இனி பாலினம் தேவையில்லாத பூச்சிகளில் ஒரு பரிணாம ஆச்சரியம்
stick insects-ன் ஒரு குழுவை ஆய்வு செய்த ஆராய்ச்சியாளர்கள், ஒரு முக்கிய மரபணு அமைப்பு எதிர்பார்த்ததைவிட மிக நீண்ட காலம் நிலைத்திருக்க முடியும் என்பதை கண்டறிந்துள்ளனர்; அதற்குக் காரணமாக இருந்த உயிரியல் சூழ்நிலைகள் நடைமுறையில் மறைந்துவிட்ட பின்னரும் கூட. இந்த ஆய்வு Timema எனப்படும், சிறகுகள் இல்லாத stick insects வகையை மையமாகக் கொண்டது. இவை அமெரிக்காவின் மிகப் மேற்கு பகுதிகளுக்கு சொந்தமானவை; இதில் சுமார் 10 இலட்சம் ஆண்டுகளாக பாலினமின்றி இனப்பெருக்கம் செய்து வரும் வம்சங்களும் அடங்கும்.
முக்கிய கண்டுபிடிப்பு எதிர்மறையானதுபோல் தெரிகிறது. dosage compensation எனப்படும் ஒரு மூலக்கூறு அமைப்பு இந்த பூச்சிகளில் காலப்போக்கில் சிதைந்து விடும் என விஞ்ஞானிகள் எதிர்பார்த்தனர், ஏனெனில் அதற்கான வழக்கமான பரிணாமத் தேவை பெரும்பாலும் மறைந்திருந்தது. ஆனால் அதற்கு பதிலாக, அந்த அமைப்பு முழுமையாக செயல்படும் நிலையில் இருந்தது என ஆய்வு கண்டது. இந்த முடிவு பரிணாம உயிரியல் துறையில் நீண்டகாலமாக இருந்த ஒரு கருதுகோளை சவாலுக்குள்ளாக்குகிறது: ஒரு பண்பு அல்லது செயல்முறை மீது வலுவான அழுத்தம் இனி இல்லையெனில், அது முன்கூட்டியே சிதைந்து போகும் என்பது.
இந்த ஆய்வை Bangor University-இன் Darren Parker வழிநடத்தினார்; இது PNAS-இல் வெளியிடப்பட்டது என்று மூல உரை கூறுகிறது. பல Timema இனங்களுக்கிடையே gene activity-ஐ ஒப்பிட்டு, அரிய ஆண் பூச்சிகளைப் பயன்படுத்தி இந்த பாலின-இணைப்பு ஒழுங்குமுறை அமைப்பு இன்னும் எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதை ஆராய்ந்தனர்.
dosage compensation என்ன செய்கிறது
dosage compensation என்பது கவனிக்கப்படாமல் போகக்கூடிய அடிப்படை உயிரியல் அமைப்புகளில் ஒன்று; அது செயல்படும் போது, gene expression-ஐ அமைதியாக சமநிலைப்படுத்தி வைத்திருக்கும். sex chromosomes உள்ள இனங்களில், ஆண் மற்றும் பெண் தனிகளுக்கு X chromosomes எண்ணிக்கை வேறுபடலாம். இந்த வழக்கில் பரிச்சயமான அமைப்பை மூல உரை விளக்குகிறது: ஆண்களுக்கு Y chromosome உடன் ஒரு X chromosome இருக்கும்; பெண்களுக்கு இரண்டு X chromosomes இருக்கும்.
அந்த வேறுபாடு ஒரு ஒழுங்குமுறை பிரச்சினையை உருவாக்குகிறது. ஒரு பாலினம் X-இணைப்பு genes-இன் குறைந்த நகல்களை கொண்டிருந்தால், அந்த genes எவ்வளவு வலிமையாக வெளிப்பட வேண்டும் என்பதை சமப்படுத்த ஒரு வழி உயிரினங்களுக்கு தேவை. இந்த சமநிலையைத் தீர்க்க பல இனங்கள் பல்வேறு முறைகளை உருவாக்கியுள்ளன. இவ்வாறான அமைப்புகள் மொத்தமாக dosage compensation என அழைக்கப்படுகின்றன.
