जैविक विविधता केवल जीन का परिणाम नहीं है

यूएनआईजीई के एक अध्ययन से पता चलता है कि ऊतक विकास से जुड़ी यांत्रिकी, जैविक संरचनाओं की विविधता उत्पन्न करने में कैसे मदद करती है।

हम जीवित जीवों की रूपात्मक विविधता की व्याख्या कैसे कर सकते हैं? हालाँकि आनुवंशिकी वह उत्तर है जो आम तौर पर दिमाग में आता है, यह एकमात्र स्पष्टीकरण नहीं है। भ्रूण के विकास, उन्नत माइक्रोस्कोपी और अत्याधुनिक कंप्यूटर मॉडलिंग के अवलोकनों को मिलाकर, जिनेवा विश्वविद्यालय की एक बहु-विषयक टीम प्रदर्शित करती है कि मगरमच्छ के सिर के तराजू आणविक आनुवंशिकी के बजाय बढ़ते ऊतकों के यांत्रिकी से निकलते हैं। विभिन्न मगरमच्छ प्रजातियों में देखी गई इन सिर के तराजू की विविधता यांत्रिक मापदंडों के विकास से उत्पन्न होती है, जैसे कि विकास दर और त्वचा की कठोरता। ये नतीजे जर्नल में प्रकाशित हुए हैं प्रकृतिजीवित रूपों के विकास और विकास में शामिल भौतिक शक्तियों पर नई रोशनी डालें।

जीवित जीवों की रूपात्मक विविधता और जटिलता की उत्पत्ति विज्ञान के सबसे महान रहस्यों में से एक बनी हुई है। इस पहेली को सुलझाने के लिए वैज्ञानिक विभिन्न प्रजातियों की एक विस्तृत श्रृंखला का अध्ययन करते हैं। जिनेवा विश्वविद्यालय के विज्ञान संकाय में आनुवंशिकी और विकास विभाग में प्रोफेसर मिशेल मिलिनकोविच की प्रयोगशाला इसके लिए जिम्मेदार मौलिक तंत्र को समझने के लिए पंख, बाल और तराजू जैसे कशेरुक त्वचा उपांगों के विकास और विकास की जांच करती है। विविधता। इन उपांगों का भ्रूणीय विकास आम तौर पर जीन अभिव्यक्ति के परिणामस्वरूप कई अणुओं के बीच परस्पर क्रिया से जुड़ी रासायनिक प्रक्रियाओं द्वारा निर्धारित माना जाता है।

फैलती हुई दरार की तरह

पहले, टीम ने दिखाया था कि मगरमच्छ के सिर के तराजू का भ्रूण विकास, शरीर के तराजू के विपरीत, यांत्रिक तनाव के तहत एक सामग्री के भीतर दरारों के प्रसार की याद दिलाने वाली प्रक्रिया से उत्पन्न होता है। हालाँकि, इस भौतिक प्रक्रिया की वास्तविक प्रकृति अज्ञात रही।

इन वैज्ञानिकों ने अब अपने नए और अत्यधिक बहु-विषयक कार्य की बदौलत इस रहस्य को सुलझा लिया है। सबसे पहले, उन्होंने नील मगरमच्छ भ्रूण के विकास के दौरान सिर के तराजू की उपस्थिति पर नज़र रखी, जो कुल मिलाकर लगभग 90 दिनों तक रहता है। जबकि जबड़े को ढकने वाली त्वचा 48वें दिन तक चिकनी रहती है, त्वचा की सिलवटें लगभग 51वें दिन में दिखाई देती हैं। ये सिलवटें फिर फैलती हैं और आपस में जुड़कर अनियमित बहुभुज तराजू बनाती हैं, जिसमें थूथन के शीर्ष पर बड़े और लंबे तराजू और किनारों पर छोटी इकाइयाँ शामिल होती हैं। जबड़ों का.

