Host genetics and social relationships jointly shape fitness-associated microbiome variation in a population of feral horses

अपने शरीर की कल्पना एक हलचल भरे शहर के रूप में करें। इस शहर के भीतर, विशेष रूप से आपकी आंत में, ट्रिलियन सूक्ष्म निवासियों का एक विशाल, अदृश्य महानगर रहता है: बैक्टीरिया, कवक (फंगी) और वायरस। यह समुदाय जिसे माइक्रोबायोम कहा जाता है, बिल्कुल वैसे ही काम करता है जैसे किसी शहर की अर्थव्यवस्था उसके श्रमिकों पर निर्भर करती है; आपके शरीर का स्वास्थ्य और जीवित रहने की क्षमता इस बात पर निर्भर करती है कि ये नन्हे निवासी क्या कर रहे हैं। वे भोजन पचाने, बुरे कीटाणुओं से लड़ने में मदद करते हैं, और यहाँ तक कि इस बात को भी प्रभावित करते हैं कि आपके पास कितनी ऊर्जा है। वैज्ञानिकों ने लंबे समय से सोचा है: यदि ये नन्हे निवासी जीवित रहने के लिए इतने महत्वपूर्ण हैं, तो क्या वे हमारे साथ विकसित हो सकते हैं? क्या पीढ़ियों के दौरान यह "शहर" बदलने में सक्षम है ताकि यह "मेजबान" (आप या एक घोड़ा) अधिक समय तक जीवित रह सके और अधिक बच्चे पैदा कर सके?

इस उत्तर तक पहुँचने के लिए, हमें दो मुख्य विचारों को समझने की आवश्यकता है। पहला, वंशानुगतता (heritability): यह विचार है कि लक्षण माता-पिता से उनकी संतान में जीन के माध्यम से हस्तांतरित किए जा सकते हैं, जैसे आँखों का रंग या लंबाई। यदि कोई लक्षण वंशानुगत है, तो प्राकृतिक चयन उस पर कार्य कर सकता है, जिससे एक आबादी समय के साथ अनुकूलित हो सकती है। दूसरा, सामाजिक संचरण (social transmission): यह वह तरीका है जिससे लक्षण या आदतें एक समूह में फैलती हैं, न कि जीन के माध्यम से, बल्कि साथ रहने के कारण। इसे ऐसे सोचें जैसे आप अपने किसी मित्र से जुकाम पकड़ लेते हैं या किसी साथी को देखकर कोई डांस स्टेप सीख लेते हैं। पशु जगत में, सूक्ष्मजीव एक मेजबान से दूसरे मेजबान में ग्रूमिंग (सफाई), भोजन साझा करने या बस एक ही स्थान पर रहने के माध्यम से कूद सकते हैं। बड़ा सवाल जो यह शोध पत्र उठाता है, वह यह है कि: जब बात गट माइक्रोबायोम की आती है, तो क्या यह मुख्य रूप से पारिवारिक जीन के माध्यम से नीचे जाता है, या यह सामाजिक हलकों में फैलने वाले एक वायरल ट्रेंड की तरह है? और क्या यह जानवर की जीवित रहने की क्षमता के लिए मायने रखता है?

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घोड़ों का शहर और उनके अदृश्य निवासी

जंगली दुनिया में, नोवा स्कोटिया के तट पर स्थित साबल आइलैंड नामक एक दूरस्थ भूमि के टुकड़े पर, जंगली घोड़ों की एक आबादी रहती है। ये औसत फार्म वाले घोड़े नहीं हैं; वे स्वतंत्र रूप से घूमने वाले, कठोर उत्तरजीवी हैं। वर्षों से, शोधकर्ता उन पर नज़र रख रहे हैं, हर जन्म, मृत्यु और सामाजिक संपर्क को ट्रैक कर रहे हैं। उन्होंने यहाँ तक कि घोड़ों के गट माइक्रोबायोम का अध्ययन करने के लिए हजारों गोबर के नमूने (हाँ, वास्तव में!) भी एकत्र किए हैं। लक्ष्य क्या है? यह पता लगाना कि घोड़े के भीतर सूक्ष्मजीवों का विशिष्ट मिश्रण उसे कठोर सर्दियों में जीवित रहने और अधिक बच्चे पैदा करने में कैसे मदद करता है।

