी को साफ़ करने में बेहतर थे। प्राचीन समुद्रों में दुर्लभ पोषक तत्वों ने अगले चरण को चलाने में मदद की होगी, विशेष कोशिका प्रकारों का विकास, क्योंकि अधिक जटिल जीव भोजन को और अधिक कुशलता से फसल कर सकते हैं। क्यों जटिल जीवों को उभरने में इतनी देर लग गई, बटरफील्ड सोचता है कि अंतराल बहुसंख्यकता के लिए आवश्यक अधिक परिष्कृत जीन विनियमन को विकसित करने के लिए उठाए गए समय को दर्शाता है।

यूसी डेविस के एक विकासवादी जीवविज्ञानी रिचर्ड ग्रोसबर्ग कहते हैं, 'बटरफील्ड का सिद्धांत' वास्तव में काफी सुरुचिपूर्ण और सरल है, भौतिकी और रसायन शास्त्र के पहले सिद्धांतों पर निर्माण, एक गहरे भू-रसायन, जैव रसायन, और जैव-भौतिक संदर्भ में स्थापित है। '

एक बार जीवों ने बहुसंख्यक सीमा तक सीमा पार कर ली, तो शायद ही कभी वे वापस आ गए। कई वंशों में, कोशिकाओं और अंगों के प्रकारों की संख्या बढ़ती जा रही है, और उन्होंने अपनी गतिविधियों को समन्वयित करने के लिए कभी-कभी परिष्कृत तरीकों का विकास किया। स्वीडन में उमेआ विश्वविद्यालय में एक सैद्धांतिक जीवविज्ञानी रत्क्लिफ और एरिक लिबी ने 4 साल पहले प्रस्तावित किया था कि जटिलता में एक अपर्याप्त वृद्धि को चलाते हुए एक चूहे का प्रभाव खत्म हो गया। एक दूसरे पर अधिक विशिष्ट और निर्भर, जटिल जीवों की कोशिकाएं बन गईं, एक एकल सेल जीवनशैली में वापस जाना मुश्किल था। यूनाइटेड किंगडम में ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय में विकासवादी जीवविज्ञानी गाय कूपर और स्टुअर्ट वेस्ट ने हाल ही में गणितीय सिमुलेशन में उस तस्वीर की पुष्टि की। 'श्रम का विभाजन परिणाम नहीं है लेकिन अधिक जटिल जीवों का एक चालक' कूपर और पश्चिम ने प्रकृति पारिस्थितिकी और विकास में 28 मई को लिखा था।

एक सेल से कई लोगों के प्रारंभिक संक्रमण से छेड़छाड़ की गई, बढ़ती जटिलता का एक चक्र पकड़ लिया गया, और आज बहुकोशिकीय जीवन की समृद्धि परिणाम है।

एलिजाबेथ Pennisi द्वारा

एक दशक पहले, कैंसर का एक कट्टरपंथी सिद्धांत उभरा: कि बहुकोशिकीय जीवों का यह प्लेग तब उठता है जब उनकी कोशिकाएं विकासवादी घड़ी को रिवाइंड करती हैं और यूनिकेल्युलर जीवन की तरह अभिनय करने के लिए वापस आती हैं। हाल ही में, मेलबोर्न, ऑस्ट्रेलिया में पीटर मैककलम कैंसर सेंटर में एक कम्प्यूटेशनल कैंसर जीवविज्ञानी डेविड गूदे और सहयोगियों को उस विचार का समर्थन करने के सबूत मिले हैं। उन्होंने सात प्रकार के ठोस ट्यूमर में जीन अभिव्यक्ति की जांच की- जिसमें स्तन, पेट और यकृत कैंसर शामिल थे - और उन्हें मिली सक्रिय जीनों के वंश का पता लगाया। जीन की टीम ने शुरुआती एकल-सेल वाले यूकेरियोटिक जीवों की सभी तरह की तारीखों को पुनर्जीवित किया, गोएड की टीम ने पिछले साल नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज की कार्यवाही में रिपोर्ट की थी। इसके विपरीत, कई सेल वाले जानवरों के लिए अद्वितीय जीन चुप हो गए थे।

जब एक जीव बहुकोशिकीयता के लिए छलांग बनाता है, तो यह सुनिश्चित करने के लिए जीन नियामक नेटवर्क विकसित करना चाहिए कि इसकी कोशिकाएं उपयुक्त समय पर विभाजित हो जाएं और अपने पड़ोसियों के साथ कदम उठाएं। गूदे और उनके सहयोगियों ने सुझाव दिया कि कैंसर में, नेटवर्क को अपंग करने वाले उत्परिवर्तन उन बाधाओं को तोड़ने का कारण बनते हैं, जिससे विकास को चलाने के लिए एक यूनिकेलर जीवनशैली मुक्त रीइन के लिए जीन प्रदान करते हैं। गूदे कहते हैं, 'कैंसर' आणविक बाधाओं और नियंत्रणों को पूर्ववत करता है जो बहुकोशिकीय जीवन को सक्षम करने के लिए विकसित हुए हैं। '

कनाडा के लंदन हेल्थ साइंसेज सेंटर में मेडिकल ऑन्कोलॉजिस्ट मार्क विन्सेंट कहते हैं, 'विचार यह है कि कैंसर बहुकोशिकीय से प्राचीन जीनों की रिहाई का प्रतिनिधित्व करता है।' उनका कहना है, 'यह कैंसर के बारे में अन्यथा रहस्यमय है,' जैसे कि दवा प्रतिरोध कैसे उत्पन्न होता है, यह बताते हुए, 'कई उपचार जो हमने प्राचीन खतरों की नकल की है, जो यूकेरियोटिक कोशिकाओं को बचाना पड़ा था।'