“Who did you eat before I ate you?”: a metagenomic analysis of gut contents of the Arctic lamprey (Lethenteron camtschaticum) during its feeding phase (Gulf of Ob, Kara Sea)
इस अध्ययन ने ओब की खाड़ी में आर्कटिक लैंप्रे के आंतों की सामग्री के शॉटगन मेटाजेनोमिक अनुक्रमण (shotgun metagenomic sequencing) का उपयोग व्हाइटफिश (कोरेगोनस) को उनके प्राथमिक शिकार के रूप में पहचानने के लिए किया, जो क्षेत्रीय आहार पारिस्थितिकी को स्पष्ट करने के लिए इस पद्धति की उपयोगिता को प्रदर्शित करता है और साथ ही क्यूरेटेड, स्थान-विशिष्ट संदर्भ डेटाबेस की आवश्यकता पर भी प्रकाश डालता है।
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आर्कटिक के ठंडे, अंधेरे पानी में, लैम्प्रे नामक एक बिना जबड़े वाली मछली करोड़ों वर्षों से जीवित है, जो अन्य मछलियों से चिपककर और उनके रक्त और मांस खाकर जीवित रहती है। हालांकि ये जीव प्राचीन और सुप्रसिद्ध हैं, वैज्ञानिक लंबे समय से यह समझने के लिए संघर्ष कर रहे हैं कि वे विशिष्ट क्षेत्रों में वास्तव में क्या खाते हैं। लैम्प्रे के पेट के भीतर देखने की पारंपरिक विधियाँ अक्सर विफल हो जाती हैं क्योंकि शिकार के कोमल ऊतक इतनी जल्दी पच जाते हैं कि भोजन की पहचान करने के लिए कोई हड्डियाँ या शल्क (scales) शेष नहीं बचते। इसे हल करने के लिए, शोधकर्ताओं ने 'शॉटगन मेटाजेनोमिक्स' नामक एक आधुनिक तकनीक का रुख किया है। भौतिक अवशेषों को खोजने के बजाय, यह विधि पेट की सामग्री में पाए जाने वाले आनुवंशिक कोड, या डीएनए (DNA) को पढ़ती है। प्रत्येक मौजूद आनुवंशिक अंश का अनुक्रम (sequence) पढ़कर, वैज्ञानिक उस मछली की प्रजाति की पहचान कर सकते हैं जिसे खाया गया था, भले ही वह भोजन तरल पेस्ट में बदल गया हो। इन आहारों को समझना मछली की आबादी के प्रबंधन और समुद्री खाद्य जाल (food webs) के संतुलन को बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है, विशेष रूप से तेजी से बदलते आर्कटिक वातावरण में।
अगस्त 2018 में, शोधकर्ताओं ने रूस की कारा सागर में ओब की खाड़ी (Gulf of Ob), जो एक विशाल मुहाना है, से दो आर्कटिक लैम्प्रे एकत्र किए। ये मछलियाँ एक मानक अनुसंधान सर्वेक्षण के हिस्से के रूप में पकड़ी गई थीं, और उनके आंतों की सामग्री का विश्लेषण के लिए सावधानीपूर्वक संरक्षण किया गया था। इसके अंदर की सामग्री पहचानने योग्य अंगों का संग्रह नहीं थी, बल्कि रक्त और कुचले हुए मांसपेशियों के ऊतकों के अनुरूप एक अर्ध-पचित, लाल-भूरा पेस्ट था। इन लैम्प्रे के अंतिम भोजन की पहचान करने के लिए, टीम ने इस पेस्ट से सारा डीएनए निकाला और एक शक्तिशाली विधि का उपयोग करके इसका अनुक्रम तैयार किया जो एक साथ लाखों आनुवंशिक अंशों को पढ़ सकती है। चुनौती यह थी कि आंत में लैम्प्रे के स्वयं के डीएनए, बैक्टीरिया, और नमूनों को संभालने वाले शोधकर्ताओं का मिश्रण था, जिन्हें वास्तविक आहार संबंधी संकेत को प्रकट करने के लिए बाहर निकालना आवश्यक था।
मानव, बैक्टीरिया और लैम्प्रे होस्ट के आनुवंशिक शोर को हटाने के बाद, शेष डेटा ने उन शिकारियों द्वारा उपभोग किए गए भोजन की एक स्पष्ट तस्वीर पेश की। विश्लेषण से पता चला कि इस क्षेत्र में आर्कटिक लैम्प्रे के लिए प्राथमिक खाद्य स्रोत व्हाइटफिश (whitefish) है, जो कोरोगोनस (Coregonus) वंश की मछलियों का एक बड़ा समूह है। एक लैम्प्रे में, व्हाइटफिश का डीएनए पहचाने गए मछली आनुवंशिक पदार्थ का लगभग दो-तिहाई हिस्सा था, जबकि दूसरी में, इसने चार-पांचवें हिस्से से अधिक का प्रतिनिधित्व किया। यह निष्कर्ष पुष्टि करता है कि ओब की खाड़ी में, ये लैम्प्रे छोटी प्रजातियों के केवल परजीवी होने के बजाय बड़ी, प्रचुर मछलियों के शिकारी के रूप में कार्य करते हैं। अध्ययन में अन्य मछलियों के निशान भी मिले, जिनमें नाइन-स्पाइन्ड स्टिकलबैक (nine-spined stickleback), आर्कटिक चार (Arctic char) और कॉड परिवार के सदस्य शामिल थे, हालांकि ये बहुत कम मात्रा में दिखाई दिए।
