A novel freshwater PP-like cyanophage with an unknown source endonuclease VII gene
यह अध्ययन एक नवीन मीठे पानी के सायनोफेज (cyanophage), PP-DH22 के अलगाव और जीनोमिक लक्षण वर्णन की रिपोर्ट करता है, जो सायनोफेज PP के साथ संगठनात्मक समानताएं साझा करता है लेकिन इसमें एक अद्वितीय एंडोन्यूक्लिएज VII जीन है जिसकी *E. coli* फेज के साथ उच्च अनुक्रम पहचान (sequence identity) है, जो सायनोबैक्टीरिया से परे संभावित रूप से व्यापक होस्ट रेंज का सुझाव देता है।
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हमारे पानी में बैक्टीरिया को संक्रमित करने वाले वायरस हर जगह मौजूद हैं, जो सूक्ष्मजीव जगत के अदृश्य नियामक के रूप में कार्य करते हैं। इनमें से, सायनोफेज (cyanophages) नामक एक विशिष्ट समूह सायनोबैक्टीरिया को लक्षित करता है, जो प्राचीन, प्रकाश संश्लेषक जीव हैं जिन्हें अक्सर नील-हरित शैवाल (blue-green algae) कहा जाता है। ये नन्हे वायरस जलीय पारिस्थितिक तंत्रों में एक बड़ी भूमिका निभाते हैं, शैवाल की आबादी को नियंत्रित करने, पोषक तत्वों को पुनर्चक्रित करने और यहाँ तक कि वैश्विक कार्बन चक्र को भी प्रभावित करने में मदद करते हैं। उनके जीवन चक्र में एक प्रमुख तंत्र में अपने मेजबानों और अन्य वायरसों के साथ आनुवंशिक सामग्री का आदान-प्रदान शामिल है, जिसे क्षैतिज जीन स्थानांतरण (horizontal gene transfer) के रूप में जाना जाता है। यह आनुवंशिक हेरफेर उन्हें तेजी से अनुकूलित होने की अनुमति देता है, जिससे वे कभी-कभी जीवित रहने में मदद के लिए पूरी तरह से असंबंधित जीवों से उपकरण प्राप्त कर लेते हैं। यह समझना कि ये वायरस नए जीन कैसे प्राप्त करते हैं, वैज्ञानिकों को हमारी झीलों और महासागरों में जीवन के जटिल जाल को मैप करने में मदद करता है, जिससे यह पता चलता है कि सूक्ष्म स्तर पर विकास (evolution) कैसे संचालित होता है।
हाल ही में एक अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने चीन के वुहान में ईस्ट लेक के सतही जल से एक नया वायरस अलग किया। उन्होंने इस वायरस को PP-DH22 नाम दिया। यह विशेष रूप से दो प्रकार के तंतुमय सायनोबैक्टीरिया, Plectonema boryanum और Phormidium foveolarum को संक्रमित करता है। जब वैज्ञानिकों ने वायरस के आनुवंशिक ब्लूप्रिंट की जांच की, तो उन्होंने पाया कि यह PP नामक एक प्रसिद्ध वायरस के लगभग समान है, जिसकी खोज दशकों पहले इसी झील में की गई थी। दोनों वायरसों की जीनोम संरचना, आकार और प्रोटीन कवच तथा पूंछ बनाने के लिए जीन का सेट लगभग समान है। हालाँकि, आनुवंशिक अनुक्रम (genetic sequence) पर करीब से नज़र डालने पर एक चौंकाने वाली विसंगति सामने आई जो यह सुझाव देती है कि इस नए वायरस ने एक बहुत ही अलग स्रोत से उपकरण उधार लिए हैं।
शोधकर्ताओं ने पाया कि PP-DH22 में एंडोन्यूक्लिएज VII (endonuclease VII) नामक एक विशिष्ट जीन की दूसरी प्रति मौजूद है। यह जीन एक आणविक उपकरण है जो वायरसों को अपने डीएनए की मरम्मत और पुनर्संयोजन (recombine) करने में मदद करता है, जो अनिवार्य रूप से आनुवंशिक धागों को काटने और जोड़ने वाली कैंची के रूप में कार्य करता है। जबकि PP-DH22 में इस जीन की पहली प्रति अन्य समान सायनोफेजों में पाए जाने वाले संस्करण से मेल खाती थी, इसकी दूसरी प्रति एक अलग कहानी बताती थी। जब टीम ने इस दूसरे जीन के अनुक्रम की तुलना ज्ञात वायरसों के विशाल डेटाबेस से की, तो यह अपने सायनोफेज परिवार के चचेरे भाइयों से मेल नहीं खाया। इसके बजाय, इसने ई. कोलाई (Escherichia coli) को संक्रमित करने वाले एक वायरस में पाए जाने वाले जीन के साथ बहुत अधिक समानता दिखाई, जो मनुष्यों और जानवरों की आंतों में सामान्य रूप से पाया जाने वाला बैक्टीरिया है।
झील वाले वायरस और ई. कोलाई के वायरस के बीच इस दूसरे जीन की समानता, झील वाले वायरस और उसके अपने करीबी रिश्तेदारों के बीच की समानता से काफी अधिक थी। यह विसंगति एक दुर्लभ घटना की ओर इशारा करती है जहाँ वायरस ने संभवतः एक पूरी तरह से अलग प्रकार के मेजबान, संभवतः एक ई. कोलाई या संबंधित बैक्टीरिया से जीन प्राप्त किया था, बजाय इसके कि वह इसे अपने सायनोफेज पूर्वज से विरासत में प्राप्त करता। शोधकर्ताओं ने उल्लेख किया कि हालांकि यह वायरस वर्तमान में केवल सायनोबैक्टीरिया को संक्रमित करता है, इस विदेशी जीन की उपस्थिति एक व्यापक विकासवादी इतिहास का संकेत देती है। यह सुझाव देता है कि वायरस के पास पहले की तुलना में व्यापक श्रेणी के बैक्टीरिया मेजबानों के साथ बातचीत करने की क्षमता हो सकती है, या इसने अपने स्वयं के अस्तित्व की रणनीतियों को बढ़ाने के लिए एक विदेशी उपकरण को सफलतापूर्वक एकीकृत किया है।
यह अध्ययन पुष्टि करता है कि PP-DH22 मूल PP वायरस के समान PP-जैसे सायनोफेज परिवार का एक विशिष्ट सदस्य है, जो अपने अधिकांश जीनोम में 99.97 प्रतिशत आनुवंशिक पहचान साझा करता है। फिर भी, यह एकल, अप्रत्याशित जीन क्रॉस-स्पीशीज (cross-species) आनुवंशिक विनिमय के स्पष्ट मार्कर के रूप में अलग दिखता है। ये निष्कर्ष इस विचार को पुख्ता करते हैं कि वायरस अलग-थも इकाइयाँ नहीं हैं, बल्कि जीन प्रवाह के वैश्विक नेटवर्क के गतिशील प्रतिभागी हैं। एक जीन को धारण करके जो झील में रहने वाले सायनोफेज के बजाय पेट के बैक्टीरिया के वायरस जैसा दिखता है, PP-DH22 इस बात का एक ठोस उदाहरण प्रदान करता है कि कैसे वायरस बहुत अलग जैविक दुनिया के बीच के अंतर को पाट सकते हैं, और उन जटिल वातावरणों में नेविगेट करने के लिए अपने आनुवंशिक स्वरूप को नया आकार दे सकते हैं जिनमें वे रहते हैं।
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