लगभग एक दशक पहले, विकासवादी जीवविज्ञानी रिचर्ड मेरिल हेलिकोनियस तितलियों से भरे एक पिंजरे में "हॉट, स्टीमी पनामा" में एक दिन में कई घंटे बिताते थे, जो सेक्स करने के लिए इंतजार कर रहे थे।
"वह ग्लैमरस लगता है, है ना?" वह हंसता है।
मेरिल इस बात का ध्यान रख रही थी कि क्या पुरुष संकर हेलीकोनियस तितलियाँ मँडराएँगी या झूमेंगी या लाल-पंख वाले हेलिकोनियस मेलपोमीन रोज़ीना तितलियों या सफ़ेद पंखों वाली हेलिसियस साइडोन्नो पायनस तितलियों के साथ-साथ झूमेंगी । उन्होंने इस तितली प्रेमालाप का दस्तावेजीकरण करने के लिए हाइब्रिड के साथी की पसंद का अध्ययन किया, जिसे बाद में उन्होंने और उनकी टीम ने आनुवंशिक स्तर पर जांच की।
प्रकृति में, संकर हेलिकोनियस तितलियों दुर्लभ हैं। हेलिकोनियस मेलपोमीन और हेलिकोनियस साइडो दोनों बेहद जहरीले होते हैं, अपने स्वयं के साइनाइड का उत्पादन करने के लिए विकसित होते हैं, और शिकारियों ने वास्तव में सीखा है कि ये दोनों विषाक्त कीड़े क्या दिखते हैं। यदि दो प्रजातियां आपस में मिलती हैं, तो, उनका पंख पैटर्न दोनों रंग पैटर्न का एक अव्यवस्थित मैश-अप बन जाता है, जिससे हाइब्रिड तितलियों को भविष्यवाणी के लिए एक स्टैंड-आउट लक्ष्य बनाया जाता है। नतीजतन, संकर का जीवन अक्सर खत्म हो सकता है इससे पहले कि वे प्रजनन कर सकें।
पीएलओएस बायोलॉजी जर्नल में कल प्रकाशित एक पेपर में, मेरिल और उनके सहयोगियों ने पहली बार पुष्टि की है कि इन तितलियों में अधिमान्य संभोग व्यवहार वास्तव में उनके डीएनए में लिखा गया है। विशेष रूप से, उनकी टीम ने जीनोम के सिर्फ तीन हिस्सों को पाया जो कि कम से कम 60 प्रतिशत साथी की पसंद के व्यवहार को नियंत्रित करते हैं।
"यह दर्शाता है कि मेट प्रेफरेंस जैसा एक जटिल व्यवहार जीनोम के सिर्फ तीन क्षेत्रों से जुड़ा हो सकता है, " अरकांसा विश्वविद्यालय के विकासवादी जीवविज्ञानी एरिका वेस्टमैन कहते हैं, जो अध्ययन में शामिल नहीं थे। “यह जीनोम के बहुत सारे क्षेत्रों के साथ जुड़ा हुआ है। यह हमें यह देखने के लिए लक्षित दृष्टिकोण लेने की अनुमति देगा कि ये जीन इन तितलियों के व्यवहार को कैसे प्रभावित करते हैं। ”
यहां दो प्रजातियां- हेलिकोनियस साइडो, लेफ्ट, और हेलिकोनियस मेलपोमीन, एक कीटाणु में दाईं अदालत। यह जंगली में बहुत असामान्य है, लेकिन वैज्ञानिक उन्हें कैद में करने के लिए प्रेरित कर सकते हैं। (लुका लिवरागी) वास्तव में कैसे इन दो हेलिकोनियस तितलियों अलग प्रजातियों रहते हैं अभी भी एक रहस्य का कुछ है। अटकलों, या एक नई प्रजाति बनाने की प्रक्रिया को आसानी से समझाया जाता है, जब भौगोलिक सीमाएं होती हैं, जैसे पहाड़, दो में से एक ही प्रजाति को शारीरिक रूप से विभाजित करने के लिए। क्या पहेली वैज्ञानिकों है कि एच। Melpomene और H. cydno एक ही पारिस्थितिकी तंत्र में एक दूसरे के साथ रहते हैं, एक ही संसाधनों के लिए प्रतिस्पर्धा कर रहे हैं, एक मिलियन से अधिक वर्षों के लिए। फिर भी, रंगीन, जहरीली तितलियों दो अलग-अलग प्रजातियां बनी हुई हैं, जो अपने आनुवंशिक लक्षणों को दोस्त बनाने और विलय करने से इनकार करती हैं।
