हेलोक्वाड्राटम वाल्स्बी

हेलोक्वाड्राटम वाल्स्बी आर्किया संघ के भीतर हेलोक्वाड्राटम  प्रजाति का है, जो अपने चौकोर लवणरागी  प्रकृति के लिए जाना जाता है। सबसे पहले मिस्र के सिनाई प्रायद्वीप में एक  लवणीय पूल में खोजा गया, एच. वाल्स्बी अपने सपाट, चौकोर आकार की कोशिकाओं और सोडियम क्लोराइड और मैग्नीशियम क्लोराइड की उच्च सांद्रता वाले जलीय वातावरण में जीवित रहने की असामान्य क्षमता के लिए जाना जाता है। प्रजातियों का प्रजाति नाम हेलोक्वाड्राटम ग्रीक और लैटिन से "साल्ट स्क्वायर" के रूप में अनुवाद करता है। इस आर्कियन को प्रायः "वालस्बीज़ स्क्वायर बैक्टीरिया" के रूप में भी जाना जाता है क्योंकि इसकी पहचान चौकोर आकार की होती है जो इसे अद्वितीय बनाती है। अपने नाम के अनुसार, हेलोक्वाड्राटम  वाल्स्बी लवण वातावरण में सबसे अधिक मात्रा में पाए जाते हैं। हेलोक्वाड्राटम वाल्स्बी एक फोटोट्रॉफिक हलोपलिक आर्कियोन है। 1999 तक हेलोक्वाड्राटम  प्रजाति की एकमात्र अभिज्ञात प्रजाति थी, जब हेलोआर्कुला क्वाड्रेटा को लवणीय पूल से पाये जाने की सूचना मिली थी। हेलोक्वाड्राटम वाल्स्बी अपनी अनूठी कोशिकीय संरचना के कारण बहुत ही असामान्य है जो लगभग पूरी तरह से सपाट आकार की आकृति जैसा दिखता है।

प्रजाति को पहली बार 1980 में एक ब्रिटिश माइक्रोबायोलॉजिस्ट, प्रो. एंथनी ई. वाल्स्बी द्वारा मिस्र के दक्षिणी सिनाई, मिस्र में एक लवणीय झील, सब्खा गैविश से लिए गए नमूनों से देखा गया था। इस खोज का औपचारिक रूप से 2007 में बर्न्स एट अल द्वारा वर्णन किया गया है। आर्किया को विकसित करने के प्रयास 2004 तक असफल रहे थे और इसके परिणामस्वरूप हेलोआर्कुला क्वाड्रेटा की पहचान हुई, जो प्रजाति हेलोआर्कुला के वर्गाकार आर्किया की एक और प्रजाति है, जो ''एच. वाल्सबी'' से अलग है, कम प्रचुर मात्रा में है और आनुवंशिक रूप से काफी भिन्न है।

विवरण
हेलोक्वाड्राटम वाल्स्बी कोशिकाओं का आकार 2 से 5 माइक्रोन और 100 से 200 नैनोमीटर मोटा होता है। आर्किया में प्रायः पॉलीहाइड्रॉक्सीअल्कानोएट्स के कण होते हैं और कई  गैस से भरे कई अपवर्तक रिक्तिकाएं होती हैं जो जलीय वातावरण में उत्प्लावन सुनिश्चित करती हैं, और अधिकतम प्रकाश अवशोषण की अनुमति देती हैं। 1980 में वाल्बी द्वारा आर्कियन की संरचना में इंट्रासेल्युलर अपवर्तक निकायों की पहचान निर्धारित करते समय इन गैस रिक्तिकाओं की खोज की गई थी। वे 40 माइक्रोन चौड़ी तक की चादरों में इकट्ठा होते हैं, लेकिन कोशिकाओं के बीच संबंध कमज़ोर होते हैं और आसानी से तोड़े जा सकते हैं।