பாலின இனப்பெருக்கம் செய்யும் இனத்தில், ஆண்-பெண் இருவரும் ஒன்றாக இருப்பதாலும் X chromosome எண்ணிக்கையில் ஏற்படும் வேறுபாடு இனப்பெருக்கத்தின் இயல்பான பகுதியாக இருப்பதாலும் இந்தத் தேவை தெளிவாக உள்ளது. ஆனால் இங்கே ஆய்வு செய்யப்பட்ட Timema வம்சங்கள் parthenogenesis மூலம் இனப்பெருக்கம் செய்கின்றன; இது fertilization செய்யப்படாத முட்டைகளிலிருந்து கரு வளர்ந்து உருவாகும் ஒரு வகை virgin birth. இத்தகைய பாலினமற்ற வம்சங்களில், ஆண்-பெண் சமநிலை இயந்திரத்தைத் தக்கவைத்துக்கொள்ளும் வழக்கமான பரிணாம காரணம் பெரிதும் குறைந்து விடுகிறது.
சிதைவு ஏற்படும் என விஞ்ஞானிகள் ஏன் எண்ணினர்
ஆய்வின் தொடக்கத்தில் இருந்த எதிர்பார்ப்பு மிகவும் நேரடியானது. ஒரு வம்சம் ஒரு மில்லியன் ஆண்டுகள் fertilization இல்லாமல் இனப்பெருக்கம் செய்தால், மேலும் அந்த வம்சத்தின் தொடர்ச்சிக்கு ஆண்கள் இனி தேவையில்லையெனில், ஆண்-பெண் chromosome வேறுபாடுகளைச் சுற்றி அமைக்கப்பட்ட ஒழுங்குமுறை அமைப்புகள் மெதுவாக உடைந்து போகலாம். பரிணாமம் ஒவ்வொரு பண்பையும் என்றென்றும் காக்காது; தெளிவான நன்மை இனி தராத செயல்முறைகள் குறைவாக செயல்திறன் கொண்டதாக மாறலாம் அல்லது மறைந்து போகலாம் என்று பல ஆராய்ச்சியாளர்கள் கருதுகின்றனர்.
ஆழமான கால அளவுகளில் அந்த எதிர்பார்ப்பு இன்னும் வலிமையானது. பரிணாமக் கணக்கில் 10 இலட்சம் ஆண்டுகள் என்பது சிறிய இடைவேளை அல்ல. இந்த காலத்தை எந்த ஒரு பூச்சிக்கும் அறியப்பட்ட மிக நீண்ட பாலினமற்ற காலமாக மூல உரை விவரிக்கிறது; இதுவே பயன்படுத்தப்படாத உயிரியல் என்ன ஆகிறது என்பதைப் பரிசோதிக்க Timema-வை மிகச் சக்திவாய்ந்த எடுத்துக்காட்டாக மாற்றுகிறது.
சிதைவைப் பார்க்காமல், குழு நிலைத்திருப்பைக் கண்டது. அரிய ஆண் தனிகளின் gene expression-ஐ ஆய்ந்து, 10 இலட்சம் ஆண்டுகளுக்கும் மேலாக எதிர்பார்க்கப்பட்ட தேவையின்றியும் dosage compensation செயல்பட்டுக்கொண்டே இருந்தது என ஆராய்ச்சியாளர்கள் முடிவு செய்தனர்.
இந்த முடிவு ஏன் முக்கியமானது
இந்த ஆய்வின் முக்கியத்துவம் அந்தப் பூச்சிகளைக் காட்டிலும், அது தொடும் பரந்த பரிணாமக் கொள்கையில்தான் அதிகம். பரிணாமத்தின் பல மாதிரிகள் செயல்திறன், தேவையற்றவற்றை நீக்குதல், மற்றும் தற்போதைய அழுத்தங்களுக்கு ஏற்பத் தழுவுதல் ஆகியவற்றை வலியுறுத்துகின்றன. அந்த எண்ணங்கள் இன்றும் முக்கியம்; ஆனால் இந்த வேலை கதை இன்னும் சிக்கலானதாக இருக்கலாம் என்பதைக் காட்டுகிறது. சில உயிரியல் அமைப்புகள் எதிர்பார்த்ததைவிட நிலைத்திருக்கலாம்; ஏனெனில் அவற்றை அகற்றுவது கடினம், அல்லது அவை மறைந்த செயல்பாடுகளை கொண்டிருக்கலாம், அல்லது அவற்றைத் தக்கவைத்துக் கொள்வதற்கான செலவு மிகவும் குறைவாக இருப்பதால் பரிணாமம் அவற்றிற்கு எதிராக வலுவாகத் தேர்வு செய்யாது.
