बॉन विश्वविद्यालय और एलएमयू म्यूनिख के परिणाम पिछले विचारों को चुनौती देते हैं
जीनोम में कुछ अनुक्रमों के कारण जीन चालू या बंद हो जाते हैं। अब तक, इनमें से प्रत्येक जीन स्विच या तथाकथित एन्हांसर का डीएनए पर अपना स्थान माना जाता था। इसलिए अलग-अलग एन्हांसर एक-दूसरे से अलग हो जाते हैं, भले ही वे एक ही जीन को नियंत्रित करते हों, और इसे शरीर के विभिन्न हिस्सों में स्विच करते हों। बॉन विश्वविद्यालय और एलएमयू म्यूनिख का एक हालिया अध्ययन इस विचार को चुनौती देता है। निष्कर्ष इसलिए भी महत्वपूर्ण हैं क्योंकि ऐसा माना जाता है कि जीन स्विच विकास में केंद्रीय भूमिका निभाते हैं। यह अध्ययन साइंस एडवांसेज जर्नल में प्रकाशित हुआ है।
पौधों और जानवरों के रूपों का खाका उनके डीएनए में कूटबद्ध होता है। लेकिन जीनोम का केवल एक छोटा सा हिस्सा – स्तनधारियों में लगभग दो प्रतिशत – में जीन होते हैं, जो प्रोटीन बनाने के निर्देश देते हैं। बाकी बड़े पैमाने पर यह नियंत्रित करते हैं कि ये जीन कब और कहाँ सक्रिय हैं: उनके कितने प्रतिलेख उत्पन्न होते हैं, और इस प्रकार इन प्रतिलेखों से कितने प्रोटीन बनते हैं।
इनमें से कुछ नियामक अनुक्रम, जिन्हें 'एन्हांसर्स' कहा जाता है, हमारे लिविंग रूम में प्रकाश को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले डिमर स्विच की तरह काम करते हैं। दरअसल, वे विशेष रूप से एक विशेष जीन की अभिव्यक्ति को बढ़ाते हैं, जहां और जब इस जीन की आवश्यकता होती है। आकृति विज्ञान को नियंत्रित करने वाले जीन अक्सर कई स्वतंत्र संवर्धकों पर प्रतिक्रिया करते हैं, जिनमें से प्रत्येक शरीर के एक अलग हिस्से में जीन की अभिव्यक्ति का निर्धारण करता है।
बढ़ाने वाले नियंत्रण ड्रोसोफिला रंगाई
अब तक, एन्हांसर्स को मॉड्यूलर माना जाता था। शब्द का अर्थ है कि प्रत्येक एन्हांसर डीएनए के एक अलग हिस्से पर कब्जा कर लेता है। मरियम मुसेरिद्ज़े बताती हैं, “हालाँकि, हमने दिखाया है कि यह बिल्कुल सच नहीं है।” वह निकोलस गोम्पेल के समूह में बॉन इंस्टीट्यूट ऑफ ऑर्गेनिज्मिक बायोलॉजी में पीएचडी उम्मीदवार हैं और अध्ययन की पहली लेखिका हैं। गोम्पेल बॉन विश्वविद्यालय में ट्रांसडिसिप्लिनरी रिसर्च एरिया (टीआरए) 'लाइफ एंड हेल्थ' के सदस्य भी हैं।
शोधकर्ताओं ने अध्ययन किया कि एक जीन कैसे कहलाता है पीला फल मक्खी में नियंत्रित होता है ड्रोसोफिला. यह जीन कीट को भूरे रंग के मेलेनिन का उत्पादन करने का कारण बनता है। ऐसे कई एन्हांसर हैं जो की गतिविधि को नियंत्रित करते हैं पीला. उनमें से एक, उदाहरण के लिए, मैगॉट्स के दांतों के रंजकता के लिए जिम्मेदार है, जबकि दूसरा मक्खी के पेट पर धारीदार पैटर्न के गठन के लिए जिम्मेदार है।
