कनाडा में गुएल्फ़ विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने एक आश्चर्यजनक खोज की सूचना दी है: कि संख्या क्रोमोसाम ऐसा प्रतीत होता है कि उनके शरीर की कोशिकाओं में सेट उस दर से जुड़े हुए हैं जिस पर प्रजातियों का माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम विकसित होता है।
यह असामान्य है क्योंकि माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए नाभिक में गुणसूत्रों से एक अलग जीनोम में बैठता है और इसकी विकास दर आमतौर पर गुणसूत्रों के बजाय उत्परिवर्तन दर, चयापचय और जनसंख्या आकार जैसे कारकों से जुड़ी होती है।
विकासवादी जीवविज्ञानियों ने ऐसे किसी संबंध की आशा नहीं की थी, जिसका हमारी समझ पर महत्वपूर्ण प्रभाव हो सकता है कि कीड़ों का डीएनए कितनी तेजी से बदलता है और हम कैसे बदलते हैं। जैव विविधता को ट्रैक करें.
टीम के निष्कर्षों को प्रकाशित किया गया था रॉयल सोसाइटी की कार्यवाही बी 26 नवंबर को.
माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए
नर और मादा पैदा करने के लिए कीड़े अलग-अलग तरीके अपनाते हैं। चींटियाँ, मधुमक्खियाँ और ततैया शुक्राणु द्वारा निषेचित अंडों से मादा बनाते हैं जबकि अनिषेचित अंडों से नर बनते हैं। इसलिए महिलाओं के जीनोम में गुणसूत्रों के दो सेट होते हैं, एक अंडे से और दूसरा शुक्राणु से, और इन्हें द्विगुणित कहा जाता है। पुरुषों में गुणसूत्रों का केवल एक सेट होता है और उन्हें अगुणित कहा जाता है। इस प्रकार के लिंग निर्धारण को हैप्लो-डिप्लोइड (एचडी) कहा जाता है।
दूसरी ओर, डिप्लो-डिप्लोइड (डीडी) प्रणाली में, नर और मादा दोनों प्रत्येक जोड़े के एक गुणसूत्र को अपने शुक्राणुओं और अंडों तक पहुंचाते हैं। इसके बजाय नर और मादा इस आधार पर भिन्न होते हैं कि उनके पास कौन सा लिंग गुणसूत्र है।
माइटोकॉन्ड्रिया एक कोशिका के पावरहाउस हैं: वे इसके अधिकांश एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) का उत्पादन करते हैं, वह यौगिक जो सभी सेलुलर कार्यों के लिए ऊर्जा स्रोत के रूप में कार्य करता है। युगों पहले, पृथ्वी पर जीवन के किसी एकल-कोशिका वाले पूर्वज ने एक जीवाणु को निगल लिया था जो बाद में विकसित होकर माइटोकॉन्ड्रिया बन गया। तब से, इस जीवाणु के कई जीन मेजबान कोशिका के केंद्रक में स्थानांतरित हो गए, जिससे केवल एक छोटी सी गांठ रह गई। वह माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम, या माइटोजेनोम है।
माइटोजेनोम हमारे परमाणु डीएनए से पांच लाख गुना छोटा है। यह केवल 12 माइटोकॉन्ड्रियल प्रोटीन को एनकोड करता है; शेष परमाणु डीएनए द्वारा एन्कोड किए गए हैं।
नर अपने माइटोकॉन्ड्रिया को अपनी संतानों तक प्रसारित नहीं करते हैं; केवल मादाएं ही अंडे के माध्यम से ऐसा करती हैं।
तो फिर नर अगुणितता मातृ वंशानुगत जीनोम में विकास की दर को कैसे प्रभावित कर सकती है?
वैज्ञानिकों को लगभग दस लाख कीट प्रजातियों के बारे में पता है, जिन्हें उन्होंने 29 समूहों में बांटा है जिन्हें ऑर्डर कहा जाता है। चार बेहतर ज्ञात गण हैं कोलोप्टेरा (बीटल), डिप्टेरा (मक्खियाँ और मच्छर), हेमिप्टेरा (असली कीड़े), और हाइमनोप्टेरा (चींटियाँ, मधुमक्खियाँ और ततैया)। ये आदेश असाधारण रूप से प्रजाति-समृद्ध हैं। अन्य में थायसनोप्टेरा (छोटे पतले कीड़े), सोकोडिया (जूँ), और लेपिडोप्टेरा (पतंगे और तितलियाँ) शामिल हैं।
नए अध्ययन के लिए, शोधकर्ताओं ने 26 क्रमों में 783 परिवारों से 86,000 कीट प्रजातियों का सर्वेक्षण किया। उनमें से 131 परिवार एचडी और 652 परिवार डीडी थे।
हाइमनोप्टेरा और थायसनोप्टेरा ऑर्डर समान रूप से एचडी थे। कोलोप्टेरा, डिप्टेरा, हेमिप्टेरा और सोकोडिया में एचडी और डीडी दोनों परिवार और जनजातियाँ शामिल थीं। लेपिडोप्टेरा और शेष ऑर्डर समान रूप से डीडी थे।
सीओआई जीन
ऐसे अंतरों का परीक्षण करने के लिए, टीम ने माइटोकॉन्ड्रिया के प्रमुख वर्कहॉर्स प्रोटीन, साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज सबयूनिट I या COI में से एक की ओर रुख किया।
