অলিঙ্গ stick insects ১০ লক্ষ বছর ধরে একটি গুরুত্বপূর্ণ sex-linked gene system ধরে রেখেছিল

যেসব পোকামাকড়ের আর sex-এর দরকার নেই, তাদের মধ্যে এক বিবর্তনীয় বিস্ময়

stick insects-এর একটি দল নিয়ে গবেষণা করে বিজ্ঞানীরা দেখেছেন যে একটি বড় genetic system প্রত্যাশার চেয়ে অনেক বেশি সময় ধরে অক্ষুণ্ণ থাকতে পারে, এমনকি যে biological conditions একে প্রথমে উপকারী করে তুলেছিল, সেগুলো কার্যত বিলুপ্ত হয়ে যাওয়ার পরও। এই গবেষণার কেন্দ্রবিন্দু Timema, যা ডানাহীন stick insects-এর একটি genus এবং মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের সুদূর পশ্চিমাঞ্চলের স্থানীয়, যার মধ্যে এমন lineages আছে যারা প্রায় ১০ লক্ষ বছর ধরে asexually reproduce করছে।

মূল আবিষ্কারটি counterintuitive। বিজ্ঞানীরা আশা করেছিলেন যে dosage compensation নামে পরিচিত একটি molecular system এই পোকামাকড়ে সময়ের সঙ্গে ক্ষয়প্রাপ্ত হবে, কারণ এর সাধারণ evolutionary প্রয়োজন অনেকটাই হারিয়ে গিয়েছিল। কিন্তু তার বদলে গবেষণায় দেখা যায়, systemটি পুরোপুরি functional রয়ে গেছে। এই ফলাফল evolutionary biology-র একটি দীর্ঘদিনের ধারণাকে চ্যালেঞ্জ করে: যে traits বা mechanisms আর শক্তিশালী চাপের মধ্যে নেই, সেগুলো স্বাভাবিকভাবেই ক্ষয়ে যাবে।

গবেষণাটি Bangor University-এর Darren Parker-এর নেতৃত্বে হয়েছিল এবং সূত্রপাঠ অনুযায়ী PNAS-এ প্রকাশিত হয়েছে। এতে বেশ কয়েকটি Timema species-এ gene activity তুলনা করা হয় এবং rare males ব্যবহার করে sex-linked regulation system এখনও কীভাবে কাজ করছে তা পরীক্ষা করা হয়।

dosage compensation কী করে

dosage compensation এমন একটি মৌলিক biological system, যা ঠিকভাবে কাজ করলে সহজে চোখে পড়ে না, কারণ এটি নীরবে gene expression-এর ভারসাম্য বজায় রাখে। sex chromosomes-যুক্ত species-এ males এবং females-এর X chromosome সংখ্যা আলাদা হতে পারে। সূত্রপাঠ এই ক্ষেত্রে পরিচিত বিন্যাসটি ব্যাখ্যা করে: males-এর একটি X chromosome থাকে Y chromosome-এর সঙ্গে, আর females-এর দুটি X chromosome থাকে।

এই পার্থক্য একটি regulatory problem তৈরি করে। যদি একটি sex-এর কাছে X-linked genes-এর কপি কম থাকে, তবে সেই genes কতটা জোরে প্রকাশ পাবে তা সমান করার একটি উপায় জীবকে খুঁজতে হয়। বিভিন্ন species এই ভারসাম্যহীনতা মেটাতে ভিন্ন ভিন্ন mechanism তৈরি করেছে। সম্মিলিতভাবে সেগুলোকে dosage compensation বলা হয়।

একটি sexually reproducing species-এ এই প্রয়োজন স্পষ্ট, কারণ males এবং females একসঙ্গে থাকে এবং X chromosome সংখ্যার অমিল প্রজননের নিয়মিত অংশ। কিন্তু এখানে যেসব Timema lineage পরীক্ষা করা হয়েছে তারা parthenogenesis-এর মাধ্যমে reproduce করে, যা unfertilized eggs থেকে embryo বিকাশের এক ধরনের virgin birth। এসব asexual lineage-এ male-female balancing machinery বজায় রাখার স্বাভাবিক evolutionary কারণ অনেকটাই কমে যায়।

