The structure of the Cardiophorinae-Dendrometrinae clade (Coleoptera: Elateridae) is the weakest point of the current click-beetle phylogenetics and classification

प्राकृतिक दुनिया में, जीवन का इतिहास हर जीवित प्राणी के जीन में लिखा होता है, लेकिन उस इतिहास को पढ़ना अक्सर एक टूटे हुए फूलदान को फिर से जोड़ने की कोशिश करने जैसा है, जहाँ कुछ हिस्से गायब हैं और अन्य संदिग्ध रूप से एक जैसे दिखते हैं। उन वैज्ञानिकों के लिए जो यह अध्ययन करते हैं कि प्रजातियाँ कैसे संबंधित हैं, 'क्लिक बीटल' (click beetles) नामक कीटों का एक समूह लंबे समय से एक विशेष रूप से कठिन पहेली बना हुआ है। ये बीटल, जो शिकारियों से बचने के लिए अपने शरीर को झटकने और हवा में उछलने की अपनी क्षमता के लिए प्रसिद्ध हैं, 'एलेटेरिडे' (Elateridae) नामक परिवार से संबंधित हैं। इस परिवार के भीतर, शोधकर्ताओं ने दशकों तक कई प्रमुख समूहों, या उप-परिवारों (subfamilies) के बीच के संबंधों को सुलझाने का प्रयास किया है, जो ऐसा प्रतीत होता है कि बहुत तेज़ी से और बहुत कम समय के अंतराल में विकसित हुए हैं। जब विकास इतनी तेज़ी से होता है, तो वे जेनेटिक संकेत जो आमतौर पर वैज्ञानिकों को बताते हैं कि कौन किससे संबंधित है, धुंधले और विरोधाभासी हो जाते हैं। विभिन्न विधियों का उपयोग करने वाले अलग-अलग अध्ययनों ने परस्पर विरोधी वंशावली (family trees) प्रस्तुत की हैं, जिससे इन बीटल्स का वर्गीकरण भ्रम की स्थिति में रह गया है। उनके विकासवादी इतिहास का स्पष्ट मानचित्र प्राप्त किए बिना, यह समझना कठिन है कि ये कीट कैसे विविध हुए या उन्हें उनके वास्तविक जैविक संबंधों को दर्शाने के तरीके से नाम कैसे दिया जाए।

चेक गणराज्य के पालाकी विश्वविद्यालय (Palacký University) के शोधकर्ताओं की एक टीम ने इन बीटल्स के जेनेटिक कोड का अभूतपूर्व गहराई से विश्लेषण करके इस विशिष्ट समस्या को हल किया है। केवल डीएनए के छोटे अंशों या शारीरिक विशेषताओं पर निर्भर रहने के बजाय, उन्होंने सबसे विवादास्पद समूहों का प्रतिनिधित्व करने वाली तेरह प्रजातियों के संपूर्ण जीनोम से हजारों जेनेटिक मार्करों का विश्लेषण किया। उनका लक्ष्य विरोधाभासी डेटा के शोर को काटकर उस हिस्से को खोजना था जो वास्तव में स्पष्ट है। उन्होंने जो पाया वह निश्चितता और अनिश्चितता का मिश्रण था। एक ओर, उन्होंने पुष्टि की कि बीटल्स के पांच विशिष्ट समूह वास्तव में वास्तविक, अलग वंश हैं जो लाखों वर्षों से अस्तित्व में हैं। दूसरी ओर, उन्होंने पाया कि इन पांच समूहों के एक-दूसरे से अलग होने का सटीक क्रम प्राचीन तीव्र विकास के कारण इतना गहरा रूप से उलझ गया है कि वर्तमान में कोई भी मात्रात्मक जेनेटिक डेटा इसे हल नहीं कर सकता। शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला कि इन बीटल्स के वर्गीकरण का वर्तमान तरीका मौलिक रूप से त्रुटिपूर्ण है क्योंकि यह एक स्पष्ट, शाखाओं वाले वृक्ष को थोपने की कोशिश करता है जो वास्तव में ऐसे इतिहास पर आधारित है जिसमें ऐसी कोई संरचना ही नहीं है।