इसी सीओआई जीन माइटोजेनोम में स्थित होता है। शोधकर्ताओं ने जीन के एक खंड पर करीब से नज़र डाली, जो कोशिकाओं को सीओआई प्रोटीन के एक विशेष विस्तार के लिए नुस्खा देता है।
783 कीट परिवारों में से प्रत्येक के लिए, टीम ने उस परिवार की कम से कम 100 प्रजातियों के डेटा को मिलाकर इस क्षेत्र के लिए एक “आम सहमति” डीएनए अनुक्रम बनाया। फिर उन्होंने प्रत्येक परिवार के सर्वसम्मत डीएनए का सर्वसम्मत अमीनो एसिड अनुक्रम में अनुवाद किया। उन्होंने एक करीबी गैर-कीट तुलना समूह के रूप में कार्य करने के लिए कीड़ों के सहयोगी समूह एंटोग्नाथ के लिए भी इसी तरह की सहमति बनाई।
उन्हें कुछ आश्चर्यजनक मिला। इस आउट-ग्रुप की तुलना में, एचडी सेक्स सिस्टम वाली कीट प्रजातियों में सीओआई प्रोटीन में अधिक सामान्य डीडी सिस्टम वाली प्रजातियों की तुलना में लगभग 1.7 गुना अधिक परिवर्तन थे। एचडी प्रजातियों ने इस क्षेत्र में अमीनो एसिड के कई छोटे सम्मिलन और विलोपन भी दिखाए।
सीधे शब्दों में कहें तो सीओआई ऐसा प्रतीत होता है कि डीडी प्रजातियों की तुलना में एचडी प्रजातियों में जीन बहुत तेजी से विकसित हुआ है, जैसे कि उनका माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए एक अलग, तेज विकासवादी ट्रैक पर चल रहा हो।
जैव विविधता की निगरानी करना
परिणाम दिखाते हैं कि जिस तरह से एक प्रजाति अपने नर और मादा पैदा करती है वह माइटोकॉन्ड्रियल विकास के मार्ग को आकार दे सकती है, जिससे प्रजनन जीव विज्ञान और विविधता के बीच संबंध का पता चलता है।
“कीट चुपचाप ग्रह को चालू रखते हैं, उनकी संख्या दबाव में है, और हमारे अध्ययन से पता चलता है कि जिस तरह से वे नर और मादा पैदा करते हैं, वह इस बात को प्रभावित कर सकता है कि उनका डीएनए कितनी तेजी से बदलता है,” अध्ययन के पहले लेखक और गुएलफ विश्वविद्यालय में सेंटर फॉर बायोडायवर्सिटी जीनोमिक्स में पोस्टडॉक्टरल फेलो अवस पकराशी ने कहा।
निहितार्थ यह है कि विशेषज्ञ किस प्रकार कीट जैव विविधता पर नज़र रखते हैं।
“यदि कुछ कीट समूह (जैसे एचडी प्रजातियां) अपने माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए में अधिक तेजी से उत्परिवर्तन जमा करते हैं, तो उनके सीओआई बारकोड दूसरों की तुलना में अलग गति से बदल सकते हैं,” डॉ. पकराशी, जो अब जूलॉजिकल सर्वे ऑफ इंडिया में हैं, ने कहा। “इसलिए कुछ प्रजातियाँ वास्तव में जितनी हैं उससे अधिक आनुवंशिक रूप से भिन्न दिख सकती हैं या निकट संबंधी प्रजातियों को एक साथ धुंधला कर सकती हैं, जिससे पहचान की सटीकता प्रभावित हो सकती है।”
समझ में आ रहा है
एचडी प्रजातियों में, नर प्रत्येक परमाणु जीन की केवल एक प्रति रखते हैं। चूँकि परिवर्तनों को छुपाने की कोई दूसरी प्रति नहीं है, इन जीनों में किसी भी नए उत्परिवर्तन का शरीर पर तत्काल प्रभाव पड़ता है।
चूंकि परमाणु जीनोम में परिवर्तन तुरंत एचडी पुरुषों में अपना प्रभाव दिखाते हैं, यह माइटोकॉन्ड्रियल जीन को धक्का देता है – विशेष रूप से वे जो परमाणु जीन उत्पादों के साथ बातचीत करते हैं – और अधिक तेजी से विकसित होने के लिए। नई खोज का यही तात्पर्य है।
यह अत्यावश्यकता द्विगुणित पुरुषों में उतनी गंभीर नहीं है क्योंकि द्विगुणित चयन के संपर्क में आने से नए उत्परिवर्तन को आश्रय देता है।
इसमें कहा गया है, शोध पत्र ने स्वीकार किया है कि ये पैटर्न अभी भी केवल सहसंबंध हैं – हालांकि टीम ने कुछ संभावित कारणों पर भी अनुमान लगाया है।
एक विचार यह है कि अगुणित पुरुषों में चयन कैसे काम करता है। क्योंकि एचडी पुरुष में प्रत्येक परमाणु जीन प्राकृतिक चयन के लिए ‘दृश्यमान’ होता है, परमाणु और माइटोकॉन्ड्रियल प्रोटीन के बीच सहयोग में सुधार करने वाले जीन तेजी से फैल सकते हैं। इसके परिणामस्वरूप अधिक नए माइटोकॉन्ड्रियल उत्परिवर्तन को बढ़ावा मिल सकता है।
दूसरा विचार यह है कि एचडी वंशावली में, परमाणु जीन प्रभावी रूप से एक छोटे प्रजनन पूल से आते हैं, इसलिए थोड़ा हानिकारक परमाणु परिवर्तन कभी-कभी संयोग से तय हो सकते हैं। फिर माइटोकॉन्ड्रियल जीन को कोशिका की ऊर्जा प्रणाली को चालू रखने के लिए क्षतिपूर्ति करने वाले बदलाव विकसित करने के लिए प्रेरित किया जाएगा।
डीपी कस्बेकर एक सेवानिवृत्त वैज्ञानिक हैं।
