Evolutionary reconstruction of bat influenza A viruses reveals segment-specific histories and host-associated selection

वायरस अनुकूलन के उस्ताद हैं, जो जीवित रहने के लिए नए वातावरण में खुद को लगातार नया रूप देते रहते हैं। इनमें सबसे सफल इन्फ्लुएंजा ए (influenza A) वायरस हैं, जो आमतौर पर पक्षियों, मनुष्यों और सूअरों के बीच कूदते हैं और कोशिकाओं की सतह पर मौजूद विशिष्ट शर्करा अणुओं से चिपक जाते हैं। दशकों तक, वैज्ञानिकों का मानना था कि ये वायरस इन सियालिक एसिड रिसेप्टर्स (sialic acid receptors) से सख्ती से बंधे हुए थे, जो एक ताले और चाबी जैसी प्रक्रिया थी जो यह तय करती थी कि वे किन जानवरों को संक्रमित कर सकते हैं। हालांकि, एक अजीब खोज ने इस दृष्टिकोण को उलट दिया जब शोधकर्ताओं ने न्यू वर्ल्ड (New World) के चमगादड़ों में इन्फ्लुएंजा वायरस पाए। इन चमगादड़ वायरसों ने मानक शर्करा चाबियों का उपयोग नहीं किया था; इसके बजाय, वे प्रतिरक्षा कोशिकाओं (immune cells) पर पाए जाने वाले एक पूरी तरह से अलग प्रकार के प्रोटीन से जुड़ने के लिए विकसित हुए थे, जिससे वे चमगादड़ कोशिकाओं में प्रवेश करने में सक्षम हुए जबकि वे सामान्य कोशिकीय रक्षा प्रणालियों से अदृश्य रहे। इस असामान्य जीव विज्ञान ने एक महत्वपूर्ण प्रश्न खड़ा कर दिया: क्या ये वायरस हाल ही में किसी अन्य जानवर से चमगादड़ों में कूदे और फिर अपने नए घर में फिट होने के लिए तेजी से बदले, या वे चमगादड़ों में बहुत लंबे समय से रह रहे थे, अपने मेजबानों के साथ चुपचाप विकसित हो रहे थे?

इसका उत्तर देने के लिए, टेक्सास टेक यूनिवर्सिटी और नॉर्थ कैरोलिना स्टेट यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं की एक टीम ने इन चमगादड़ वायरसों के आनुवंशिक इतिहास की गहराई से जांच की। उन्होंने वायरस को एक एकल इकाई के रूप में नहीं, बल्कि आठ अलग-अलग जीन खंडों के संग्रह के रूप में माना, जो ताश के एक डेक की तरह है जहाँ प्रत्येक कार्ड कहानी का एक अलग हिस्सा बताता है। प्रत्येक खंड का स्वतंत्र रूप से आनुवंशिक कोड का विश्लेषण करके, वे यह पता लगा सके कि चमगादड़ वायरस पक्षियों और स्तनधारियों के अपने चचेरे भाइयों से कब अलग हुए और अनुकूलन के संकेतों की तलाश कर सके। उनका लक्ष्य यह निर्धारित करना था कि क्या चमगादड़ वायरस एक अचानक, हालिया आक्रमण का परिणाम थे जिसके बाद अनुकूलन के लिए एक घबराहट भरी दौड़ शुरू हुई, या वे एक प्राचीन, छिपी हुई वंशावली का प्रतिनिधित्व करते थे जो सदियों से चमगादड़ों में घूम रही थी।

शोधकर्ताओं ने सबसे पहले विभाजन के समय को देखा। समय के साथ आनुवंशिक परिवर्तनों के संचय को मापकर, उन्होंने अनुमान लगाया कि चमगादड़ इन्फ्लुएंजा वायरस मुख्य इन्फ्लुएंजा परिवार से 100 और 200 साल पहले अलग हुए थे। यह निष्कर्ष एक हालिया स्पिलओवर (spillover) घटना की तुलना में कहीं अधिक गहरे इतिहास का सुझाव देता है। यदि ये वायरस कुछ दशक पहले ही चमगादड़ों में कूदे होते, तो आनुवंशिक अंतर बहुत कम होता। इसके बजाय, डेटा एक ऐसी वंशावली की ओर इशारा करता है जो मानव इतिहास के एक महत्वपूर्ण हिस्से के लिए अलग रही है, इससे बहुत पहले जब इन वायरसों की चमगादड़ों में खोज की गई थी। यह समयरेखा इस विचार का समर्थन करती है कि ये नए आगमन नहीं हैं, बल्कि एक पुराने, निरंतर आबादी के हैं जिन्हें अब तक विज्ञान द्वारा अनदेखा किया गया था।