मुसेरिद्ज़े कहते हैं, “हमने इनमें से दो संवर्धकों पर करीब से नज़र डाली है।” पहला पंखों पर रंग पैटर्न के निर्माण को नियंत्रित करता है, जबकि दूसरा सिर, वक्ष और पेट के रंग को नियंत्रित करता है। मक्खी के कायापलट के दौरान दोनों एक ही समय में सक्रिय होते हैं। टीम ने पाया कि बॉडी एन्हांसर, जैसा कि अपेक्षित था, विंग एन्हांसर से डीएनए के एक अलग क्षेत्र में स्थित नहीं है। इसके बजाय, डीएनए के व्यापक क्षेत्र हैं जो दोनों जीन स्विच से संबंधित हैं, यानी वे पंख और शरीर दोनों के रंजकता को प्रभावित करते हैं।
नतीजे बताते हैं कि जीनोम में नियामक अनुक्रमों की वास्तुकला पहले की तुलना में कहीं अधिक जटिल है। विकास के दौरान लक्षण कैसे बदलते हैं, इसके दूरगामी प्रभाव हैं। वर्तमान ज्ञान के अनुसार, एन्हांसर इस प्रक्रिया में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
एक विकासवादी खेल के मैदान के रूप में संवर्द्धन
ऐसा इसलिए है क्योंकि कई प्रोटीन किसी जीव के लिए इतने महत्वपूर्ण होते हैं कि उनके जीन में उत्परिवर्तन (यानी, डीएनए अनुक्रम जिसमें प्रोटीन के निर्माण के निर्देश होते हैं) गंभीर समस्याएं या यहां तक कि निश्चित मृत्यु का कारण बन सकता है। परिणामस्वरूप, शरीर के आकार को नियंत्रित करने वाले जीन, जैसे पंखों या पैरों की संख्या, विकास के दौरान शायद ही कभी बदलते हैं। एन्हांसर इस दुविधा से बाहर निकलने का रास्ता पेश करते हैं: जब वे उत्परिवर्तित होते हैं, तो संबंधित जीन की गतिविधि बदल जाती है, लेकिन केवल एक विशिष्ट ऊतक में और एक विशिष्ट समय पर।
मरियम मुसेरिद्ज़े कहती हैं, “इसलिए किसी एन्हांसर को उत्परिवर्तित करने की लागत सीधे जीन को उत्परिवर्तित करने की लागत से कम होती है।” इससे विकास के दौरान नए लक्षणों का उभरना आसान हो जाता है। यह एक केक पकाने जैसा है: यदि आप अंडे, आटा, दूध और चीनी मिलाते हैं, तो आप मिश्रण अनुपात के आधार पर पूरी तरह से अलग प्रकार का आटा प्राप्त कर सकते हैं। इस रूपक में, बढ़ाने वाले सामग्री की मात्रा के लिए ज़िम्मेदार होंगे, न कि सामग्री के प्रकार के लिए।
आनुवंशिक उत्परिवर्तन एक घटक को गलती से पूरी तरह से अलग चीज़ से बदलने जैसा है – उदाहरण के लिए, आटे के बजाय चूरा का उपयोग करना। परिणाम निश्चित रूप से बहुत अच्छा नहीं होगा। दूसरी ओर, एन्हांसर में उत्परिवर्तन से आटे की मात्रा बदल जाएगी। मुसेरिद्ज़े कहते हैं, “अगर एन्हांसर उतने मॉड्यूलर नहीं हैं जितना हमने सोचा था, तो इसका मतलब है कि उनमें उत्परिवर्तन का व्यापक प्रभाव हो सकता है।” इसका मतलब यह है कि ऐसा उत्परिवर्तन एक ही समय में कई सामग्रियों की मात्रा को प्रभावित कर सकता है। हालाँकि, यह भी संभव है कि बढ़ाने वाले अपनी स्वतंत्रता बनाए रखें और एक ही घटक की मात्रा को नियंत्रित करना जारी रखें, भले ही उनके अनुक्रम आपस में जुड़े और साझा किए गए हों। प्रोफेसर गोम्पेल बताते हैं, “अब हम इन संभावनाओं की अधिक विस्तार से जांच करना चाहते हैं।” “हम यह भी जानना चाहते हैं कि हमारे निष्कर्ष कितने सामान्य हैं और यह विकासवादी तंत्र की हमारी समझ को कैसे प्रभावित करता है।”
