कुछ पौधों में आनुवंशिक महाशक्ति होती है जो उन्हें प्रलय से बचने में मदद कर सकती है

अधिकांश लोग द्विगुणित होते हैं। यानी, हमारे पास गुणसूत्रों के दो सेट हैं – प्रत्येक माता-पिता से एक सेट। लेकिन अन्य प्रजातियों, विशेषकर पौधों के लिए हमेशा ऐसा नहीं होता है।

बेल्जियम के गेन्ट विश्वविद्यालय के पादप जीवविज्ञानी यवेस वान डे पीर कहते हैं, “उदाहरण के लिए, स्ट्रॉबेरी में गुणसूत्रों के आठ सेट होते हैं।”

यह घटना, जिसे पॉलीप्लोइडी कहा जाता है, तब घटित होती है जब किसी जीव की प्रत्येक कोशिका में गुणसूत्रों के दो से अधिक सेट भरे होते हैं – दूसरे शब्दों में, एक संपूर्ण जीनोम दोहराव। और ऐसा प्रतीत होता है कि यह कुछ पौधों की प्रजातियों को जलवायु में परिवर्तन जैसे अत्यधिक पर्यावरणीय तनाव के एपिसोड से बचने की अनुमति देता है।

जीवविज्ञानियों के लिए यह स्पष्ट नहीं था कि पॉलीप्लोइडी आवश्यक रूप से एक अच्छी चीज़ होगी। वास्तव में, दोगुने गुणसूत्र होने से अंततः किसी प्रजाति के अस्तित्व पर असर पड़ सकता है, जिससे वह विलुप्त हो सकती है। और फिर भी, यह आज बहुत आम है, खासकर पौधों में। यह वह बनाता है जिसे वान डी पीयर पॉलीप्लोइडी विरोधाभास कहते हैं। इतने सारे पौधों में ऐसा गुण क्यों होता है जो उन्हें विकासात्मक रूप से कमजोर बनाता है?

जर्नल में प्रकाशित नए काम में कक्षवान डी पीयर और उनके सहयोगियों ने पहेली का उत्तर सुझाया। जब उन्होंने कई सौ पौधों की प्रजातियों में प्राचीन जीनोम दोहराव की घटनाओं को देखा, तो उन्होंने पाया कि वे पिछले 150 मिलियन वर्षों में उथल-पुथल की अवधि के दौरान हुए थे – नाटकीय रूप से ठंडा होने, गर्म होने या व्यापक विलुप्त होने का समय। पॉलीप्लोइडी प्रजातियों को ऐसे उथल-पुथल से बचने में मदद कर सकती है।

वान डे पीर का मानना ​​है कि उन्होंने अंततः विरोधाभास को हल कर लिया है। वह हंसते हुए कहते हैं, “मुझे लगता है कि मैं अब रिटायर हो सकता हूं क्योंकि यह 25 साल के काम की पराकाष्ठा है।”

समय में क्लस्टर

वान डी पीयर कहते हैं, आप पॉलीप्लोइडी को एक बड़े पैमाने पर उत्परिवर्तनीय घटना के रूप में सोच सकते हैं। “कभी-कभी कुछ गलत हो जाता है, और आप मूल रूप से एक सामान्य पौधे कोशिका की तुलना में दोगुनी मात्रा में डीएनए वाली एक नई कोशिका के साथ समाप्त हो जाते हैं।”

प्रजाति कुछ समय के लिए ठीक हो सकती है, लेकिन जीनोम के इस थोक दोहराव का अपना बोझ है। अधिक गुणसूत्र कोशिका विभाजन को बाधित कर सकते हैं, जिससे त्रुटियों और उत्परिवर्तन के लिए अधिक अवसर मिलते हैं। और इससे अन्य पौधे – कम आनुवंशिक भार के साथ – उनसे प्रतिस्पर्धा कर सकते हैं, जिससे पॉलीप्लॉइड पौधा विलुप्त हो सकता है।

यही कारण है कि अधिकांश जीनोम दोहराव समय के साथ लुप्त हो जाते हैं। वान डी पीयर और उनके सहयोगी यह समझना चाहते थे कि आधुनिक पॉलीप्लोइडी की प्रचुरता और बहुत पहले इसकी सापेक्ष कमी का क्या कारण है।

