Organisms associated with siphonophores revealed by short-read whole-genome sequencing
213 साइफोफोर (siphonophore) नमूनों के जीनोमिक डेटा का पुन: विश्लेषण करके, शोधकर्ताओं ने संबद्ध बैक्टीरिया, शिकार, परजीवी और एंडोसिमबायोंट्स (endosymbionts) की एक विविध श्रेणी का पता लगाया, जो यह प्रदर्शित करता है कि जीनोम अनुक्रमण से प्राप्त "आणविक बायकैच" (molecular bycatch) खुले महासागर के जीवों की पारिस्थितिक विविधता को प्रकट करने के लिए एक मूल्यवान विधि है।
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खुला महासागर एक विशाल, त्रि-आयामी दुनिया है जहाँ जीवन अक्सर आँखों के सामने होते हुए भी छिपा रहता है। इसके सबसे सफल निवासियों में साइफोनोफोर (siphonophores) शामिल हैं, जो औपनिवेशिक जीव हैं और मोतियों की जीवित मालाओं की तरह पानी में तैरते रहते हैं। हालाँकि वे एक अकेले जीव की तरह दिखते हैं, लेकिन वास्तव में वे विशिष्ट व्यक्तियों के विशाल समुदाय हैं जो एक इकाई के रूप में मिलकर काम करते हैं। ये जेली जैसे शिकारी दुर्जेय शिकारी होते हैं, जो मछली और क्रस्टेशियंस (कवच वाले जीव) को पकड़ने के लिए लंबे, डंक मारने वाले टेंटाकल का उपयोग करते हैं। लेकिन एक साइफोनोफोर की कहानी केवल इस बात पर समाप्त नहीं होती कि वह क्या खाता है। उसका शरीर एक गतिशील पारिस्थितिकी तंत्र भी है, जो विभिन्न अन्य जीवों की मेजबानी करता है जो उसकी सतह पर या उसके ऊतकों के भीतर रहते हैं। ये साथी, सूक्ष्म बैक्टीरिया से लेकर छोटे परजीवी तक, अध्ययन करना कठिन है क्योंकि वे अक्सर इतने छोटे होते हैं कि देखे न जा सकें या इतने नाजुक होते हैं कि मेजबान को नष्ट किए बिना उन्हें पकड़ा न जा सके। लंबे समय तक, वैज्ञानिक जानते थे कि ये सहयोगी मौजूद हैं, लेकिन उन्हें इस बारे में बहुत कम जानकारी थी कि वे कौन हैं या विभिन्न प्रजातियों और महासागरीय क्षेत्रों में वे कैसे भिन्न होते हैं।
येल यूनिवर्सिटी और ग्रांस्किन यूनिवर्सिटी (University of Gdańsk) के शोधकर्ताओं की एक टीम ने इन छिपे हुए पड़ोसियों को अलग से पकड़े बिना देखने का एक चतुर तरीका खोज निकाला। उन्होंने अपना ध्यान उस विशाल आनुवंशिक डेटा की ओर लगाया जो एक अलग उद्देश्य के लिए पहले से ही एकत्र किया गया था: साइफोनोफोर के जीनोम का अनुक्रमण (sequencing) करना। जब वैज्ञानिक किसी जीव के डीएनए का अनुक्रमण करते हैं, तो मशीन मौजूद आनुवंशिक सामग्री के हर टुकड़े को पढ़ लेती है। इसका अर्थ यह है कि मेजबान के अपने डीएनए के साथ-साथ, मशीन किसी भी बैक्टीरिया, वायरस, परजीवी या यहाँ तक कि हाल ही के भोजन के अवशेषों के डीएनए को भी कैप्चर कर लेती है। शोधकर्ताओं ने इस आकस्मिक जानकारी को "आणविक बायकैच" (molecular bycatch) कहा। दुनिया के विभिन्न हिस्सों से एकत्र किए गए 213 साइफोनोफोर नमूनों के कच्चे डेटा का पुन: परीक्षण करके, वे मेजबान के आनुवंशिक कोड को छानकर उसमें रहने वाले कई अन्य जीवन की पहचान करने में सक्षम हुए।
शोधकर्ताओं ने डेटा को साफ करना शुरू किया, जिसमें साइफोनोफोर के अपने डीएनए की अत्यधिक मात्रा को हटा दिया गया। जो बचा था, वह अन्य जीवों के आनुवंशिक हस्ताक्षरों का एक खजाना था। उन्होंने पाया कि इन जीवों पर रहने वाले बैक्टीरिया समुदाय आश्चर्यजनक रूप से विविध थे। सबसे आम समूहों में Metamycoplasmataceae नामक बैक्टीरिया शामिल थे, जो छोटे, दीवार-रहित सूक्ष्मजीव हैं और ऑक्टोकोरल (octocorals) और बास्केट स्टार जैसे अन्य समुद्री जीवों पर भी पाए जाते हैं। अध्ययन ने दिखाया कि ये बैक्टीरिया केवल यादृच्छिक यात्री नहीं हैं; उनकी उपस्थिति इस बात पर निर्भर करती है कि साइफोनोफोर कहाँ रहता है। उदाहरण के लिए, दक्षिण-पश्चिमी प्रशांत और हिंद महासागर के नमूनों में विशिष्ट प्रकार के ये बैक्टीरिया आम थे, लेकिन मध्य प्रशांत के नमूनों में दुर्लभ थे। यह सुझाव देता है कि भूगोल इन तैरते हुए उपनिवेशों की सूक्ष्म दुनिया को आकार देने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
