Conservation and diversity of non-tandemly distributed rDNAs in the AM fungi revealed by interspecific comparison using an improved R. clarus genome assembly
यह अध्ययन *Rhizophagus clarus* के एक उन्नत जीनोम असेंबली का उपयोग करता है ताकि यह प्रकट किया जा सके कि आर्बसकुलर मायकोराइज़ल कवक विषम विकासवादी पैटर्न वाले गैर-टैंडम रूप से वितरित rDNA प्रतियों को बनाए रखते हैं, जहाँ अधिकांश क्षेत्र प्रजातियों के बीच की तुलना में प्रजातियों के भीतर अधिक संरक्षित होते हैं, जो संकेंद्रित विकास (concerted evolution) की एकरूपता को चुनौती देते हैं और प्रजातियों की पहचान के लिए rDNA मार्करों के उपयोग की सीमाओं को उजागर करते हैं।
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हर जीवित कोशिका के भीतर मौजूद पुस्तकालय की कल्पना कीजिए। डीएनए (DNA) की अलमारियों के बहुत गहरे भीतर, एक विशेष खंड है जो कोशिका की छोटी मशीनों, जिन्हें राइबोसोम (ribosomes) कहा जाता है, को बनाने के निर्देशों के लिए समर्पित है। ये मशीनें प्रोटीन बनाने वाली फैक्टरियाँ हैं, जो जीवन की कार्यवाहक होती हैं। यह सुनिश्चित करने के लिए कि ये फैक्टरियाँ सही ढंग से बनाई जाएं, कोशिका निर्देश नियमावली की कई प्रतियां रखती है, जिसे राइबोसोमल डीएनए (rDNA) के रूप में जाना जाता है। अधिकांश जीवित चीजों में, ये प्रतियां एक विशिष्ट स्थान पर चिपकी हुई समान फोटोकॉपी के ढेर की तरह होती हैं—एक व्यवस्थित, दोहराव वाला पैटर्न जिसे "टैंडम एरे" (tandem array) कहा जाता है। क्योंकि वे इतनी समान हैं, वैज्ञानिक लंबे समय से इन नियमावलियों का उपयोग विभिन्न प्रजातियों के कवक (fungi), पौधों और जानवरों को एक-दूसरे से अलग पहचानने के लिए एक सार्वभौमिक आईडी कार्ड के रूप में करते रहे हैं। यदि आईडी कार्ड मेल खाते हैं, तो जीवों को आमतौर पर एक ही प्रजाति माना जाता है।
लेकिन क्या होता है यदि पुस्तकालय अपनी किताबों को एक व्यवस्थित ढेर में नहीं रखता है? क्या होगा यदि उनकी प्रतियां पूरी इमारत में बिखरी हुई हों, अलग-अलग कमरों में छिपी हों, और उनमें से कुछ के पन्ने थोड़े अलग हों? यह आर्बसकुलर मायकोराइज़ल (AM) कवक नामक कवकों के एक समूह के इर्द-गिर्द घूमता रहस्य है। ये प्राचीन, अदृश्य साथी हैं जो पृथ्वी पर अधिकांश पौधों की जड़ों को गले लगाते हैं, जिससे उन्हें खाने और पीने में मदद मिलती है। लंबे समय से वैज्ञानिकों ने सोचा था कि ये कवक शायद पुस्तकालय के नियमों को तोड़ रहे हैं, लेकिन इसके प्रमाण धुंधले थे। बड़ा सवाल यह था: यदि उनके निर्देश मैनुअल बिखरे हुए और अस्त-व्यस्त हैं, तो क्या वे अभी भी एक-दूसरे की प्रतियों को समान रखते हैं? और यदि वे समान नहीं हैं, तो क्या हम अभी भी यह जानने के लिए उन पर भरोसा कर सकते हैं कि कौन कौन है?
