Tissue-specific virome variation and diversity of the Himalayan marmot on the Qinghai-Tibet Plateau

दुनिया के सबसे ऊंचे और सबसे कठिन पठार, किंगहाई-तिब्बत पठार पर, पेड़ की रेखा (ट्री लाइन) से काफी ऊपर, पतली हवा और जमा देने वाले तापमान में एक अनूठा पारिस्थितिकी तंत्र फल-फूल रहा है। यह कठोर वातावरण हिमालयी मार्मोट का घर है, जो एक बड़ा, बिल खोदने वाला कृंतक (रोडेंट) है और घनी कॉलोनियों में रहता है। दशकों से, वैज्ञानिक इन जानवरों पर बारीकी से नज़र रख रहे हैं, मुख्य रूप से इसलिए क्योंकि वे प्लेग पैदा करने वाले बैक्टीरिया के ज्ञात वाहक हैं। हालांकि, इन मार्मोटों के भीतर की वायरल दुनिया काफी हद तक एक रहस्य बनी रही है। वायरस सूक्ष्म जीव होते हैं जो जानवरों के भीतर रह सकते हैं, कभी बीमारी का कारण बनते हैं और कभी बिना किसी नुकसान के चुपचाप जीवित रहते हैं। वे अलगाव में मौजूद नहीं होते हैं; इसके बजाय, वे एक मेजबान के भीतर जटिल समुदायों का निर्माण करते हैं, एक-दूसरे के साथ और जानवर की अपनी कोशिकाओं के साथ अंतःक्रिया करते हैं। यह समझना कि कौन से वायरस एक जानवर के भीतर कहाँ रहते है, महत्वपूर्ण है क्योंकि यह वैज्ञानिकों को यह अनुमान लगाने में मदद करता है कि बीमारियाँ जानवरों से मनुष्यों में कैसे कूद सकती हैं। यदि हम केवल एक जानवर के एक हिस्से को देखते हैं, तो हम उसके द्वारा ले जाए जाने वाले पूरे चित्र को मिस कर सकते हैं।

इस पहेली को सुलझाने के लिए, किंगहाई इंस्टीट्यूट फॉर एंडेमिक डिजीज प्रिवेंशन एंड कंट्रोल के शोधकर्ताओं की एक टीम ने पूरे शरीर में हिमालयी मार्मोट के वायरल परिदृश्य (वायरल लैंडस्केप) का मानचित्रण करने का निर्णय लिया। उन्होंने किंगहाई प्रांत के दो अलग-अलग क्षेत्रों से 70 जंगली मार्मोट पकड़े और सावधानीपूर्वक जानवर के हर प्रमुख हिस्से से नमूने एकत्र किए। इसमें नाक और गले के स्वाब, रक्त, मल, और यहाँ तक कि उन पिस्सूओं (फ्लीज़) के नमूने भी शामिल थे जो जानवरों पर रहते थे। सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि उन्होंने छह आंतरिक अंगों से ऊतक (टिश्यू) के नमूने एकत्र किए: हृदय, यकृत (लीवर), प्लीहा (स्प्लीन), फेफड़े, गुर्दे और मस्तिष्क। वायरल मेटाजेनोमिक्स नामक एक शक्तिशाली तकनीक का उपयोग करके, जो वैज्ञानिकों को एक नमूने में मौजूद सभी वायरसों के जेनेटिक कोड को एक साथ पढ़ने की अनुमति देती है, उन्होंने इन 745 नमूनों का विश्लेषण किया ताकि यह देखा जा सके कि कौन से वायरस मौजूद थे और वे कैसे वितरित थे।

शोधकर्ताओं ने पाया कि मार्मोट के भीतर वायरस समान रूप से नहीं फैले हुए हैं। इसके बजाय, ऊतक का प्रकार एक फिल्टर की तरह कार्य करता है, जो यह तय करता है कि कौन से वायरस उस विशिष्ट स्थान में जीवित रह सकते हैं और पनप सकते हैं। अध्ययन से पता चला कि हृदय और मस्तिष्क में वायरसों का सबसे विविध मिश्रण था, जबकि यकृत और गुर्दे में सबसे सरल समुदाय थे। रक्त और मार्मोटों पर रहने वाले पिस्सू भी वायरसों की उच्च विविधता प्रदर्शित करते थे, जो जानवर के मल में पाए जाने वाले वायरसों से काफी भिन्न था। जब वैज्ञानिकों ने डेटा को समग्र रूप से देखा, तो प्रत्येक अंग में मौजूद वायरसों ने अपने स्वयं के विशिष्ट समूह बनाए, जो इस आधार पर क्लस्टर (समूहबद्ध) हुए कि वे कहाँ पाए गए। इसका अर्थ यह है कि यदि आप केवल एक मार्मोट के रक्त का परीक्षण करते हैं, तो आप वायरसों का एक पूरी तरह से अलग सेट देखेंगे, यदि आप उसके यकृत या उसके फेफड़ों का परीक्षण करते।

