पृथ्वी पर जीवन पौधों पर निर्भर करता है। सूक्ष्म जलीय पौधे और शैवाल ग्रह पर अधिकांश ऑक्सीजन बनाते हैं। भूमि संयंत्र मानव और पशु भोजन के प्राथमिक उत्पादक हैं। यही कारण है कि यह समझना महत्वपूर्ण है कि वे कैसे बढ़ते हैं और प्रजनन करते हैं।
पिछले 450 मिलियन वर्षों में, चूंकि पौधे धीरे-धीरे मीठे पानी के शैवाल से विकसित हुए और जलीय पारिस्थितिक तंत्र से नम भूमि में ड्रायर भूमि तक चले गए, उनके जीवन-चक्र भी काफी बदल गए।
लेकिन लगभग 130 मिलियन साल पहले कुछ उत्सुक हुआ था, जल्द ही फूलों के पौधे पहली बार दिखाई दिए। उस अवधि के जीवाश्मों ने सुझाव दिया है कि फूलों के पौधों को उनके एनाटॉमी और आवासों के संदर्भ में तेजी से विविधता मिली। विकास को एक क्रमिक प्रक्रिया माना जाता है, और विविध फूलों के पौधों का तेजी से उद्भव इस प्रकार एक पहेली रहा है। चार्ल्स डार्विन इसे बुलाया एक “घृणित रहस्य”।
सेलुलर और आणविक जीव विज्ञान (CCMB), हैदराबाद के लिए CSIR-CENTRE में शोधकर्ताओं की एक टीम द्वारा हाल ही में एक पेपर, फूलों के पौधों में आणविक नवाचारों पर प्रकाश डालता है जो इस रहस्य को समझने में मदद कर सकता है।
भूमि संयंत्रों के जीवन-चक्र
एक पौधे के जीवन-चक्र में दो अलग-अलग चरण होते हैं: जब यह एक गैमेटोफाइट (युग्मक बनाने वाला संयंत्र) होता है और जब यह एक स्पोरोफाइट (बीजाणु बनाने वाला पौधा) होता है। चरण अपने शारीरिक और कार्यों को निर्धारित करते हैं।
गैमेटोफाइट कोशिकाओं में जीन का एक सेट होता है और या तो शुक्राणु या अंडा बनाते हैं। एक शुक्राणु और एक अंडे का संलयन एक स्पोरोफाइट को जन्म देता है। प्रत्येक स्पोरोफाइट में जीन के दो सेट होते हैं, प्रत्येक योगदान करने वाले युग्मक से एक।
जब यह परिपक्व होता है, तो स्पोरोफाइट कोशिकाएं नई कोशिकाओं को बीजाणु बनाने के लिए विभाजित करती हैं। बीजाणुओं में जीन के एक सेट के उपन्यास संयोजन हैं – और यहां विविधता एक आबादी के भीतर विविध लक्षणों वाले पौधों को बनाने के लिए जिम्मेदार है।
प्रारंभिक भूमि संयंत्र और जो बाद में विकसित हुए, वे अपने चरणों की अवधि में भिन्न होते हैं। मॉस – जो शुरुआती भूमि संयंत्रों के पूर्वजों की कई विशेषताओं को बनाए रखते हैं – अपना अधिकांश जीवन गैमेटोफाइट चरण में बिताते हैं। जब मॉस शुक्राणु कोशिकाएं बनाता है, तो यह उन्हें अपने पानी के वातावरण में वितरित करता है। शुक्राणु कोशिकाएं अंडे की कोशिकाओं को खोजने के लिए तैरती हैं। जब एक शुक्राणु एक अंडे को निषेचित करता है, तो एक स्पोरोफाइट बनता है जो गैमेटोफाइट से जुड़ा रहता है। यह एक डंठल के रूप में बढ़ता है, अंत में एक कैप्सूल के साथ उभरता है। कैप्सूल में बीजाणु विकसित होते हैं जो नए गैमेटोफाइट्स में फैलते हैं और बढ़ते हैं।
लेकिन फूलों के पौधे जो अधिक विकसित हुए हैं, हाल ही में अपने अधिकांश जीवन को स्पोरोफाइट चरण में बिताते हैं। फूल बीजाणुओं का उत्पादन करते हैं जो गैमेटोफाइट्स को जन्म देते हैं। हालांकि, गैमेटोफाइट कोशिकाओं की संख्या छोटी है और वे पूरी तरह से स्पोरोफाइट में संलग्न हैं।
