અલ્પાકાસથી યાક્સ સુધી, સસ્તન ડીએનએ તેના રહસ્યો જાહેર કરે છે

મનુષ્યો વિશે વધુ જાણવા માટે, વૈજ્ઞાનિકોની એક મોટી આંતરરાષ્ટ્રીય ટીમે પૃથ્વી પરના કેટલાક વિચિત્ર પ્રાણીઓને શોધવામાં વર્ષો વિતાવ્યા છે. તેઓએ એક જ દાંડીમાંથી ડીએનએ એકત્રિત કરવા માટે આર્કટિક બરફના ખંડ પર પડાવ નાખ્યો નારવ્હલનાની જાળી બનાવી ભમરો બેટ દક્ષિણપૂર્વ એશિયાના ગુફા-સમૃદ્ધ પ્રદેશમાં અને કેરેબિયન પ્રાણી સંગ્રહાલયમાં પડદા પાછળ રહીને સ્કિન સ્નાઉટમાંથી લોહી કાઢવાનું સાહસ કર્યું. સોલેનોડોનવિશ્વના કેટલાક ઝેરી સસ્તન પ્રાણીઓમાંનું એક.

સંશોધકોએ આ સસ્તન પ્રાણીઓના જિનોમની સરખામણી અન્ય વિવિધ પ્રાણીઓ સાથે કરી હતી, જેમાં અર્વાર્ક, મેરકટ, સ્ટેરી મોલ અને માનવનો સમાવેશ થાય છે. આમ કરવાથી, તેઓ હતા ડીએનએના સ્ટ્રેચને ઓળખવામાં સક્ષમ જે સસ્તન પ્રાણીઓના ઉત્ક્રાંતિના યુગમાં ભાગ્યે જ બદલાયા છે અને તેથી માનવ સ્વાસ્થ્ય અને કામગીરી માટે મહત્વપૂર્ણ હોવાની શક્યતા છે.

તેઓએ એસેમ્બલ કરેલા આનુવંશિક ડેટાબેઝમાં 240 પ્રજાતિઓના સંપૂર્ણ જીનોમનો સમાવેશ થાય છે, જે ગ્રહના 80 ટકાથી વધુ સસ્તન પ્રાણીઓ (અને મનુષ્ય સહિત)ને આવરી લે છે. તે વૈજ્ઞાનિકોને અન્ય પ્રાણીઓ વિશેના વિવિધ પ્રશ્નોના જવાબ આપવામાં મદદ કરી શકે છે, જેમ કે તેઓ ક્યારે અને કેવી રીતે વિકસિત થયા અને તેમની કેટલીક અસામાન્ય પ્રતિભાઓ માટે જૈવિક આધાર.

“તે પ્રજાતિઓ કઈ અદ્ભુત વસ્તુઓ કરી શકે છે જે માણસો કરી શકતા નથી?” યુમાસ ચાન મેડિકલ સ્કૂલ અને બ્રોડ ઇન્સ્ટિટ્યૂટના આનુવંશિકશાસ્ત્રી અને જે તરીકે ઓળખાય છે તેના સહ-નેતા એલિનોર કાર્લસને જણાવ્યું હતું. ઝૂનોમી પ્રોજેક્ટ. “અમે હંમેશા મનુષ્યોને સૌથી વિશેષ પ્રજાતિ તરીકે વિચારવાનું પસંદ કરીએ છીએ. પરંતુ તે તારણ આપે છે કે આપણે ઘણી બધી રીતે કંટાળાજનક છીએ.”

ઝૂનોમિયા ડેટાસેટની મર્યાદાઓ છે. તેમાં પ્રજાતિ દીઠ માત્ર એક જ જિનોમ છે (ઘરેલુ કૂતરાના અપવાદ સિવાય, જે બે વાર ક્રમબદ્ધ કરવામાં આવ્યું છે), અને હજારો સસ્તન પ્રાણીઓ ખૂટે છે.

પરંતુ ગુરુવારે વિજ્ઞાનમાં પ્રકાશિત થયેલા પેપરના નવા સેટમાં, ઝૂનોમિયા ટીમે આ પ્રકારના મલ્ટિ-પ્રજાતિ ડેટાની શક્તિ દર્શાવી હતી. અને તે માત્ર શરૂઆત છે.

