Phylogeny and gene function integration uncovers multiple convergences in multicellular and terrestrial transitions
508 प्रजातियों में फाइलोगेनोमिक्स को कार्यात्मक एनोटेशन के साथ एकीकृत करते हुए, यह अध्ययन प्रकट करता है कि बहुकोशिकीयता और स्थलीय जीवन की प्रमुख विकासात्मक संक्रमण व्यापक रूप से अर्थपूर्ण रूप से समान जैविक कार्यों के अभिसारी संवर्धन द्वारा लक्षित हैं, जो अक्सर स्वतंत्र जीन परिवार विस्तार और प्राचीन ऑर्थोलॉगस जीनों की भर्ती दोनों के माध्यम से प्राप्त किए जाते हैं।
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पृथ्वी पर जीवन के संपूर्ण इतिहास की कल्पना एक विशाल, निरंतर विस्तार करती हुई लाइब्रेरी (पुस्तकालय) के रूप में करें। लंबे समय तक, वैज्ञानिक इस लाइब्रेरी की हर एक किताब (जीन) को सूचीबद्ध करने की दौड़ में रहे हैं, जिसके परिणामस्वरूप लगभग 45 लाख शीर्षकों का एक संग्रह प्राप्त हुआ है। हालाँकि, हमारे पास किताबों की सूची तो है, लेकिन हमने वास्तव में यह नहीं समझा है कि वे क्या कहानियाँ सुनाती हैं या कैसे वे कहानियाँ सरल एकल कोशिकाओं से हम जैसे जटिल जीवों के रूप में विकसित होने के दौरान बदलीं।
यह शोध पत्र एक विशेषज्ञ पुस्तकालयाध्यक्षों (लाइब्रेरियन) की एक टीम को काम पर रखने जैसा है, जिन्होंने केवल किताबों को गिना ही नहीं, बल्कि कहानी को समझने के लिए उन्हें वास्तव में पढ़ा भी है। उन्होंने 508 विभिन्न प्रजातियों (सूक्ष्म स्लाइम मोल्ड से लेकर विशाल व्हेल तक) के बीच इन 45 लाख जीनों को व्यवस्थित किया, ताकि यह देखा जा सके कि जीवन के सबसे बड़े उतार-चढ़ाव के दौरान जीवन की "कहानियाँ" कैसे बदलीं।
उन्होंने क्या खोजा, इसे यहाँ कुछ सरल उपमाओं के माध्यम से समझाया गया है:
जीवन के "बिग बैंग" क्षण
शोधकर्ताओं ने पाया कि लाइब्रेरी का विकास धीरे-धीरे और निरंतर नहीं हुआ। इसके बजाय, जब जीवन ने अपनी सबसे बड़ी छलांग लगाई, तो ठीक उसी समय नई किताबों का अचानक "विस्फोट" हुआ। जिस तरह एक शहर में नया उद्योग आने पर अचानक हजारों नए घर बन सकते हैं, उसी तरह जीवन के वृक्ष में नए जीन और नए कार्यों के बड़े उछाल देखे गए जब:
- सरल कोशिकाएं जटिल (यूकेरियोट्स) बनीं।
- एकल कोशिकाएं जानवरों के रूप में एक साथ रहने लगीं।
- पौधे और जानवर समुद्र से निकलकर सूखी भूमि पर आ गए।
- कशेरुकी (रीढ़ की हड्डी वाले जीव) प्रकट हुए।
एक ही काम के लिए अलग-अलग उपकरण
उनकी सबसे दिलचस्प खोजों में से एक यह है कि प्रकृति एक ही समस्या को अलग-अलग तरीकों से कैसे हल करती है। इसे ऐसे समझें जैसे दो अलग-अलग शेफ एक केक बनाने की कोशिश कर रहे हों।
- समस्या: दोनों शेफ को केक को सूखने से बचाने (तनाव सहने की क्षमता) या परतों को एक साथ जोड़ने (कोशिका आसंजन) के तरीके की आवश्यकता है।
- समाधान: शेफ A (एक पौधा) शायद एक विशिष्ट प्रकार के आटे और एक विशेष ओवन का उपयोग कर सकता है। शेफ B (एक स्लाइम मोल्ड) पूरी तरह से अलग प्रकार के अनाज और गर्मी के अलग स्रोत का उपयोग कर सकता है।
- परिणाम: भले ही उन्होंने पूरी तरह से अलग सामग्री (अलग जीन परिवार) का उपयोग किया हो, लेकिन केक का कार्य समान है।
यह शोध पत्र दिखाता है कि जब जीवन ने स्वतंत्र रूप से जमीन पर बसने (स्थलीयकरण) या समूहों में रहने (बहुकोशिकीयता) का निर्णय लिया, तो वंशावली के विभिन्न शाखाओं ने एक-दूसरे के जीनों की नकल नहीं की। इसके बजाय, उन्होंने स्वतंत्र रूप से अलग-अलग जेनेटिक "उपकरणों" का आविष्कार किया जो बिल्कुल एक ही काम करते थे। उदाहरण के लिए, पौधों, जानवरों और कवक (फंगी) सभी को बहुकोशिकीय बनने के लिए एक-दूसरे से जुड़ने की आवश्यकता थी, इसलिए उन सभी ने अपने "गोंद" वाले जीनों का विस्तार किया, लेकिन उन्होंने गोंद के अलग-अलग प्रकारों का उपयोग किया।
निष्कर्ष
इन कार्यात्मक कहानियों को जीवन के वंशावली वृक्ष पर मानचित्रित करके, लेखकों ने एक नया "रोडमैप" तैयार किया है। यह मानचित्र केवल यह नहीं बताता कि कौन से जीन मौजूद हैं, बल्कि यह भी बताता है कि वे वहाँ क्यों हैं। यह हमें समझने में मदद करता है कि भले ही विशिष्ट जेनेटिक सामग्रियां भिन्न हो सकती हैं, लेकिन जटिल, भूमि पर रहने वाले या बहुकोशिकीय जीवन बनने के मौलिक "नुस्खे" पूरे जीवन के वृक्ष में आश्चर्यजनक रूप से समान हैं। यह ढांचा वैज्ञानिकों को किसी भी नए खोजे गए जीनोम को देखने और तुरंत इस महान विकासवादी कहानी में उसके स्थान को समझने में सक्षम बनाता है।
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