यह अध्ययन क्लिक बीटल के विशिष्ट उप-परिवारों के क्लस्टर पर केंद्रित था: डेंड्रोमेट्रिन (Dendrometrinae), हाइपनोइडिना (Hypnoidinae), कार्डियोफोरिना (Cardiophorinae), और नेगास्ट्रिना (Negastriinae)। वर्षों से, वैज्ञानिक इस बात पर बहस करते रहे हैं कि क्या ये समूह एक बड़े परिवार का हिस्सा हैं या इन्हें विभाजित किया जाना चाहिए। पुराने जेनेटिक तकनीकों या शारीरिक विशेषताओं का उपयोग करने वाले पिछले अध्ययनों ने एक दर्जन अलग-अलग संभावित वंशावली प्रस्तुत की थीं, जिनमें से कोई भी एक-दूसरे से सहमत नहीं थी। कुछ ने सुझाव दिया कि एक समूह दूसरे का सिस्टर ग्रुप है, जबकि अन्य ने उन्हें पूरी तरह से अलग स्थानों पर रखा। इस सहमति की कमी का अर्थ था कि इन बीटल्स के लिए उपयोग किए जाने वाले वैज्ञानिक नाम अस्थिर थे, जो हर नए अध्ययन के प्रकाशन के साथ बदल जाते थे। शोधकर्ताओं ने इन प्रतिस्पर्धी विचारों का परीक्षण करने के लिए जेनेटिक जानकारी के एक विशाल डेटासेट का उपयोग करने का निर्णय लिया, जिसमें प्रत्येक बीटल से चार हजार से अधिक विशिष्ट जीन का विश्लेषण किया गया। उन्होंने दो अलग-अलग सांख्यिकीय दृष्टिकोणों का उपयोग करके वृक्ष बनाए: एक जो समग्र रूप से संयुक्त जेनेटिक सिग्नल को देखता है, और दूसरा जो इस तथ्य को ध्यान में रखता है कि यादृच्छिक जैविक घटनाओं के कारण व्यक्तिगत जीन का अपना अनूठा इतिहास हो सकता है।

परिणामों ने एक स्पष्ट पैटर्न प्रकट किया कि क्या ज्ञात है और क्या अज्ञात बना हुआ है। शोधकर्ताओं ने पुष्टि की कि पांच विशिष्ट समूह ठोस, अलग वंश हैं। इनमें कार्डियोफोरिना और नेगास्ट्रिना शामिल हैं, जिन्हें लंबे समय से अलग परिवारों के रूप में मान्यता प्राप्त है, और तीन अन्य समूह जिन्हें डेंड्रोमेट्रिना के नाम के तहत एक साथ रखा गया था। अध्ययन ने दिखाया कि पूर्व में डेंड्रोमेट्रिना के रूप में ज्ञात समूह वास्तव में असंबंधित वंशों का मिश्रण है। विशेष रूप से, शोधकर्ताओं ने पाया कि डिमिनी (Dimini), प्लास्टोसेरिनी (Plastocerini), और ऑक्सीनोप्टेरिनी (Oxynopterini) नामक जनजातियाँ (tribes) पहले के विचार के विपरीत मूल डेंड्रोमेट्रिना समूह से निकटता से संबंधित नहीं हैं। इसके बजाय, वे अपना अलग वंश बनाते हैं। इसी तरह, प्रोस्टर्निनी (Prosternini) जनजाति अन्य समूहों से अलग खड़ी है। एकमात्र संबंध जो उनके सभी विश्लेषणों में लगातार दिखाई दिया, वह कार्डियोफोरिना और नेगास्ट्रिना के बीच एक मजबूत साझेदारी थी, जो हमेशा एक एकल, संयुक्त जोड़ी के रूप में दिखाई दी।

हालाँकि, जब शोधकर्ताओं ने यह पता लगाने की कोशिश की कि ये पांच ठोस समूह एक-दूसरे के सापेक्ष कैसे फिट होते हैं, तो डेटा धुंधला हो गया। इन समूहों के बीच शाखाओं के बिंदुओं के लिए जेनेटिक संकेत इतने कमजोर और विरोधाभासी थे कि कंप्यूटर मॉडल एक एकल उत्तर तय नहीं कर सके। कुछ विश्लेषणों में, एक समूह अन्य के सबसे करीब दिखाई दिया; अन्य में, एक अलग समूह उस स्थान पर आ गया। शोधकर्ताओं ने निर्धारित किया कि यह भ्रम उनकी तकनीक या उनकी विधियों की विफलता नहीं है, बल्कि इन बीटल्स के इतिहास की एक वास्तविक विशेषता है। ऐसा प्रतीत होता है कि ये समूह एक बहुत ही तीव्र विस्फोट में विकसित हुए, जिससे प्रत्येक विभाजन के बीच अद्वितीय जेनेटिक परिवर्तनों को संचित करने के लिए बहुत कम समय मिला। 'इनकम्प्लीट लीनेज सॉर्टिंग' (incomplete lineage-sorting) नामक यह घटना दर्शाती है कि इन बीटल्स का जेनेटिक इतिहास एक साफ, शाखाओं वाला वृक्ष नहीं है, बल्कि एक उलझा हुआ जाल है जहाँ पूर्वजों की रेखाएं एक-दूसरे के ऊपर से गुजरती हैं। चूंकि सिग्नल बहुत शोर भरा है, इसलिए इस विकासवादी इतिहास के इस हिस्से पर एक एकल, निश्चित वंशावली थोपना भ्रामक होगा।