ये जीव बहुत खारे जल के किसी भी हिस्से में पाए जा सकते हैं। लवणीय जल के वाष्पीकरण के समय, कैल्शियम कार्बोनेट (CaCO3) और कैल्शियम सल्फेट (CaSO4) पहले अवक्षेपित होते हैं, जिससे सोडियम क्लोराइड NaCl से सैन्धव लवण बनता है। यदि वाष्पीकरण जारी रहता है, तो NaCl सैन्धव लवण के रूप में अवक्षेपित हो जाता है, जिससे लवणीय जल मैग्नीशियम क्लोराइड (MgCl2) से भरपूर हो जाता है।) एच. वाल्स्बी सैन्धव लवण के अवक्षेपण के अंतिम चरण के दौरान समृद्ध होता है, और इस माध्यम के जैव भार का 80% भाग बन सकता है। हेलोक्वाड्राटम वाल्स्बी कोशिकाओं को धुंधला होने के माध्यम से ग्राम-नकारात्मक होना निर्धारित किया गया है और जब प्रयोगशाला में उगाया जाता है तो विकास के लिए सबसे अच्छी निर्धारित स्थिति एक तटस्थ पीएच पर 18% लवण वाला मीडिया होता है।

एच. वाल्स्बी के जीनोम को पूरी तरह से अनुक्रमित किया गया है, जिससे इस जीव के फ़ाइलोजेनेटिक और टैक्सोनोमिक वर्गीकरण और पारिस्थितिकी तंत्र में इसकी भूमिका की बेहतर समझ तक पहुंच संभव हो गई है। स्पैनिश और ऑस्ट्रेलियाई आनुवंशिक अलगाव ( तनाव (जीव विज्ञान) ) HBSQ001 और C23 का तुलनात्मक जीनोमिक्सT) तेजी से वैश्विक फैलाव का दृढ़ता से सुझाव देता है, क्योंकि वे उल्लेखनीय रूप से समान हैं और उन्होंने सिंटेनी को बनाए रखा है।

प्रयोगशाला में इसकी वृद्धि बहुत उच्च क्लोराइड सांद्रता वाले माध्यम में प्राप्त की गई थी (2 mol·L-1 MgCl का2 और 3 मोल से अधिक · एल -1NaCl का), इस जीव को सबसे Halotolerance के रूप में जाना जाता है। इसका जीवाणु विकास तापमान 40 °C है, जो इस आर्किया को मेसोफाइल बनाता है।

 File:Optical phase-contrast microscopy image of a हेलोक्वाड्राटम वाल्स्बी square cell - PLoS ONE.png| एक हेलोक्वाड्राटम वाल्स्बी वर्ग सेल की ऑप्टिकल चरण-विपरीत माइक्रोस्कोपी छवि। कई प्रकाश बिंदु गैस वेसिकल्स हैं जो सतह पर तैरने की अनुमति देते हैं, ऑक्सीजन प्राप्त करने की सबसे अधिक संभावना है। Scale bar 1 µm File:Microorganisms from the hypersaline Lake Tyrrell.jpg| हाइपरसैलिन टाइरेल झील  से सूक्ष्म छवि, जिसमें नारंगी क्लोरोफाइट डुनालिएला सलीना को अस्थायी रूप से पहचाना जा सकता है, साथ में कई छोटे हेलोक्वाड्राटम  वाल्स्बी, उनके फ्लैट चौकोर आकार की कोशिकाओं को दिखाते हैं। 