বিজ্ঞানীরা কেন ক্ষয়ের আশা করেছিলেন

গবেষণার শুরুতে অনুমান ছিল সহজ। যদি কোনো lineage million years ধরে fertilization ছাড়া reproduce করে, এবং যদি lineages-এর টিকে থাকার জন্য males আর দরকার না হয়, তাহলে male-female chromosome differences ঘিরে গড়ে ওঠা regulatory system ধীরে ধীরে ভেঙে পড়তে পারে। Evolution প্রতিটি feature চিরকাল ধরে রাখে না; অনেক গবেষকের ধারণা, যে mechanisms আর কোনো অর্থপূর্ণ সুবিধা দিচ্ছে না, সেগুলো ধীরে ধীরে কম কার্যকর হয়ে যাবে বা হারিয়ে যাবে।

গভীর time scale-এ এই প্রত্যাশা আরও শক্তিশালী। evolutionary terms-এ one million years কোনো ক্ষণিক বিরতি নয়। সূত্রপাঠ এটিকে যেকোনো insect-এর জন্য সবচেয়ে দীর্ঘ known asexual period বলে বর্ণনা করেছে, যা Timema-কে unused biology-র পরিণতি বোঝার জন্য একটি বিশেষভাবে শক্তিশালী test case বানায়।

ক্ষয় খুঁজে পাওয়ার বদলে দলটি স্থায়িত্ব খুঁজে পেয়েছে। rare male specimen-গুলিতে gene expression পরীক্ষা করে গবেষকরা সিদ্ধান্তে পৌঁছান যে dosage compensation এক million years-এরও বেশি সময় ধরে কার্যকর ছিল, এমনকি যেভাবে এটি দরকার হওয়ার কথা ছিল, সে রকম আর না থাকলেও।

এই ফলাফল কেন গুরুত্বপূর্ণ

এই গবেষণার গুরুত্ব পোকামাকড়গুলোর চেয়ে সেই বৃহত্তর evolutionary principle-এ বেশি, যাকে এটি স্পর্শ করে। evolution-এর অনেক model efficiency, pruning এবং বর্তমান চাপের সঙ্গে অভিযোজনকে গুরুত্ব দেয়। এই ধারণাগুলো গুরুত্বপূর্ণই আছে, কিন্তু এই কাজ দেখায় গল্পটি আরও জটিল হতে পারে। কিছু biological system প্রত্যাশার চেয়ে বেশি স্থিতিশীল হতে পারে, কারণ সেগুলো ভেঙে ফেলা কঠিন, অথবা তাদের hidden function থাকতে পারে, অথবা সেগুলো রক্ষণাবেক্ষণের খরচ এত কম যে evolution সেগুলোর বিরুদ্ধে শক্তভাবে নির্বাচন করে না।

সূত্রপাঠ systemটি কেন টিকে রইল তার চূড়ান্ত ব্যাখ্যা দেয় না, এবং সেই সংযম গুরুত্বপূর্ণ। এটি যে উপসংহার সমর্থন করে তা আরও সংকীর্ণ কিন্তু গুরুত্বপূর্ণ: স্পষ্ট প্রয়োজন না থাকলেও, one million years-এর সময়সীমায় dosage compensation অদৃশ্য হয়ে যায়নি।

এর প্রভাব gene architecture সম্পর্কে গবেষকদের চিন্তায় পড়ে। একবার কোনো regulatory system development-এর ভেতরে গভীরভাবে জড়িয়ে গেলে, তার মূল উদ্দেশ্যের একটি দিক কমে গেলেই তা মিলিয়ে যায় না। Evolution কোনো engineer নয় যে শূন্য থেকে সব কিছু নতুন করে বানাবে। এটি inherited structures নিয়ে কাজ করে, এবং সেগুলোর কিছু কাঠামো সেই সময়ের অনেক পরেও টিকে থাকতে পারে যখন ধারণা করা হয়েছিল যে সেগুলো নাজুক হয়ে পড়বে।

বিবর্তন সম্পর্কে সরল narrative-এ চ্যালেঞ্জ

এই ফলাফলগুলিও সেই সরল narrative-এর বিরুদ্ধে যায়, যেখানে evolution সবসময় যা আর দরকার নেই, তা বাতিল করে দেয়। বাস্তবে, হারিয়ে যাওয়া যতটা তথ্যবহুল, টিকে থাকাও ততটাই তথ্যবহুল হতে পারে। যদি কোনো mechanism relaxed selection-এর অধীনে স্থিতিশীল থাকে, তবে তা জানাতে পারে এটি কতটা গভীরভাবে integrated বা এটিকে ভাঙার জন্য কত কম pressure আছে।

