જ્યારે એક સરળ જીવ પ્રકૃતિના જટિલ નિયમને બાજુમાં લે છે

પ્રારંભિક માનવીઓએ આશ્ચર્ય કર્યું હશે કે શા માટે એક છોકરી અથવા છોકરો જન્મ સમયે સમાન સંભાવના છે. શા માટે તેઓ 50:50 ના ગુણોત્તરમાં દેખાયા અને કહો કે 67:33 નહીં?

આજે આપણે જાણીએ છીએ કે જવાબના બે ભાગ છે.

વિભાવના સમયે સેક્સ કેવી રીતે નક્કી કરવામાં આવે છે?

એક ભાગ એ છે કે છોકરીઓમાં બે X રંગસૂત્રો હોય છે, એક માતા પાસેથી મળે છે અને બીજું પિતા પાસેથી, જ્યારે છોકરાઓને માતા પાસેથી X અને પિતા પાસેથી Y હોય છે. આ SRY Y રંગસૂત્ર પરનો જનીન પુરુષ માર્ગ સાથે વિકાસને ટ્રિગર કરે છે. જો આ પાથવે ટ્રિગર ન થાય, તો વિકાસ મૂળભૂત પાથવે સાથે સ્ત્રીત્વ તરફ આગળ વધે છે.

જવાબનો બીજો ભાગ એ છે કે પિતાના 50% શુક્રાણુ X રંગસૂત્ર ધરાવે છે અને અન્ય 50% Y – 67% અને 33% નહીં, અથવા અન્ય કોઈ ગુણોત્તર ધરાવે છે. આ કોષ વિભાજનના વિશિષ્ટ સ્વરૂપનું પરિણામ છે જેને અર્ધસૂત્રણ કહેવાય છે, જે રીતે શરીર શુક્રાણુ બનાવે છે. અર્ધસૂત્રણ એ સિક્કો ફેંકવા જેવું છે. જો સિક્કો માથું પલટી જાય, તો શુક્રાણુ X રંગસૂત્ર મેળવે છે; જો તે પૂંછડીઓ પલટાવે છે, તો તે Y પ્રાપ્ત કરે છે.

X- અને Y-બેરિંગ શુક્રાણુ ઇંડા સાથે જોડવામાં સમાન રીતે સક્ષમ છે. તેથી છોકરીઓ અને છોકરાઓ સમાન સંભાવના છે.

મેયોસિસ પણ સ્ત્રીમાં થાય છે જ્યારે તેનું શરીર ઇંડા બનાવે છે. જો સિક્કો માથું ફેરવે છે, તો ઇંડા માતૃત્વ X રંગસૂત્ર મેળવે છે, અને જો તે પૂંછડીઓ પલટાવે છે, તો તે તેના પૈતૃક X રંગસૂત્રને પ્રાપ્ત કરે છે.

રંગસૂત્રોના પ્રસારણ, અને તેમાં રહેલા જનીનો, આ રીતે માતાપિતાથી બાળક સુધી, મેન્ડેલિયન ટ્રાન્સમિશન કહેવાય છે.

મેન્ડેલિયન ટ્રાન્સમિશનની અસરો શું છે?

1865 માં, ઑસ્ટ્રિયન જીવવિજ્ઞાની ગ્રેગોર મેન્ડેલે સ્થાપિત કર્યું હતું કે માનવ રંગસૂત્રોની તમામ 23 જોડી માટે માથા અને પૂંછડી સમાન રીતે સંભવ છે, માત્ર સેક્સ રંગસૂત્રો જ નહીં. અન્ય આનુવંશિકશાસ્ત્રીઓએ પછીથી બતાવ્યું કે તે તમામ છોડ અને પ્રાણીઓને પણ લાગુ પડે છે.

હું વાંચતો હતો તેટલો પ્રારંભિક માનવ કદાચ પ્રભાવિત થયો હશે 1989 લેખ ટેરેન્સ ડબલ્યુ. લિટલ નામના આનુવંશિકશાસ્ત્રી દ્વારા લખાયેલ, જેમણે ફળની માખીઓ સાથે કામ કર્યું હતું ( ડ્રોસોફિલા મેલાનોગાસ્ટર). ડૉ. લિટલે નર માખીઓનું ‘નિર્માણ’ કર્યું હતું જે માત્ર X રંગસૂત્ર ધરાવતા શુક્રાણુ કોષો ઉત્પન્ન કરે છે, Y રંગસૂત્ર ક્યારેય નહીં. તેણે પરિપક્વ થવામાં નિષ્ફળ જવા માટે તમામ વાય-બેરિંગ સ્પર્મનું એન્જિનિયરિંગ કરીને આ કર્યું. પરિણામે, ઇજનેરી પુરૂષ માત્ર પિતા પુત્રીઓ ઉડે છે.

નિષ્કર્ષ: મેન્ડેલિયન ટ્રાન્સમિશનનું ઉલ્લંઘન કરવામાં આવ્યું હતું.

