Exploration of the association between SMAD5 gene polymorphisms and litter size and growth traits in sheep (Ovis aries)
यह अध्ययन दर्शाता है कि SMAD5 जीन में बहुरूपता (polymorphisms) गारट भेड़ में विकास संबंधी लक्षणों और प्रथम प्रसव के समय शावक संख्या (litter size) दोनों से महत्वपूर्ण रूप से जुड़ी हुई है, जो प्रजनन कार्यक्रमों में मार्कर-असिस्टेड चयन के लिए इसके संभावित मूल्य को रेखांकित करती है।
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पशु प्रजनन की दुनिया में, किसान और वैज्ञानिक लंबे समय से इस बात का तरीका खोजने की कोशिश कर रहे हैं कि यह भविष्यवाणी कैसे की जाए कि कौन से जानवर सबसे अधिक उत्पादक होंगे, बिना परिणामों को देखने के लिए वर्षों प्रतीक्षा किए। यह खोज अक्सर शोधकर्ताओं को जानवर की कोशिकाओं के भीतर, जीवन के सूक्ष्म कोड जिसे डीएनए (DNA) के रूप में जाना जाता है, की ओर ले जाती है। इस कोड के भीतर, जीन नामक विशिष्ट खंड एक जीव के निर्माण और संचालन के लिए निर्देश नियमावली के रूप में कार्य करते हैं। इनमें से कुछ जीन जटिल सिग्नलिंग पथों (signaling pathways) का हिस्सा हैं, जो स्विच और संदेशवाहकों की एक श्रृंखला की तरह कार्य करते हैं जो कोशिकाओं को बताते हैं कि कब बढ़ना है, कब विभाजित होना है, और कैसे विकसित होना है। ऐसा एक पथ, जिसमें प्रोटीनों का एक परिवार शामिल है जो कोशिका की सतह से उसके केंद्र तक संकेत भेजने में मदद करता है, शरीर के ऊतकों की वृद्धि और प्रजनन की क्षमता दोनों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इन आनुवंशिक निर्देशों में छोटे बदलावों से वास्तविक दुनिया के लक्षणों, जैसे कि एक जानवर का वजन कितना होता है या वह कितने बच्चे पैदा करता है, को समझने से पशुधन में सुधार के लिए एक संभावित शॉर्टकट मिलता है।
गारट भेड़ (Garut sheep), जो पश्चिम जावा, इंडोनेशिया की एक मूल नस्ल है, पर केंद्रित एक हालिया अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने यह जांचा कि क्या 'स्मैड5' (SMAD5) नामक जीन में विशिष्ट परिवर्तन जानवरों के आकार और प्रजनन सफलता की व्याख्या कर सकते हैं। SMAD5 जीन उस सिग्नलिंग प्रणाली का हिस्सा है जो कोशिका प्रसार और विकास को नियंत्रित करने में मदद करता है। कई इंडोनेशियाई और सऊदी अरब के संस्थानों के वैज्ञानिकों के नेतृत्व में इस टीम ने 56 मादा गारट भेड़ों का परीक्षण किया जिनके पास अपने प्रजनन इतिहास और शारीरिक माप का पूर्ण रिकॉर्ड था। इन जानवरों को समान परिस्थितियों में पाला गया था ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि उनके लक्षणों में अंतर आहार या प्रबंधन में भिन्नता के बजाय आनुवंशिकी के कारण होने की संभावना है। शोधकर्ताओं ने डीएनए निकालने के लिए रक्त के नमूने एकत्र किए और फिर SMAD5 जीन के भीतर विशिष्ट निर्देशों को पढ़ने के लिए डीएनए अनुक्रमण (DNA sequencing) नामक तकनीक का उपयोग किया। वे डीएनए कोड में एकल-अक्षर परिवर्तनों की तलाश कर रहे थे, जिन्हें सिंगल न्यूक्लियोटाइड पॉलीमोर्फिज्म (single nucleotide polymorphisms) कहा जाता है, जो विभिन्न लक्षणों के लिए मार्कर के रूप में कार्य कर सकते हैं।
