हम अपने चारों ओर जो जैव विविधता देखते हैं, वह पृथ्वी पर लाखों वर्षों के विकास का एक उत्पाद है। यह समझने के लिए कि इस ग्रह पर जानवर और पौधे कैसे विकसित हुए या अस्तित्व में आए, कोई भी डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (डीएनए) अणुओं का उपयोग कर सकता है जो अधिकांश जीवित जीवों की कोशिकाओं में मौजूद होते हैं। डीएनए जैविक निर्देश प्रदान करता है जो एक पीढ़ी से दूसरी पीढ़ी को विरासत में मिलता है, जिसे “संशोधन के साथ वंश की प्रक्रिया” के रूप में भी जाना जाता है। डीएनए में संग्रहीत इतिहास के इस रिकॉर्ड का उपयोग करने की क्षमता एक जीवविज्ञानी के टूलकिट का एक अनिवार्य हिस्सा है। यह हमें जीवन के वृक्ष को समझने की अनुमति देता है – प्रजातियों की उत्पत्ति, प्रजातियों के गठन की प्रक्रिया, रूप और कार्य का विकास, जीवों के बीच संबंध और पर्यावरण परिवर्तन के प्रति उनकी प्रतिक्रिया (विकासवादी अनुकूलन)।
जीन में कुछ उत्परिवर्तन, डीएनए अनुक्रमों में परिवर्तन, प्रोटीन में परिवर्तन का अनुवाद कर सकते हैं जो वे एन्कोड करते हैं, एंजाइमेटिक प्रोटीन के लिए एलोजाइम के रूप में जाने वाले रूपों को जन्म देते हैं। 1970 के दशक में, शोधकर्ताओं ने एलोजाइम विश्लेषण का उपयोग किया, जो आनुवंशिक भिन्नता का अध्ययन करने के लिए एक प्रॉक्सी के रूप में अपने इलेक्ट्रिक चार्ज का उपयोग करके प्रोटीन वेरिएंट का पता लगा सकता है। 1980 के दशक तक, दसियों एलोजाइम लोकी में एक हजार से अधिक जानवरों की प्रजातियों की जांच की गई थी, जिससे विभिन्न समूहों में तुलना की जा सकती थी। एक अध्ययन में पाया गया कि हाल के इतिहास में उनकी आबादी के आकार में भारी कमी के कारण दक्षिण अफ्रीका में चीतों की आनुवंशिक भिन्नता बहुत कम थी। व्यक्तियों के इस नुकसान और करीबी रिश्तेदारों के बीच परिणामी अंतर्ग्रहण ने उनकी कम आनुवंशिक विविधता में योगदान दिया।
की एक समयरेखा
फोटो क्रेडिट: जाह्नवी जोशी
1970 के दशक के अंत में सेंगर अनुक्रमण और 1980 के दशक के मध्य में पोलीमरेज़ चेन रिएक्शन (पीसीआर) के विकास ने हमें कम मात्रा में नमूनों से डीएनए की प्रतियां बनाने और डीएनए अनुक्रम बनाने वाली इकाइयों के अनुक्रम का निर्धारण करने की अनुमति देकर आणविक जीव विज्ञान में क्रांति ला दी। कई व्यक्तियों और प्रजातियों में डीएनए अनुक्रम उत्पन्न करने के लिए इन तकनीकों का उपयोग करने से वैज्ञानिकों ने आनुवंशिक सामग्री को सीधे देखने, उत्परिवर्तन का पता लगाने और इस प्रकार आनुवंशिक भिन्नता को मापने की अनुमति दी। डीएनए अनुक्रम डेटा का उपयोग करते हुए शुरुआती अध्ययनों में से एक में, शोधकर्ताओं ने जीवित जीवों को तीन व्यापक समूहों में वर्गीकृत करने वाले विकासवादी पेड़ के निर्माण के लिए प्रजातियों में एक जीन की तुलना की। तब से, प्रजातियों के बीच संबंध स्थापित करने के लिए कई जीन और गैर-प्रोटीन कोडिंग डीएनए अनुक्रमों को संयोजित और विश्लेषण किया गया है। उदाहरण के लिए, फूलों के पौधों के एक बड़े वैश्विक विकासवादी पेड़ ने हमें उन विशेषताओं को समझने में मदद की है जिन्होंने कुछ समूहों को उपन्यास वातावरण में विस्तार करने में मदद की है। डीएनए अनुक्रम डेटा विशेष रूप से रूपात्मक रूप से गुप्त प्रजातियों की पहचान में उपयोगी रहा है, जिन्हें उनके बाहरी स्वरूप के आधार पर विभेदित नहीं किया जा सकता है।