इस अध्ययन में, शोधकर्ताओं की एक टीम ने एक विशिष्ट AM कवक, रिज़ोफैगस क्लारस (Rhizophagus clarus) के पुस्तकालय की स्पष्ट झलक पाने का निर्णय लिया। उन्होंने पूरे जीनोम की तस्वीर लेने के लिए एक सुपर-पॉवरफुल नए कैमरे (लॉन्ग-रीड सीक्वेंसिंग) का उपयोग किया, जिससे एक अत्यधिक विस्तृत मानचित्र तैयार हुआ। फिर उन्होंने इस मानचित्र की तुलना अपने करीबी संबंधी, रिज़ोफैगस इरेगुलरिस (Rhizophagus irregularis) के पहले से ज्ञात मानचित्र से की।
शोधकर्ताओं ने पाया कि R. क्लारस का "पुस्तकालय" वास्तव में अव्यवस्थित है, ठीक अपने चचेरे भाई की तरह। एक स्थान पर प्रतियों के व्यवस्थित ढेर के बजाय, rDNA मैनुअल विभिन्न गुणसूत्रों (chromosomes) में बिखरे हुए हैं, जैसे किसी हवेली के विभिन्न कमरों में छिपी हुई किताबें। इनकी केवल कुछ ही प्रतियां (लगभग 11) हैं, और वे एक-दूसरे के बगल में लाइन में नहीं हैं। इस बिखरे हुए विन्यास के बावजूद, टीम ने एक आश्चर्यजनक बात की खोज की: एक ही कवक के भीतर की प्रतियां अभी भी काफी हद तक एक जैसी हैं। यह ऐसा है जैसे, भले ही किताबें अलग-अलग कमरों में हों, कोई लगातार घूम-घूम कर यह सुनिश्चित कर रहा है कि हर पन्ने पर लिखा पाठ पूरी तरह से मेल खाता हो। यह सुझाव देता है कि कवक के पास अपनी प्रतियों को एक साथ रखे बिना भी उन्हें एकसमान रखने का एक गुप्त तरीका है।
हालाँकि, कहानी तब थोड़ी और पेचीदा हो जाती है जब आप नियमावली के विशिष्ट अध्यायों को देखते हैं। जबकि मुख्य पाठ (18S क्षेत्र) एक ही प्रजाति के भीतर लगभग पूरी तरह से समान है, "D4 क्षेत्र" (26S जीन का हिस्सा) नामक एक विशिष्ट खंड विविधताओं से भरा है। और भी अजीब बात यह है कि इनमें से कुछ विविधताएं R. क्लारस और R. इरेगुलरिस के बीच साझा की जाती हैं। यह बिल्कुल वैसा ही है जैसे दो अलग-अलग परिवारों के पास एक ही अनूठी टाइपो (लिखने की गलती) वाली पारिवारिक रेसिपी हो। ये विविधताएं यादृच्छिक गलतियाँ नहीं हैं; वे अंतिम मशीन (राइबोसोम) के भौतिक आकार को बदलने की क्षमता रखती हैं, जिससे कवक को अलग-अलग क्षमताएं या संवेदनशीलता मिल सकती है।
यह शोध पत्र बताता है कि इन कवकों में "कॉपी-एडिटिंग" (संपादन) की प्रक्रिया नियमावली के हर हिस्से पर एक समान काम नहीं करती है। कुछ हिस्सों को एक प्रजाति के भीतर सख्ती से समान रखा जाता है, जबकि अन्य हिस्सों को भिन्न होने की अनुमति दी जाती है, और कुछ विविधताएं विभिन्न प्रजातियों के बीच भी साझा की जाती हैं। इसका मतलब यह है कि यह पुरानी धारणा कि सभी rDNA प्रतियां हमेशा पूरी तरह से समान होती हैं, बहुत सरल है।
यह क्यों मायने रखता है? क्योंकि वैज्ञानिक अक्सर जंगली अवस्था में कवकों की पहचान करने के लिए इन rDNA मैनुअल्स को एक बारकोड के रूप में उपयोग करते हैं। यदि मैनुअल्स के एक ही जीव के भीतर अलग-अलग संस्करण हैं, या यदि विभिन्न प्रजातियां एक ही "टाइपो" साझा करती हैं, तो हम गलत पहचान कर सकते हैं कि कौन कौन है। यह अध्ययन चेतावनी देता है कि केवल इन जेनेटिक बारकोड पर भरोसा करना किसी व्यक्ति की पहचान केवल उसकी डायरी के एक संभावित त्रुटिपूर्ण वाक्य को देखकर करने जैसा होगा। शोधकर्ता निष्कर्ष निकालते हैं कि हालांकि इन कवकों के पास अपने डीएनए को व्यवस्थित करने का एक अनूठा, बिखरा हुआ तरीका है, फिर भी वे अपने सबसे महत्वपूर्ण निर्देशों को सुसंगत बनाए रखते हैं, लेकिन इतनी विविधता के साथ जो उनकी विकासवादी कहानी को हमारी सोच से कहीं अधिक जटिल बनाती है।
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