इस जैविक वास्तविकता को देखते हुए, लेखक एक नया वर्गीकरण तंत्र प्रस्तावित करते हैं जो प्राचीन विभाजनों के सटीक क्रम का अनुमान लगाने के बजाय स्थिरता और सटीकता को प्राथमिकता देता है। वे डेंड्रोमेट्रिना की पुरानी, व्यापक परिभाषा को छोड़ने की सिफारिश करते हैं, जिसे वे एक असमर्थित और संभवतः अप्राकृतिक समूह बताते हैं। इसके बजाय, वे विशिष्ट वंशों को उप-परिवार के स्तर तक ऊपर उठाने का सुझाव देते हैं। इसका अर्थ है ऑक्सीनोप्टेरिना (Oxynopterinae) को एक अलग उप-परिवार के रूप में पहचानना जिसमें डिमिनी, प्लास्टोसेरिनी और ऑक्सीनोप्टेरिनी जनजातियाँ शामिल हैं। वे प्रोस्टर्निना (Prosterninae) को पूर्ण उप-परिवार रैंक तक ऊपर उठाने का भी प्रस्ताव करते हैं। हाइपनोइडिना (Hypnoidinae) अपना उप-परिवार दर्जा बनाए रखता है, क्योंकि इसकी स्थिति डेंड्रोमेट्रिना या कार्डियोफोरिना और नेगास्ट्रिना की जोड़ी के सिस्टर के रूप में विवादित रही है। मूल डेंड्रोमेट्रिना को पुनर्गठित किया गया है ताकि इसमें केवल सेलेटोसोमिनी (Selatosomini), डेंड्रोमेट्रिनी (Dendrometrini), और प्लियोमिनी (Pleonomini) जनजातियाँ शामिल हों। यह नई प्रणाली स्वीकार करती है कि भले ही हम अभी यह नहीं कह सकते कि ये पांच समूह आपस में कैसे संबंधित हैं, लेकिन हम इस बात के प्रति आश्वस्त हैं कि वे क्लिक बीटल परिवार के पांच अलग, प्रमुख शाखाएँ हैं।

शोधकर्ता इस बात पर जोर देते हैं कि यह परिवर्तन बीटल्स को बहुत सारे छोटे समूहों में विभाजित करने के बारे में नहीं है, बल्कि एक ऐसा वर्गीकरण बनाने के बारे में है जो वास्तव में डेटा द्वारा समर्थित है। इस पूरे क्लस्टर में लगभग चार हजार वर्णित प्रजातियां हैं, और नए उप-परिवार लगभग एक सौ प्रजातियों वाले छोटे हाइपनोइडिना से लेकर सोलह सौ से अधिक प्रजातियों वाले बड़े डेंड्रोमेट्रिना तक विस्तृत हैं। प्रत्येक को अपने मजबूत वंश को अपना उप-परिवार रैंक देने से, वर्गीकरण स्थिर हो जाता है और भविष्य के परिवर्तनों के प्रति प्रतिरोधी हो जाता है, भले ही नया डेटा आता रहे। अध्ययन यह भी नोट करता है कि एक छोटे समूह, क्रेपिडोमेनी (Crepidomenini) के लिए, शोधकर्ता अंतिम निर्णय नहीं ले सके क्योंकि उनके पास आवश्यक जेनेटिक डेटा की कमी थी। इन्हें वर्तमान में अधिक जानकारी उपलब्ध होने तक एक अस्थायी श्रेणी में रखा गया है। अंततः, पेपर यह निष्कर्ष निकालता है कि क्लिक बीटल परिवार के इस हिस्से की संरचना वर्तमान समझ का सबसे कमजोर बिंदु है, इसलिए नहीं कि प्रयास की कमी थी, बल्कि इसलिए क्योंकि विकासवादी इतिहास स्वयं बहुत तीव्र और अराजक था कि वह एक स्पष्ट जेनेटिक निशान छोड़ सके। प्रस्तावित समाधान इस अनिश्चितता को स्वीकार करना और एक ऐसा वर्गीकरण बनाना है जो केवल उन हिस्सों को नाम दे जो निर्विवाद रूप से वास्तविक हैं।