क्या रोबोट मछली हमें समानांतर विकास के बारे में बता सकती है

विकास में सबसे दिलचस्प बड़े पैमाने पर पैटर्न में से एक समानता है। उदाहरण के लिए, उड़ान कई बार विकसित हुई है, समानांतर में, कई गैर-उड़ान वाले जीवों से; कशेरुकियों की कई प्रजातियां जो मछली नहीं हैं, समानांतर रूप से तैराकी विकसित हुई हैं। एक अध्ययन ने कई खारे पानी के पूर्वजों से मीठे पानी की स्टिकबैक मछली के बीच शरीर के कवच में समानांतर विकास की खोज की।

विकास के बारे में एक और दिलचस्प बात, जिसे केवल हाल के दशकों में सराहा गया है, यह तथ्य है कि जीन और लक्षणों के बीच एक साधारण पत्राचार नहीं है। शायद ही कभी एक जीन एक विशेषता का निर्धारण करता है, और शायद ही कभी एक जीन एक जीन के कारण भिन्न होता है। सरल जीन-लक्षण संबंधों के दर्जनों उदाहरण हैं, जिनमें से कई सालों पहले खोजे गए थे। चूँकि ये रिश्ते खोजने और वर्णन करने में अपेक्षाकृत आसान थे, हमारी पाठ्यपुस्तकें उनमें भरी हुई हैं और आनुवांशिकी के बारे में हमारी सोच उनके आधार पर लंबे समय से थी। लेकिन यह हमारी धारणा है कि सभी वाहन एक खिलौना वैगन के कामकाज को गहराई से समझकर कैसे काम करते हैं। थोड़ा लाल वैगन के यांत्रिकी और इंजीनियरिंग हमें एस्केलेटर, पनडुब्बी, या अपोलो लूनर लॉन्च सिस्टम को समझने में मदद नहीं करेंगे। अब हम सोचते हैं कि अधिकांश जीन कई लक्षणों को प्रभावित करते हैं और अधिकांश लक्षण कई जीनों से प्रभावित होते हैं, और यह बहुत जटिल है।

स्टिकबैक व्यवहार को देखने वाला एक हालिया अध्ययन एक उदाहरण है जो कई लक्षणों को प्रभावित करने वाला एक जीन है।

स्टिकबैक मछलियों के गॉस्टरोस्टीडे परिवार के सदस्य हैं, जो प्रजातियों में नमक और ताजे पानी में रहते हैं। मीठे पानी के पूर्वजों को मीठे पानी के पूर्वजों से विकसित किया गया था, जो लगभग 17, 000 साल पहले उत्तरी गोलार्ध के कई स्थानों पर कम से कम भूमि पर चढ़े थे। इस कारण से, मीठे पानी और खारे पानी की छड़ें के बीच मतभेद हाल ही में प्रजातियों के एक प्रसिद्ध समूह के बीच हाल ही में और तेजी से विकास का प्रतिनिधित्व करते हैं और इस प्रकार वैज्ञानिकों के लिए विशेष रूप से दिलचस्प हैं।

खारे पानी की छड़ें में 36 बोनी प्लेट होती हैं, जो कम संख्या में तीक्ष्ण होती हैं। ये प्लेटें और रीढ़ मछली को शिकारियों से बचाती हैं, लेकिन उन्हें उत्पादन और रखरखाव महंगा पड़ता है। बोनी प्लेटों को अतिरिक्त कैल्शियम की आवश्यकता होती है, जो कुछ वातावरणों में दुर्लभ है, और वे मछली के शरीर के आंदोलनों को प्रतिबंधित करते हैं।

मीठे पानी की स्टिकबैक में कम स्पाइन और बोनी प्लेट होते हैं। कुछ में प्लेटों की पंक्ति में एक अंतर होता है (इसे "आंशिक मॉर्फ" कहा जाता है) जबकि अन्य में मछली के पीछे के छोर ("कम मॉर्फ") पर केवल कुछ प्लेटें होती हैं। ताजे पानी में नमक के पानी की तुलना में कम कैल्शियम होता है, इसलिए यह एक सीमित संसाधन के लिए एक अनुकूलन हो सकता है। इसके अलावा, मीठे पानी के वातावरण में खारे पानी के वातावरण की तुलना में कम शिकारी होते हैं, इसलिए ताजे पानी में बोनी प्लेटों की सुरक्षात्मक विशेषताएं कम महत्वपूर्ण हो सकती हैं; शायद इस कवच पर सहज प्राकृतिक चयन था, और समय के साथ समानांतर में कई अलग-अलग आबादी में खो गया था।

2005 के एक अध्ययन में, वैज्ञानिकों ने एक जीन ( एडीए ) को देखा जो बोनी प्लेट के विकास को निर्धारित करता है और पाया कि मीठे पानी की स्टिकबैक में जीन का एक प्रकार था जिससे उन आबादी में कम प्लेटों का निर्माण हुआ। जीन एडा संभवत: एक नियामक कार्य करता है, इसलिए यह पूरी तरह से बख्तरबंद खारे पानी के संस्करण से फेनोटाइप की एक सीमा को निर्धारित कर सकता है, जो ताजे पानी में पाए जाने वाले दो कम बख्तरबंद संस्करणों के लिए होता है। आनुवांशिक और जनसंख्या विश्लेषण के संयोजन ने शोधकर्ताओं को यह पता लगाने का नेतृत्व किया कि उत्तरी गोलार्ध में अधिकांश मीठे पानी की स्टिकबैक जो बोनी प्लेटों के नुकसान का प्रदर्शन करते हैं, क्योंकि वे सभी एडा का एक प्रकार विरासत में मिला है जो मूल खारे पानी की आबादी में दुर्लभ है। तो यह लक्षण कई वंशों के समानांतर विकसित हुआ, जो सभी अलग-अलग खारे पानी की आबादी से आए थे, लेकिन यह जीन के एकल-पूर्व रूप से भी विकसित हुआ था। हालाँकि, यह भी पाया गया कि उत्तरी गोलार्ध की एक या एक से अधिक बोनी प्लेटों में कमी के साथ इस लक्षण को एक पूरी तरह से अलग आनुवंशिक परिवर्तन से मिला।