यह एक जैविक अवधारणा का एक सही प्रदर्शन है जिसे प्रजनन अलगाव कहा जाता है, जिसने 100 से अधिक वर्षों तक विकासवादी अध्ययन के लिए हेलिकोनियस तितलियों को प्रमुख विषय बनाया है। वैज्ञानिकों ने परिकल्पना की है कि प्रजनन अलगाव को बनाए रखा जाता है, कुछ मामलों में, शक्तिशाली वर्गीकरण संभोग के माध्यम से, जिसका अर्थ है कि एक जीव केवल एक साथी के साथ प्रजनन करेगा जो उनके जैसा दिखता है। इसलिए, उन्हें विभाजित करने वाला अवरोध पर्यावरणीय नहीं है, बल्कि आनुवांशिक है।
मेरिल, जो अब म्यूनिख के लुडविग मैक्सिमिलियन विश्वविद्यालय में स्थित है, और सहकर्मियों ने एक ऐसी विधि का उपयोग किया है जो दर्शाता है कि जीनोम के किन क्षेत्रों में संभोग व्यवहार पर सबसे अधिक प्रभाव पड़ता है, लेकिन उन्होंने सटीक जीन को इंगित नहीं किया। फिर भी, उनका विश्लेषण यह स्पष्ट करने के लिए पर्याप्त था कि संभोग पसंद को प्रभावित करने वाले तीन क्षेत्रों में से एक ऑप्टिक्स नामक जीन के पास है, जो कि एच। मेलपोमीन में जीवंत लाल पंख पैटर्न को नियंत्रित करने के लिए जाना जाता है। ( ऑप्टिक्स का रंग पर इतना मजबूत प्रभाव है कि जीन-संपादन उपकरण का उपयोग करके इसे चालू और बंद करना CRISPR एक तितली के पंखों को पूरी तरह से बेरंग बना सकता है।) वास्तव में, यह आनुवंशिक क्षेत्र केवल 1.2 सेंटीमीटर है-जो कि दूरी को मापने के लिए उपयोग की जाने वाली इकाइयाँ हैं। एक गुणसूत्र पर जीन के बीच - ऑप्टिक्स जीन से दूर।
तथ्य यह है कि मेट की पसंद को नियंत्रित करने वाले आनुवंशिक तार ऑप्टिक्स के बहुत करीब हैं, जीन जो विंग पैटर्न और साथ ही कुछ अन्य दृश्य संकेतों का निर्माण करता है, में शोधकर्ताओं के लिए रोमांचक प्रभाव हैं, जो संभोग वरीयता जैसे व्यवहारों के विकास का अध्ययन करते हैं।
एक हेलिकोनियस मेलपोमीन रोजिना तितली एक फूल पर टिकी हुई है। (रिचर्ड मेरिल) "[यह अध्ययन] इस बात की बहुत अधिक जानकारी प्रदान करता है कि वरीयता और वरीयता क्यू भौतिक रूप से कैसे जुड़े हुए हैं, " शिकागो विश्वविद्यालय के विकासवादी जीवविज्ञानी सुसान फिंकबेनेर कहते हैं, जो अध्ययन में शामिल नहीं थे। अनुसंधान इस विचार का समर्थन करता है कि "रंग पैटर्न और उस विशेष रंग के रंग के लिए वरीयता एक दूसरे के साथ जुड़े हुए हैं।"
यदि संभोग व्यवहार और पसंदीदा विशेषता वास्तव में एक एकल गुणसूत्र पर शारीरिक रूप से उलझ गए हैं, तो वे दोनों प्रजातियों को आसानी से अगली पीढ़ी पर पारित किया जाएगा, जिससे दो प्रजातियों के बीच आनुवंशिक बाधा बनी रहेगी। मेरिल कहती हैं, '' हम भौतिक बाधाओं को दूर किए बिना नई प्रजातियों का विकास कर सकते हैं, जैसे समुद्र या पहाड़।
एक दूसरे अध्ययन से पता चला कि भले ही हाइब्रिड उत्तरजीविता दुर्लभ है, यह पिछले दस वर्षों में पर्याप्त हुआ है कि ये दो तितलियां मनुष्यों और निएंडरथल की तुलना में दस गुना अधिक आनुवंशिक सामग्री साझा करती हैं। यहां तक कि कुछ इंटरब्रेजिंग इवेंट, ऐसा लगता है कि आनुवंशिकी पर एक मजबूत प्रभाव हो सकता है।
कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय के विकासवादी जीवविज्ञानी साइमन मार्टिन के नेतृत्व में अनुसंधान ने हेलीकोनियस की नौ आबादी के पूरे जीनोम अनुक्रमण का उपयोग तितलियों के डीएनए के क्षेत्रों को इंगित करने के लिए किया, जहां संकरण और प्राकृतिक चयन ने समय के साथ जीवों के आनुवंशिकी को प्रभावित किया है। यह तथ्य कि अत्यधिक समान जीनोमों के बावजूद यह प्रजाति इतनी दृष्टिगत है कि जीवन के वृक्ष को आकार देने में कितनी शक्तिशाली विकासवादी ताकतें हैं।
"केवल एक विकासवादी रास्ता नहीं है, " मार्टिन कहते हैं। “यह एक नेटवर्क या एक वेब है। लेकिन मेरे अध्ययन से पता चलता है कि यह अनुमानित है। जीवन के इस जटिल वेब में एक सुंदर प्रेडिक्टेबल पैटर्न है। ”
अंततः, पीएलओएस बायोलॉजी में प्रकाशित मार्टिन के परिणाम, मेरिल के निष्कर्षों को भी मजबूत करते हैं, यह दिखाते हुए कि उनके डीएनए के भीतर मजबूत आनुवंशिक बाधाओं के कारण दो प्रजातियां अलग रहती हैं, जो प्राकृतिक चयन के माध्यम से उत्पन्न हुईं- ऑप्टिक्स और प्रजनन वरीयता के बीच संबंध जैसे अवरोध। विंग कलर और मेट प्रेफरेंस के बीच का यह बंधन हाइब्रिड तितलियों में भी नहीं खो सकता है क्योंकि दो आनुवांशिक लक्षण इतने निकटता से जुड़े होते हैं-संभवतः एक ही जीन द्वारा संचालित भी। इस तरह के आनुवंशिक अवरोध ऐतिहासिक संकरण घटनाओं के साक्ष्य के बावजूद अनुमान को अनुमानित बनाते हैं।
"प्राकृतिक चयन के कारण भविष्यवाणी है, " मार्टिन कहते हैं। "यह न केवल प्रजातियों के निर्माण में है, बल्कि यह निर्धारित करने में भी है कि कौन से जीन पर पारित किया गया है और जो [कि] विकास में प्राकृतिक चयन की भूमिका को उन्नत नहीं करते हैं।"
अगले कदम के रूप में, मेरिल को इस पंख-रंग-वरीयता व्यवहार के आधार पर सटीक जीन खोजने की उम्मीद है। वह अगली बार मशीन लर्निंग और वीडियो कैमरों का उपयोग कर टीम को अगली बार और अधिक डेटा एकत्र करने में सक्षम बनाने के लिए काम कर रहा है।
"हम इस प्रक्रिया को स्वचालित करने के लिए तरीकों को विकसित करने की कोशिश कर रहे हैं, " मेरिल कहते हैं। एक बार जब टीम को लक्ष्य करने के लिए विशिष्ट जीन होते हैं, तो वे नॉकआउट अध्ययन करने के लिए CRISPR का उपयोग कर सकते हैं और निरीक्षण कर सकते हैं कि तितलियों को उनके व्यवहार को नियंत्रित करने के लिए सोचा जाने वाले जीन के बिना कैसे व्यवहार किया जाता है।
हेलिकोनियस तितलियों की चॉसी पंख-रंग वरीयता को नियंत्रित करने वाले जीन के बिना, दो अलग-अलग प्रजातियां एक दूसरे के साथ संभोग करने के लिए अधिक इच्छुक हो सकती हैं। यह सुनिश्चित करने के लिए, हालांकि, मेरिल को स्मिथसोनियन ट्रॉपिकल रिसर्च इंस्टीट्यूट में तितली पिंजरे में वापस जाना पड़ सकता है और यह देखने के लिए इंतजार करना होगा कि क्या वह किसी भी चौराहे कीट कार्रवाई को पकड़ सकता है। हालांकि, वह बुरा नहीं मानेंगे।
"दुनिया में कहीं और नहीं है जो आप इस अध्ययन को कर सकते थे, " वे कहते हैं।