विविधता
दुनिया भर में नमक की ब्राइन में आश्चर्यजनक रूप से उच्च मात्रा में कोशिकाएं हेलोक्वाड्राटम वाल्स्बी, 80% तक होती हैं। नमक लवणीय वातावरण में आनुवंशिक विविधता की जांच के लिए प्रयोग किए गए हैं। प्राकृतिक वातावरण में सात अलग-अलग प्रकार के एच. वाल्स्बी के जीनोमिक द्वीप की खोज की गई है। एच. वाल्स्बी के लिए मेटागेनोमिक्स fosmids  लाइब्रेरी की जांच करने के बाद, दो प्रकार के सेल-वॉल से जुड़े द्वीपों की पहचान की गई। इन द्वीपों के जीनों में ग्लाइकोप्रोटीन जैसी सतह परत संरचनाओं के संश्लेषण के लिए जिम्मेदार जीन और सेल लिफाफे के संश्लेषण के लिए जिम्मेदार जीन शामिल हैं। सजातीय पुनर्संयोजन ऊपर उल्लिखित जीनों को बनाए रखने और इसके प्राकृतिक वातावरण में मेटाजेनोम की विविधता के लिए जिम्मेदार है। विभिन्न एच. वाल्स्बी कोशिकाओं पर सतह की संरचना समग्र रूप से जनसंख्या के लिए वंश के स्रोतों को अलग करने में मदद करती है। ये भिन्न संरचनाएं उनके प्राकृतिक वातावरण में कोशिकाओं की विविधता को भी बढ़ाती हैं। कोशिका संरचना में ये परिवर्तन कोशिकाओं द्वारा वाइरस  द्वारा हमला करने की उनकी संवेदनशीलता को कम करने के प्रयासों के कारण हो सकते हैं। 2009 में ऑस्ट्रेलिया में तीन अलग-अलग लवणीय क्रिस्टलाइज़र तालाबों में एच. वाल्स्बी की विविधता का निर्धारण करने के लिए एक प्रयोग किया गया था। अलग-अलग क्षेत्रों में स्थित तीनों पूलों में वे सभी दो 97% -OTU दोनों Haloquadratum और Halorubrum -समान अनुक्रमों को साझा करते हैं।

जीनोमिक्स और संरचना
एच. वाल्स्बी को ओलिगोट्रॉफ़ सूक्ष्मजीव के रूप में वर्गीकृत किया गया है, क्योंकि यह पोषक तत्वों की कमी की स्थिति में बढ़ता है जहां कार्बनिक पदार्थों की सांद्रता न्यूनतम होती है। मुकाबला करने के लिए, एच. वाल्स्बी पोषक तत्व ग्रहण को अधिकतम करने के लिए चपटा करके एक उच्च सतह-क्षेत्र-से-आयतन अनुपात बनाए रखता है। उनके Haloquadratum के कारण, वे वृत्त  के आकार के सूक्ष्मजीवों की तुलना में समतल करने में अधिक सक्षम हैं। एच. वाल्स्बी लगभग 0.1-0.5μm की चरम मात्रा को समतल कर सकता है। सेल संरचना का समग्र आकार 1.5 से 11 माइक्रोन तक होता है। हालाँकि, बड़ी कोशिकाएँ देखी गई हैं। सबसे बड़ी रिकॉर्ड की गई एच. वाल्स्बी सेल को 40 x 40 माइक्रोन के रूप में मापा गया था।

एच. वाल्स्बी का चौकोर आकार कई अध्ययनों का केंद्र बिंदु रहा है। यह अपने अनुकूलन के कारण इस संरचना को बनाए रखने में सक्षम है। ये लक्षण एच. वाल्स्बी की जीनोम संरचना और साथ ही इसके प्रोटीन अनुक्रम दोनों में पाए जा सकते हैं। उदाहरण के लिए, H.walsbyi की विक्षनरी की अभिव्यक्ति: हेलोम्यूसिन प्रोटीन एक जलीय सुरक्षात्मक परत बनाता है जो कोशिकाओं के सुखाने को रोकने में मदद करता है। ये अनुकूलन एच. वाल्स्बी को परिभाषित वर्ग संरचना को बनाए रखते हुए संतृप्त ब्राइन जैसे वातावरण में फलने-फूलने की अनुमति देते हैं।

