Multipartite mitochondrial genomes and phylogenetic relationships of five newly characterized chewing-louse species of placental mammals (Parvorder Trichodectera)
यह अध्ययन पांच नव-अनुक्रमित चबाने वाले जू (chewing-louse) प्रजातियों के खंडित, बहु-भागीय माइटोकॉन्ड्रियल जीनोमों का लक्षण वर्णन करता है, जो संरक्षित जीन व्यवस्थाओं, व्यापक अंतर-गुणसूत्र पुनर्संयोजन और एक विकासात्मक पैटर्न को प्रकट करता है जो कृंतकों (rodents) और मांसाहारियों (carnivorans) के बीच एक प्राचीन मेजबान स्विच (host switch) का समर्थन करता है।
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मनुष्यों से लेकर कीटों तक, अधिकांश जीव अपने कोशिकीय ऊर्जा संयंत्रों, जिन्हें माइटोकॉन्ड्रिया कहा जाता है, को एक बहुत ही विशिष्ट तरीके से ढोते हैं। प्रत्येक कोशिका के भीतर, इन ऊर्जा संयंत्रों को चलाने वाला डीएनए आमतौर पर एक एकल, सुव्यवस्थित, गोलाकार लूप में पैक होता है। यह लूप संक्षिप्त है और कोशिका को जीवित रखने के लिए निर्देशों का एक मानक सेट रखता है। हालाँकि, प्रकृति कभी-कभी इस नियम को तोड़ देती है। चबाने वाले जूओं (chewing lice) नामक कीटों के एक समूह में, जो स्तनधारियों के बालों पर रहते हैं, यह एकल लूप टूट गया है। एक घेरे के बजाय, उनका माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए कई छोटे, अलग-अलग वृत्तों में बिखरा हुआ है, जैसे कि एक हाथ में पकड़े गए एकल घेरे के बजाय मेज पर फैले ताश के पत्तों का डेक हो। यह खंडित होना जंतु जगत में एक दुर्लभ और पहेलीनुमा घटना है, और वैज्ञानिक लंबे समय से यह सोच रहे थे कि ये छोटे टुकड़े कैसे व्यवस्थित रहते हैं और वे पहली बार कैसे विकसित हुए।
यूनिवर्सिटी ऑफ नदर्न आयोला के शोधकर्ताओं की एक टीम ने हाल ही में इन जूओं के एक विशिष्ट समूह की ओर ध्यान आकर्षित किया जिसे ट्राइकोडेक्टेरा (Trichodera) कहा जाता है। जबकि इस समूह में लगभग 400 ज्ञात प्रजातियां हैं, वैज्ञानिकों अब तक केवल छह के खंडित डीएनए का मानचित्रण कर पाए थे। इन रिक्त स्थानों को भरने के लिए, शोधकर्ताओं ने अपने स्तनधारी मेजबानों, जिनमें पॉकेट गोफर्स, स्कंक और रैकून शामिल हैं, से जू की पांच नई प्रजातियों को एकत्र किया। उन्होंने व्यक्तिगत जूओं से डीएनए को सावधानीपूर्वक निकाला, जिसमें एक ऐसी प्रक्रिया शामिल थी जिसमें छोटे कीटों को तोड़ना और उनके पूर्ण चित्र को बनाने के लिए उनके आनुवंशिक पदार्थ की नकल करना शामिल था। उन्होंने जो पाया वह इन टूटे हुए जीनोम के कार्य करने के तरीके और ये जू एक-दूसरे से कैसे संबंधित हैं, इसकी एक जटिल लेकिन सुसंगत कहानी थी।
अध्ययन ने पुष्टि की कि ये पांच नई प्रजातियां, अपने रिश्तेदारों की तरह, ऐसे माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम रखती हैं जो 12 से 14 अलग-अलग गोलाकार टुकड़ों से बने होते हैं। प्रत्येक टुकड़ा कुछ जीन रखता है, आमतौर पर ऊर्जा उत्पादन के लिए एक प्रमुख जीन और कुछ छोटे सहायक जीन। शोधकर्ताओं ने देखा कि जबकि मुख्य जीन अपने संबंधित वृत्तों पर लगभग समान स्थानों पर रहते थे, छोटे सहायक जीन काफी गतिशील थे, जो विभिन्न प्रजातियों में अलग-अलग वृत्तों के बीच कूदते थे। एक विशेष जीन, जो माइटोकॉन्ड्रिया को कार्य करने में मदद करता है, उसे प्रजातियों के आधार पर कई अलग-अलग स्थानों पर पाया गया, जो कभी अपने स्वयं के वृत्त पर अकेला बैठा होता है और कभी किसी अन्य जीन के साथ एक वृत्त साझा करता है। यह फेरबदल बताता है कि इन आनुवंशिक टुकड़ों की व्यवस्था स्थिर नहीं है बल्कि जैसे-जैसे जू विकसित हुए, समय के साथ बदलती रही है।