यदि किसी जानवर की त्वचा उस अंतर्निहित ऊतक की तुलना में अधिक तेज़ी से बढ़ती है जिससे वह जुड़ा हुआ है, तो आप उम्मीद कर सकते हैं कि त्वचा झुक जाएगी और मुड़ जाएगी, क्योंकि इसकी वृद्धि बाधित है। टीम ने यह पता लगाने की कोशिश की कि क्या ऐसी प्रक्रिया भ्रूणीय मगरमच्छ में त्वचा की परतों और इसलिए शल्कों की उपस्थिति को समझा सकती है। इसलिए, उन्होंने मगरमच्छ के अंडों में एक हार्मोन इंजेक्ट करने की तकनीक विकसित की जो एपिडर्मल वृद्धि और कठोरता को सक्रिय करता है – ईजीएफ (एपिडर्मल ग्रोथ फैक्टर)। वैज्ञानिकों ने पाया कि विकास की सक्रियता और त्वचा की सतह की बढ़ती कठोरता के कारण त्वचा की परतों के संगठन में शानदार बदलाव आया।

''हमने देखा कि भ्रूण की त्वचा असामान्य रूप से मुड़ जाती है और मानव मस्तिष्क की परतों के समान एक भूलभुलैया नेटवर्क बनाती है। आश्चर्यजनक रूप से, जब ये ईजीएफ-उपचारित मगरमच्छ अंडे से निकलते हैं, तो यह मस्तिष्क जैसी तह एक अन्य मगरमच्छ प्रजाति – काइमैन की तुलना में बहुत छोटे तराजू के पैटर्न में बदल जाती है,'' गैब्रियल सैंटोस-डुरान और रोरी कूपर, पोस्ट-डॉक्टरल बताते हैं मिशेल मिलिनकोविच की प्रयोगशाला के अध्येता और अध्ययन के सह-लेखक। इसलिए, त्वचा की वृद्धि दर और कठोरता में भिन्नता एक सरल विकासवादी तंत्र प्रदान करती है जो विभिन्न मगरमच्छ प्रजातियों के बीच बड़े पैमाने के रूपों की एक विस्तृत विविधता उत्पन्न करने में सक्षम है।

जबड़े के विकास का एक 3डी मॉडल

इसके बाद वैज्ञानिकों ने भ्रूण के सिर को शामिल करने वाले विभिन्न ऊतकों (एपिडर्मिस, डर्मिस और हड्डी) की वृद्धि दर और ज्यामिति को मापने के लिए एक उन्नत इमेजिंग तकनीक का उपयोग किया, जिसे ''लाइट शीट माइक्रोस्कोपी'' के रूप में जाना जाता है, साथ ही साथ इसके संगठन को भी। त्वचा में कोलेजन फाइबर. टीम ने त्वचा की बाधित वृद्धि का अनुकरण करने के लिए त्रि-आयामी (3डी) कंप्यूटर मॉडल बनाने के लिए इस डेटा का उपयोग किया। इस मॉडल ने शोधकर्ताओं को ऊतक परतों की विशिष्ट विकास दर और कठोरता को बदलने के प्रभावों का पता लगाने की भी अनुमति दी।

''इन विभिन्न मापदंडों की खोज करके, हम ईजीएफ उपचार के साथ या उसके बिना, साथ ही चश्मे वाले काइमैन या अमेरिकी मगरमच्छ दोनों के साथ नील मगरमच्छों के अनुरूप अलग-अलग सिर के आकार के आकार उत्पन्न कर सकते हैं। ये कंप्यूटर सिमुलेशन प्रदर्शित करते हैं कि ऊतक यांत्रिकी जटिल आणविक आनुवंशिक कारकों को शामिल किए बिना, विभिन्न प्रजातियों में कुछ शारीरिक संरचनाओं के आकार की विविधता को आसानी से समझा सकते हैं,'' मिशेल मिलिनकोविच की प्रयोगशाला में एक कंप्यूटर इंजीनियर और सह-लेखक इब्राहिम जहानबख्श ने निष्कर्ष निकाला है। अध्ययन।