गैमेटोफाइट्स पुरुष और महिला गैमेटोफाइट्स में अंतर करते हैं। नर गैमेटोफाइट्स शुक्राणु युक्त पराग के रूप में विकसित होते हैं जो हवा, कीड़े या अन्य जानवरों के माध्यम से मादा गैमेटोफाइट्स में अंडे की कोशिकाओं को शुक्राणु देते हैं जो फूलों के संपर्क में आते हैं। शुक्राणु कोशिकाओं और अंडों का मिलन बीज को जन्म देता है, जो फूलों के पौधों के नए स्पोरोफाइट्स बनाने के लिए अंकुरित होते हैं।
वैज्ञानिकों ने पहले पाया था कि शुक्राणु और अंडे के विकास के शुरुआती चरणों को नियंत्रित करने वाले जीन काई और फूलों के पौधों के बीच संरक्षित हैं। यही है, यहां तक कि जब पौधे और काई विकसित होते हैं और उनके जीन बदलते हैं, तो शुक्राणु और अंडे के विकास के शुरुआती चरणों में अंतर्निहित नहीं होते हैं। चूंकि मॉस गैमेटोफाइट्स स्पोरोफाइट से स्वतंत्र रूप से बढ़ते हैं, इसलिए वैज्ञानिकों ने माना कि फूलों के पौधे के गैमेटोफाइट विकास को नियंत्रित करने वाले तंत्र भी स्पोरोफाइट से स्वतंत्र हैं।
लेकिन CCMB की हालिया रिपोर्ट इस धारणा को चुनौती देती है: शोधकर्ताओं ने दिखाया है कि स्पोरोफाइट फूलों के पौधों में गैमेटोफाइट विकास को नियंत्रित करता है।
फूलों के पौधों में तेजी से विकास
द स्टडी, हाल ही में प्रकाशित में प्रकृति -संयंत्रनामक एक नए जीन की भूमिका का वर्णन किया शुकर (कई भारतीय भाषाओं में ‘शुक्राणु’) संयंत्र में) अरेबडोप्सिस थलियाना। यह जीन फूल की स्पोरोफाइट कोशिकाओं में व्यक्त किया जाता है और पराग के विकास को प्रभावित करता है। जब एक कार्यात्मक शुकर जीन अनुपस्थित है, फूल व्यवहार्य पराग का उत्पादन करने में विफल रहता है।
(शोधकर्ताओं ने पहले पाया शुकर में ए। थलियाना क्योंकि यह प्लांट बायोलॉजिस्ट के लिए एक मॉडल जीव है। उन्होंने बाद में जीनोम विश्लेषण के माध्यम से अन्य यूडिकोट्स में जीन भी पाया, लेकिन के प्रभावों के अपने विस्तृत अध्ययन को प्रतिबंधित कर दिया शुकर को ए। थलियाना अकेला।)
शुकर जीन को पराग में एफ-बॉक्स जीन नामक जीन के एक वर्ग को विनियमित करने के लिए भी पाया गया था। ये जीन उन प्रोटीनों को हटाते हैं जिन्होंने अपने कार्यों की सेवा की है और पराग विकास में कार्य करने के लिए नए प्रोटीन के लिए जगह बनाते हैं।
एमेरिटस वैज्ञानिक इमरान सिद्दीकी के नेतृत्व वाली टीम ने पाया शुकर Eudicots में जीन – एक संयंत्र समूह जिसमें सभी फूलों के पौधों का 75% शामिल है। जीन पहली बार इन पौधों में लगभग 125 मिलियन साल पहले उभरा था। टीम ने यह भी पाया कि शुकर जीन और पराग-विशिष्ट एफ-बॉक्स जीन के तहत शुकर नियंत्रण तेजी से विकसित हो रहा है।
काई के विपरीत, जहां शुक्राणु कोशिकाओं में हमेशा अंडे की कोशिकाओं की ओर तैरने के लिए पर्याप्त पानी होता है, फूलों के पौधे अधिक चर स्थितियों में काम करते हैं। फूलों के पौधों के विभिन्न परिवारों को गर्मी, ठंड, उच्च आर्द्रता और उच्च शुष्कता से बचना पड़ता है।