शोधकर्ताओं को इन परिणामों की व्याख्या करने में सावधान रहना पड़ा क्योंकि उनके द्वारा उपयोग किए गए मछली के आनुवंशिक डेटाबेस पूर्ण नहीं थे। प्रारंभिक डेटा में ऐसी मछली प्रजातियों के आनुवंशिक मिलान मिले जो आर्कटिक में नहीं रहती हैं, जैसे कि अमेरिका या अफ्रीका में पाई जाने वाली उष्णकटिबंधीय प्रजातियां। इन्हें वैज्ञानिक संदर्भ पुस्तकालयों (reference libraries) में अंतराल के कारण हुई त्रुटियों के रूप में पहचाना गया, जो कि अच्छी तरह से अध्ययन की गई, आर्थिक रूप रूप से महत्वपूर्ण मछलियों की ओर अत्यधिक झुके हुए हैं और आर्कटिक प्रजातियों पर पर्याप्त डेटा की कमी रखते हैं। इसे ठीक करने के लिए, टीम ने एक प्रणाली विकसित की जिसने आनुवंशिक निष्कर्षों को उन मछलियों के विरुद्ध तौला जो वास्तव में ओब की खाड़ी में रहती हैं। इस दृष्टिकोण ने उन्हें उन विदेशी, असंभव मिलानों को विश्वासपूर्वक खारिज करने और स्थानीय प्रजातियों पर ध्यान केंद्रित करने में सक्षम बनाया जो वास्तव में लैम्प्रे के पेट में मौजूद थीं।
गुल्फ ऑफ ओब में पाया गया आहार दुनिया के अन्य हिस्सों में देखी गई स्थितियों के बिल्कुल विपरीत है। उदाहरण के लिए, बेरिंग सागर में, आर्कटिक लैम्प्रे को मुख्य रूप से कैपेलिन (capelin) और हेरिंग (herring) जैसी छोटी, झुंड में रहने वाली मछलियों को खाते हुए पाया गया है। हालांकि, रूसी आर्कटिक के लैम्प्रे स्पष्ट रूप से उन बड़ी व्हाइटफिश को लक्षित कर रहे हैं जो उनके स्थानीय जलक्षेत्र में हावी हैं। यह अंतर लैम्प्रे की आहार संबंधी लचीलेपन को उजागर करता; वे एक ही प्रकार के शिकार पर टिके नहीं रहते बल्कि अपने विशिष्ट वातावरण में उपलब्ध सबसे बड़े, पौष्टिक मछलियों के अनुसार खुद को ढाल लेते हैं। अध्ययन में यह भी नोट किया गया कि जांचे गए दो व्यक्तिगत लैम्प्रे के आहार थोड़े भिन्न थे, जिसमें एक ने मछलियों के अधिक विविध मिश्रण को खाया था जबकि दूसरे ने लगभग विशेष रूप से व्हाइटफिश का सेवन किया था। यह सुझाव देता है कि व्यक्तिगत आहार इतिहास और स्थानीय उपलब्धता यह निर्धारित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं कि प्रत्येक लैम्प्रे क्या खाता है।
यद्यपि यह अध्ययन यूरोपीय आर्कटिक में आर्कटिक लैम्प्रे के आहार की पहली आणविक झलक प्रदान करता है, लेखक स्वीकार करते हैं कि उनका नमूना आकार बहुत छोटा था, जिसमें केवल एक स्थान और समय से दो मछलियाँ शामिल थीं। वे चेतावनी देते हैं कि यह प्रजातियों के आहार पारिस्थितिकी तंत्र का एक पूर्ण विवरण होने के बजाय एक खोजपूर्ण दृष्टिकोण है। कुछ मछली डीएनए, जैसे कि स्टिकलबैक का डीएनए, माध्यमिक उपभोग (secondary consumption) का परिणाम भी हो सकता है, जिसका अर्थ है कि लैम्प्रे ने सीधे स्टिकलबैक को खाने के बजाय हाल ही में स्टिकलबैक को खा जाने वाली मछली को खाया होगा। इन सीमाओं के बावजूद, अनुसंधान सफलतापूर्वक यह प्रदर्शित करता है कि शॉटगन मेटाजेनोमिक्स उन जानवरों के आहार का अध्ययन करने के लिए एक शक्तिशाली उपकरण है जहाँ पारंपरिक विधियाँ विफल हो जाती हैं। यह वैज्ञानिकों को आर्कटिक प्रजातियों के लिए बेहतर, अधिक पूर्ण आनुवंशिक पुस्तकालय बनाने की तत्काल आवश्यकता को भी रेखांकित करता है ताकि भविष्य के अध्ययन और भी अधिक सटीकता के साथ शिकार की पहचान कर सकें।
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