कैसे दोहराए गए जीनोम ने फूलदार पौधों को प्राचीन विनाशों से बचने में मदद की होगी

प्राचीन उथल-पुथल ने शायद आनुवंशिक रूप से भारी पौधों को लाभ दिया

फूलदार पौधे आधुनिक दुनिया के बड़े हिस्से पर हावी हैं, वनों और घास के मैदानों से लेकर खेतों और बागों तक। एक नया विकासवादी विश्लेषण सुझाव देता है कि इस सफलता का एक हिस्सा एक ऐसे गुण से जुड़ा हो सकता है जो अक्सर लाभ से अधिक बोझ होता है: दोहराए गए जीनोम। New Scientist में संक्षेपित शोध के अनुसार, accidental whole-genome duplication ने angiosperms को पृथ्वी की कुछ सबसे विघटनकारी पर्यावरणीय घटनाओं, जिनमें गैर-पक्षी डायनासोरों के extinction से जुड़ी आपदा भी शामिल है, से बचने में मदद की हो सकती है।

यह विचार उलटा लगता है। कई जीवों में, chromosomes की अतिरिक्त प्रतियाँ रखना गंभीर समस्याएँ पैदा कर सकता है। वृद्धि बाधित हो सकती है, प्रजनन अधिक कठिन हो सकता है, और दीर्घकालिक विकासवादी survival बिल्कुल भी सुनिश्चित नहीं होता। फिर भी, गंभीर planetary stress के समय, वे कमियाँ कभी-कभी लाभ बन सकती हैं।

Polyploidy का अर्थ क्या है

अधिकांश यौन प्रजनन करने वाले जीव प्रत्येक chromosome की दो प्रतियाँ रखते हैं, एक-एक प्रत्येक माता-पिता से। पौधे अक्सर इस नियम को लचीला बना देते हैं। कई पौधों में दो से अधिक प्रतियाँ हो सकती हैं, जिसे polyploidy कहा जाता है। Potatoes और wheat की कुछ किस्में अतिरिक्त chromosome sets वाले पौधों के परिचित उदाहरण हैं।

फूलदार पौधों में, आज polyploidy सामान्य है। स्रोत रिपोर्ट के अनुसार, वर्तमान में जीवित angiosperms में से लगभग एक-तिहाई polyploid हैं। लेकिन इस गुण का गहरा इतिहास समझना कठिन रहा है। पहले के विश्लेषणों से संकेत मिला था कि प्राचीन genome duplications अपेक्षाकृत दुर्लभ थे, क्योंकि कई polyploid lineages अंततः समाप्त हो गईं।

नया शोध एक अधिक सटीक प्रश्न पूछता है: यदि इतने सारे duplicate-genome lineages नष्ट हो गए, तो कुछ क्यों बचे रहे और फैल गए?

विकास का लंबा अभिलेख

जांच के लिए, शोधकर्ताओं ने 470 angiosperm प्रजातियों के genomes का विश्लेषण किया और उनसे लगभग 150 million years तक फैला एक evolutionary tree बनाया। उस इतिहास में, उन्होंने 132 प्राचीन genome-duplication घटनाओं की पहचान की और उनकी तारीख तय की। वे घटनाएँ समय में समान रूप से वितरित नहीं थीं। इसके बजाय, वे लगभग 108 million से 14 million years पहले के बीच की नौ prehistoric अवधियों में सिमट गई थीं।

सबसे उल्लेखनीय बात यह है कि उन अधिकांश समूहों का मेल प्रमुख पर्यावरणीय या भूवैज्ञानिक व्यवधानों से हुआ, जिनमें climate shifts, oxygen levels में बदलाव, और mass extinctions शामिल थे। उन अवधियों में से एक Cretaceous के अंत में asteroid-impact युग से मेल खाती थी, जब dinosaurs विलुप्त हो गए थे।

यह पैटर्न बताता है कि जब दुनिया अस्थिर हुई, तब genome duplication बार-बार अधिक मूल्यवान हो सकती थी। शांत अवधियों में, यह गुण उपयोगी से अधिक महँगा हो सकता था। संकट के समय, इसका विकासवादी गणित बदल सकता था।

खराब समय में अतिरिक्त जीनोम कैसे मदद कर सकते हैं

प्रस्तावित तंत्र यह नहीं है कि duplicated DNA अपने आप लाभकारी होता है। अधिकांश समय, यह हानिकारक हो सकता है। लेकिन पर्यावरणीय उथल-पुथल चयन दबावों को तेजी से बदल देती है। जब आवास बदलते हैं, जलवायु डगमगाती है, और पारिस्थितिक तंत्र ढहते या पुनर्गठित होते हैं, तब अधिक आनुवंशिक सामग्री वाली lineages के पास अनुकूलन के अधिक रास्ते हो सकते हैं।

