Characterization of MHC class II variation in feral pigeons – copy number variation, polymorphism, and selection

रीढ़ की हड्डी वाले प्रत्येक जीव, जिनमें जबड़े होते हैं, उनमें एक परिष्कृत आंतरिक सुरक्षा प्रणाली होती है जो घुसपैठियों को पहचानने के लिए डिज़ाइन की गई है। इस प्रणाली के केंद्र में 'मेजर हिस्टोकम्पैटिबिलिटी कॉम्प्लेक्स' (Major Histocompatibility Complex) के रूप में ज्ञात जीनों का एक विशिष्ट समूह होता है। इन जीनों को कोशिकाओं की सतह पर पहने जाने वाले पहचान पत्रों के ब्लूप्रिंट के रूप में समझें। ये बैज प्रोटीन के छोटे अंशों को प्रदर्शित करते हैं, जो एक दृश्य रिपोर्ट कार्ड की तरह कार्य करते हैं जो प्रतिरक्षा प्रणाली को यह बताते हैं कि क्या कोई कोशिका शरीर का एक स्वस्थ हिस्सा है या वायरस या बैक्टीरिया ले जाने वाला कोई बाहरी घुसपैठिया है। यदि प्रतिरक्षा प्रणाली उस बैज को विदेशी पहचानती है, तो वह खतरे को खत्म करने के लिए हमला करती है। क्योंकि रोगजनकों (pathogens) की दुनिया लगातार बदल रही है, इसलिए ये पहचान पत्र अविश्वसनीय रूप से विविध होने चाहिए। यदि किसी प्रजाति के प्रत्येक व्यक्ति के पास बिल्कुल एक जैसे बैज होते, तो एक ही नया रोग पूरी आबादी को खत्म कर सकता था। इसके बजाय, प्रकृति विभिन्न प्रकार के बैज डिजाइनों का समर्थन करती है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि कम से कम कुछ व्यक्ति हमेशा नए खतरों को पहचान सकेंगे और उनसे लड़ सकेंगे।

जबकि वैज्ञानिकों ने मनुष्यों और मुर्गों जैसे पालतू जानवरों के लिए इन आनुवंशिक प्रणालियों का विस्तार से अध्ययन किया है, घरेलू कबूतर इस संबंध में एक रहस्य बना हुआ है। ये पक्षी हमारे शहरों में हर जगह मौजूद हैं, फिर भी उनकी विशिष्ट प्रतिरक्षा आनुवंशिकी का पूरी तरह से मानचित्रण नहीं किया गया है। शोधकर्ताओं की एक टीम इन पक्षियों के प्रतिरक्षा जीन की जांच करके इस कमी को पूरा करने के लिए आगे बढ़ी, जिन्होंने पोलैंड के पांच प्रमुख शहरों में रहने वाले जंगली कबूतरों का अध्ययन किया। उन्होंने एक विशिष्ट प्रतिरक्षा प्रणाली पर ध्यान केंद्रित किया जो बाह्यकोशिकीय (extracellular) रोगजनकों से लड़ने के लिए जिम्मेदार है, और बारीकी से देखा कि प्रत्येक पक्षी में इन जीनों की कितनी प्रतियां हैं और उन प्रतियों के भीतर कितनी विविधता मौजूद है। उनका कार्य प्रकट करता है कि ये सामान्य शहरी पक्षी पहले की धारणा से अधिक जटिल आनुवंशिक संरचना रखते हैं, जिसमें व्यक्तियों के पास इन प्रतिरक्षा जीन प्रतियों की अलग-अलग संख्या होती है और दो प्राचीन जीन परिवारों के बीच विशिष्ट विकासवादी पैटर्न दिखाई देते हैं।

शोधकर्ताओं ने ग्डान्स्क (Gdańsk), क्राको (Krakow), वुड्स (Łódź), वारसॉ (Warsaw) और व्रोकला (Wrocław) से 200 कबूतर पकड़े और प्रत्येक पक्षी से रक्त के छोटे नमूने एकत्र किए। फिर उन्होंने DAB1 और DAB2 के रूप में ज्ञात प्रतिरक्षा जीनों की दो विशिष्ट वंशानुगत रेखाओं (lineages) को देखने के लिए उन्नत डीएनए अनुक्रमण (DNA sequencing) का उपयोग किया। ये एक ही जीन परिवार के प्राचीन संस्करण हैं जो लाखों वर्षों से पक्षी प्रजातियों में संरक्षित रहे हैं। टीम ने केवल यह नहीं गिना कि इन जीनों के कितने अलग-अलग संस्करण मौजूद थे; उन्होंने यह भी पता लगाने की कोशिश की कि एक अकेले पक्षी के डीएनए में प्रत्येक जीन की कितनी प्रतियां मौजूद थीं। यह एक कठिन कार्य है क्योंकि मानक डीएनए परीक्षण अक्सर यह बताने में संघर्ष करते हैं कि एक पक्षी के पास एक प्रति है या कई, विशेष रूप से जब वे प्रतियां बहुत समान हों। अपने आनुवंशिक अनुक्रमों के पैटर्न का सावधानीपूर्वक विश्लेषण करके, शोधकर्ता प्रत्येक पक्षी की संभावित आनुवंशिक संरचना को पुनर्गठित करने में सक्षम हुए।

उन्होंने पाया कि कबूतरों में उनके प्रतिरक्षा जीनों में मध्यम मात्रा में विविधता थी। पूरे समूह में, टीम ने DAB1 जीन के 19 विभिन्न संस्करणों और DAB2 जीन के 24 विभिन्न संस्करणों की पहचान की। हालांकि, सबसे आश्चर्यजनक खोज केवल विविधता नहीं थी, बल्कि प्रतियों की संख्या थी। अधिकांश पक्षियों में प्रत्येक जीन वंश की एक एकल प्रति दिखाई दी, जो एक मानक अपेक्षा है। लेकिन बड़ी संख्या में व्यक्तियों में अतिरिक्त प्रतियां पाई गईं। कुछ पक्षियों में DAB1 जीन की तीन प्रतियां थीं, और अन्य में DAB2 जीन की तीन प्रतियां तक थीं। इसका अर्थ है कि एक ही प्रजाति के भीतर, विभिन्न पक्षियों के पास इन महत्वपूर्ण प्रतिरक्षा जीनों की अलग-अलग संख्या होती है। शोधकर्ताओं ने निर्धारित किया कि ये अतिरिक्त प्रतियां यादृच्छिक त्रुटियां नहीं थीं, बल्कि विशिष्ट आनुवंशिक पैकेज, या हैप्लोटाइप्स (haplotypes) का हिस्सा थीं जिन्हें कुछ पक्षियों ने विरासत में प्राप्त किया था। वास्तव में, उन्होंने पाया कि कुछ कबूतरों के पास एक एकल जीन प्रति वाला एक आनुवंशिक पैकेज और तीन जीन प्रति वाला दूसरा पैकेज था, जिसके परिणामस्वरूप उस व्यक्ति में कुल चार प्रतियां थीं।

अध्ययन ने यह भी उजागर किया कि ये दो प्राचीन जीन वंश, DAB1 और DAB2, अलग-अलग तरीकों से विकसित हो रहे हैं। जबकि वे संबंधित हैं, उन्होंने अलग-अलग पथ अपनाए हैं। DAB2 वंश ने विविधीकरण चयन (diversifying selection) का एक मजबूत संकेत दिखाया, जो वह विकासवादी दबाव है जो प्रतिरक्षा प्रणाली को नए रोगजनकों को पहचानने के लिए बदलने के लिए प्रेरित रखता है। यह सुझाव देता है कि DAB2 अत्यधिक विविध और अनुकूलन योग्य बने रहने के तीव्र दबाव में है। इसके विपरीत, DAB1 वंश ने पुनर्संयोजन (recombination) का एक मजबूत संकेत दिखाया, जो एक ऐसी प्रक्रिया है जहां मौजूदा संयोजनों को बनाने के लिए आनुवंशिक सामग्री का आदान-प्रदान किया जाता है। यह इंगित करता है कि DAB1 विविधता बनाने के लिए मौजूदा आनुवंशिक सामग्री को मिलाने पर अधिक निर्भर करता है, जबकि DAB2 नए परिवर्तनों को संचित करने पर निर्भर करता है। इसके अलावा, शोधकर्ताओं ने पाया कि कबूतरों में अतिरिक्त जीन प्रतियां अत्यधिक विविध नहीं थीं; वे मुख्य प्रति के बहुत समान होने की प्रवृत्ति रखती थीं, जिससे पता चलता है कि वे जीनोम में हाल ही में जोड़े गए अंश थे जिन्हें अपनी अनूठी पहचान विकसित करने का समय नहीं मिला था।

ये निष्कर्ष बताते हैं कि प्रतिरक्षा जीन प्रतियों की संख्या में भिन्नता एक दुर्लभ दुर्घटना नहीं है, बल्कि पक्षियों में एक सामान्य विशेषता हो सकती है। तथ्य यह है कि यह भिन्नता जंगली कबूतरों में मौजूद है, जिन्होंने मनुष्यों के साथ लंबे समय तक रहने और शहरी वातावरण के अनुकूल होने का लंबा इतिहास साझा किया है, यह उनके प्रतिरक्षा तंत्र की जटिलता को उजागर करता है। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि इन कबूतरों में समग्र आनुवंशिक विविधता अपेक्षाकृत कम थी, जो उनके पालतूकरण और जनसंख्या बाधाओं (population bottlenecks) के इतिहास के बारे में ज्ञात तथ्यों के अनुरूप है। इस कम विविधता के बावजूद, कुछ व्यक्तियों में कई जीन प्रतियों की उपस्थिति एक ऐसी जटिलता जोड़ती है जो उन्हें रोग-समृद्ध शहरी वातावरण में जीवित रहने में मदद कर सकती है। अध्ययन इस निष्कर्ष पर पहुँचता है कि घरेलू कबूतर यह समझने के लिए एक मूल्यवान मॉडल है कि प्रतिरक्षा प्रणाली कैसे विकसित होती है, विशेष रूप से यह कि जीन दोहराव और भिन्नता रोग से लड़ने की क्षमता में कैसे योगदान देती है। यह प्रकट करके कि इन सामान्य पक्षियों में प्रतिरक्षा जीनों की अलग-अलग संख्या होती है, यह शोध इस बात की जांच के द्वार खोलता है कि ये आनुवंशिक अंतर पक्षियों और उनके आस-पास रहने वाले मनुष्यों, दोनों के स्वास्थ्य को कैसे प्रभावित करते हैं।