आनुवंशिक संघर्षांच्या संशोधनातून वेगवान उत्क्रांतीचे नियम स्पष्ट होतात

वेगवान उत्क्रांती ही अनेकदा फार मोठ्या कालखंडातच दिसणारी प्रक्रिया मानली जाते. Fred Hutchinson Cancer Center मधील Malik Lab चे संशोधक तिच्या अधिक वेगवान आणि संघर्षपूर्ण रूपाचा अभ्यास करत आहेत: स्पर्धा करणाऱ्या जैविक घटकांनी आपले यश टिकवण्यासाठी संघर्ष करताना काही पिढ्यांत उद्भवणारे आनुवंशिक बदल.

HHMI investigator Harmit Malik आणि त्यांची टीम या आनुवंशिक संघर्षांचा अभ्यास करून त्यांना नियंत्रित करणारे नियम शोधत आहे. विषाणू आणि यजमानांमधील संघर्षांसह विविध उत्क्रांतीशील स्पर्धा त्यांच्या कामात समाविष्ट आहेत. भूतकाळातील जैविक arms races मधून भविष्यातील रोग-उपचार रणनीतींसाठी संकेत शोधणे हा त्यांचा उद्देश आहे.

“हे नियम उत्क्रांतीकडे मागे पाहून arms races कशा घडल्या हे समजून घेण्यास मदत करतात आणि पुढे पाहून नवीन रणनीती तयार करण्यासही मदत करतात,” असे Malik यांनी सांगितले.

संघर्षाच्या वेगाने होणारी उत्क्रांती

वेगवान उत्क्रांती म्हणजे हजारो वर्षांऐवजी तुलनेने कमी पिढ्यांत होणारा आनुवंशिक बदल. प्रयोगशाळेच्या मांडणीनुसार, असा बदल अनेकदा स्पर्धेमुळे घडतो: एक आनुवंशिक घटक दुसरा हरल्यास त्याला फायदा होतो.

हे संघर्ष महत्त्वाचे संकेत देऊ शकतात, कारण ते संबंधित जीव आणि आनुवंशिक घटकांवर तीव्र दबाव आणतात. विषाणूला यजमानाच्या संरक्षणांवर मात करून वाढावे आणि पसरावे लागते. यजमान संसर्ग मर्यादित करणारी यंत्रणा विकसित करू शकतो. प्रतिस्पर्ध्यावर मात करण्याचा सततचा दबाव genome मध्ये ओळखता येणाऱ्या खुणा सोडू शकतो.

संशोधकांसाठी याचे महत्त्व केवळ ऐतिहासिक नाही. एखादी जैविक प्रणाली संघर्षासाठी पुन्हा पुन्हा विशिष्ट उपाय निवडत असेल, तर ते उपाय संसर्ग, immune evasion किंवा जगण्यासाठी आवश्यक वैशिष्ट्यांकडे निर्देश करू शकतात.

तापमान-संवेदनशील विषाणूचा समतोल

अभ्यासातील एक संघर्ष mosquito-borne alphaviruses—यात Sindbis आणि chikungunya viruses यांचा समावेश आहे—आणि ते संक्रमित करीत असलेल्या वेगवेगळ्या यजमानांशी संबंधित आहे. यजमानांचे शरीराचे तापमान आणि immune systems वेगवेगळे असूनही हे विषाणू कीटक आणि मानवांना संक्रमित करू शकतात.

postdoctoral researcher Tamanash Bhattacharya यांच्यासह टीमने ही cross-host क्षमता शक्य करणाऱ्या एका यंत्रणेचा अभ्यास केला. त्यांचा भर viral genome मधील opal codon नावाच्या विशेष stop codon वर होता.

