जानवरों के जीनोम ‘विकासवादी राजमार्गों’ पर आगे बढ़ते हैं: अध्ययन

मानव, ऑक्टोपस और प्रवाल आज देखने में एक-दूसरे से बिल्कुल अलग लगते हैं। फिर भी उनके क्रोमोसोम में ऐसे पहचाने जा सकने वाले हिस्से मौजूद हैं, जो 60 करोड़ वर्ष से भी पहले रहने वाले एक प्राचीन पशु पूर्वज से विरासत में मिले हैं। वियना विश्वविद्यालय के नेतृत्व में हुए एक अध्ययन के अनुसार, इन हिस्सों का पुनर्गठन पूरी तरह संयोग से नहीं हुआ। पशु जीनोम सीमित और बड़े पैमाने पर अपरिवर्तनीय संरचनात्मक अवस्थाओं के नेटवर्क से होकर विकसित हुए हैं—इन्हें शोधकर्ताओं ने “विकासवादी राजमार्ग” कहा है।

पशु जगत के जीनोम की सबसे बड़ी क्रोमोसोम-स्तरीय तुलना

शोधकर्ताओं ने 19 पशु संघों की 4,454 प्रजातियों से जुड़े सार्वजनिक रूप से उपलब्ध 5,821 क्रोमोसोम-स्तरीय जीनोम की तुलना की। वियना विश्वविद्यालय के विवरण के अनुसार, पशु-वृक्ष पर किया गया यह अपनी तरह का अब तक का सबसे बड़ा तुलनात्मक विश्लेषण है।

इस अध्ययन में केवल अलग-अलग जीनों को नहीं देखा गया, बल्कि पूरे जीनोम की बनावट—यानी क्रोमोसोम में जीनों और उनके समूहों की व्यवस्था—का विश्लेषण किया गया। इस दृष्टिकोण में हर जीनोम को एक बहुआयामी “जीनोम-आर्किटेक्चर स्पेस” में एक स्थिति के रूप में समझा जाता है। जिन प्रजातियों का संरचनात्मक विकास समान रहा है, वे इस स्पेस में एक-दूसरे के करीब समूह बनाती हैं। इसके विपरीत, असामान्य क्रोमोसोम बदलावों से गुजरे वंश मुख्य समूहों से दूर दिखाई दे सकते हैं।

यह विकास को समझने के लिए एक अलग तरह का प्रमाण उपलब्ध कराता है। करोड़ों वर्षों में किसी जीव का बाहरी रूप बहुत बदल सकता है और अलग-अलग जीनों की प्रतियां बन सकती हैं, वे नष्ट हो सकते हैं या उनमें बदलाव आ सकता है। लेकिन क्रोमोसोम-स्तरीय व्यवस्था एक अलग ऐतिहासिक रिकॉर्ड बचाए रख सकती है—कौन-से जीन समूह साथ रहे, कौन अलग हुए और कौन बाद में स्थायी रूप से जुड़ गए।

‘फ्यूजन-विद-मिश्रण’ बदलाव को एकतरफा क्यों बनाता है?

इस ढांचे की एक केंद्रीय अवधारणा है क्रोमोसोम फ्यूजन-विद-मिश्रण। फ्यूजन की घटना में पहले अलग रहे दो क्रोमोसोम आपस में जुड़ जाते हैं। यदि इसके बाद दोनों से आए जीन एक-दूसरे के बीच मिल-जुलकर फैल जाते हैं, तो आगे के विकासक्रम में उनकी पुरानी सीमा को फिर से पहचानना और बहाल करना आसान नहीं रहता।

इसी कारण यह बदलाव व्यवहार में एक दिशा वाला माना जाता है। जीनोम आगे भी पुनर्गठित हो सकता है, लेकिन जीनों के मिश्रित हो जाने के बाद उसकी सटीक पुरानी अवस्था को दोबारा बनाना कठिन होता है। इस तरह का पैटर्न उस वंश का टिकाऊ संकेत बन सकता है, जिसमें यह क्रोमोसोम फ्यूजन हुआ था। इससे पहले इसी शोध क्षेत्र के तुलनात्मक अध्ययनों ने द्विपार्श्वीय प्राणियों, निडेरिया और स्पंजों में क्रोमोसोम-स्तरीय संरक्षित जीन-संबंधों का उल्लेख किया था, जिससे प्राचीन पशु क्रोमोसोम की रचना समझने में क्रोमोसोम संरचना की उपयोगिता का समर्थन मिलता है।

“राजमार्ग” का अर्थ यह नहीं है कि हर वंश एक ही रास्ते पर चलता है या क्रोमोसोम का विकास रुक गया है। इसका आशय यह है कि कुछ संरचनात्मक बदलावों को करना उन्हें उलटने की तुलना में बहुत आसान होता है। इसलिए जीनोम-आर्किटेक्चर स्पेस में उपलब्ध रास्ते सीमित हो जाते हैं। टोपोलॉजिकल मिश्रण और अपरिवर्तनीयता पर हुए शोध ने भी क्रोमोसोम फ्यूजन-विद-मिश्रण को पशु कैरियोटाइप—यानी क्रोमोसोमों की संख्या और संरचना—में दिशा-निर्धारित बदलावों से जोड़ा है।

जीनोम-आर्किटेक्चर स्पेस से क्या पता चलता है?