આનુવંશિકશાસ્ત્રીઓએ અગાઉ પ્રકૃતિમાં છૂટાછવાયા કિસ્સાઓ શોધી કાઢ્યા હતા અને તેનો અભ્યાસ કર્યો હતો જેમાં મેન્ડેલિયન ટ્રાન્સમિશન તૂટી ગયું હતું. એક ઉદાહરણ ફળની માખીઓમાં કહેવાતા સેગ્રિગેશન ડિસ્ટોટર (SD) રંગસૂત્રમાંથી આવે છે.

નર ફળની માખીઓમાં જે SD રંગસૂત્ર વહન કરે છે, શુક્રાણુ કે જેમાં એક જનીન હોય છે રૂ ^s અગમ્ય બની ગયું. ડો. લિટલની ટ્રાન્સફર રૂ ^s Y રંગસૂત્રમાં જનીન. પછી, તેણે એન્જિનિયર્ડ વાય અને એસડી રંગસૂત્રો વડે નર ફ્લાય બનાવ્યું. અને વોઇલા: માત્ર X રંગસૂત્ર ધરાવતા શુક્રાણુઓ પરિપક્વ થાય છે. જ્યારે ધ રૂ ^s જનીનને X રંગસૂત્રમાં સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવ્યું હતું, નર માખીઓ જે એન્જિનિયર્ડ X ધરાવે છે અને SD રંગસૂત્રો માત્ર પુત્રોને જન્મ આપે છે.

નોન-મેન્ડેલિયન ટ્રાન્સમિશનના ઉદાહરણો પણ ઉંદરમાં જોવા મળ્યા છે. પરંતુ માણસોમાં મેન્ડેલિયન ટ્રાન્સમિશનમાંથી વિચલનોની જાણ ક્યારેય કરવામાં આવી નથી – તેમ છતાં માનવો અપવાદ છે એમ માનવું તે મુજબની વાત નથી. મેન્ડેલિયન ટ્રાન્સમિશનમાંથી વિચલનો પણ અસાધારણ છે, તેથી તેમની શોધ હંમેશા અકસ્માતે થઈ છે.

બિન-મેન્ડેલિયન ટ્રાન્સમિશન બીજે ક્યાં જોવા મળ્યું છે?

મે 2022 માં, યુએસના સંશોધકોએ અહેવાલ આપ્યો છે નામની ફૂગમાં ચોક્કસ રંગસૂત્રનું બિન-મેન્ડેલિયન ટ્રાન્સમિશન ફ્યુઝેરિયમ વર્ટીસિલોઇડ્સ, મકાઈનો પેથોજેન જે કર્નલો ધરાવતો પાકનો ભાગ સડી જાય છે. જે લોકો ચેપગ્રસ્ત છોડમાંથી કર્નલ્સનો ઉપયોગ કરે છે તેઓ ફૂગથી મેળવેલા ઝેર, ફ્યુમોનિસિનનો સંપર્ક કરે છે, જે તેમના કેન્સર અને ન્યુરલ-ટ્યુબ ખામીઓનું જોખમ વધારે છે અને વૃદ્ધિને અટકાવે છે.

એફ. વર્ટીસિલોઇડ્સ મનુષ્ય કરતા અલગ જીવન ચક્ર ધરાવે છે. તેનો પ્રારંભિક કોષ એક બીજકણ છે જેને એસ્કોસ્પોર કહેવાય છે. એસ્કોસ્પોર અંકુરિત થઈને હાઈફાઈ નામના કોષો ઉત્પન્ન કરે છે. Ascospores અને hyphae દરેકમાં 11 રંગસૂત્રો હોય છે – એટલે કે રંગસૂત્રોની એક નકલ એફ. વર્ટીસિલોઇડ્સ જીનોમ દરેક.

માત્ર એસ્કસ નામના કોષમાં જીનોમ (22 રંગસૂત્રો)ની બે નકલો હોય છે. એક એસ્કસ બને છે જ્યારે બે હાઈફાઈ, દરેક માતાપિતામાંથી એક, ફ્યુઝ થાય છે. એસ્કસ પછી આઠ એસ્કોસ્પોર્સ બનાવવા માટે અર્ધસૂત્રણમાંથી પસાર થાય છે.

સંશોધકોએ એકનું સમાગમ કર્યું એફ. વર્ટીસિલોઇડ્સ ચોક્કસ રંગસૂત્ર ધરાવતો તાણ, જેમાં SKC1 નામનું જનીન હતું, જેમાં આ રંગસૂત્ર નહોતું. ચાલો આ તાણને ‘Sks’ કહીએ. બંનેને સામાન્ય આઠ સંતાનો હતા. ચારને રંગસૂત્ર વારસામાં મળ્યું; ચાર નહોતા – અને મૃત્યુ પામ્યા.