अनुक्रमण प्रक्रिया से पता चला कि भेड़ों में इस जीन के तीन अलग-अलग संस्करण, या जीनोटाइप (genotypes) थे, जिन्हें शोधकर्ताओं ने AA, AG और GG लेबल किया। झुंड में AG संस्करण सबसे आम था। भेड़ों के शारीरिक माप की तुलना उनके आनुवंशिक बनावट से करके, टीम ने जानवरों के विकास और जीन के बीच एक स्पष्ट संबंध की खोज की। GG जीनोटाइप वाली भेड़ें विशिष्ट तरीकों से काफी बड़ी थीं; उनका शरीर का वजन अधिक था, कूल्हे चौड़े थे, और विथर्स (withers)—कंधे का उच्चतम बिंदु—अन्य समूहों की तुलना में ऊंचे थे। यह सुझाव देता है कि यह विशिष्ट आनुवंशिक भिन्नता कैसे जानवर की कंकाल संरचना और मांसपेशियों के द्रव्यमान को प्रभावित करती है। हालांकि, जब बात प्रजनन की आई, तो कहानी अलग थी। पहली गर्भावस्था के दौरान जन्म लेने वाले मेमनों की संख्या के लिए, AG जीनोटाइप अन्य दो की तुलना में बेहतर प्रदर्शन करता था। AG मिश्रित आनुवंशिक कोड वाली भेड़ों ने AA या GG संस्करणों की तुलना में अपनी पहली प्रसव (parity) में अधिक संतान उत्पन्न की।
यह समझने के लिए कि ये जीन ऐसे प्रभाव क्यों डाल सकते हैं, शोधकर्ताओं ने देखा कि SMAD5 प्रोटीन शरीर में अन्य प्रोटीनों के साथ कैसे परस्पर क्रिया करता है। प्रोटीन कनेक्शन की भविष्यवाणी करने वाले एक कंप्यूटर डेटाबेस का उपयोग करते हुए, उन्होंने पाया कि SMADमान SMAD5 संकेतों के एक नेटवर्क में गहराई से समाया हुआ है जो विकास और प्रजनन दोनों को नियंत्रित करता है। यह उन अन्य प्रोटीनों के साथ जुड़ता है जो कोशिकाओं को विकास संकेत प्राप्त करने में मदद करते हैं और उन पथों के साथ भी परस्पर क्रिया करता है जो प्रजनन प्रणाली को नियंत्रित करते हैं। यह जैविक संदर्भ इस विचार का समर्थन करता है कि SMAD5 जीन में एक छोटा सा परिवर्तन शरीर में लहर की तरह फैल सकता है, जिससे यह प्रभावित होता है कि भेड़ कितनी बड़ी होती है और उसके कितने बच्चे होते हैं। अध्ययन में भेड़ के अनुक्रम की अन्य स्तनधारियों के अनुक्रमों के साथ तुलना भी की गई, जिसमें पाया गया कि SMAD5 प्रोटीन अत्यधिक संरक्षित (conserved) है, जिसका अर्थ है कि यह लाखों वर्षों से विभिन्न प्रजातियों में बहुत समान रहा है। यह संरक्षण जीवन के प्रति इसके मौलिक महत्व को उजागर करता है।
निष्कर्ष बताते हैं कि यह विशिष्ट आनुवंशिक मार्कर उन ब्रीडर्स (प्रजनकों) के लिए एक उपयोगी उपकरण हो सकता है जो अपने झुंडों में सुधार करना चाहते हैं। GG जीनोटाइप वाली भेड़ों की पहचान करके, ब्रीडर्स बड़े आकार के जानवर और बेहतर शारीरिक बनावट के लिए चयन कर सकते हैं। इसके विपरीत, AG जीनोटाइप का चयन करने से पहले के बच्चों की संख्या बढ़ाने में मदद मिल सकती है। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि हालांकि ये परिणाम उत्साहजनक हैं, लेकिन ये गारट भेड़ की आबादी के लिए विशिष्ट हैं और अन्य नस्लों पर इसी तरह लागू नहीं हो सकते हैं, उदाहरण के लिए तिब्बती भेड़ों के पिछले अध्ययनों में इस जीन और गर्भ संख्या के बीच ऐसा कोई संबंध नहीं पाया गया था, जो यह दर्शाता है कि इन आनुवंशिक विविधताओं का प्रभाव काफी हद तक विशिष्ट नस्ल और उनकी अद्वितीय आनुवंशिक पृष्ठभूमि पर निर्भर कर सकता है। अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि हालांकि SMAD5 श्रेष्ठ भेड़ों के चयन में मदद करने के लिए एक मजबूत उम्मीदवार है, लेकिन इसका उपयोग अन्य आनुवंशिक और पर्यावरणीय कारकों सहित एक व्यापक रणनीति के हिस्से के रूप में किया जाना चाहिए। यह कार्य इस बात का एक ठोस उदाहरण प्रदान करता है कि कैसे डीएनए कोड में एक एकल अक्षर का परिवर्तन पशुधन की भौतिक और प्रजनन भविष्य को आकार दे सकता है।
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