जीनों की अतिरिक्त प्रतियाँ जैविक redundancy पैदा कर सकती हैं। यह redundancy विकासवादी प्रयोग के लिए जगह दे सकती है। एक प्रति किसी आवश्यक कार्य को जारी रख सकती है, जबकि दूसरी विचलित होने, mutate होने, या परिवर्तित भूमिका लेने के लिए स्वतंत्र हो सकती है। स्थिर परिस्थितियों में, यह लचीलापन लागत के लायक नहीं हो सकता। अत्यधिक तनाव में, यह survival का रास्ता बन सकता है।

यह अवधारणा विकास को एक ऐसी प्रक्रिया के रूप में देखने की व्यापक धारणा से मेल खाती है जो परिस्थितिनिष्ठ है, न कि समान रूप से प्रगतिशील। जो गुण एक युग में व्यर्थ लगते हैं, वे किसी दूसरे में निर्णायक बन सकते हैं। Polyploidy ऐसे ही गुणों में से एक प्रतीत होती है। सामान्य समय में यह fitness कम कर सकती है, लेकिन जब हालात अराजक हो जाते हैं, तब यह अनुकूलन का भंडार बन सकती है।

Angiosperms क्यों महत्वपूर्ण हैं

फूलदार पौधे कोई सीमित जिज्ञासा नहीं हैं। वे स्थलीय पारिस्थितिक तंत्र और मानव कृषि की नींव हैं। उन्होंने पहले के planetary shocks को कैसे झेला, यह समझना केवल प्रागैतिहासिक पुनर्निर्माण के लिए नहीं, बल्कि आधुनिक पर्यावरणीय परिवर्तन के सामने resilience के बारे में सोचने के लिए भी महत्वपूर्ण है।

यह शोध यह संकेत नहीं देता कि पौधे किसी भी व्यवधान को आसानी से झेल सकते हैं। लेकिन यह सुझाव अवश्य देता है कि आधुनिक angiosperms में दिखने वाला कुछ लचीलापन बार-बार आई आपदाओं के साथ हुए मुकाबलों में आकार लिया हो सकता है। आज की abundance, संभवतः, लाखों वर्षों पहले के survival filters का परिणाम हो सकती है।

यह एक लंबे समय से चले आ रहे विकासवादी प्रश्न को भी समझाता है। यदि polyploidy अक्सर महँगी है, तो यह अभी भी फूलदार पौधों में इतनी व्यापक क्यों है? इसका जवाब यह हो सकता है कि दुर्लभ लेकिन गंभीर global crises बार-बार इसके पक्ष में संतुलन को रीसेट कर देती हैं।

सर्वाइवल और संयोग की याद दिलाना

अध्ययन के निष्कर्ष ऐतिहासिक और सांख्यिकीय हैं, न कि प्राचीन पारिस्थितिक तंत्रों का सीधा पुनर्प्रदर्शन। उथल-पुथल की अवधियों के साथ सहसंबंध यह सिद्ध नहीं करता कि हर lineage के लिए exact biological pathway वही था। कुछ duplicated genomes फिर भी विलुप्त हो गए, और कई non-polyploid पौधे भी बच गए। विकास शायद ही कभी एक-कारण वाली व्याख्या देता है।

फिर भी, यह पैटर्न प्रभावशाली है। यह संकेत देता है कि बड़े पर्यावरणीय व्यवधानों ने केवल प्रजातियों को समाप्त ही नहीं किया; उन्होंने ऐसी छिपी हुई लचीलापन वाली रूपों का भी चयन किया होगा जो पहले अक्षम लगती थीं। उस अर्थ में, फूलदार पौधे अपनी आधुनिक प्रमुखता का हिस्सा प्रजनन की उन दुर्घटनाओं को दे सकते हैं जो ग्रह पर तनाव के समय अप्रत्याशित रूप से उपयोगी साबित हुईं।

यह एक परिचित कहानी का प्रभावशाली पुनर्लेखन है। Mass extinctions को अक्सर केवल नुकसान के रूप में देखा जाता है। यह शोध उन गुणों की ओर इशारा करता है जिन्होंने बाद में आने वाली कुछ lineages के लिए survival को संभव बनाया। Angiosperms के मामले में, अतिरिक्त genomes ले जाना उन शांत लाभों में से एक रहा होगा, जिन्होंने उन्हें बार-बार आई planetary crises से निकलने और अंततः जीवित दुनिया को नया रूप देने में मदद की।

यह लेख New Scientist की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें.