Supergene associated with ant queen wing polymorphism and its evolutionary history in Myrmecina nipponica
यह अध्ययन एक बड़े पैमाने के सुपरजीन की पहचान करता है, जो 1.75 Mbp के व्युत्क्रमण (inversion) और स्थानांतरण (translocation) द्वारा अभिलक्षित है, जो *Myrmecina nipponica* की रानियों में पंख बहुरूपता (wing polymorphism) को नियंत्रित करता है और संभवतः पोषण संबंधी प्रतिक्रियाओं के ट्रांसक्रिप्शनल विनियमन के माध्यम से जाति निर्धारण (caste determination) को मध्यस्थता देने के लिए *Myrmecina* प्रजातियों के भीतर और उनके बीच विकसित हुआ है।
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एक चींटी की कॉलोनी की कल्पना एक हलचल भरे शहर के रूप में करें। अधिकांश चींटी शहरों में, "मेयर" (रानी) एक विशेष वर्दी के साथ पैदा होती है: पंख। वह उड़ जाती है, एक नई जगह ढूंढती है, और शून्य से एक नया शहर शुरू करती है। यह करने का मानक, प्राचीन तरीका है।
लेकिन Myrmecina nipponica नामक एक विशिष्ट जापानी चींटी प्रजाति में, कुछ रानियाँ बिना पंखों के पैदा होती हैं। वे सामान्य श्रमिक चींटियों की तरह दिखती हैं। उड़ने के बजाय, वे एक नई कॉलोनी शुरू करने के लिए अपनी श्रमिक बहनों के साथ पैदल चलती हैं। यह कुछ ऐसा है जैसे एक मेयर जो सिटी हॉल छोड़कर नहीं जाना चाहता, बल्कि एक सुरक्षा दल के साथ एक नए पड़ोस में बस जाता है।
लंबे समय तक, वैज्ञानिक आश्चर्य करते रहे: क्या यह अंतर इस कारण से है कि बेबी चींटियाँ कितना खाती हैं (पर्यावरण), या यह उनके डीएनए (जेनेटिक्स) में लिखा है?
सातोशी मियाज़ाकी और सहयोगियों के इस शोध पत्र का कहना है: यह मुख्य रूप से डीएनए में लिखा है, लेकिन यह डीएनए का एक बहुत ही जटिल हिस्सा है।
उनकी खोज की कहानी यहाँ दी गई है, जिसे सरल अवधारणाओं में विभाजित किया गया है:
1. निर्देशों की "सुपर-बुक" (सुपरजीन)
आमतौर पर, यदि आप किसी जीव के किसी गुण को बदलना चाहते हैं, तो आप एक या दो जीन में बदलाव करते हैं। लेकिन इन चींटियों में, वैज्ञानिकों ने कुछ बहुत बड़ा पाया। उन्होंने डीएनए का एक विशाल खंड खोजा—लग लगभग 1.75 मिलियन अक्षरों लंबा—जो एक एकल, लॉक किए गए निर्देश मैनुअल की तरह कार्य करता है।
इस खंड को एक "सुपर-बुक" के रूप में सोचें।
- पंखों वाला संस्करण (Alate): इस सुपर-बुक का संस्करण "फ्लाइट मोड" के लिए एक रेसिपी की तरह है। यदि किसी चींटी के पास इस रेसिपी की दो प्रतियां हैं (एक माँ से, एक पिता से), तो वह पंख विकसित करती है।
- बिना पंखों वाला संस्करण (Ergatoid): यह संस्करण "वॉकिंग मोड" की रेसिपी है। यदि किसी चींटी के पास इस रेसिपी की एक भी प्रति है, तो वह बिना पंखों के रहती है।
वैज्ञानिकों ने पाया कि यह सुपर-बुक चार विशिष्ट पृष्ठों (जिन्हें स्कैफोल्ड कहा जाता है) से बनी है जो आपस में जुड़े हुए हैं। क्योंकि वे जुड़े हुए हैं, वे आपस में इधर-उधर नहीं होते जब चींटियाँ प्रजनन करती हैं। यह सुनिश्चित करता है कि "फ्लाइट" और "वॉकिंग" निर्देश अलग और स्पष्ट बने रहें।
2. महान डीएनए "फ्लिप" (DNA Flip)
यह सुपर-बुक कैसे आपस में जुड़ गई? वैज्ञानिकों को चींटी के विकासवादी इतिहास में एक बड़े हादसे के प्रमाण मिले।
डीएनए की एक लंबी रिबन की कल्पना करें। अतीत में किसी बिंदु पर, इस रिबन का एक बड़ा हिस्सा उल्टा हो गया और दूसरी जगह कूद गया।
- बिना पंखों वाली चींटियों में, यह रिबन उल्टा और स्थानांतरित है।
