Food perception alone stimulates oviposition through serotonin signaling in Drosophila
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि *ड्रोसोफिला मेलानोगैस्टर* में, वास्तविक पोषक तत्व सेवन के बिना, यीस्ट की गंध का केवल संवेदी बोध एक ऑर्फ़िक-सेरोटोनर्जिक (Olfactory-serotonergic) तंत्रिका परिपथ के माध्यम से, जिसमें Orco और 5-HT2A रिसेप्टर्स शामिल हैं, अंडे देने की प्रक्रिया को तेजी से उत्तेजित करता है, जबकि समवर्ती जीवनकाल के कम होने को अलग तंत्र नियंत्रित करते हैं।
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द दशकों से, जीवविज्ञानी इस बात को समझते आए हैं कि एक जानवर क्या खाता है, यह इस बात को आकार देता है कि वह प्रजनन कैसे करता है। फ्रूट फ्लाई (फल मक्खी) में, जो एक छोटा कीट है जिसका उपयोग अक्सर जीवन का अध्ययन करने के लिए किया जाता है, प्रोटीन से भरपूर आहार अधिक अंडे देने की ओर ले जाता है। यह सहज रूप से समझ में आता है: संतान पैदा करने के लिए निर्माण खंडों (building blocks) की आवश्यकता होती है, और प्रोटीन उन्हें प्रदान करता है। लंबे समय तक, यह धारणा थी कि इस परिवर्तन को सक्रिय करने के लिए जानवर को वास्तव में भोजन खाना चाहिए। शरीर पोषक तत्वों को अंदर महसूस करेगा, और तभी वह ऊर्जा को प्रजनन में लगाने का निर्णय लेगा। लेकिन यह दृष्टिकोण कहानी के एक महत्वपूर्ण हिस्से को छोड़ देता है: इंद्रियों को। इससे पहले कि कोई जानवर एक निवाला भी ले, वह भोजन को सूंघता है, देखता है और उसकी आहट सुनता है। ये संवेदी संकेत पोषक तत्वों के पहुँचने से बहुत पहले ही आ जाते हैं। शोधकर्ताओं के मन में लंबे समय से यह सवाल बना हुआ था कि क्या ये शुरुआती चेतावनियाँ प्रजनन का स्विच चालू करने के लिए पर्याप्त हैं, या क्या शरीर तब तक प्रतीक्षा करता है जब तक कि भोजन वास्तव में शरीर के अंदर न चला जाए।
रटगर्स यूनिवर्सिटी और वर्मोंट यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं का एक नया अध्ययन फ्रूट फ्लाई का उपयोग करके इसी प्रश्न की पड़ताल करता है। वे जानना चाहते थे कि क्या केवल भोजन की गंध एक मादा मक्खी को अंडे देने के लिए संकेत दे सकती है, भले ही उसने एक दाना भी न खाया हो। यह पता लगाने के लिए, उन्होंने एक चतुर प्रयोग किया। उन्होंने मादा मक्खियों को एक ऐसे चैंबर में रखा जहाँ भोजन में बिल्कुल भी प्रोटीन नहीं था, केवल चीनी थी। हालाँकि, उन्होंने मक्खियों की पहुँच से ठीक बाहर जीवित यीस्ट (yeast) का एक पेस्ट रखा, जो प्रोटीन से भरपूर भोजन का स्रोत है। मक्खियाँ हवा में तैरती यीस्ट की गंध को सूंघ सकती थीं, लेकिन वे उसे छू या खा नहीं सकती थीं। शोधकर्ताओं ने फिर यह देखने के लिए निगरानी की कि क्या होता है।
परिणाम चौंकाने वाले थे। यीस्ट की गंध के कुछ ही घंटों के भीतर, मक्खियों ने उन मक्खियों की तुलना में बहुत तेज़ी से अंडे देना शुरू कर दिया जो गंध के संपर्क में नहीं आई थीं। यह तब भी हुआ जब मक्खियों ने कोई प्रोटीन नहीं लिया था। केवल गंध ही इस व्यवहार को सक्रिय करने के लिए पर्याप्त थी। शोधकर्ताओं ने पुष्टि की कि यह किसी भी गंध के प्रति सामान्य प्रतिक्रिया नहीं थी; जब उन्होंने मक्खियों को सेब के सिरके (apple cider vinegar) की गंध के संपर्क में लाया, जो एक मजबूत आकर्षण है, तो मक्खियों ने अधिक अंडे नहीं दिए। प्रतिक्रिया यीस्ट की गंध के प्रति विशिष्ट थी। इसके अलावा, जब शोधकर्ताओं ने मक्खियों की सूंघने की क्षमता को बाधित किया, तो प्रभाव गायब हो गया। मक्खियों को यीस्ट का पता लगाने और प्रक्रिया शुरू करने के लिए अपनी सूंघने की शक्ति की आवश्यकता थी।
अध्ययन ने यह भी देखा कि मक्खियों के शरीर के भीतर इस तीव्र परिवर्तन के कारण क्या हो रहा था। उन्होंने पाया कि मक्खियाँ अचानक अपने अंडाशय (ovaries) के भीतर अधिक अंडे नहीं बना रही थीं। इसके बजाय, यीस्ट की गंध ने मक्खियों को उन अंडों को छोड़ने के लिए प्रेरित किया जो पहले से ही परिपक्व थे और देने के लिए तैयार थे। यह ऐसा था जैसे गंध ने नए उत्पाद बनाने के आदेश के बजाय भंडारण को खाली करने का संकेत दिया हो। यह सुझाव देता है कि भोजन की गंध मक्खी को तत्काल कार्रवाई के लिए तैयार करती है, उसे बताती है कि पास में ही अंडे देने के लिए एक अच्छी जगह है, इससे पहले कि पोषक तत्वों का पाचन भी हो जाए।