“ઘણા જિનોમ્સનું ક્રમાંકન કરવું તુચ્છ નથી,” માઈકલ જી. કેમ્પાનાએ જણાવ્યું હતું કે, સ્મિથસોનિયનની નેશનલ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ કન્ઝર્વેશન બાયોલોજી એન્ડ ઝૂના કોમ્પ્યુટેશનલ જીનોમિક્સ સાયન્ટિસ્ટ, જેઓ આ પ્રોજેક્ટનો ભાગ ન હતા. “ખરેખર મહત્વની બાબત એ છે કે આ ડેટાનો ઉપયોગ કરવો.”

અહીં કેટલીક વસ્તુઓ છે જે ઝૂનોમિયા વૈજ્ઞાનિકો તેની સાથે પહેલેથી જ કરી રહ્યા છે:

વિશેષ ક્ષમતાઓના આધારે શોધ

અસાધારણ પ્રાણી પ્રતિભાના આધારે શોધવા માટે, વૈજ્ઞાનિકોએ જનીન ક્રમની શોધ કરી જે જાતિઓમાં અસામાન્ય રીતે ઝડપથી વિકાસ પામ્યા હતા, જેમ કે હાઇબરનેટ કરવાની ક્ષમતા જેવી ચોક્કસ વિશેષતા ધરાવે છે.

માં એક વિશ્લેષણ, સંશોધકોએ ઊંડા હાઇબરનેટર્સ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કર્યું, જેમ કે ચરબીની પૂંછડીવાળું વામન લેમર અને વધુ ઉંદર-કાનવાળું બેટ, જે દિવસો કે અઠવાડિયા સુધી શરીરનું નીચું તાપમાન જાળવી શકે છે. સંશોધકોને વિવિધ જનીનોમાં “ત્વરિત ઉત્ક્રાંતિ” ના પુરાવા મળ્યા, જેમાં એક કોષોને તાપમાન-સંબંધિત તાણથી સુરક્ષિત કરવામાં મદદ કરવા માટે જાણીતું છે અને બીજું કે જે વૃદ્ધત્વ સંબંધિત સેલ્યુલર માર્ગને અટકાવે છે.

“ઘણી હાઇબરનેટિંગ પ્રજાતિઓ પણ અસાધારણ દીર્ધાયુષ્ય ધરાવે છે,” ડૉ. કાર્લસને કહ્યું, તેણીને આશ્ચર્ય થાય છે: શું તે જનીનમાં ફેરફારો તેમના લાંબા આયુષ્યમાં ફાળો આપે છે?

સંશોધકોએ સસ્તન પ્રાણીઓમાં ગંધની ભાવનાની પણ શોધ કરી. પ્રાણીઓમાં વિવિધ ઘ્રાણેન્દ્રિયને લગતા રીસેપ્ટર્સની વિશાળ વિવિધતા હોય છે, દરેક ચોક્કસ ગંધ પેદા કરતા અણુઓને જોડવામાં સક્ષમ હોય છે; વધુ ઘ્રાણેન્દ્રિયને લગતા રીસેપ્ટર્સ માટે જનીન ધરાવતી પ્રજાતિઓમાં સામાન્ય રીતે ગંધની તીવ્ર સમજ હોય ​​છે.

જ્યારે ઝૂનોમિયા ટીમે દરેક પ્રજાતિમાં આ જનીનોની સંખ્યા ગણી, ત્યારે આફ્રિકન સવાન્ના હાથી 4,199 સાથે પ્રથમ ક્રમે છે. નવ-પટ્ટાવાળા આર્માડિલો અને હોફમેનની બે અંગૂઠાની સુસ્તી અનુસરે છે, જ્યારે મધ્ય અમેરિકન અગૌટી ચોથા ક્રમે આવી હતી.

અગૌટી “સંપૂર્ણપણે અજાણ્યા કારણોસર, કોઈપણ સસ્તન પ્રાણીના શ્રેષ્ઠ ઘ્રાણેન્દ્રિયને લગતું ભંડાર હોવાનું બહાર આવ્યું છે,” ડૉ. કાર્લસને જણાવ્યું હતું. “તે એક રીમાઇન્ડર છે કે ત્યાં કેટલી વિવિધતા છે જેના વિશે આપણે કશું જાણતા નથી.” (તેમણે નોંધ્યું હતું કે, કૂતરાઓ આ સંદર્ભે “ખાસ કરીને વિશેષ” સાબિત થયા નથી.)