इस कार्य में एक प्रमुख खोज इन बिखरे हुए टुकड़ों को एक साथ काम करने में रखने वाली एक छिपी हुई प्रणाली का प्रमाण थी। शोधकर्ताओं ने पाया कि प्रत्येक लूस (louse) के जीनोम में डीएनए का एक विशिष्ट, गैर-कोडिंग क्षेत्र होता है जो उसी लूस के अन्य सभी टुकड़ों के क्षेत्रों के लगभग समान होता है। ये मिलान करने वाले क्षेत्र एक सार्वभौमिक कुंजी या एक साझा हस्ताक्षर की तरह कार्य करते हैं। टीम का सुझाव है कि ये समान अनुक्रम इन अलग-अलग वृत्तों को पुनर्संयोजन (recombination) नामक प्रक्रिया के माध्यम से एक-दूसरे के साथ सूचनाओं का आदान-प्रदान करने की अनुमति देते हैं। कल्पना कीजिए कि यदि आपके पास एक पुस्तकालय है जहाँ प्रत्येक पुस्तक का पहला पृष्ठ समान है; यदि एक पुस्तक क्षतिग्रस्त हो जाती है, तो आप किसी भी अन्य पुस्तक के पहले पृष्ठ का उपयोग उसे ठीक करने के लिए कर सकते हैं। इन जूओं में, आनुवंशिक सामग्री का यह निरंतर आदान-प्रदान विभिन्न वृत्तों को तालमेल में रखता है, जिससे उन्हें अलग होने और कार्य करने की क्षमता खोने से रोका जा सके।
शोधकर्ताओं ने यह देखने के लिए कि क्या उनका पारिवारिक वृक्ष उन जानवरों से मेल खाता है जिन पर वे रहते हैं, इन जूओं के बीच संबंधों का भी अध्ययन किया। उन्हें उम्मीद थी कि समान जानवरों, जैसे कि विभिन्न प्रकार के मांसाहारियों पर रहने वाले जू, आपस में निकट रूप से संबंधित होंगे। इसके बजाय, आनुवंशिक डेटा ने एक अलग कहानी बताई। धारीदार स्कंक पर पाए जाने वाले एक प्रजाति के जू, मांसाहारियों पर रहने वाले अन्य जू की तुलना में पॉकेट गोफर्स पर रहने वाले जू से अधिक निकटता से संबंधित थे। यह निष्कर्ष इस विचार का समर्थन करता है कि अतीत में किसी बिंदु पर, एक जू एक मांसाहारी (जैसे कि स्कंक या नेवले) से उछलकर एक पॉकेट गोफर पर चला गया था। चूंकि पॉकेट गोफर्स और उनके जू एक साथ विकसित होने का इतिहास रखते हैं, इस प्राचीन छलांग ने जू की एक नई वंशावली को गोफर्स के साथ विविधता लाने के लिए मंच तैयार कर दिया, जिससे स्कंक लूस, मांसाहारी जू के भाई होने के बजाय गोफर जू का आनुवंशिक चचेरा भाई बन गया।
इन पांच नई प्रजातियों के जीनोम का मानचित्रण करके, यह अध्ययन स्पष्ट करता है कि खंडित माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम कैसे कार्य करते हैं। यह दिखाता है कि भले ही डीएनए कई टुकड़ों में टूटा हुआ हो, जू लगातार आनुवंशिक आदान-प्रदान के माध्यम से उन टुकड़ों को तालमेल में रखने के लिए एक मजबूत प्रणाली विकसित कर चुके हैं। यह कार्य यह भी उजागर करता है कि इन परजीवियों का इतिहास हमेशा उनके मेजबानों के इतिहास का सरल दर्पण नहीं होता है, क्योंकि विभिन्न प्रकार के जानवरों के बीच प्राचीन छलांगों ने उनके आनुवंशिक बनावट पर एक स्थायी छाप छोड़ी है। ये निष्कर्ष इस बात पर महत्वपूर्ण प्रकाश डालते हैं कि जीवन कैसे अनुकूलित होता है जब उसके सबसे मौलिक आनुवंशिक निर्देश कई गुणसूत्रों में बिखरे हुए होते हैं।
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