छोटे जानवर संक्रमण से लड़ने के लिए चुराए गए जीन का उपयोग करते हैं

(क्रिस विल्सन और टिम बैराक्लो, ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय और रूबेन नोवेल, स्टर्लिंग विश्वविद्यालय)

ऑक्सफोर्ड/स्टर्लिंग, 19 जुलाई (द कन्वरसेशन) सूक्ष्म जानवरों के एक अल्पज्ञात समूह ने बैक्टीरिया से एंटीबायोटिक की रेसिपी की नकल करने और संक्रमण से लड़ने के लिए उनका उपयोग करने में लाखों साल बिताए हैं, जैसा कि हमने एक नए पेपर में दिखाया है। हमारा मानना ​​है कि यह असामान्य रक्षात्मक रणनीति रोगाणुरोधी उपचार विकसित करने की दौड़ में फासला कम कर सकती है।

हर साल दुनिया भर में 12 लाख से अधिक लोग दवा-प्रतिरोधी बैक्टीरिया से मारे जाते हैं। गंभीर जीवाणु संक्रमण के इलाज के लिए एंटीबायोटिक्स का उपयोग किया जाता है। इसी तरह की दवाएं जिन्हें एंटीफंगल कहा जाता है, यीस्ट और फफूंदी के कारण होने वाले संक्रमण का इलाज करती हैं।

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साथ में, ये रोगाणुरोधी रसायन आधुनिक चिकित्सा के लिए आवश्यक हैं, लेकिन प्रतिरोध बढ़ने के साथ, विश्व स्वास्थ्य संगठन ने नई दवाओं की अत्यधिक आवश्यकता के बारे में हाल ही में चेतावनी दी है।

कई वैज्ञानिकों की तरह, हम रोगाणुरोधी प्रतिरोध के बारे में चिंतित थे, लेकिन हमने नहीं सोचा था कि हमारे दिन-प्रतिदिन के शोध का इससे कोई लेना-देना होगा। हम अपना समय सूक्ष्मदर्शी से छोटे जीवों को देखने में बिताते हैं, जिनका आकार लगभग एक बाल जितना चौड़ा होता है। अधिकांश लोगों ने इन प्राणियों के बारे में कभी नहीं सुना होगा। उनका एक अजीब नाम है: बीडेलॉइड रोटिफ़र्स। इसका अर्थ है ‘रेंगने वाले जानवर जो अपने सिर पर पहिए रखते हैं’। वे दुनिया में मीठे पानी वाली हर जगह रहते हैं: तालाबों, झरनों और झीलों में, यहां तक ​​कि जहां पानी कभी-कभी सूख जाता है या जम जाता है, जैसे काई, मिट्टी, पोखर और बर्फ की चादरें में भी।

उनके लगभग दस में से एक जीन को विभिन्न प्रकार के जीवन से कॉपी किया गया है, जिसमें बैक्टीरिया, कवक और यहां तक ​​​​कि पौधे भी शामिल हैं। यह जानने के लिए कि जानवरों में ये जीन कितने बेमेल हैं, एक बिल्ली की कल्पना करें जिसके फर के बीच घास के तिनके बिखरे हैं, या एक कुत्ते की कल्पना करें जिसकी पूंछ मशरूम जैसी है।

किसी अन्य जानवर को इतने बड़े पैमाने पर जीन आयात करने के लिए नहीं जाना जाता है। पहले के शोध में पाया गया था कि रोटिफ़र्स लाखों वर्षों से ऐसे डीएनए के साथ जी रहे हैं जो उनका नहीं है, लेकिन एक बड़ी पहेली यह है कि वे इन हजारों चुराए गए जीन के साथ क्या कर रहे हैं।

अन्य प्रजातियों से जीन चुराना क्षैतिज जीन स्थानांतरण कहलाता है। यह बैक्टीरिया में आम है, और जबकि बड़े और अधिक जटिल प्राणियों में यह असामान्य है, अधिक से अधिक उदाहरण प्रकाश में आ रहे हैं। वैज्ञानिक अभी भी निश्चित नहीं हैं कि यह कैसे होता है, लेकिन स्थानांतरित जीन अक्सर ऐसे कार्य करते हैं जिससे उन्हें आयात करने वाले को अस्तित्व के लिए विकासवादी लड़ाई में बढ़त मिलती हैं।

जब हम रोटिफ़र्स को एक घातक कवक रोग के संपर्क में लाए जो विशेष रूप से उन्हें संक्रमित करता है, तो हमने पाया कि उन्होंने संक्रमण से लड़ने के लिए सैकड़ों चुराए गए जीन को चालू कर दिया, जो संयोग से अपेक्षा से कहीं अधिक था।

हमारा अगला आश्चर्य यह था कि ये चोरी हुए जीन क्या कर रहे हैं। सबसे दृढ़ता से सक्रिय जीन रोगाणुरोधी रसायनों के निर्देशों की तरह दिखते थे जिन्हें हमने नहीं सोचा था कि जानवर बना सकते हैं।