यह लक्षण इस प्रकार एक से अधिक जीन द्वारा निर्धारित विशेषता का एक उदाहरण है, और एक से अधिक साधनों द्वारा होने वाले समानांतर विकास का एक उदाहरण है।

एक वैज्ञानिक अध्ययन में बताया गया एक दूसरा अध्ययन यह देखता है कि स्टिकबैक विकास के बारे में एक पूरी तरह से अलग सवाल है। अधिकांश स्टिकबैक स्कूल बनाते हैं, जो मछलियों के बीच एक सामान्य अनुकूलन है, इस सिद्धांत का पालन करते हुए कि संख्या में सुरक्षा है। लेकिन मीठे पानी की एक आबादी है जो स्कूल नहीं बनती है। ब्रिटिश कोलंबिया, कनाडा में पैक्सटन झील की चट्टानें ज्यादातर समय अकेले तैरती हैं। स्कूल बनाने के बजाय, वे पैक्सटन झील के तल पर मोटी वनस्पतियों में छिप जाते हैं।

सिएटल में फ्रेड हचिंसन कैंसर रिसर्च सेंटर के अन्ना ग्रीनवुड के नेतृत्व में अनुसंधान टीम ने स्टिकबैक में स्कूली व्यवहार के परीक्षण और मापने के लिए एक मशीन तैयार की। इसमें नकली मछली के एक मोबाइल जैसा क्लस्टर होता है जो एक बड़े स्कूल के चारों ओर एक सर्कल में रोबोट स्कूल के रूप में एक साथ चलता है। जब इस मशीन के साथ स्टिकबैक की एक स्कूली आबादी की मछलियों को पानी में रखा गया, तो वे नकली मछली में शामिल हो गईं और उनके साथ घूमने लगीं। जब गैर-स्कूली आबादी की मछलियों को इस मशीन के साथ पानी में रखा गया, तो उन्होंने स्कूल नहीं देखा। ये दो आबादी इतनी निकटता से संबंधित हैं कि वे परस्पर जुड़ी हो सकती हैं। शोधकर्ताओं ने स्कूली और गैर-स्कूली मछलियों की संतानों का परीक्षण किया, यह देखने के लिए कि प्रत्येक मछली किस व्यवहार का प्रदर्शन करेगी। जैसी कि उम्मीद थी, कुछ स्कूली थे, और कुछ नहीं। एक बार हाइब्रिड मछली को छांटने के बाद, उनके जीन की जांच की गई कि क्या कोई विशेष हस्ताक्षर है जो स्कूलिंग बनाम एकान्त तैराकी के साथ गया है।

यह पता चला है कि इन मछलियों में जो जीन स्कूली व्यवहार को नियंत्रित करता है, वह कोई और नहीं बल्कि एडा है, वही जीन जो बोनी प्लेटों की संख्या को नियंत्रित करता है।

तो स्टिकबैक हमें न केवल एक महान उदाहरण देते हैं कि समानांतर विकास कैसे उत्पन्न हो सकता है, बल्कि एक से अधिक लक्षणों को प्रभावित करने वाले जीन का एक बड़ा उदाहरण है। लेकिन वह काम कैसे करता है? मछली जो बोनी प्लेटों का विकास नहीं करती है, वे भी पूरी तरह से कार्यशील पार्श्व रेखा विकसित नहीं करती हैं। पार्श्व रेखा एक संवेदी अंग है जिसमें कई मछलियाँ होती हैं जो मछलियों को पानी में कहीं और गति का पता लगाने की अनुमति देती हैं। कुछ शिकारी मछली अपने शिकार को खोजने के लिए पार्श्व रेखा का उपयोग करती हैं, अन्य मछलियाँ शिकारियों का पता लगाने के लिए पार्श्व रेखा का उपयोग करती हैं और इस प्रकार शिकार बनने से बचती हैं, और स्कूली मछलियाँ स्कूल में अन्य मछलियों पर नज़र रखने के लिए पार्श्व रेखा का उपयोग करती हैं। जाहिरा तौर पर, खराब विकसित पार्श्व रेखाओं के साथ स्टिकबैक स्कूल नहीं कर सकते क्योंकि वे अन्य मछलियों को ठीक से समझ नहीं सकते हैं जिनके साथ उन्हें अपने आंदोलनों का समन्वय करने की आवश्यकता होगी।

सूत्रों का कहना है:

कोलोसिमो, पामेला एफ।, किम ई। होसेमन, सरिता बलभद्र, ग्वाडालूप विलारियल, जूनियर, मार्क डिकसन, जेन ग्रिमवुड, जेरेमी श्मुतज़, रिचर्ड एम। मायर्स, डॉल्फ श्ल्यूटर और डेविड एम। किंग्सले। 2005. एक्टोडिसप्लासीन एलिल्स विज्ञान 25 मार्च 2005: 307 (5717), 1928-1933 के दोहराया निर्धारण द्वारा स्टिकबैक में व्यापक समानांतर विकास।

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