शोधकर्ताओं को पिछले अध्ययनों से पता चला था कि कुछ गट सूक्ष्मजीव इस बात से जुड़े हैं कि कोई घोड़ा सर्दियों के दौरान जीवित रहेगा या नहीं। लेकिन वे यह नहीं जानते थे कि क्यों कुछ घोड़ों के पास "अच्छे" सूक्ष्मजीव हैं और दूसरों के पास नहीं। क्या ऐसा इसलिए है क्योंकि उन्होंने उन्हें अपने माता-पिता से विरासत में प्राप्त किया है? क्या ऐसा इसलिए है क्योंकि वे सही भीड़ के साथ रहते हैं? या यह सिर्फ संयोग है?

महान सूक्ष्मजीव जासूसी कहानी

इस रहस्य को सुलझाने के लिए, टीम ने गणित और जीव विज्ञान के एक चतुर मिश्रण का उपयोग किया। उन्होंने 794 अलग-अलग घोड़ों के 2,394 गोबर के नमूनों का विश्लेषण किया। उन्होंने केवल व्यक्तिगत बैक्टीरिया को नहीं देखा; उन्होंने एक सांख्यिकीय ट्रिक का उपयोग करके सभी सूक्ष्मजीवों को एक एकल "स्कोर" में समूहित किया जो यह दर्शाता था कि घोड़े का गट कितना "उत्तरजीविता-अनुकूल" (survival-friendly) था। उन्होंने यही चीज़ "जीन परिवारों" (निर्देश नियमावली जिनका सूक्ष्मजीव अपने काम करने के लिए उपयोग करते हैं) के लिए भी की।

फिर, उन्होंने घोड़ों का एक विशाल वंशावली वृक्ष (pedigree) बनाया और यह मानचित्रित किया कि कौन किसके साथ रह रहा था। उन्होंने पूछा: "यदि किसी घोड़े के पास बेहतरीन उत्तरजीविता स्कोर है, तो क्या यह उसके माँ, उसके पिता, उसके जीन या उसके दोस्तों के कारण है?"

सबसे बड़ा आश्चर्य: दोस्त, परिवार नहीं

यहाँ कहानी रोमांचक हो जाती है। शोधकर्ता उम्मीद कर रहे थे कि आँखों के रंग या लंबाई की तरह, गट माइक्रोबायोम मुख्य रूपв रूप से जीन के माध्यम से नीचे जाएगा। उन्होंने सोचा, "शायद 'अच्छे' सूक्ष्मजीव पारिवारिक डीएनए में हैं।"

लेकिन उन्हें ऐसा नहीं मिला।

इसके बजाय, उन्होंने पाया कि सामाजिक संबंध इस कहानी के सुपरस्टार थे। जब उन्होंने माइक्रोबायोम के विशिष्ट "फिटनेस-जुड़े आयामों" (उत्तरजीविता-अनुकूल स्कोर) को देखा, तो सामाजिक मित्रों का प्रभाव औसतन जेनेटिक्स के प्रभाव से 2 से 4 गुना अधिक मजबूत था।

इसे इस तरह सोचें: यदि आप अपने पेट में "उत्तरजीविता की महाशक्तियाँ" पाना चाहते हैं, तो इससे कम फर्क पड़ता है कि आपके माता-पिता कौन हैं और इससे अधिक फर्क पड़ता है कि आप किनके साथ रहते हैं। यदि आप ऐसे घोड़े के दोस्त हैं जिसके पास एक अत्यंत कुशल गट क्रू (दल) है, तो आप भी बस उनके पास रहकर, पानी साझा करके या एक-दूसरे की सफाई करके उस क्रू को भी पकड़ सकते हैं।

अध्ययन ने यह भी देखा कि क्या माताएं इन सूक्ष्मजीवों को सीधे अपनी संतानों को देती हैं। आश्चर्यजनक रूप से, उन्हें कोई प्रमाण नहीं मिला। "मातृ प्रभाव" (maternal effect) मूल रूप से शून्य था। सूक्ष्मजीव माँ से बच्चे को एक विशेष पैकेज के रूप में नहीं दिए जा रहे थे; वे पूरे झुंड में साझा किए जा रहे थे।

