Within-colony color variation in a chalice coral is associated with region-specific pigment expression and higher photoconvertible pigment transcripts

कोरल रीफ (मूंगा चट्टानों) को अक्सर उनके रंगों के विविध संगम के लिए सराहा जाता है, लेकिन एक एकल कोरल कॉलोनी को करीब से देखने पर एक और भी आश्चर्यजनक रहस्य सामने आता है: एक ही जीव कई अलग-अलग रंग के 'कोट' पहन सकता है। एक अकेला चालिस कोरल (chalice coral), जो हजारों आनुवंशिक रूप से समान पॉलिप्स से बना एक क्लोनल जीव है, एक चमकीला हरा शरीर, एक जीवंत नारंगी मुख क्षेत्र और दोनों के बीच एक क्रमिक बदलाव प्रदर्शित कर सकता है। चूंकि उस कॉलोनी का हर हिस्सा एक ही सटीक डीएनए साझा करता है, इसलिए रंगों का यह अंतर अलग-अलग जीन के कारण नहीं हो सकता। इसके बजाय, यह भिन्नता इस बात से आती है कि उन जीनों का उपयोग कैसे किया जाता है। जीव विज्ञान की दुनिया में, इसे 'रेगुलेशन' (नियमन) कहा जाता है; यह एक विशिष्ट आनुवंशिक निर्देशों को ऊपर या नीचे करने की प्रक्रिया है ताकि एक ही ब्लूप्रिंट से विभिन्न परिणाम प्राप्त किए जा सकें। एक ही जेनेटिक कोड कैसे इतना विविध पैलेट (रंगों का समूह) उत्पन्न कर सकता है, इसे समझने का तरीका वैज्ञानिकों के लिए यह समझने हेतु अत्यंत महत्वपूर्ण है कि कोरल अपने वातावरण के अनुकूल कैसे होते हैं और सूक्ष्म शैवाल के साथ उनके जटिल संबंध कैसे कार्य करते हैं।

इस घटना के पीछे की आणविक मशीनरी को उजागर करने के लिए, शोधकर्ताओं ने एक विशिष्ट हरे और नारंगी रंग के चालिस कोरल कॉलोनी पर ध्यान केंद्रित किया। उन्होंने कोरल के साथ एक एकल समान ब्लॉक के रूप में नहीं, बल्कि विशिष्ट 'नेबरहुड्स' (पड़ोसों) के एक संग्रह के रूप में व्यवहार किया। टीम ने तीन विशिष्ट क्षेत्रों से ऊतक (टिश्यू) के नमूने सावधानीपूर्वक एकत्र किए: मुख्य हरा शरीर, नारंगी ओरल (मुख) क्षेत्र, और एक संक्रमण क्षेत्र (ट्रांजिशन ज़ोन) जहाँ रंग आपस में मिलते हैं। चूंकि कोरल डायनोफ्लैगेलेट्सट (dinoflagellates) नामक सूक्ष्म शैवाल के साथ एक घनिष्ठ साझेदारी में रहता है, इसलिए शोधकर्ताओं को कोरल जीव से आने वाले जेनेटिक संदेशों को उसके शैवाल साथियों से आने वाले संदेशों से अलग करना था। उन्होंने प्रत्येक नमूने में मौजूद आरएनए (RNA) से एक पूर्ण जेनेटिक लाइब्रेरी बनाई, जिसे 'ट्रांसक्रिप्टोम' (transcriptome) कहा जाता है, जो इस बात का एक स्नैपशॉट है कि उस क्षण कौन से जीन सक्रिय थे। इन संदेशों को छाँटकर, वे शैवाल की गतिविधि के शोर के बिना विशेष रूप से कोरल के अपने निर्देशों को देख सके।

यह जांच फ्लोरोसेंट प्रोटीन बनाने वाले जीनों के एक परिवार पर केंद्रित थी, जो कोरल की चमक और पिगमेंट (वर्णक) के लिए जिम्मेदार अणु हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि अलग-अलग रंग यादृच्छिक (रैंडम) नहीं थे, बल्कि वे कॉलोनी के विभिन्न हिस्सों में सक्रिय किए गए विशिष्ट निर्देशों के सेट द्वारा संचालित थे। नारंगी हिस्से केवल एक अलग शेड नहीं थे; वे सक्रिय रूप से दो अलग प्रकार के प्रोटीन का उत्पादन कर रहे थे जो हरे हिस्सों में उसी तरह से नहीं बन रहे थे। प्रोटीन के एक सेट ने सीधे नारंगी रंग का निर्माण किया, जबकि दूसरे सेट ने 'ग्रीन-टू-रेड फोटोकन्वर्टिबल' (हरे-से-लाल रंग में बदलने योग्य) प्रोटीन का उत्पादन किया। ये विशेष प्रोटीन शुरुआत में हरे होते हैं लेकिन प्रकाश के संपर्क में आने पर लाल रंग के हो सकते हैं। अध्ययन बताता है कि कोरल के मुख क्षेत्र में नारंगी रंग आंशिक रूप से इन प्रोटीनों के प्रकाश द्वारा प्रेरित एक रासायनिक परिवर्तन का परिणाम है, जिसे 'फोटोकन्वर्जन' (प्रकाश-रूपांतरण) कहा जाता है। इसका अर्थ है कि कोरल केवल स्थिर रंगों से खुद को पेंट नहीं कर रहा है, बल्कि वह अपने स्वयं के पिगमेंट को सक्रिय रूप से बदलने के लिए प्रकाश का उपयोग कर रहा है।

हालांकि ये निष्कर्ष रंग के पीछे की जेनेटिक गतिविधि की एक स्पष्ट तस्वीर पेश करते हैं, शोधकर्ता इस तंत्र को पूरी तरह से हल घोषित करने में सतर्क हैं। यह अध्ययन दर्शाता है कि विशिष्ट पिगमेंट ट्रांसक्रिप्ट की उपस्थिति और दृश्य रंग क्षेत्रों के बीच एक मजबूत संबंध है, लेकिन यह एक पायलट जांच है। लेखकों ने उल्लेख किया है कि यह पुष्टि करने के लिए कि क्या फोटोकन्वर्जन वास्तव में रंग परिवर्तन का कारण है, प्रत्यक्ष प्रकाश मापन के साथ और अधिक कार्य की आवश्यकता है, और यह देखने के लिए भी कि क्या यह पैटर्न केवल एक ही कॉलोनी के बजाय कई अलग-अलग कॉलोियों में भी सत्य है। फिलहाल, यह कार्य एक ठोस आधार प्रदान करता है, जो यह दिखाता है कि एक ही कोरल के भीतर आश्चर्यजनक रंग भिन्नता सटीक, क्षेत्र-विशिष्ट जेनेटिक रेगुलेशन का परिणाम है, जहाँ कोरल एक जीवित मोज़ेक बनाने के लिए अलग-अलग पिगमेंट रेसिपी को सक्रिय करता है।