Spatial gene expression maps in vertebrate limbs display conserved and regenerative species-specific features within connective tissue
यह अध्ययन वयस्क एक्सोलोटल (axolotl) और चूहे के अंगों के स्थानिक जीन अभिव्यक्ति एटलस (spatial gene expression atlases) स्थापित करता है, जो यह प्रकट करता है कि पुनर्योजी (regenerative) और गैर-पुनर्योजी (non-regenerative) दोनों प्रकार के कशेरुकियों में संयोजी ऊतक संरक्षित स्थिति स्मृति हस्ताक्षरों (positional memory signatures) को साझा करते हैं और साथ ही विशिष्ट प्रजाति-विशेष विशेषताओं को भी प्रदर्शित करते हैं जो पुनर्योजी क्षमता का आधार हो सकती हैं।
मूल पेपर CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। यह एक ऐसे प्रीप्रिंट की AI से तैयार की गई व्याख्या है जिसकी अभी सहकर्मी समीक्षा नहीं हुई है। यह चिकित्सकीय सलाह नहीं है। इस सामग्री के आधार पर स्वास्थ्य संबंधी फैसले न लें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें
मानव शरीर की कल्पना एक हलचल भरे शहर के रूप में करें। हर इमारत, सड़क और पार्क का एक विशिष्ट पता है, और शहर का ब्लूप्रिंट यह सुनिश्चित करता है कि अस्पताल सही जिले में बनाया जाए और पार्क किसी दूसरे में। जीव विज्ञान में, इस "पता प्रणाली" को पोजीशनल इंफॉर्मेशन (स्थानिक सूचना) कहा जाता है। यह निर्देशों का वह समूह है जो एक कोशिका को बताता है, "तुम पैर के बीच में हो, इसलिए तुम्हें एक मांसपेशी कोशिका बनना चाहिए," या "तुम उंगली के सिरे पर हो, इसलिए तुम्हें त्वचा बनना चाहिए।" मनुष्यों और चूहों जैसे अधिकांश जानवरों में, विकास के दौरान यह प्रणाली मजबूती से स्थापित हो जाती है, लेकिन एक बार बड़े होने के बाद, वे खोए हुए अंगों को फिर से बनाने की क्षमता खो देते हैं। यदि आप एक चूहे का पैर काट दें, तो वह नया पैर नहीं उगा पाता; वह बस घाव को भर देता है।
हालाँकि, कुछ जानवर परम कुशल शहर योजनाकार होते हैं। एक्सोलोटल (एक प्रकार का सैलामैंडर) जैसे जीव अपना पैर, पूंछ, या यहाँ तक कि अपने हृदय का हिस्सा भी खो सकते हैं, और वे उन्हें हड्डियों, मांसपेशियों और नसों के साथ बिल्कुल सही तरीके से वापस उगा लेते हैं। वैज्ञानिक लंबे समय से सोच रहे हैं: वह गुप्त सूत्र क्या है? क्या यह इसलिए है कि एक्सोलोटल के पास एक जादुई "रीसेट बटन" है जो चूहों के पास नहीं है? या क्या चूहों के पास भी ये ब्लूप्रिंट कहीं छिपे हुए हैं, लेकिन जब उन्हें ज़रूरत होती है तो वे उन्हें पढ़ नहीं पाते? यह प्रश्न पुनर्योजी जीव विज्ञान (रिजेनरेटिव बायोलॉजी) के केंद्र में है, जो एक ऐसा क्षेत्र है जो यह समझने की कोशिश कर रहा है कि क्यों कुछ जानवर सुपरहीरो की तरह ठीक हो सकते हैं जबकि अन्य नहीं, और क्या हम एक दिन अपने भीतर उस क्षमता को अनलॉक कर पाएंगे।
इस अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने दो बहुत अलग कशेरुकियों (वर्टिब्रेट्स): पुनर्योजी एक्सोलोटल और गैर-पुनर्योजी चूहे के "एड्रेस बुक्स" की तुलना करके जासूसी करने का निर्णय लिया। उन्होंने केवल पूरे पैर को नहीं देखा; उन्होंने पूरे अंग (लिंब) के माध्यम से (ऊपर से नीचे और सामने से पीछे तक) जीन अभिव्यक्ति (कोशिकाओं के भीतर सक्रिय निर्देश) का मानचित्र तैयार किया। उन्होंने मुख्य रूप से कनेक्टिव टिश्यू (संयोजी ऊतक) पर ध्यान केंद्रित किया, जो शरीर को जोड़ने वाला "गोंद" है, जिसमें फाइब्रोब्लास्ट (वे कोशिकाएं जो संरचनात्मक ढांचा बनाती हैं) शामिल हैं।
उन्होंने जो पाया, वह कुछ ऐसा है जैसे यह पता लगाना कि चूहे के पास भी ब्लूप्रिंट है, लेकिन वे एक्सोलोटल की तुलना में थोड़े अलग लहजे में लिखे गए हैं।