गहराई से जांच करते हुए, टीम ने उन विशिष्ट वायरस परिवारों की पहचान की जो कुछ विशेष अंगों को पसंद करते थे। उदाहरण के लिए, रेट्रोवायरस और पेडुओविरिडे (Peduoviridae) के रूप में जाने जाने वाले वायरसों का एक समूह रक्त में उच्च संख्या में पाया गया, जबकि माइक्रोवायरस नामक एक अलग समूह मल में बहुत अधिक सामान्य था। हृदय कुछ डीएनए वायरसों के लिए हॉटस्पॉट था, जिसमें माइक्रोविरिडे (Microviridae) और पोलीयोमाविरिडे (Polyomaviridae) शामिल थे, और श्वसन ऊतकों तथा फेफड़ों के पास वायरसों का अपना अनूठा संग्रह था, जिसमें रेट्रोविरिडे (Retroviridae) और ऑर्थोहरपेसविरिडे (Orthoherpesviridae) शामिल थे। पिस्सू एक अलग मिश्रण लेकर चलते थे, जो उन रक्त आहारों (ब्लड मील्स) पर निर्भर था जो इन कीटों ने लिए थे। ये पैटर्न बताते हैं कि प्रत्येक अंग का भौतिक और रासायनिक वातावरण एक अद्वितीय 'नीश' (niche) बनाता है, ठीक वैसे ही जैसे विभिन्न प्रकार की मिट्टी में अलग-अलग पौधे उगते हैं। यकृत, जो रक्त को छानने और पोषक तत्वों को संसाधित करने की भूमिका निभाता है, एक विशिष्ट सेट के वायरसों का समर्थन करता प्रतीत होता है, जबकि गुर्दे, जो अपशिष्ट को छानते हैं, रक्तप्रवाह से वायरसों के एक विस्तृत दायरे को पकड़ लेते हैं।

अध्ययन ने मार्मोट के व्यवहार की भूमिका को भी रेखांकित किया। क्योंकि ये जानवर भीड़भाड़ वाले बिलों में रहते हैं और लंबे समय तक शीतनिद्रा (हाइबरनेशन) में रहते हैं, वे लगातार अपने पड़ोसियों और पर्यावरण से वायरसों के संपर्क में आते हैं। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि नाक और गले में पाए जाने वाले वायरस धूल और बिलों से होने वाले रोगजनकों (पैथोजन्स) को सांस के माध्यम से अंदर लेने के जोखिमों से मेल खाते थे। इस बीच, आंत में मौजूद वायरस इस बात से प्रभावित थे कि जानवर क्या खाते थे और उनकी आंतों में रहने वाले बैक्टीरिया क्या थे। प्लीहा (स्प्लीन) में विशिष्ट वायरसों की उपस्थिति, जो रक्त को छानने और संक्रमण से लड़ने का काम करती है, यह सुझाव देती है कि यह अंग एक सेंसर के रूप में कार्य करता है, जो रक्तप्रवाह से वायरसों को पकड़ता है और या तो उन्हें साफ करता है या उन्हें बढ़ने की अनुमति देता है।

हालाँकि अध्ययन ने एक विस्तृत मानचित्र प्रदान किया कि मार्मोट के भीतर विभिन्न वायरस कहाँ रहते हैं, शोधकर्ता यह बताने में सावधानी बरतते हैं कि वे अभी तक क्या निर्धारित नहीं कर सके हैं। उन्होंने वायरसों के प्रकारों की पहचान तो की, लेकिन वे निश्चित रूप से यह नहीं कह सके कि ये वायरस संक्रामक हैं या क्या वे जानवरों में बीमारी का कारण बनते हैं। अध्ययन जेनेटिक सीक्वेंसिंग पर आधारित था, जो वैज्ञानिकों को यह बताता है कि वहाँ क्या है, लेकिन यह नहीं कि वह क्या कर रहा है। इसके अलावा, चूंकि उन्होंने बिलों के आसपास की मिट्टी या पानी से नमूने एकत्र नहीं किए थे, इसलिए वे यह पुष्टि नहीं कर सके कि पाए गए वायरस पर्यावरण से आए थे या पूरी तरह से जानवर के भीतर उत्पन्न हुए थे। इन सीमाओं के बावजूद, यह कार्य इन जानवरों के प्राकृतिक इतिहास को समझने के लिए एक महत्वपूर्ण आधार (बेसलाइन) प्रदान करता है।

यह शोध इस बात को बदल देता है कि भविष्य में वैज्ञानिक रोग निगरानी (डिजीज सर्विलांस) के प्रति कैसे दृष्टिकोण अपना सकते हैं। यह दिखाता है कि केवल एक नमूना, जैसे कि रक्त परीक्षण देखना, एक जानवर द्वारा ले जाए जाने वाले वायरसों की पूरी सीमा को समझने के लिए पर्याप्त नहीं है। यह वास्तव में जानने के लिए कि ये जानवर मानव स्वास्थ्य के लिए क्या जोखिम पैदा करते हैं, शोधकर्ताओं को शरीर के कई हिस्सों को देखने की आवश्यकता है। यह समझकर कि कौन से वायरस किन अंगों को पसंद करते हैं, सार्वजनिक स्वास्थ्य अधिकारी बेहतर ढंग से भविष्यवाणी कर सकते हैं कि खतरनाक रोगजनक कहाँ छिप सकते हैं और वे कैसे फैल सकते हैं। किंगहाई-तिब्बत पठार के पारिस्थितिकी तंत्र में एक प्रमुख खिलाड़ी, हिमालयी मार्मोट के लिए, यह नया ज्ञान उन्हें समझने में मदद करता है कि उनके भीतर कौन सी अदृश्य दुनिया बसी है, जिससे जानवरों और उनके आस-पास रहने वाले लोगों दोनों की बेहतर सुरक्षा का मार्ग प्रशस्त होता है।