அமைப்பு ஏன் தொடர்ந்தது என்பதற்கான இறுதி விளக்கத்தை மூல உரை முன்வைக்கவில்லை, அந்தக் கட்டுப்பாடு முக்கியமானது. அது ஆதரிப்பது ஒரு குறுகிய ஆனால் முக்கியமான முடிவு: வெளிப்படையான தேவையில்லாவிட்டாலும், ஒரு மில்லியன் ஆண்டுகளுக்கும் மேலான கால அளவில் dosage compensation மறைந்துபோகவில்லை; பல விஞ்ஞானிகள் அதற்கு முன்வைத்திருக்கக்கூடிய எதிர்பார்ப்பை அது பூர்த்தி செய்யவில்லை.
இதன் தாக்கம் gene architecture பற்றி ஆராய்ச்சியாளர்கள் எப்படி நினைக்கிறார்கள் என்பதில் உள்ளது. ஒரு regulatory system வளர்ச்சியில் ஆழமாக உட்கார்ந்துவிட்டால், அதன் ஆரம்ப நோக்கில் ஒரு பகுதி குறைந்துவிட்டதற்காக மட்டும் அது மறைந்து போய்விடாது. பரிணாமம் என்பது அனைத்தையும் புதிதாக கட்டும் ஒரு engineer அல்ல. அது மரபாகப் பெற்ற structures-ஐப் பயன்படுத்துகிறது; அவற்றில் சில, அவை fragile ஆக இருக்க வேண்டும் என்று எதிர்பார்த்த காலத்திற்குப் பிறகும் நீடிக்க முடியும்.
பரிணாமம் குறித்த எளிய கதைகளுக்கு ஒரு சவால்
இந்த கண்டுபிடிப்புகள், பரிணாமம் தேவையற்றதை எப்போதும் நீக்கிவிடும் என்ற எளிமையான கதையையும் எதிர்த்து நிற்கின்றன. உண்மையில், இழப்பு போலவே நிலைத்திருப்பும் தகவல்தரக்கூடியது. குறைந்த selection கீழ் ஒரு mechanism நிலைத்திருந்தால், அது எவ்வளவு ஆழமாக ஒருங்கிணைந்துள்ளது அல்லது அதை அகற்ற எவ்வளவு குறைவான அழுத்தம் உள்ளது என்பதைப் பற்றி முக்கியமான ஒன்றை வெளிப்படுத்தலாம்.
மூல உரையில் மேற்கோளிடப்பட்ட Parker, இந்தக் கேள்வியையே மையமாகக் கொண்டு ஆய்வை விவரித்தார். பாலினங்களுக்கு இடையே gene expression-ஐ சமப்படுத்த உருவாக்கப்பட்ட ஒரு system, ஒரு வம்சம் பாலினத்தைப் பொருட்படுத்தாமல் இயங்கத் தொடங்கும்போது என்ன ஆகும்? குறைந்தது இந்த Timema பூச்சிகளில், அந்த system தொடர்ந்து இயங்கிக்கொண்டே இருக்கும் என்பதே பதில்.
இதனால் ஒவ்வொரு பயன்படுத்தப்படாத பண்பும் நிரந்தரமாகத் தங்கிவிடும் என்று பொருளல்ல. மேலும், இனப்பெருக்க உயிரியல் உறைந்துவிட்டது என்றும் இல்லை. ஆனால் இது, பரிணாமச் சிதைவு பல பாடநூல் சுருக்கங்கள் சொல்வதைவிட குறைவாக தானாக நிகழக்கூடும் என்பதைச் சொல்கிறது. பண்புகள் நீடிக்க முடியும்; regulatory systems செயல்பாட்டில் தொடர முடியும்; ஒருகாலத்தில் அவற்றை நியாயப்படுத்திய சூழ்நிலைகள் பெரிதும் மாறினாலும் கூட.