Stop codons सहसा protein production थांबवण्याचा संकेत देतात. येथे opal codon एका महत्त्वाच्या viral polyprotein ची निर्मिती योग्य पातळीवर ठेवण्यास मदत करते. संशोधकांनी या परिणामाला “kinetic Goldilocks” म्हटले: जगण्यासाठी विषाणूला पुरेसे polyprotein हवे, पण जास्त प्रमाण इतर प्रक्रिया मंद करून viral fitness कमी करू शकते.

हा समतोल तापमान आणि replication speed नुसार बदलतो. मानवांमध्ये शरीराचे तापमान जास्त आणि viral replication वेगवान असल्याने उत्पादनाचा समतोल राखण्यासाठी विषाणू opal codon वर अवलंबून असतो. डासांमध्ये परिस्थिती थंड आणि replication मंद असल्याने हीच यंत्रणा त्याच प्रकारे आवश्यक नसते.

यजमान बदलणे ही कठीण परीक्षा का आहे

डास आणि मानव यजमानांमध्ये बदलणे म्हणजे विषाणूसाठी केवळ तापमानातील बदल नाही. त्याला वेगवेगळ्या immune environments आणि cellular conditions चा सामना करावा लागतो. एकाच genome ने दोन्ही परिस्थितींमध्ये कार्यरत राहणे आवश्यक असते.

Opal-codon चा शोध दर्शवतो की उत्क्रांतीशील अनुकूलन एखादी क्रिया कमाल करण्यापेक्षा ती योग्य पातळीवर समायोजित करण्याबद्दलही असू शकते. महत्त्वाच्या viral component चे अधिक उत्पादन फायदेशीर वाटू शकते, पण अतिरिक्त उत्पादनाची किंमत मोजावी लागू शकते.

उत्क्रांतीच्या नोंदीपासून उपचारांच्या कल्पनांपर्यंत

तातडीचे संशोधन उद्दिष्ट आनुवंशिक संघर्षांचे नियम समजून घेणे आहे; पूर्ण वैद्यकीय उपयोगाचा दावा करणे नाही. तरी कोणत्या उत्क्रांतीशील रणनीती टिकल्या आणि का, हे समजून घेण्यात Malik यांच्या गटाला व्यावहारिक मूल्य दिसते.

विषाणू आणि यजमान arms race मध्ये अडकले असताना प्रत्येक अनुकूलनामुळे प्रतिअनुकूलन होऊ शकते. काळानुसार त्या संघर्षातून कोणत्या molecular interactions सर्वाधिक महत्त्वाच्या आहेत हे स्पष्ट होऊ शकते. या माहितीच्या आधारे अधिक चांगल्या रोगउपचारांना हातभार लावणाऱ्या नवीन पद्धती शोधल्या जात आहेत.

निष्कर्ष काय दाखवतात आणि काय दाखवत नाहीत

उपलब्ध अहवाल दोन यजमान वातावरणांमध्ये alphavirus fitness शी संबंधित एका यंत्रणेचे वर्णन करतो. तो chikungunya, Sindbis किंवा अन्य संसर्गावरील नवा उपचार सिद्ध करत नाही आणि opal codon मध्ये बदल करणे clinical use साठी तयार आहे, असेही दाखवत नाही.

त्याचे महत्त्व संकल्पनात्मक आणि यांत्रिक आकलनात आहे. असामान्य stop codon डास आणि मानवांमधील वेगवेगळ्या replication conditions हाताळण्यास विषाणूला मदत करणाऱ्या regulator प्रमाणे काम करू शकतो, असे अभ्यास सूचित करतो.

Malik Lab चे व्यापक उद्दिष्ट अशा उदाहरणांमधून उपयोगी उत्क्रांतीशील नियमांचा संच तयार करणे आहे. आनुवंशिक battlefield चा अभ्यास करून arms races कशा घडल्या आणि रोगाविरुद्ध पुढील उपयुक्त रणनीती कुठे उदयास येऊ शकते, हे संशोधकांना समजून घ्यायचे आहे.

हा लेख Phys.org च्या वृत्तांकनावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.