સામાન્ય રીતે, ‘Sks’ સ્ટ્રેન્સ સધ્ધર હોય છે: જો બે ‘Sks’ સ્ટ્રેઈન એકબીજા સાથે જોડાય છે, તો તેઓ એસ્કસ દીઠ આઠ સક્ષમ પ્રોજેની એસ્કોસ્પોર્સ ઉત્પન્ન કરે છે. પરંતુ આ કિસ્સામાં, ચોક્કસ રંગસૂત્રને વારસામાં ન મેળવનાર તમામ સંતાનો મૃત્યુ પામ્યા. તે મેન્ડેલિયન ટ્રાન્સમિશનમાંથી વિચલન હતું.

શા માટે?

નોન-મેન્ડેલિયન ટ્રાન્સમિશન કેવી રીતે ઊભી થઈ શકે?

જવાબની શોધમાં, સંશોધકોએ SKC1 જનીનને એક અલગ ફૂગમાં રજૂ કર્યું, ન્યુરોસ્પોરા ક્રેસા. બંને એફ. વર્ટીસિલોઇડ્સ અને એન. ક્રેસા એસ્કોમીકોટા નામની ફૂગ છે. જ્યારે તેઓ લૈંગિક રીતે પ્રજનન કરે છે, ત્યારે બંને એસ્કસનો માર્ગ લે છે.

જ્યારે તેઓ સમાગમ કરે છે એન. ક્રેસા એક સાથે SKC1 જનીન ધરાવતી તાણ એન. ક્રેસા તાણ જે ન હતું, પરિણામે તમામ આઠ એસ્કોસ્પોર્સ મૃત્યુ પામ્યા હતા. શા માટે બધા એસ્કોસ્પોર્સ મૃત્યુ પામ્યા એન. ક્રેસા પરંતુ માત્ર ચાર માં એફ. વર્ટીસિલોઇડ્સ?

એક રીતે આ શક્ય છે જો ચોક્કસ રંગસૂત્રમાં એફ. વર્ટીસિલોઇડ્સ એક વધારાનું જનીન છે જે એસ્કોસ્પોર્સને રંગસૂત્રની હત્યાની અસર સામે રક્ષણ આપે છે. કારણ કે ચોક્કસ રંગસૂત્રમાં એન. ક્રેસા સમાન જનીન ન હોત, તેનું સંતાન મૃત્યુ પામશે. અન્ય સંશોધકોએ આ પૂર્વધારણાને માન્ય કરવા માટે વધુ પરીક્ષણો કરવા પડશે. (જો તેઓ કરે, તો અમારી પાસે રાખવાની રીત હોઈ શકે છે એફ. વર્ટીસિલોઇડ્સ મકાઈના પાકને ચેપ લાગવાથી.)

આ દરમિયાન, જો કે, અભ્યાસ અમને એક સારું ઉદાહરણ આપે છે કે કેવી રીતે બિન-મેન્ડેલિયન ટ્રાન્સમિશન – કુદરતમાં એક અસાધારણ રીતે અસામાન્ય પદ્ધતિ – અસ્પષ્ટ ફૂગની પ્રજનન પ્રક્રિયામાં સરળ ફેરફારના પરિણામે ઉદ્ભવી શકે છે. અને, અંગ્રેજી જીવવિજ્ઞાની વિલિયમ બેટસનના શબ્દો ઉછીના લેવા માટે, જેમણે ‘જિનેટિક્સ’ શબ્દ બનાવ્યો હતો, આનુવંશિકશાસ્ત્રીઓ તેમના અપવાદોને સાચવવાનું શીખે છે.

ડીપી કસબેકર નિવૃત્ત વૈજ્ઞાનિક છે.

• રંગસૂત્રોનું પ્રસારણ, અને તેમાં રહેલા જનીનો, માદાના ઇંડા કેવી રીતે નરનું X અથવા Y રંગસૂત્ર માતાપિતા પાસેથી બાળકમાં મેળવે છે તેને મેન્ડેલિયન ટ્રાન્સમિશન કહેવામાં આવે છે.

• આનુવંશિકશાસ્ત્રીઓએ અગાઉ પ્રકૃતિમાં છૂટાછવાયા કિસ્સાઓ શોધી કાઢ્યા હતા અને તેનો અભ્યાસ કર્યો હતો જેમાં મેન્ડેલિયન ટ્રાન્સમિશન તૂટી ગયું હતું. એક ઉદાહરણ ફળની માખીઓમાં કહેવાતા સેગ્રિગેશન ડિસ્ટોટર (SD) રંગસૂત્રમાંથી આવે છે.

• નોન-મેન્ડેલિયન ટ્રાન્સમિશનના ઉદાહરણો પણ ઉંદરમાં જોવા મળ્યા છે. પરંતુ માણસોમાં મેન્ડેલિયન ટ્રાન્સમિશનમાંથી વિચલનોની જાણ ક્યારેય કરવામાં આવી નથી – તેમ છતાં માનવો અપવાદ છે એમ માનવું તે મુજબની વાત નથી. મેન્ડેલિયન ટ્રાન્સમિશનમાંથી વિચલનો પણ અપવાદ છે alતેથી તેમની શોધ હંમેશા અકસ્માત દ્વારા કરવામાં આવી છે.