अधिकांश रोगाणुरोधकों का आविष्कार मनुष्यों द्वारा नहीं किया गया था। वे बैक्टीरिया और कवक द्वारा एक दूसरे से लड़ने के लिए बनाए गए प्राकृतिक उत्पाद हैं। कल्पना कीजिए कि एक अधिक पका हुआ सेब जमीन पर पड़ा है। फफूंद का पहला स्थान बेहतर विकसित होगा यदि यह अन्य रोगाणुओं को अंदर जाने से रोक सकता है, इसलिए यह प्रतिस्पर्धा को खत्म करने के लिए रसायन बनाता है। अधिकांश कवक और जीवाणुओं के डीएनए में इन रसायनों के लिए नुस्खे होते हैं, और मनुष्य कभी-कभी इन रसायनों का उपयोग कर सकते हैं या उन्हें रोगियों, जानवरों और फसलों के उपचार के रूप में कृत्रिम रूप से बना सकते हैं।

हमारे नए अध्ययन से पता चलता है कि बीडेलॉइड रोटिफ़र्स ने रोगाणुरोधी रेसिपी को अपने डीएनए में लिखा है। जीन सक्रियण पैटर्न को ट्रैक करके, हमने देखा कि वे उन फंगल रोग के खिलाफ इन रेसिपी में से एक का उपयोग करते हैं जो उन पर हमला करते हैं। जो जानवर संक्रमण से बच गए, वे मरने वाले जानवरों की तुलना में दस गुना अधिक व्यंजन बना रहे थे। हमने अपने कुछ सहकर्मियों द्वारा बनाए गए मानचित्र का उपयोग करके रोटिफ़र्स के डीएनए को देखा। हमें स्टैंडबाय पर 30 या 40 से अधिक रासायनिक नुस्खे मिले, जो किसी भी ज्ञात एंटीबायोटिक से अलग दिखते हैं।

हमारा मानना ​​है कि ये छोटे जानवर प्रतिरोधी संक्रमणों से निपटने के लिए रोगाणुरोधकों की खोज में सहयोगी हो सकते हैं। बीडेलॉइड रोटिफ़र्स की सैकड़ों प्रजातियाँ हैं, और उनके पास रोगाणुओं द्वारा छोड़ी गई रेसिपी की नकल करने और उनका परीक्षण करने के लिए बहुत समय है।

माइक्रोबियल टर्फ युद्धों के अधिकांश प्राकृतिक रसायन जानवरों के लिए जहरीले होते हैं (जैसे कि फफूंदयुक्त सेब)। केवल कुछ को ही उपचार में बदला जा सकता है, और यह बताना मुश्किल और महंगा है कि कौन सा सुरक्षित है। यदि रोटिफ़र्स पहले से ही अपनी कोशिकाओं में एक रसायन बना रहे हैं, तो इससे यह संकेत मिलता है कि उन्होंने अन्य जानवरों से सुरक्षित होने के लिए नुस्खे को समायोजित किया या चुना होगा।

सेक्स के भूखे रोटिफ़र्स

हमारे काम से उठाया गया एक बड़ा सवाल यह है कि रोटिफ़र्स एकमात्र ऐसे जानवर क्यों हैं जो डीएनए चोरी के इतने चरम स्तर को अपनाने के लिए जाने जाते हैं। यह अजीब लग सकता है, लेकिन हमें लगता है कि इसका उत्तर यह है कि उन्हें पर्याप्त सेक्स नहीं मिल रहा है।

अन्य ज्ञात जानवरों के विपरीत, सभी बीडेलॉइड रोटिफ़र्स मादा हैं, उनकी खोज के बाद से 300 वर्षों में नर नहीं दिखे हैं। रोटिफ़र माताएँ अंडे देती हैं जो बिना लिंग, शुक्राणु या निषेचन के, स्वयं की आनुवंशिक प्रतियों में बदल जाते हैं।

इस तरह खुद की नकल करना संख्या बढ़ाने का एक त्वरित तरीका है, लेकिन आमतौर पर लंबी अवधि में इसकी बड़ी कीमत चुकानी पड़ती है। संक्रामक रोग हमेशा बदलते रहते हैं, जैसा कि हाल ही में कोविड के साथ देखा गया है। जब जानवर और पौधे सेक्स करते हैं, तो उनके जीन नए संयोजनों में बदल जाते हैं, जिससे अगली पीढ़ी को बीमारियों का विरोध करने में मदद मिलती है। वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि जो जीव हूबहू अपनी नकल बनाकर प्रजनन करते हैं, वे मुसीबत में पड़ सकते हैं, क्योंकि यदि एक संक्रमित हो जाता है, तो रोग समान जीन वाले अन्य सभी में आसानी से फैल सकता है।

यदि यह सोच सही है, तो सेक्स के भूखे रोटिफ़र्स को बीमारियों के प्रबंधन के लिए अन्य तरीकों की आवश्यकता है। यदि वे आसानी से सेक्स के माध्यम से अपने स्वयं के जीन में फेरबदल नहीं कर सकते हैं, तो अन्य स्थानों से डीएनए लेना एक उपयोगी उपाय हो सकता है। यह समझा सकता है कि क्यों असामान्य रूप से बड़ी संख्या में चुराए गए जीन संक्रमणों पर प्रतिक्रिया करते हैं।

किसी नई दवा को नियामकों से अनुमोदन प्राप्त करने में दशकों लग सकते हैं और उपचार का केवल एक अंश ही चिकित्सा परीक्षणों के माध्यम से पहुंच पाता है। हालाँकि, जैसा कि जीव विज्ञान में अक्सर होता है, उन प्राणियों का अध्ययन करना जिन्होंने लाखों वर्ष समान समस्याओं से जूझते हुए बिताए हैं, आश्चर्यजनक संभावनाएं पैदा कर सकते हैं।

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