जादू के पीछे के अंक

शोधकर्ताओं ने आंकड़ों की गणना की और ठोस तथ्य खोजे:

• सामाजिक प्रभावों ने "उत्तरजीविता" माइक्रोबायोम सामुदायिक स्कोर में लगभग 16% और जीन परिवार स्कोर के लिए 21% भिन्नता को समझाया।
• जेनेटिक प्रभाव (वंशानुगतता) बहुत कम थे, जिन्होंने सामुदायिक स्कोर के लिए केवल 11% और जीन परिवार स्कोर के लिए 13% भिन्नता को समझाया।
• मिलकर, जेनेटिक्स, घोड़े का अद्वितीय वातावरण और उनका सामाजिक घेरा, माइक्रोबायोम समुदाय और उनके जीन परिवार प्रोफाइल के अंतर को लगभग 47% और 38% तक समझाते हैं। यह एक बहुत बड़ा हिस्सा है! इसका मतलब है कि बाकी सब या तो रैंडम शोर है या ऐसी चीजें जिन्हें हमने अभी तक मापा नहीं है।

अध्ययन ने यह भी पुष्टि की कि ये "उत्तरजीविता" सूक्ष्मजीव वास्तव में काम करते हैं। उच्च "उत्तरजीविता स्कोर" वाले घोड़ों के सर्दियों में जीवित रहने की संभावना 86% अधिक थी। मादाओं के लिए, सही सूक्ष्मजीव होने का मतलब यह भी था कि उनके अगले वर्ष बच्चा पैदा करने की संभावना अधिक थी।

विकास (Evolution) के लिए इसका क्या अर्थ है

तो, यह हमें विकास के बारे में क्या बताता है? आमतौर पर, हम सोचते हैं कि विकास समय के साथ जीन बदलने के बारे में है। लेकिन यह शोध पत्र सुझाव देता है कि कुछ दिलचस्प है: गट माइक्रोबायोम सामाजिक शिक्षण (या यूँ कहें कि सामाजिक रूप से पकड़ने) के माध्यम से विकसित हो सकता है।

यदि एक घोड़े के पास उसके दोस्तों के कारण एक बेहतरीन गट क्रू है, और वह घोड़ा जीवित रहता है और बच्चे पैदा करता है, तो वे बच्चे उन्हीं दोस्तों से भरे झुंड में बड़े होंगे। "अच्छे" सूक्ष्मजीव पूरे झुंड में एक वायरल मीम की तरह फैल जाएंगे, भले ही जीन में बहुत कम बदलाव आया हो। इसका मतलब है कि गैर-आनुवंशिक विरासत (दोस्तों से प्राप्त करना) जानवरों के अपने वातावरण के अनुकूल होने के लिए जेनेटिक्स के समान ही महत्वपूर्ण है।

लेखकों ने यह नहीं पाया कि यह एक "हल की गई" समस्या है या सभी जानवरों के लिए एक जादुई समाधान है। उन्होंने स्पष्ट रूप से कहा कि यह पहला प्रमाण है कि ये फिटनेस-जुड़े लक्षण वंशानुगत (एक व्यापक अर्थ में) हैं और विकसित होने में सक्षम हैं। उन्होंने इस विचार को भी खारिज कर दिया कि माताएं इन सूक्ष्मजीवों का मुख्य स्रोत हैं।

निष्कर्ष

अंत में, साबल आइलैंड के घोड़े हमें एक मूल्यवान सबक सिखाते हैं: आप किसके साथ रहते हैं, यह उतना ही मायने रखता है जितना कि आपके माता-पिता कौन हैं। आपके पेट के बैक्टीरिया केवल एक पारिवारिक विरासत नहीं हैं; वे एक सामाजिक मुद्रा हैं। स्थान साझा करके और बातचीत करके, ये घोड़े लगातार अपने आंतरिक पारिस्थितिकी तंत्रों का आदान-प्रदान कर रहे हैं, जिससे पूरे झुंड को सर्दियों में जीवित रहने में मदद मिलती है। यह एक याद दिलाता है कि जंगली दुनिया में, हम केवल व्यक्ति नहीं हैं; हम एक जटिल, परस्पर जुड़े जाल का हिस्सा हैं जहाँ हमारे दोस्त वास्तव में हमारे जीव विज्ञान को आकार देते हैं।