बैक्टीरिया के अलावा, आनुवंशिक बायकैच ने साइफोनोफोर के आहार की एक स्पष्ट तस्वीर भी पेश की। फिसलिया (Physalia) वंश के नमूनों में, जिसमें प्रसिद्ध पुर्तगाली मैन ओ वॉर (Portuguese man o' war) शामिल है, शोधकर्ताओं को मछली, कोपोड्स (copepods) और अन्य छोटे क्रस्टेशियंस का डीएनए मिला। एक विशेष रूप से दिलचस्प खोज हवाई के पानी से एकत्र किए गए एक नमूने से मिली। इसके भीतर मौजूद आनुवंशिक सामग्री 'अल्फोंसिनो' (alfonsino) से मेल खाती थी, जो एक गहरी समुद्री मछली है जो वयस्क होने पर आमतौर पर समुद्र तल के पास रहती है। चूंकि साइफोनोफोर सतह के पास रहता है, इसलिए इस मछली के डीएनए की उपस्थिति संभवतः यह दर्शाती है कि शिकारी ने मछली के बच्चों को पकड़ा था, जो गहरे समुद्र में बसने से पहले ऊपरी महासागर में तैरते हैं। इस पद्धति ने साइफोनोफोर के आहार की प्रत्यक्ष, आणविक पुष्टि प्रदान की, जिससे उन शिकारों का पता चला जो पारंपरिक पेट सामग्री अध्ययनों में अनदेखे रह सकते थे।
डेटा ने परजीवियों की एक छिपी हुई दुनिया को भी उजागर किया। शोधकर्ताओं ने फ्लैटवॉर्म (flatworms) के आनुवंशिक हस्ताक्षरों की पहचान की, जिनमें फ्लुक्स (flukes) और टेपवर्म (tapeworms) दोनों शामिल थे, जो साइफोनोफोर के भीतर या उस पर जीवित रहते हैं। ये परजीवी जटिल जीवन चक्रों का हिस्सा हैं जिनमें अक्सर मछलियाँ शामिल होती हैं। उदाहरण के लिए, अध्ययन ने साइफोनोफोर में पाए गए लार्वा को माही-माही और मैकेरल (mackerel) में रहने वाले वयस्क परजीवियों से जोड़ा। यह संबंध बताता है कि जब एक मछली साइफोनोफोर को खाती है, तो वह परजीवी के जीवन के अगले चरण को भी निगल रही होती है। अध्ययन में अमीबा और उनके अपने आंतरिक बैक्टीरिया भागीदारों के प्रमाण भी मिले, जो एक नेस्टेड पदानुक्रम (nested hierarchy) की ओर संकेत करते हैं जहाँ एक जीव दूसरे के भीतर रहता है, जो बदले में साइफोनोफोर के भीतर रहता है।
हर नमूने से सूचना की समृद्ध फसल नहीं मिली। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि नमूना लिया गया ऊतक (tissue) का प्रकार और जीव को कैसे संरक्षित किया गया था, यह इस बात को प्रभावित कर सकता है कि क्या पाया गया। समुद्र तटों से एकत्र किए गए और अल्कोहल में संरक्षित किए गए नमूने कभी-कभी उन बैक्टीरिया के लक्षण दिखाते थे जो जीव के मरने के बाद बढ़ सकते थे, बजाय उन जो उसके जीवित रहने के दौरान उसके साथ रहते थे। इन सीमाओं के बावजूद, अध्ययन ने प्रदर्शित किया कि एक उद्देश्य के लिए एकत्र किया गया आनुवंशिक डेटा प्राकृतिक इतिहास के बारे में आश्चर्यजनक मात्रा में जानकारी प्रकट कर सकता है। इस आणविक बायकैच को देखकर, वैज्ञानिक अब उन पात्रों के विविध समूह को देख सकते हैं जो एक साइफोनोफोर के जीवन को साझा करते हैं, उनकी त्वचा पर रहने वाले सूक्ष्मजीवों से लेकर मछली को हस्तांतरित होने की प्रतीक्षा कर रहे परजीवियों तक। यह दृष्टिकोण एक एकल जीनोम परियोजना को खुले महासागर के संपूर्ण पारिस्थितिकी तंत्र की खिड़की में बदल देता है, जो इन तैरते हुए शिकारियों के आसपास की जटिल जीवन श्रृंखला को समझने का एक नया तरीका प्रदान करता है।
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