एच. वाल्स्बी की कोशिकीय संरचना में अत्यधिक अपवर्तक गैस पुटिकाएं, पॉलीहाइड्रॉक्सीअल्कानोएट्स|पॉली-बीटा-हाइड्रॉक्सीअल्कानोएट कणिकाएं, और एक अनूठी कोशिकीय दीवार होती है। इस माइक्रोब ने सेल वॉल प्रदर्शित की है जिसकी मोटाई 15 से 25 एनएम के बीच है। H.walsbyi का जीनोम कोशिका भित्ति के S-स्तरित ग्लाइकोप्रोटीन को कूटबद्ध करता है। इसके अतिरिक्त, झिल्ली के लिए प्रकाश द्वारा सहज प्रभावित  रेटिनल प्रोटीन भी एन्कोड किए जाते हैं। 2004 में खोजे गए HBSQ001 तनाव ने इन्हीं आंतरिक सेलुलर संरचनाओं को दिखाया। हालाँकि, इस विशिष्ट तनाव ने एक जटिल ट्राइकोटोमस संरचित कोशिका भित्ति दिखाई।

एच. वाल्स्बी के एक विशिष्ट जीनोम में 3,132,494 बीपी क्रोमोसोम होता है। इस डेटा को प्राप्त करने के लिए स्ट्रेन HBSQ001, DSM 16790 का विश्लेषण किया गया था। एच. वाल्स्बी असामान्य रूप से निम्न GC-सामग्री | गुआनाइन-साइटोसिन (GC) सामग्री द्वारा अन्य हेलोआर्चिया की तुलना में प्रतिष्ठित है। अपेक्षित 60-70% की तुलना में एच. वाल्स्बी की औसत 47.9% जीसी सामग्री है। इसके अतिरिक्त, एन्कोडेड प्रोटीन विशेष रूप से अमीनो एसिड अनुक्रम में संरक्षित अनुक्रम हैं। यह समझा जाता है कि एच। वाल्स्बी एक विशिष्ट जीसी समृद्ध, मध्यम रूप से संरक्षित पूर्वज से विकसित हुआ।

इतिहास
हेलोक्वाड्राटम वाल्स्बी Archaea की खोज सबसे पहले 1980 में एक सूक्ष्म जीव विज्ञान के प्रोफेसर A.E. Walsby|Anthony E. Walsby द्वारा की गई थी। शुरू में सूक्ष्म जीव का नाम उनके नाम पर रखा गया था "वाल्सबी के वर्ग जीवाणु, जैसा कि आर्किया कार्यक्षेत्र को पूर्ण रूप से स्वीकार किए जाने से पहले इसकी खोज की गई थी। रेफरी>{{cite journal | vauthors = Legault BA, Lopez-Lopez A, Alba-Casado JC, Doolittle WF, Bolhuis H, Rodriguez-Valera F, Papke RT | title = एक लवणीय क्रिस्टलाइज़र में "हेलोक्वाड्राटम वाल्स्बी" का पर्यावरण जीनोमिक्स एक अन्यथा सुसंगत प्रजातियों में सहायक जीनों के एक बड़े पूल को इंगित करता है।| journal = BMC Genomics | volume = 7 | issue = 1 | pages = 171 | date = July 2006 | pmid = 16820057 | pmc = 1560387 | doi = 10.1186/1471-2164-7-171 } अब इसे औपचारिक रूप से हेलोक्वाड्राटम वाल्स्बी के रूप में जाना जाता है, और एक प्रसिद्ध Halophilic बैक्टीरिया आर्किया माना जाता है। इसके अतिरिक्त, यह एक चौकोर सेलुलर आकार के साथ खोजे गए पहले आर्किया में से एक माना जाता है। रेफरी>

एच. वाल्स्बी के अद्वितीय आकार के अवलोकन पर, प्रजातियों का अध्ययन करने वाले वैज्ञानिकों के लिए खेती करना एक लक्ष्य रहा है। शुद्ध संस्कृतियों को बनाए रखने के लिए हाइपर-सलाइन मीडिया को एक पर्याप्त माध्यम पाया गया है। एच. वाल्स्बी आज ज्ञात सबसे बड़े प्रोकैरियोट्स में से एक है और इसमें लगभग 3 मिलियन बेसपेयर हैं।