બીજી બાજુ, સેટેસિયન, એક જૂથ જેમાં ડોલ્ફિન અને વ્હેલનો સમાવેશ થાય છે, તેમાં ઘ્રાણેન્દ્રિય રીસેપ્ટર જનીનો નોંધપાત્ર રીતે ઓછી હોય છે, જે તેમના જળચર વસવાટને ધ્યાનમાં રાખીને અર્થપૂર્ણ બને છે. “તેઓ અન્ય રીતે વાતચીત કરે છે,” કેર્સ્ટિન લિન્ડબ્લાડ-ટોહ, બ્રોડ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ અને ઉપસાલા યુનિવર્સિટીના આનુવંશિક નિષ્ણાત અને ઝૂનોમી પ્રોજેક્ટના અન્ય નેતાએ જણાવ્યું હતું.

વધુ ઘ્રાણેન્દ્રિયને લગતું રીસેપ્ટર જનીનો ધરાવતી પ્રજાતિઓમાં પણ વધુ ઘ્રાણેન્દ્રિયને લગતું ટર્બીનેટ હોય છે, અનુનાસિક પોલાણમાં હાડકાની રચના હોય છે જે ગંધમાં મદદ કરે છે. પરિણામો સૂચવે છે કે “જો અમુક લક્ષણો મહત્વપૂર્ણ હોય, તો તે ઘણી રીતે વિકસિત થાય છે,” ડો. લિન્ડબ્લેડ-ટોહે કહ્યું.

તેણીએ ઉમેર્યું: “મને લાગે છે કે અમારા ડેટા સેટ વિશેની એક મહત્વની બાબત એ છે કે તે ઘણી બધી વિવિધ પ્રજાતિઓના જિનોમ સિક્વન્સિંગને જનરેટ કરે છે જેથી લોકો તેમના મનપસંદ લક્ષણોને જોવાનું શરૂ કરી શકે.”

ફેબ્રુઆરી 1925માં, ડિપ્થેરિયા ફાટી નીકળવાની વચ્ચે, સ્લેજ ડોગ ટીમના રિલેએ નોમ, અલાસ્કામાં એન્ટિટોક્સિનનો કટોકટી પુરવઠો પહોંચાડ્યો, જે બરફથી અલગ થઈ ગયું હતું. બાલ્ટો, એક કૂતરો જે રિલેનો અંતિમ ભાગ દોડતો હતો, તે પ્રખ્યાત બન્યો; કેટલાક વર્ષો પછી જ્યારે તેમનું અવસાન થયું, ત્યારે તેમના ટેક્સીડર્મ્ડ બોડીને ક્લેવલેન્ડ મ્યુઝિયમ ઑફ નેચરલ હિસ્ટ્રીમાં પ્રદર્શિત કરવામાં આવી.

ઝૂનોમિયા સંશોધકોની એક ટીમે હવે તે ટેક્સીડર્મ્ડ પેશીના નાના ટુકડાનો ઉપયોગ કર્યો છે પ્રખ્યાત સ્લેજ કૂતરા વિશે વધુ જાણો અને તેમના રાક્ષસી સમકાલીન. “અમે આને થોડો પડકાર તરીકે જોયો,” કેથલીન મોરિલે કહ્યું, બાલ્ટોના પેપરના લેખક, જેમણે યુમાસ ચાન મેડિકલ સ્કૂલમાં સ્નાતક વિદ્યાર્થી તરીકે સંશોધન કર્યું હતું અને હવે કોલોસલ બાયોસાયન્સિસના વરિષ્ઠ વૈજ્ઞાનિક છે. “અહીં આ વ્યક્તિ છે, ખૂબ જ પ્રખ્યાત છે. અમે તેના જીવવિજ્ઞાન વિશે વધુ જાણતા નથી. અમે તેના જીનોમ વિશે શું કહી શકીએ?”