সূত্রপাঠে উদ্ধৃত Parker ঠিক এই প্রশ্নকেই কেন্দ্র করে গবেষণাটি তুলে ধরেছেন। males এবং females-এর মধ্যে gene expression সমান করার জন্য তৈরি একটি system-এর কী হয়, যখন একটি lineage কার্যত sex-এর ওপর নির্ভর করা বন্ধ করে দেয়? অন্তত এই Timema পোকামাকড়ে উত্তর হলো, systemটি চালু থাকে।

এর মানে এই নয় যে সব unused trait চিরকাল বেঁচে থাকবে। কিংবা reproductive biology স্থির হয়ে গেছে, এমনও নয়। তবে এটি ইঙ্গিত দেয় যে evolutionary decay অনেক textbook summary-র চেয়ে কম স্বয়ংক্রিয় হতে পারে। traits টিকে থাকতে পারে, এবং regulatory system কাজ চালিয়ে যেতে পারে, এমনকি যেসব পরিস্থিতি একসময় তাদের ন্যায্যতা দিয়েছিল, সেগুলো নাটকীয়ভাবে বদলে গেলেও।

Timema কেন একটি উপযোগী model

Timema evolutionary research-এর জন্য বিশেষভাবে আকর্ষণীয় একটি group, কারণ ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত species-গুলো ভিন্ন host plants এবং ভিন্ন elevation-এ থাকে, এবং কিছু lineage sexually reproduce করে, অন্যগুলো করে না। এই সমন্বয় বিজ্ঞানীদের জন্য একটি প্রাকৃতিক comparison set দেয়। তারা কোনো সম্পূর্ণ বিচ্ছিন্ন অদ্ভুততা নিয়ে কাজ করছেন না, যার সঙ্গে তুলনার কোনো ভিত্তি নেই। তারা related insects দেখছেন যারা reproductive mode-এ ভিন্ন, যা কী বদলেছে আর কী বদলায়নি সেই প্রশ্নগুলোকে আরও তীক্ষ্ণ করে।

এই পোকামাকড়গুলো মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের সুদূর পশ্চিমাঞ্চলের একটি সুস্পষ্ট অঞ্চলের স্থানীয়, ফলে তারা ecology এবং evolution-এ একটি বৃহত্তর North American research tradition-এর অংশ। তাদের দীর্ঘমেয়াদি asexual reproduction তাদেরকে বিরল ক্ষেত্রে নিয়ে যায়। বেশিরভাগ insect group reproduction-এ পরিবর্তন underlying chromosome regulation-কে কীভাবে প্রভাবিত করে তা পরীক্ষা করার জন্য million-year window দেয় না।

এরপর কী

গবেষণাটির তাৎক্ষণিক মূল্য ধারণাগত। এটি evolutionary biologists-কে একটি concrete case দেয়, যেখানে apparently unnecessary genetic balancing system এক অসাধারণ দীর্ঘ সময় ধরে অক্ষুণ্ণ ছিল। কেন কিছু system ক্ষয়প্রাপ্ত হয় আর কিছু টিকে থাকে, তা আরও কাছ থেকে খতিয়ে দেখতে এটি উৎসাহ দেবে।

ভবিষ্যৎ গবেষণা সম্ভবত খুঁজবে Timema-তে dosage compensation-এর sex expression balancing ছাড়াও hidden benefit আছে কি না, mechanismটি সব asexual lineage-এ একইভাবে টিকে থাকে কি না, এবং অন্য regulatory network-এর স্থায়িত্ব সম্পর্কে এই উদাহরণ গবেষকদের কী শেখায়। সূত্রপাঠ এসব প্রশ্নের উত্তর দেয় না, কিন্তু রহস্যটি স্পষ্টভাবে তুলে ধরে।

এখনের জন্য, এই গবেষণা biological redundancy সম্পর্কে অতিরিক্ত আত্মবিশ্বাসী ধারণার একটি দরকারি সংশোধন হিসেবে দাঁড়িয়ে আছে। Evolution বাদ দিতে পারে। এটি পুনর্ব্যবহারও করতে পারে। কিন্তু কখনও কখনও, sex ছাড়াই এক million years পেরিয়েও, এটি কেবল একটি system-কে তার জায়গায় রেখে দেয়।

এই নিবন্ধটি Phys.org-এর প্রতিবেদন অবলম্বনে লেখা। মূল নিবন্ধ পড়ুন.