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, इस विशिष्ट सूक्ष्म जीव की खोज का स्थान सिनाई प्रायद्वीप के भीतर मिस्र के अंतरमहाद्वीपीय देश में था। हालाँकि, इस खोज के साथ एक विस्तारित अवधि भी आई जिसमें एच. वाल्स्बी के पूर्ण अलगाव को प्राप्त करने के लिए गहन परीक्षण और त्रुटि प्रयास शामिल थे। इस सूक्ष्मजीव को पूरी तरह से अलग करना कितना मुश्किल था, एच. वाल्स्बी की शारीरिक प्रक्रियाओं और जीनोमिक संरचना पर ज्ञात जानकारी में एक बड़ा अंतर मौजूद था। हालांकि 2004 में, एच. वाल्स्बी के दो स्ट्रेन (जीव विज्ञान) को सफलतापूर्वक अलग कर दिया गया और अनुक्रमण करने में सक्षम बनाया गया। दूसरा तनाव एक ऑस्ट्रेलियाई आइसोलेट था, जिसे C23 कहा जाता था। पांच उपभेदों को अतिरिक्त रूप से अलग किया गया था, कुल मिलाकर एच। वाल्स्बी के सात अलग-थलग थे। एक विशिष्ट हाइपरसैलिन झील के वातावरण में, टायरेल झील, हेलोक्वाड्राटम वाल्स्बी ने आर्किया के लगभग 38% समुदाय का निर्माण किया, जब पारिस्थितिक तंत्र को सुसंस्कृत किया गया था।

सामान्य माइक्रोबायोटा
आर्कियोन हेलोक्वाड्राटम वाल्स्बी लाल लवणीय जल, नमक की झीलों और सोलर साल्टर क्रिस्टलाइजर तालाबों में प्रचुर मात्रा में है। उथले तालाब जो एक दूसरे से जुड़े हुए हैं और लवणता में वृद्धि करते हैं। रेफरी>{{cite journal | vauthors = Antón J, Rosselló-Mora R, Rodríguez-Valera F, Amann R | title = सौर साल्टर्न से क्रिस्टलाइज़र तालाबों में अत्यधिक हालोफिलिक बैक्टीरिया| journal = Applied and Environmental Microbiology | volume = 66 | issue = 7 | pages = 3052–3057 | date = July 2000 | pmid = 10877805 | pmc = 92110 | doi = 10.1128/aem.66.7.3052-3057.2000 | bibcode = 2000ApEnM..66.3052A } बैक्टीरियोहोडोप्सिन, एक झिल्ली प्रोटीन जो हाइड्रोजन-आयन पंप को चलाने के लिए प्रकाश से ऊर्जा का उपयोग करता है, रेफरी> जो हेलोक्वाड्राटम वाल्स्बी में पाए जाते हैं प्रकाश से ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और इन ब्राइनों के भीतर समुदायों में पाए जाते हैं। इन बैक्टीरियोहोडोप्सिन का उपयोग हेलोक्वाड्राटम वाल्स्बी की photoheterotroph प्रकृति को दर्शाता है। मैग्नीशियम क्लोराइड से भरपूर होने के साथ-साथ नमक से संतृप्त वातावरण जिसमें यह आर्कियन रहता है, जल के भीतर बहुत कम गतिविधि होती है जो शुष्कता तनाव का कारण बनती है। इन नमक संतृप्त वातावरण में औसत समुद्री जल की तुलना में दस गुना अधिक लवणता हो सकती है। इन पारिस्थितिक तंत्रों में मैग्नीशियम संतृप्ति, जिसे बिटर्न (नमक) के रूप में भी जाना जाता है, अक्सर बहुत कम या कोई जीवन मौजूद नहीं होता है। यह वातावरण बहुत शत्रुतापूर्ण है और एच. वाल्स्बी अपने अद्वितीय जीनोमिक बनावट के कारण ही इसमें जीवित रह पाता है और जबकि अन्य जीव समान परिस्थितियों में नष्ट हो जाते हैं।

बाहरी संबंध

 * Type strain of हेलोक्वाड्राटम वाल्स्बी at BacDive - the Bacterial Diversity Metadatabase
 * "Friday Fellow: Walsby's Square Holoarcheon" at Earthling Nature.