इन संरचनात्मक इतिहासों को मानचित्र पर रखने से केवल प्रजातियों का दृश्य वर्गीकरण नहीं होता। इससे यह भी देखा जा सकता है कि बड़े पशु समूहों में कौन-से प्राचीन क्रोमोसोम घटक साझा हैं और किन वंशों ने विकास के दौरान असामान्य रास्ते अपनाए।

अध्ययन में कांच के स्पंज, मच्छर और केंचुए जैसे उदाहरणों का उल्लेख किया गया है। ये वंश जीनोम-आर्किटेक्चर के मानचित्र पर अलग क्षेत्रों में दिखाई देते हैं। इनके जीनोमिक इतिहास आगे के तुलनात्मक अनुक्रमण और विकासवादी अनुसंधान के लिए खास तौर पर उपयोगी हो सकते हैं। यही जानकारी संरक्षण वैज्ञानिकों को उन वंशों की पहचान करने में भी मदद कर सकती है, जिनके विलुप्त होने पर विकास का कोई विशिष्ट इतिहास खो सकता है। हालांकि केवल जीनोमिक विशिष्टता किसी प्रजाति के संरक्षण-मूल्य का पूरा आकलन नहीं है।

यह दृष्टिकोण जैव-विविधता के प्रमाणों का दायरा भी बढ़ाता है। किसी प्रजाति का वैज्ञानिक महत्व सिर्फ उसके असामान्य दिखने या पारंपरिक वर्गीकरण में उसके दूर से संबंधित होने पर निर्भर नहीं करता। उसकी क्रोमोसोम संरचना पशु-विकास के इतिहास में अपनाए गए किसी दुर्लभ रास्ते को भी सुरक्षित रख सकती है।

ऐतिहासिक मानचित्र से विकासवादी सिमुलेशन तक

चूंकि इस ढांचे में जीनोम बदलावों को सीमित संरचनात्मक अवस्थाओं के बीच संक्रमण के रूप में दर्शाया जाता है, इसलिए इसका कंप्यूटरीकृत मॉडलिंग में भी उपयोग किया जा सकता है। शोधकर्ता ऐसे संभावित रास्तों का अनुकरण कर सकते हैं, जिनसे क्रोमोसोम जुड़ें, उनके जीन आपस में मिलें, वे अलग हों या उनमें अन्य बदलाव आएं। इसके बाद वे यह जांच सकते हैं कि समय के साथ इन प्रक्रियाओं का जीनोमिक विविधता पर क्या असर पड़ सकता है।

इससे भविष्य में जीनोम के संभावित विकास और जैव-विविधता में बदलाव के सिमुलेशन का आधार तैयार होता है। इसे परिदृश्यों की जांच और संरचनात्मक सीमाओं की पहचान करने वाले ढांचे के रूप में समझना चाहिए—यह अभी किसी एक प्रजाति के जीनोम का सटीक भविष्य बताने वाला उपकरण नहीं है।

अध्ययन का व्यापक महत्व

इस अध्ययन का मुख्य योगदान विश्लेषण के पैमाने में बदलाव है। प्रत्येक पशु जीनोम को एक अलग व्यवस्था मानने के बजाय, “विकासवादी जीनोम टोपोलॉजी” पूरे पशु जगत में क्रोमोसोम संरचना की तुलना करती है और बार-बार दिखाई देने वाले नियमों की तलाश करती है।

इससे विकास की एक ऐसी तस्वीर सामने आती है जो रचनात्मक भी है और सीमाओं से बंधी हुई भी। क्रोमोसोम में व्यापक पुनर्गठन हो सकता है, लेकिन कुछ बदलाव ऐसी सीमाएं छोड़ जाते हैं जिन्हें दोबारा बनाना मुश्किल होता है। ये एकतरफा संक्रमण गहरे साझा पूर्वजों के अंशों को सुरक्षित रखते हैं, प्रजातियों को जीनोम-आर्किटेक्चर स्पेस के अलग-अलग क्षेत्रों में व्यवस्थित करते हैं और वैज्ञानिकों को यह समझने का नया तरीका देते हैं कि पशु-विविधता कैसे बनी—और किसी विशिष्ट विकासवादी इतिहास के खो जाने का क्या अर्थ हो सकता है।