Timema ஏன் பயனுள்ள மாதிரி
Timema, பரிணாம ஆராய்ச்சிக்காக குறிப்பாக சுவாரசியமான குழுவாக மாறியுள்ளது; ஏனெனில் நெருங்கிய தொடர்புடைய இனங்கள் வெவ்வேறு host plants-இல் மற்றும் வெவ்வேறு உயரங்களில் வாழ்கின்றன, மேலும் சில வம்சங்கள் பாலினமாக இனப்பெருக்கம் செய்கின்றன, சில இல்லை. இந்த இணைப்பு விஞ்ஞானிகளுக்கு இயற்கையான ஒப்பீட்டு தொகுப்பை வழங்குகிறது. அவர்கள் எந்தச் குறிப்பும் இல்லாத ஒரு முழுமையான தனிமைப்படுத்தப்பட்ட அபூர்வத்தை மட்டும் ஆய்வு செய்வதில்லை. அவர்கள் இனப்பெருக்க முறையில் மாறுபடும் தொடர்புடைய பூச்சிகளைப் பார்க்கிறார்கள்; இது என்ன மாற்றமடைந்தது, என்ன அப்படியே இருந்தது என்பதற்கான கேள்விகளைத் தெளிவுபடுத்துகிறது.
இந்த பூச்சிகள் அமெரிக்காவின் மிகப் மேற்கு பகுதியில் நன்கு வரையறுக்கப்பட்ட ஒரு பகுதியில் வாழ்வதால், சூழலியல் மற்றும் பரிணாமத்தில் பரந்த வட அமெரிக்க ஆராய்ச்சி மரபின் பகுதியாக இருக்கின்றன. அவர்களின் நீண்டகால பாலினமற்ற இனப்பெருக்கம் அவர்களை அரிய நிலைக்கு கொண்டு செல்கிறது. பெரும்பாலான பூச்சி குழுக்கள் இனப்பெருக்க மாற்றங்கள் அடிப்படை chromosome regulation-ஐ எவ்வாறு பாதிக்கின்றன என்பதை சோதிக்க ஒரு மில்லியன் ஆண்டு கால சாளரத்தை வழங்குவதில்லை.
அடுத்தது என்ன
இந்த ஆய்வின் உடனடி மதிப்பு கருத்தியல் சார்ந்தது. இது, வெளிப்படையாக தேவையற்ற ஒரு மரபணு சமநிலைப்படுத்தும் அமைப்பு மிக நீண்ட காலம் அப்படியே இருந்த ஒரு தெளிவான உதாரணத்தை வளர்ச்சி உயிரியல் வல்லுநர்களுக்குக் கொடுக்கிறது. ஏன் சில அமைப்புகள் சிதைகின்றன, சில தொடர்கின்றன என்பதைக் குறித்து நெருங்கிய ஆய்வை இது ஊக்குவிக்க வேண்டும்.
எதிர்கால வேலைகள், Timema-வில் dosage compensation-க்கு gene expression சமநிலையைத் தவிர வேறு மறைந்த நன்மைகள் உள்ளனவா, இந்த mechanism எல்லா பாலினமற்ற வம்சங்களிலும் மாறாதபடி தொடர்கிறதா, மற்றும் பிற regulatory networks-இல் நிலைத்தன்மை குறித்து இந்த எடுத்துக்காட்டு ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு என்ன கற்றுக்கொடுக்கும் என்பதைக் கேட்கலாம். மூல உரை இந்தக் கேள்விகளுக்கு பதில் அளிக்கவில்லை; ஆனால் புதிரை தெளிவாக நிறுவுகிறது.
இப்போது, இந்த ஆய்வு உயிரியல் redundancy பற்றி மிகுந்த நம்பிக்கையுடன் கூறப்படும் கருத்துகளுக்கு ஒரு பயனுள்ள திருத்தமாக நிற்கிறது. பரிணாமம் நீக்க முடியும். அதை வேறு நோக்கத்திற்கு மாற்றவும் முடியும். ஆனால் சில சமயங்களில், பாலினமில்லாமல் ஒரு மில்லியன் ஆண்டுகள் கடந்திருந்தாலும், அது ஒரு அமைப்பை அப்படியே வைத்திருக்கவும் செய்கிறது.
இந்தக் கட்டுரை Phys.org-இன் செய்தி அறிக்கையை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மூலக் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.
Originally published on phys.org