इसके बाद, टीम ने यह जांचा कि वायरस कैसे बदल रहे थे। जब कोई वायरस एक नए मेजबान में कूदता है, तो वह अक्सर तीव्र, तीव्र विकास के दौर से गुजरता है क्योंकि वह जीवित रहने के लिए संघर्ष करता है, जो उसके पूरे जीनोम में मजबूत चयन (selection) के स्पष्ट संकेत छोड़ता है। हालाँकि, शोधकर्ताओं को इस तरह के जीनोम-व्यापी उन्माद के प्रमाण बहुत कम मिले। इसके बजाय, उन्होंने पाया कि विकासवादी दबाव केंद्रित और विशिष्ट था। केवल वायरस के कुछ हिस्सों ने ही तीव्र अनुकूलन के संकेत दिखाए, जबकि बाकी जीनोम स्थिर रहा। यह पैटर्न बताता है कि चमगादड़ वायरसों को जीवित रहने के लिए खुद को पूरी तरह से नया बनाने की आवश्यकता नहीं थी; बल्कि, उन्होंने विशिष्ट प्रोटीनों में लक्षित समायोजन किए, जो संभवतः कोशिकाओं में प्रवेश करने और चमगादड़ प्रतिरक्षा प्रणाली से बचने की अपनी क्षमता को बेहतर बनाने के लिए थे। यह स्थानीयकृत अनुकूलन एक अचानक, अराजक छलांग के बजाय अपने मेजबान के साथ दीर्घकालिक संबंध के अधिक अनुकूल है।

अध्ययन में उन "भाषाओं" को भी देखा गया जिनका उपयोग वायरस अपने प्रोटीन बनाने के लिए करते हैं। विभिन्न मेजबान अक्सर एक ही आनुवंशिक निर्देशों को लिखने के विभिन्न तरीकों का समर्थन करते हैं, जिसे कोडन उपयोग (codon usage) के रूप में जाना जाता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि चमगादान वायरसों ने कई प्रमुख जीनों में अपने स्वयं के विशिष्ट वर्तनी पैटर्न विकसित कर लिए थे, जो पक्षी या मानव फ्लू वायरसों में पाए जाने वाले पैटर्न से भिन्न थे। शैली में यह सूक्ष्म बदलाव आगे यह संकेत देता है कि चमगादड़ वायरसों ने अपने मेजबानों की विशिष्ट कोशिकीय मशीनरी के अनुकूल होने के लिए लंबे समय से चमगादड़ वातावरण के भीतर विकास किया है।

अंत में, टीम ने पारिवारिक वृक्ष (family tree) को पुनर्गठित करने का प्रयास किया ताकि यह देखा जा सके कि चमगादड़ आबादी में प्रवेश करने से पहले ये चमगादड़ वायरस कहाँ से आए थे। क्योंकि अलग-अलग जीन खंड अलग-अलग कहानियाँ बताते थे, इसलिए उत्तर सरल नहीं था। कुछ जीनों के लिए, पूर्वज पक्षी प्रतीत होते थे, जबकि अन्य के लिए, मार्ग अस्पष्ट था या अन्य स्तनधारियों की ओर इशारा कर रहा था। इतिहासों का यह मिश्रण बताता है कि चमगादड़ इन्फ्लुएंजा वायरस एक मोज़ेक (mosaic) है, जो संभवतः पुनर्संयोजन (reassortment) नामक प्रक्रिया के माध्यम से बना है, जहाँ विभिन्न वायरस जीन खंडों का आदान-प्रदान करते हैं। यह संभव है कि इन वायरसों के पूर्वज विभिन्न प्रजातियों के बीच समय के साथ घूमते रहे हों, और चमगादड़ों में बसने से पहले रास्ते में नए जीन प्राप्त किए हों। एक विशिष्ट पूर्वज की ओर एक एकल, स्पष्ट पथ की कमी वायरस के इतिहास की जटिलता और वन्यजीव वायरसों के बारे में हमारे वर्तमान ज्ञान के अंतराल को उजागर करती है।

अंततः, अध्ययन चमगादड़ इन्फ्लुएंजा वायरसों को चमगादड़ दुनिया के प्राचीन, विशिष्ट निवासी के रूप में चित्रित करता है, न कि हालिया आक्रमणकारियों के रूप में। वे सदियों से अपने मेजबानों के साथ विकसित हो रहे हैं, एक अद्वितीय वातावरण में फलने-फूलने के लिए छोटे, सटीक परिवर्तन कर रहे हैं। हालांकि वे वहां तक पहुँचने के लिए किस रास्ते का पालन करते हैं, यह जंगली चमगादड़ों के नमूनों की कमी के कारण आंशिक रूप से छिपा हुआ है, साक्ष्य एक लंबे, जटिल इतिहास की ओर इशारा करते हैं। यह खोज हमें याद दिलाती है कि वायरल दुनिया हमारी वर्तमान निगरानी की तुलना में कहीं अधिक विविध और प्राचीन है, और कुछ सबसे असामान्य वायरस सादगी से हमारे सामने मौजूद हो सकते हैं, बस हमारे करीब से देखने का इंतज़ार कर रहे हैं।