विभिन्न प्रजातियों के बीच विकासवादी संबंधों को समझने के अलावा, डीएनए अनुक्रमों का उपयोग यह समझने के लिए भी किया जाता है कि किसी प्रजाति या निकट से संबंधित प्रजातियों के भीतर भौगोलिक रूप से आनुवंशिक भिन्नता कैसे वितरित की जाती है। 1970 और 80 के दशक से, इस तरह के अध्ययनों में मातृ विरासत में मिले जीन का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। उदाहरण के लिए, उन्होंने खुलासा किया है कि पनामा के इस्तमुस के बंद होने के साथ कई समुद्री प्रजातियों की आबादी अटलांटिक और प्रशांत महासागरों के बीच अलग हो गई। ऐसे सेक्स-लिंक्ड मार्करों का उपयोग जानवरों की सामाजिक संरचना का अध्ययन करने के लिए भी किया गया है, जहां उन्होंने दिखाया है कि मादा हंपबैक व्हेल पीढ़ियों से विशिष्ट प्रवास मार्गों का अनुसरण करती हैं जो समुद्र के घाटियों में भिन्न होती हैं। जीन अनुक्रमों का उपयोग करने के अलावा, डीएनए के गैर-प्रोटीन कोडिंग क्षेत्रों जैसे कि माइक्रोसेटेलाइट्स का व्यापक रूप से एक प्रजाति के भीतर व्यक्तियों के बीच संबंधों को समझने के लिए उपयोग किया गया है। एक हालिया अध्ययन ने मध्य भारत में चार स्तनधारियों की आनुवंशिक कनेक्टिविटी पर फेकल नमूनों से प्राप्त डीएनए का उपयोग करके वन विखंडन के प्रभावों को देखा। माइक्रोसेटेलाइट डेटा में पाया गया कि मानवजनित कारकों का उनकी जीव विज्ञान के आधार पर प्रजातियों पर अलग-अलग प्रभाव पड़ा, बाघों पर सबसे बड़ा प्रभाव, इसके बाद तेंदुए, सुस्त भालू और जंगली बिल्लियाँ।
अनुक्रमण तकनीक में तेजी से प्रगति अब हमें किसी जीव की संपूर्ण आनुवंशिक सामग्री में डीएनए के बड़े हिस्सों को अनुक्रमित करने के लिए अनुक्रमण जीन से परे जाने की अनुमति देती है। ये जीनोमिक दृष्टिकोण डीएनए अनुक्रम डेटा के सैकड़ों गीगाबेस उत्पन्न करने के लिए समानांतर अनुक्रमण का उपयोग करते हैं, जो उच्च कम्प्यूटेशनल शक्ति और परिष्कृत गणितीय मॉडल से संबंधित विश्लेषणात्मक चुनौतियों के साथ आता है। इनमें से कई तकनीकें प्राकृतिक वातावरण से डीएनए की ट्रेस मात्रा का भी उपयोग कर सकती हैं, जो शोधकर्ताओं को खराब अध्ययन वाले क्षेत्रों और कर की जैव विविधता का त्वरित सर्वेक्षण करने की अनुमति देती है। उदाहरण के लिए, मिट्टी के नमूनों से हजारों डीएनए अनुक्रमों ने वैज्ञानिकों को न्यूजीलैंड में एक दूरस्थ द्वीप की अकशेरुकी विविधता का अनुमान लगाने में सक्षम बनाया। उच्च-रिज़ॉल्यूशन जीनोम डेटा शोधकर्ताओं को पारंपरिक आनुवंशिक मार्करों के विफल होने पर निकट से संबंधित प्रजातियों को अलग करने में मदद कर सकता है, जैसा कि अफ्रीका के लेक विक्टोरिया में सिक्लिड मछली में किया गया है। तकनीकी प्रगति ने शोधकर्ताओं को खराब गुणवत्ता वाले डीएनए का उपयोग करने की अनुमति दी है, जैसा कि पूर्वी तराई गोरिल्ला के मामले में है जहां पुराने संग्रहालय के नमूनों ने वैज्ञानिकों को हाल के इतिहास में गंभीर जनसंख्या गिरावट के आनुवंशिक प्रभावों को समझने में मदद की है।
भारती धरपुरम सीएसआईआर-सेंटर फॉर सेल्युलर एंड मॉलिक्यूलर बायोलॉजी में पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता हैं। वह प्रजातियों के वितरण और आनुवंशिक विविधता के पैटर्न को चलाने वाली प्रक्रियाओं में रुचि रखती है, विशेष रूप से खराब अध्ययन वाले स्थलीय और समुद्री अकशेरूकीय में।
जाह्नवी जोशी सीएसआईआर-सेंटर फॉर सेल्युलर एंड मॉलिक्यूलर बायोलॉजी, हैदराबाद, भारत में सहायक प्रोफेसर हैं। वह मुख्य रूप से एक मॉडल प्रणाली के रूप में आर्थ्रोपोड्स का उपयोग करके एशियाई उष्णकटिबंधीय जंगलों में व्यवस्थित, जीवनी, विविधीकरण और सामुदायिक सभा का अध्ययन करती है।
यह श्रृंखला द्वारा एक पहल है प्रकृति संरक्षण फाउंडेशन (एनसीएफ), सभी भारतीय भाषाओं में प्रकृति सामग्री को प्रोत्साहित करने के लिए अपने कार्यक्रम ‘नेचर कम्युनिकेशंस’ के तहत। पक्षियों और प्रकृति के बारे में अधिक जानने के लिए जुड़ें झुण्ड.
