Gonadal remodelling in socially driven sex change is associated with novel and known sex genes, epigenetic reprogramming, and inflammation-mediated apoptosis.

पानी के नीचे की दुनिया में, कुछ मछलियों के पास एक ऐसी जैविक लचीलापन है जो अधिकांश जानवरों के लिए असंभव प्रतीत होता है: वे अपना लिंग बदल सकती हैं। यह घटना, जिसे लिंग परिवर्तन (sex change) के रूप में जाना जाता है, कोई यादृच्छिक घटना नहीं है बल्कि सामाजिक वातावरण के प्रति एक सटीक प्रतिक्रिया है। कुछ प्रजातियों में, यदि किसी समूह का प्रमुख नर गायब हो जाता है, तो सबसे बड़ी मादा उसका स्थान लेने के लिए नर में परिवर्तित हो जाएगी। इस प्रक्रिया में शरीर के प्रजनन अंगों का पूर्ण पुनर्गठन शामिल है, जिसमें एक अंडाशय (ovary) को वृषण (testis) में बदल दिया जाता है। जबकि वैज्ञानिकों ने लंबे समय से इस नाटकीय शारीरिक बदलाव को देखा है, लेकिन ऐसे क्रांतिकारी परिवर्तन का मार्गदर्शन करने वाले आंतरिक आणविक निर्देश काफी हद तक एक रहस्य बने हुए हैं। एक शरीर कैसे प्रजनन संरचनाओं के एक सेट को नष्ट कर सकता है और दूसरे का निर्माण कर सकता है, इसे समझना इस बात की एक अनूठी खिड़की प्रदान करता है कि विकास कैसे काम करता है, इसे कैसे उलट दिया जा सकता है, और नर या मादा होने के लिए आनुवंशिक ब्लूप्रिंट को कैसे बनाए रखा और परिवर्तित किया जाता है।

शोधकर्ताओं ने अपना ध्यान न्यूज़ीलैंड स्पॉटेड व्रास (New Zealand spotted wrasse) की ओर लगाया, जो एक समशीतोष्ण मछली है जो स्वाभाविक रूप से मादा-से-नर संक्रमण से गुजरती है। इस परिवर्तन के छिपे हुए तंत्रों को उजागर करने के लिए, टीम ने पहले इस प्रजाति के लिए एक उच्च-गुणवत्ता वाला आनुवंशिक मानचित्र, या जीनोम, बनाया। इस मानचित्र ने एक संदर्भ मार्गदर्शिका के रूप में कार्य किया, जिससे उन्हें मछली की कोशिकाओं के भीतर सक्रिय निर्देशों को पढ़ने की अनुमति मिली। इसके बाद उन्होंने इन मछलियों के समूहों पर समय के साथ नज़र रखी, प्रत्येक समूह से प्रमुख नर को हटाकर सबसे प्रमुख मादा में लिंग परिवर्तन को प्रेरित किया। संक्रमण के विभिन्न चरणों पर ऊतक के नमूने एकत्र करके और गोनाड्स (gonads) की विस्तृत सूक्ष्मदर्शी छवियों के साथ जोड़कर, वैज्ञानिकों ने होने वाली आणविक घटनाओं का एक कालक्रम तैयार किया। इस दृष्टिकोण ने उन्हें न केवल अंतिम परिणाम, बल्कि अंग के पुनर्गठन की चरण-दर-चरण प्रक्रिया को देखने की अनुमति दी।

डेटा ने मछली के भीतर आनुवंशिक गतिविधि में एक स्पष्ट और निरंतर बदलाव का खुलासा किया। जैसे ही मादा नर में बदलना शुरू हुई, मादा बनाने के लिए जिम्मेदार जीन की गतिविधि धीरे-धीरे कम हो गई, जबकि नर विकास को चलाने वाले जीन लगातार बढ़े। इस पैटर्न ने पुष्टि की जो वैज्ञानिक देखना चाहते थे, लेकिन अध्ययन इससे कहीं आगे निकल गया और इस प्रक्रिया में विशिष्ट नए खिलाड़ियों की पहचान की। शोधकर्ताओं ने पाया कि लिंग परिवर्तन केवल प्रजनन जीनों का एक साधारण स्विच नहीं है; इसमें सूजन (inflammation) और ऊतक की सफाई की एक जटिल लहर शामिल है। प्रतिरक्षा प्रणाली और पुराने कोशिकाओं को हटाने से जुड़े जीन अत्यधिक सक्रिय हो गए, जिससे पता चलता है कि शरीर मौजूदा अंडाशय के ऊतकों को तोड़ने के लिए एक नियंत्रित सूजन संबंधी प्रतिक्रिया का उपयोग करता है। एपोप्टोसिस (apoptosis) के रूप में जानी जाने वाली यह प्रक्रिया, नए नर संरचनाओं के निर्माण के लिए रास्ता साफ करती है, जो पुनर्निर्माण शुरू होने से पहले एक आवश्यक विध्वंस चरण के रूप में कार्य करती है।

प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया के अलावा, अध्ययन ने पहले से अज्ञात जीनों के एक सेट पर प्रकाश डाला जो इस परिवर्तन के लिए महत्वपूर्ण प्रतीत होते हैं। ये नए उम्मीदवार स्थापित सेक्स जीनों के साथ मिलकर गोनाड के बड़े पुनर्गठन का समन्वय करने के लिए काम करते हैं। निष्कर्ष बताते हैं कि लिंग बदलने की क्षमता स्थापित विकासात्मक मार्गों और इन नवीन आनुवंशिक संकेतों के बीच एक परिष्कृत परस्पर क्रिया पर निर्भर करती है, जिसे एक अस्थायी सूजन की स्थिति के माध्यम से प्रबंधित किया जाता है। इन घटनाओं को शुरू से अंत तक मैप करके, यह कार्य एक विस्तृत चित्र प्रदान करता है कि कैसे एक प्रतिबद्ध विकासात्मक प्रक्रिया को एक अंग को पूरी तरह से बदलने के लिए उलट दिया जा सकता है। यह शोध न्यूज़ीलैंड स्पॉटेड व्रास को लिंग परिवर्तन के अध्ययन के लिए एक शक्तिशाली नए मॉडल के रूप में स्थापित करता है, जो विकास की प्लास्टिसिटी (plasticity) और जानवरों के लिंग निर्धारण के विकास के बारे में एक स्पष्ट समझ प्रदान करता है।