सिद्दीकी ने सुझाव दिया कि तेजी से विकसित होने वाली प्रकृति शुकर और एफ-बॉक्स जीनों ने यूडिकोट पौधों को पराग में भिन्नता के माध्यम से विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों में पता लगाने, अनुकूलन करने और सफलतापूर्वक पुन: पेश करने की अनुमति दी। उनके अनुसार, यह डार्विन के “घृणित रहस्य” को क्रैक करने के लिए महत्वपूर्ण आणविक अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकता है।
एक और तरीका रखो, लगभग 125 मिलियन साल पहले फूलों के पौधों के बीच अचानक और कठोर विकासवादी परिवर्तन हो सकते थे। शुकर जीन और पराग की गुणवत्ता को नियंत्रित करने की इसकी क्षमता, बड़े स्पोरोफाइट संयंत्र की स्थितियों और जरूरतों से तय की जाती है।
ये अनुकूलन भूमि संयंत्रों के कई रूपों में दूसरों को जोड़ते हैं, जिनमें वे शामिल हैं जो उन्हें भूमि पर बढ़ने में सक्षम बनाते हैं और प्रचुर मात्रा में पानी तक निरंतर पहुंच के बिना प्रजनन करते हैं। इन क्षमताओं में जमीन से पानी खींचने के लिए एक मजबूत जड़ प्रणाली शामिल है, एक वास्कुलचर जो पानी और खनिजों को जड़ों से पौधे के शरीर की विभिन्न कोशिकाओं में स्थानांतरित करने की अनुमति देता है, और फूल-परलानेटर रणनीतियों के कई रूपों का विकास होता है।
खाद्य सुरक्षा पर ध्यान दें
यदि पौधों के बीच विकासवादी सफलता एक परीक्षा थी, तो फूलों के पौधे शीर्ष स्कोरर होंगे। अनाज, दालों और तिलहन के रूप में बीज पृथ्वी पर सभी जानवरों के लिए भोजन का सबसे बड़ा स्रोत हैं। वे एक अरब-डॉलर के वैश्विक खाद्य उद्योग में भी योगदान करते हैं।
जलवायु परिवर्तन आज इन प्रणालियों के लिए एक महत्वपूर्ण खतरा है और खाद्य सुरक्षा को प्रभावित करता है। उच्च तापमान पराग में चयापचय परिवर्तनों को प्रेरित करके और पुरुष बाँझपन का कारण बनकर पौधे के विकास और प्रजनन को प्रभावित करता है।
नया अध्ययन और अन्य जैसे अन्य लोग शोधकर्ताओं को नए तंत्रों की पहचान करने में मदद कर सकते हैं जो यह सुनिश्चित करते हैं कि पौधे तेजी से कठोर वातावरण से बच सकते हैं। वैज्ञानिक आज भी पौधों की शारीरिक प्रबलता, प्रतिरक्षा, और/या लवणता और सूखे के लिए सहिष्णुता के लिए जिम्मेदार जीन की खोज कर रहे हैं। इस नस में, शुकर फिटनेस लगाने के लिए एक नया रास्ता खोलता है।
सिद्दीकी और उनकी टीम के सदस्यों ने अनुमान लगाया है कि जब एक विशिष्ट पर्यावरणीय स्थिति के संपर्क में आता है, तो एक यूडिकोट का स्पोरोफाइट पराग में प्रोटीन संरचना को संशोधित करके उन स्थितियों के लिए पराग फिट बना सकता है। पूर्ववर्ती पराग का उपयोग करते हुए, पौधों में स्वाभाविक रूप से पर्यावरणीय लचीलापन में सुधार करना संभव हो सकता है।
सोमदत्त करक सीएसआईआर-सीसीएमबी में विज्ञान संचार का प्रमुख है।
प्रकाशित – 03 जून, 2025 05:30 पूर्वाह्न IST