यह समझने के लिए कि यह संकेत नाक से प्रजनन प्रणाली तक कैसे यात्रा करता है, शोधकर्ताओं ने मस्तिष्क की वायरिंग की ओर रुख किया। उन्होंने उन न्यूरॉन्स के बीच के कनेक्शन का मानचित्रण किया जो यीस्ट को सूंघते हैं और उन न्यूरॉन्स के बीच जो अंडे देने को नियंत्रित करते हैं। उन्होंने सूंघने वाले सेंसरों और अंडे देने के कमांड केंद्रों को जोड़ने वाले एक सीधे और मजबूत मार्ग की पहचान की। इस पथ के साथ, उन्होंने सेरोटोनिन (serotonin) नामक एक विशिष्ट रासायनिक संदेशवाहक की पहचान की, जो मस्तिष्क में एक स्विच की तरह कार्य करता है। जब शोधकर्ताओं ने उस रिसेप्टर को ब्लॉक कर दिया जिसका उपयोग सेरोटोनिन अपना संदेश भेजने के लिए करता है, तो मक्खियों ने यीस्ट की गंध के प्रति प्रतिक्रिया देना बंद कर दिया। इस विशिष्ट रासायनिक संकेत के बिना, भोजन की गंध अब अंडे देने के लिए प्रेरित नहीं कर सकी। इसने एक सटीक आणविक कड़ी को प्रकट किया: भोजन की गंध को एक रासायनिक संदेश में बदल दिया जाता है जो शरीर को प्रजनन करने का निर्देश देता है।
दिलचस्प बात यह है कि अध्ययन में पाया गया कि यही रासायनिक संदेशवाहक भोजन के बोध से संबंधित सब कुछ को नियंत्रित नहीं करता है। पिछले शोधों से पता चला है कि भोजन को सूंघने से मक्खी की जीवन अवधि कम हो सकती है, शायद इसलिए क्योंकि शरीर सोचता है कि वह एक समृद्ध वातावरण में है और अपने जीवन चक्र को तेज़ कर देता है। शोधकर्ताओं ने परीक्षण किया कि क्या सेरोटोनिन सिग्नल इस जीवनकाल को कम करने के लिए जिम्मेदार था। उन्होंने पाया कि यह नहीं था। यहाँ तक कि जब सेरोटोनिन सिग्नल को ब्लॉक कर दिया गया, तब भी मक्खियाँ यीस्ट की गंध के संपर्क में आने पर कम उम्र तक जीवित रहीं। इसका अर्थ है कि मस्तिष्क अंडे देने के निर्णय और उम्र बढ़ने के निर्णय को संभालने के लिए अलग-अलग मार्गों का उपयोग करता है। एक संकेत मक्खी को अभी प्रजनन करने के लिए कहता है, जबकि दूसरा अलग संकेत यह प्रभावित करता है कि मक्खी कितने समय तक जीवित रहेगी।
शोधकर्ताओं ने मक्खियों के मस्तिष्क और अंडाशय में आनुवंशिक गतिविधि की भी जांच की। उन्होंने पाया कि यीस्ट की गंध ने अल्पकाल में सक्रिय होने वाले जीन में कोई बड़ा बदलाव नहीं किया। प्रभाव तेज़ और विशिष्ट था, जो संभवतः आनुवंशिक कोड को फिर से लिखने के बजाय तंत्रिका तंत्र की मौजूदा वायरिंग के माध्यम से हुआ था। हालाँकि, जब उन्होंने उन मक्खियों को देखा जिनमें सेरोटोनिन रिसेप्टर की कमी थी, तो उन्होंने जीन गतिविधि में व्यापक परिवर्तन देखे, जिससे पता चलता है कि यह रासायनिक संदेशवाहक समय के साथ संसाधनों के प्रबंधन में एक व्यापक भूमिका निभाता है।
यह कार्य भोजन और प्रजनन के बीच के संबंध के बारे में हमारी सोच को बदल देता है। यह दिखाता है कि किसी जानवर को यह जानने के लिए कि भोजन उपलब्ध है, खाने की आवश्यकता नहीं है। इंद्रियां भविष्य की भविष्यवाणी कर सकती हैं, और शरीर उस भविष्यवाणी पर तुरंत प्रतिक्रिया दे सकता है। फ्रूट फ्लाई के लिए, यीस्ट की गंध प्रोटीन का एक वादा है, और वह वादा अगली पीढ़ी बनाने की प्रक्रिया शुरू करने के लिए पर्याप्त है। यह अध्ययन इस बात पर प्रकाश डालता है कि जीवन केवल शरीर के अंदर क्या है उसकी प्रतिक्रिया नहीं है, बल्कि इस बात की प्रतिक्रिया भी है कि इंद्रियां शरीर को बाहर क्या दिख रहा है, उसके बारे में क्या बताती हैं। खाने की क्रिया को महसूस करने की क्रिया से अलग करके, शोधकर्ताओं ने दिखाया है कि मस्तिष्क संसाधनों के उपभोग से बहुत पहले, उनके अनुमान के आधार पर जीवन-मृत्यु के निर्णय ले सकता है।
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