તેઓએ શોધી કાઢ્યું કે બાલ્ટો આધુનિક શુદ્ધ નસ્લના કૂતરા કરતાં આનુવંશિક રીતે “સ્વસ્થ” હતા, જેમાં વધુ વારસાગત આનુવંશિક ભિન્નતા અને ઓછા સંભવિત હાનિકારક પરિવર્તનો હતા. તે શોધ એ હકીકત પરથી ઉદ્દભવે છે કે સ્લેજ શ્વાનને ઘણીવાર શારીરિક કામગીરી માટે ઉછેરવામાં આવે છે અને તે જાતિઓનું મિશ્રણ હોઈ શકે છે.

સંશોધકોએ શોધી કાઢ્યું કે બાલ્ટોમાં વિવિધ પ્રકારના આનુવંશિક પ્રકારો પણ હતા જે વરુમાં હાજર ન હતા અને આધુનિક શુદ્ધ નસ્લના કૂતરાઓમાં દુર્લભ અથવા ખૂટે હતા. ઘણા પ્રકારો પેશીના વિકાસમાં સંકળાયેલા જનીનોમાં હતા અને સ્લેજ કૂતરાઓ માટે મહત્વપૂર્ણ વિવિધ લક્ષણોને અસર કરી શકે છે, જેમ કે ચામડીની જાડાઈ અને સંયુક્ત રચના. બાલ્ટો પાસે આ પ્રકારોની બે નકલો હતી, એક દરેક માતાપિતા પાસેથી વારસામાં મળી હતી, એટલે કે તે સમયના અન્ય અલાસ્કન સ્લેજ કૂતરાઓમાં તે કદાચ ઓછામાં ઓછા સામાન્ય હતા.

કેટી મૂન, યુનિવર્સિટી ઓફ કેલિફોર્નિયા, સાન્ટા ક્રુઝના પોસ્ટડોક્ટરલ સંશોધક અને પેપરના લેખકે જણાવ્યું હતું કે, “તેમની વસ્તી કેવી હતી અને તે કેવી હશે તેનું આટલું સ્પષ્ટ ચિત્ર અમારી પાસે છે.” “અને તે છબી ખૂબ જ સારી રીતે અનુકૂળ કામ કરતા સ્લેજ કૂતરાઓની છે.”

ઉત્ક્રાંતિ સમયરેખા પ્રકાશિત કરે છે

વૈજ્ઞાનિકોએ લાંબા સમયથી ચર્ચા કરી છે કે આજના સસ્તન પ્રાણીઓની વિવિધ શ્રેણી કેવી રીતે અને ક્યારે ઊભી થઈ. શું લગભગ 66 મિલિયન વર્ષો પહેલા ડાયનાસોરના લુપ્ત થયા પછી જ સસ્તન પ્રાણી પરિવારના વૃક્ષની શાખાઓ બંધ થઈ ગઈ હતી? અથવા આપત્તિ પહેલાં પ્રક્રિયા મોટા પ્રમાણમાં થઈ હતી?

એ ઝૂનોમિયા જીનોમ્સ સાથે નવું વિશ્લેષણ સૂચવે છે કે જવાબ બંને છે. સસ્તન પ્રાણીઓમાં વિવિધતા આવવા લાગી લગભગ 102 મિલિયન વર્ષો પહેલા, જ્યારે પૃથ્વીના ખંડો તૂટી રહ્યા હતા અને સમુદ્રની સપાટી વધવા લાગી હતી. ટેક્સાસ એ એન્ડ એમ યુનિવર્સિટીના ઉત્ક્રાંતિ આનુવંશિક અને પેપરના લેખક વિલિયમ મર્ફીએ જણાવ્યું હતું કે, “આનાથી વિવિધ જમીનના લોકોમાં આધુનિક વંશના પુરોગામી અલગ થયા છે.”

પરંતુ ડાયનાસોરના લુપ્ત થયા પછી વૈવિધ્યતાનો બીજો વિસ્ફોટ થયો, સંશોધકોએ શોધી કાઢ્યું, જ્યારે નવી જમીનોના ઉદભવ અને શાસન કરતા સરિસૃપના અદ્રશ્ય થવાથી સસ્તન પ્રાણીઓને નવા રહેઠાણો, સંસાધનો અને તકો મળી.