सबसे पहले, टीम ने एक विशाल, उच्च-परिभाषा वाला मानचित्र बनाया कि अंग के किस भाग में कौन से जीन सक्रिय हैं। उन्होंने पाया कि दोनों जीवों में आश्चर्यजनक रूप से बहुत कुछ समान है। ठीक वैसे ही जैसे एक शहर का एक "उत्तर" और एक "दक्षिण" जिला होता है, चूहों और एक्सोलोटल्स दोनों में विशिष्ट जीन होते हैं जो संकेत के रूप में कार्य करते हैं कि "यह पैर का अगला हिस्सा है" या "यह पिछला हिस्सा है।" ये संकेत मुख्य रूप से संयोजी ऊतक में पाए जाते हैं, विशेष रूप से फाइब्रोब्लास्ट के विभिन्न प्रकारों में। उदाहरण के लिए, जीन जो आमतौर पर एक अंग को "अग्रपाद" (जैसे हाथ) या "पश्चपाद" (जैसे पैर) होने का निर्देश देते हैं, वे वयस्क चूहों और एक्सोलोटल्स में अभी भी सक्रिय हैं। एक्सोलोटल में, ये संकेत स्पष्ट और सुस्पष्ट हैं, जो इसे यह जानने में मदद करते हैं कि नया अंग कहाँ से शुरू करना है। चूहे में, ये संकेत भी मौजूद हैं, लेकिन वे शांत और कम स्पष्ट हैं।
शोधकर्ताओं ने "प्रोक्सिमल-डिस्टल" अक्ष (कंधे से लेकर उंगलियों के पोरों तक) का भी अध्ययन किया। उन्होंने पाया कि जीन जो कोशिकाओं को यह बताने के लिए जिम्मेदार हैं कि वे शरीर के करीब हैं या दूर (जैसे $HoxLmx1b$ नामक जीन द्वारा नियंत्रित है) के लिए एक बहुत स्पष्ट संकेत है, जबकि चूहे के लिए यह संकेत संयोजी ऊतक में बहुत कमजोर या अनुपस्थित है।
उनकी सबसे रोमांचक खोजों में से एक एक नया जीन था जिसे टीम ने प्रॉक्सिमा (Proxima) नाम दिया। यह जीन एक "निकटता बीकन" (proximity beacon) की तरह कार्य करता है, जो कोशिकाओं को बताता है, "तुम अंग के ऊपरी हिस्से के पास हो!" यह एक्सोलोटल के संयोजी ऊतक में पाया जाता है और मजबूत स्थितिजन्य अभिव्यक्ति प्रदर्शित करता है। दिलचस्प बात यह है कि यह जीन कई कशेरुकियों में मौजूद है लेकिन चूहों जैसे स्तनधारियों में लुप्त होता दिख रहा है। यह सुझाव देता है कि स्तनधारियों ने विकास के दौरान शायद अनजाने में पुनर्जन्म के पहेली के एक महत्वपूर्ण टुकड़े को फेंक दिया है, हालांकि अध्ययन यह उल्लेख करता है कि पुनर्जन्म में प्रॉक्सिमा की विशिष्ट कार्यात्मक भूमिका का निर्धारण किया जाना बाकी है।
अध्ययन ने एक्सोलोटल्स को पुनर्जीवित होते हुए देखकर भविष्य की ओर भी झाँका। उन्होंने पाया कि जब एक एक्सोलोटल नया अंग उगाना शुरू करता है, तो वह केवल अनुमान नहीं लगाता; वह इन्हीं "पते" वाले जीनों को पुन: सक्रिय करता है। नया ऊतक तेजी से मानचित्र को फिर से स्थापित करता है, यह जानते हुए कि सामने, पीछे, ऊपर और नीचे कहाँ हैं। यहाँ तक कि चूहों में भी, जब वे अपनी उंगली के सिरे को पुनर्जीवित करते हैं (एकमात्र हिस्सा जिसे वे फिर से बना सकते हैं), तो वे इन्हीं स्थितिजन्य जीनों को पुन: सक्रिय करते हैं, जो बताता है कि "ब्लूप्रिंट" अभी भी वहीं हैं, बस उपयोग के लिए प्रतीक्षा कर रहे हैं।
तो, इसका क्या अर्थ है? पेपर यह सुझाव देता है कि चूहे और एक्सोलोटल के बीच का अंतर यह नहीं है कि चूहे के पास कोई मानचित्र नहीं है। बल्कि, चूहे के पास एक ऐसा मानचित्र है जो आंशिक रूप से धुंधला है, जिसमें कुछ विवरण गायब हैं, और शायद कुछ महत्वपूर्ण पन्ने (जैसे प्रॉक्सिमा जीन) फटे हुए हैं। दूसरी ओर, एक्सोलोटल के पास एक त्रुटिहीन, पूर्ण मानचित्र है जिसे वह पढ़ सकता है और पालन कर सकता है ताकि अपने शरीर का पुनर्निर्माण कर सके। इसका मतलब यह नहीं है कि हम कल ही एक नया पैर उगा लेंगे, लेकिन यह सुझाव देता है कि पुनर्जन्म की नींव हमारे और भी करीब है जितना हमने सोचा था। हमें शायद एक नई प्रणाली बनाने की आवश्यकता नहीं है; हमें बस अपने पुराने, धुंधले ब्लूप्रिंट को पढ़ना सीखने की आवश्यकता है जो हमारे पास पहले से ही मौजूद हैं।
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