उनके पहले कदम में दुनिया भर से जंगली प्रजातियों और कृषि फसलों का मिश्रण, अनुक्रमित किए गए सभी 470 फूल वाले पौधों के जीनोम को इकट्ठा करना शामिल था। अनुसंधान दल ने दोहराए गए जीनों के सुइट्स के लिए उन पौधों के डीएनए को परिमार्जन किया – पूरे जीनोम दोहराव की घटनाओं का सबूत जो बहुत पहले हुआ था।

वान डी पीयर कहते हैं, “सभी पौधों ने इसे नहीं दिखाया, लेकिन कुछ ने दिखाया।” और जब विभिन्न पौधे पहली बार विकसित हुए तो शोधकर्ताओं ने जीवाश्म रिकॉर्ड का उपयोग यह निर्धारित करने के लिए किया कि प्रत्येक दोहराव की घटना कब हुई थी।

परिणाम स्पष्ट थे. वान डी पीयर कहते हैं, “ये पूरे जीनोम दोहराव, यादृच्छिक रूप से नहीं होते हैं। वे समय में क्लस्टर किए जाते हैं।”

एक पॉलीप्लोइड की महाशक्ति

विशेष रूप से, पिछले 150 मिलियन वर्षों में पर्यावरणीय उथल-पुथल की विशेषता वाले एपिसोड के दौरान दोहराव का समूह बना – उदाहरण के लिए महत्वपूर्ण शीतलन या वार्मिंग अवधि।

या, शायद सबसे नाटकीय रूप से, ऐसा एक समूह लगभग 66 मिलियन वर्ष पहले हुआ था जब एक क्षुद्रग्रह पृथ्वी से टकराया था, जिससे आसमान में अंधेरा छा गया और संभवतः डायनासोर – और सभी पौधों की आधी से अधिक प्रजातियों का सफाया हो गया।

लेकिन ऐसा प्रतीत होता है कि बहुत से बहुगुणित पौधे नहीं हैं। अपने सभी सामानों के लिए, पॉलीप्लोइड पौधे वास्तव में पर्यावरणीय तनाव से बचने में उत्कृष्टता प्राप्त करते हैं – वे “आशावादी राक्षसों” का एक समूह हैं, जैसा कि वान डी पीयर कहते हैं।

ऐसे तनावों में तापमान या प्रकाश स्तर में लंबे समय तक परिवर्तन शामिल हैं।

“वे प्रकाश संश्लेषण करने में बेहतर हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, क्योंकि उनके पास अभी भी मौजूद थोड़ी सी रोशनी को पकड़ने के लिए अधिक जीन हैं,” वह बताते हैं। “और इसलिए उन्हें कई अन्य पौधों की वंशावली पर लाभ है जहां कोई संपूर्ण जीनोम दोहराव नहीं था और वे सभी विलुप्त हो गए।”

दूसरे शब्दों में, पॉलीप्लोइडी एक बीमा पॉलिसी की तरह है। अधिकांश समय, गुणसूत्रों के अतिरिक्त सेट वाले पौधे मुरझा जाते हैं। लेकिन अत्यधिक उथल-पुथल के दुर्लभ समय में, वे जीत जाते हैं। और उनके वंशज, जो अक्सर उन अतिरिक्त गुणसूत्र प्रतियों को खो देते हैं, उनके डीएनए में प्राचीन दोहराव की घटना के सबूत बने रहते हैं जिससे उनके वंश को जीवित रहने में मदद मिली।

“पेपर वास्तव में बहुत कठोर है,” अर्जेंटीना के राष्ट्रीय वैज्ञानिक और तकनीकी अनुसंधान परिषद, CONICET में एक प्लांट बायोटेक्नोलॉजिस्ट सैंड्रा पिट्टा कहते हैं, जो अध्ययन में शामिल नहीं थे। “और यह एक तरह से हमें बहुत आशा देता है।”

यह आशा इस तथ्य के कारण है कि हमारा ग्रह फिर से बदलती जलवायु का सामना कर रहा है, जिसे पॉलीप्लोइड पौधे अच्छी तरह से सहन कर सकते हैं

इन निष्कर्षों से पिटा जैसे पौधे प्रजनकों को भी मदद मिलेगी। वह कहती हैं, “अगर पॉलीप्लोइडिज़्म उन्हें विभिन्न प्रकार के तनावों का विरोध करने में मदद करता है, तो ठीक है, यह वास्तव में मेरे लिए उपयोगी है।”

कभी-कभी एक मृत अंत वास्तव में भविष्य में भुगतान कर सकता है – एक चाल यह है कि इन पौधों ने अपनी हरी आस्तीन ऊपर कर ली है।