- पंखों वाली चींटियों में, रिबन मूल, सीधी स्थिति में है।
क्योंकि रिबन उल्टा है, वे डीएनए का आदान-प्रदान करने की कोशिश करते समय ठीक से मिल नहीं पाते हैं। यह एक ऐसी जैकेट को ज़िप करने की तरह है जिसके दांत गलत दिशा में हैं। यह "ज़िपर जाम" पंखों वाले और बिना पंखों वाले निर्देशों को आपस में मिलने से रोकता है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि गुण शुद्ध बने रहें।
3. "स्विच" और "डायल"
यह शोध पत्र बताता है कि इस सुपर-बुक में ऐसे जीन हैं जो चींटी के शरीर के लिए मास्टर कंट्रोल पैनल की तरह कार्य करते हैं।
- मेटाबॉलिज्म (चयापचय): सुपर-बुक में ऐसे जीन हैं जो चींटी को चीनी और ऊर्जा संसाधित करने में मदद करते हैं। यह कई कीटों में महत्वपूर्ण है क्योंकि बहुत अधिक चीनी खाने से वे हार्मोन को सक्रिय करती है जो उन्हें रानी के रूप में विकसित होने के लिए प्रेरित करते हैं।
- हार्मोन का संबंध: सुपर-बुक में ज्वැනිले हार्मोन (JH) बनाने वाली मशीनरी के हिस्से शामिल हैं। यह हार्मोन "बॉस" है जो तय करता है कि एक चींटी श्रमिक बनेगी या रानी।
- परिणाम: बिना पंखों वाला सुपर-बुक संस्करण चींटी के भोजन के प्रति प्रतिक्रिया को बदल देता है। भले ही चींटी अच्छा खाती हो, "बिना पंखों वाले" निर्देश कह सकते हैं, "भोजन के संकेत को अनदेखा करो; पंख मत उगाओ।"
4. दूसरा "रिमोट कंट्रोल" (ALP1 जीन)
जबकि सुपर-बुक मुख्य चालक है, वैज्ञानिकों ने एक दूसरा, छोटा जीन पाया जिसे ALP1 कहा जाता है जो एक बैकअप रिमोट कंट्रोल के रूप में कार्य करता है।
- यह जीन उत्तरी और मध्य आबादी वाली चींटियों के लिए बहुत महत्वपूर्ण है लेकिन दक्षिणी आबादी में इसका कोई महत्व नहीं दिखता।
- ऐसा लगता है कि यह बिना पंखों वाला निर्णय लेने में मदद करने के लिए मुख्य सुपर-बुक के साथ मिलकर काम करने के लिए हाल ही में विकसित हुआ है।
5. प्रकृति 100% सख्त नहीं है
यह शोध पत्र एक बहुत ही महत्वपूर्ण बात बताता है: जेनेटिक्स नियति नहीं है।
भले ही सुपर-बुक शक्तिशाली है, लेकिन यह एक पूर्ण स्विच नहीं है।
- वैज्ञानिकों ने एक ऐसी चींटी पाई जिसके पास "बिना पंखों वाला" डीएनए था लेकिन फिर भी उसमें पंख विकसित हुए।
- वे यह भी जानते हैं कि यदि आप एक "बिना पंखों वाली" बेबी चींटी को बहुत ठंडे वातावरण (सर्दियों का अनुकरण करते हुए) में पालते हैं, तो उसे पंख विकसित करने के लिए प्रेरित किया जा सकता है।
इसका मतलब है कि सुपर-बुक झुकाव या पूर्वाग्रह निर्धारित करती है। यह एक चींटी को बिना पंखों वाला या पंखों वाला होने की संभावना देती है, लेकिन पर्यावरण (जैसे तापमान या भोजन) अभी भी निर्णय को एक तरफ या दूसरी तरफ धकेल सकता है।
सारांश
संक्षेप में, इस शोध पत्र ने खोजा कि जापानी चींटियों में उड़ने वाली रानियों और पैदल चलने वाली रानियों के बीच का अंतर एक विशाल, उल्टे हुए डीएनए खंड द्वारा नियंत्रित होता है जिसे सुपरजीन कहा जाता है। यह सुपरजीन एक लॉक किए गए निर्देश मैनुअल की तरह कार्य करता है जो "पंख" और "बिना पंखों वाले" गुणों को आपस में मिलने से रोकता है। यह चींटी के शरीर की भोजन और हार्मोन के प्रति प्रतिक्रिया को बदलकर काम करता है। हालाँकि, यह सिस्टम एक कठोर रोबोट नहीं है; पर्यावरण अभी भी अंतिम परिणाम को प्रभावित कर सकता है, जो यह दर्शाता है कि प्रकृति अपने समाज के निर्माण के लिए हार्ड-कोडेड डीएनए और लचीले पर्यावरणीय संकेतों दोनों का उपयोग करती है।
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