“તે ખરેખર સીમાચિહ્ન પત્ર છે,” સ્કોટ એડવર્ડ્સ, હાર્વર્ડના ઉત્ક્રાંતિ જીવવિજ્ઞાની જેઓ સંશોધનમાં સામેલ ન હતા, જણાવ્યું હતું. “સસ્તન પ્રાણીઓને સમયના ધોરણે મૂકવાનો પ્રયાસ કરવાના સંદર્ભમાં તે કદાચ તેના પ્રકારનો સૌથી મોટો છે.”

ઝૂનોમિયા પેકેજ એ “કામનું એક સ્મારક શરીર છે,” તેમણે ઉમેર્યું. “તે ખરેખર ભવિષ્યમાં સસ્તન પ્રાણીઓના ઉત્ક્રાંતિ વિશેની આપણી સમજણ માટેનું ધોરણ નક્કી કરશે.”

લુપ્ત થવાના જોખમની આગાહી

સસ્તન પ્રાણીઓ સામાન્ય રીતે મોટાભાગના જનીન ક્રમની બે નકલો વારસામાં મેળવે છે, દરેક માતાપિતા પાસેથી એક. આ સિક્વન્સ શું અનુરૂપ છે તે નક્કી કરવાથી ભૂતકાળની પ્રાણીઓની વસ્તીના કદ વિશે માહિતી મળી શકે છે; મેચિંગ ડીએનએની લાંબી ખેંચાણ એ ઇનબ્રીડિંગની નિશાની હોઈ શકે છે, ઉદાહરણ તરીકે.

સાન ડિએગો ઝૂ વાઇલ્ડલાઇફ એલાયન્સના સંરક્ષણ જિનેટિસ્ટ આર્યન વાઇલ્ડરે જણાવ્યું હતું કે, એક પ્રાણીનો જિનોમ પ્રતિબિંબિત કરે છે કે “તેમના માતા-પિતા, દાદા-દાદી કેટલા નજીકથી સંબંધિત હતા, બધા પાછા જતા હતા.”

ડો. વાઈલ્ડર અને સાથીદારો ઝૂનોમિયાના જીનોમનો ઉપયોગ કર્યો સમગ્ર ઇતિહાસમાં વિવિધ પ્રજાતિઓની વસ્તીના કદનો અંદાજ કાઢો. ઐતિહાસિક રીતે વિપુલ પ્રમાણમાં જોવા મળતી પ્રજાતિઓની સરખામણીમાં, ભૂતકાળની નાની વસતી ધરાવતા લોકોમાં વધુ સંભવિત રીતે હાનિકારક આનુવંશિક પરિવર્તનો હતા અને તેઓ દ્વારા જોખમી તરીકે વર્ગીકૃત થવાની શક્યતા વધુ હતી. ઇન્ટરનેશનલ યુનિયન ફોર ધ કન્ઝર્વેશન ઓફ નેચર.

સંશોધકોએ ત્રણ પ્રજાતિઓના જિનોમનું પણ પૃથ્થકરણ કર્યું હતું જેમના લુપ્ત થવાના જોખમને IUCN દ્વારા ડેટાના અભાવને કારણે અજ્ઞાત માનવામાં આવતું હતું: કિલર વ્હેલ, અપર ગેલિલી પર્વતમાળાનો આંધળો છછુંદર ઉંદર અને જાવાન હરણ માઉસ (જે જાહેરાત મુજબ બરાબર દેખાય છે. ). . પરિણામો સૂચવે છે કે ઓર્કા વધુ જોખમમાં હોઈ શકે છે.

આ અભિગમ વધુ વ્યાપક અને સંસાધન-સઘન જોખમ મૂલ્યાંકન માટે પ્રજાતિઓને પ્રાથમિકતા આપવાનો ઝડપી માર્ગ પૂરો પાડી શકે છે, એમ યુનિવર્સિટી ઓફ કેલિફોર્નિયા, સાન્ટા ક્રુઝના પેલિયોજેનેટીસ્ટ અને અભ્યાસના લેખક બેથ શાપિરોએ જણાવ્યું હતું. “સંરક્ષણ વર્ગીકરણ કરવા માટે તે પ્રમાણમાં સરળ રીત હોઈ શકે છે,” તેમણે કહ્યું.