वैज्ञानिकों की खोज: कवक में टूटा ‘एक नाभिक, एक जीनोम’ का नियम

जीनोम में एक जीवित जीव के निर्माण और रखरखाव के लिए आवश्यक जानकारी का पूरा संग्रह होता है – जीवन की आलंकारिक रूपरेखा। यूकेरियोट्स में, जीनोम नाभिक में संग्रहित होते हैं, जहाँ वे गुणसूत्रों में व्यवस्थित होते हैं। यूकेरियोट एक ऐसा जीव है जिसकी कोशिकाओं में एक झिल्ली से घिरा एक नाभिक होता है: पौधे, जानवर, कवक और कई सूक्ष्मजीव यूकेरियोट्स होते हैं। उदाहरण के लिए, मानव जीनोम 23 गुणसूत्रों में व्यवस्थित होता है, जिनमें से प्रत्येक में संपूर्ण आनुवंशिक कोड का एक अंश होता है। हाल ही तक, यह माना जाता रहा है कि प्रत्येक नाभिक में कम से कम गुणसूत्रों का एक पूरा समूह होता है, और इस प्रकार “एक नाभिक, एक पूर्ण जीनोम” नियम लागू होता है।

हालाँकि, हमारे शोध से पता चला है कि कवक की दो प्रजातियों में, उनके जीनोम कई केंद्रकों में विभाजित हो सकते हैं, और प्रत्येक केंद्रक को कुल गुणसूत्रों का केवल एक भाग ही प्राप्त होता है। एक आश्चर्यजनक खोज
ब्रिटिश कोलंबिया विश्वविद्यालय में हमारी प्रयोगशाला स्क्लेरोटिनिया स्क्लेरोटियोरम नामक कवक का अध्ययन कर रही है, जो एक मृदा जनित रोगजनक है जो कैनोला, सोयाबीन और सूरजमुखी सहित विभिन्न फसलों में तना सड़न या सफेद फफूंदी का कारण बनता है। नकदी फसलों पर इसके प्रभाव के बावजूद, एस. स्क्लेरोटियोरम की आनुवंशिकी और कोशिका जीव विज्ञान को अच्छी तरह से समझा नहीं गया है।

इस कवक के जीव विज्ञान को बेहतर ढंग से समझने की कोशिश करते हुए, हमारी प्रयोगशाला ने कोशिका विभाजन और प्रजनन के दौरान एस. स्क्लेरोटियोरम के 16 गुणसूत्रों के संगठन के बारे में एक चौंकाने वाली खोज की। अधिकांश यूकेरियोटिक कोशिकाएँ द्विगुणित होती हैं, जिसका अर्थ है कि केंद्रक में प्रत्येक भिन्न गुणसूत्र की दो प्रतियाँ होती हैं। कई कवकों में, जैसे कि बेकर्स यीस्ट, प्रजनन एक जनक द्विगुणित कोशिका के विभाजित होकर अगुणित बीजाणु कोशिकाओं के निर्माण से शुरू होता है, जिनके एक केंद्रक में प्रत्येक गुणसूत्र की एक प्रति होती है। हालाँकि, एस. स्क्लेरोटियोरम बीजाणु, जिन्हें एस्कोस्पोर्स कहा जाता है, में प्रत्येक में दो अलग-अलग केंद्रक होते हैं। पहले, यह माना जाता था कि प्रत्येक केंद्रक अगुणित होता है, जिसमें 16 गुणसूत्रों का पूरा समूह होता है। इसका अर्थ यह होगा कि प्रत्येक एस्कोस्पोर में कुल 32 गुणसूत्र होते हैं, जो एक द्विगुणित कोशिका के समान है।

प्रतिदीप्ति सूक्ष्मदर्शी का उपयोग करके, हम एक एकल एस्कोस्पोर में उपस्थित गुणसूत्रों की संख्या को सीधे गिनने में सक्षम थे। उल्लेखनीय रूप से, हमने लगातार प्रति एस्कोस्पोर केवल 16 गुणसूत्र देखे, जो वर्तमान “एक केंद्रक, एक पूर्ण जीनोम” सिद्धांत द्वारा अनुमानित 32 गुणसूत्रों के विपरीत है। इसके अतिरिक्त, हमने विशिष्ट गुणसूत्रों को चिह्नित करने के लिए प्रतिदीप्ति जांच का उपयोग किया, और पाया कि एक एस्कोस्पोर के दो केंद्रकों में अलग-अलग गुणसूत्र होते हैं। एस्कोस्पोर्स में दो केंद्रकों में विभाजित 16 गुणसूत्रों का एक समूह होता है, जबकि प्रत्येक केंद्रक में गुणसूत्रों का एक पूरा समूह नहीं होता।

एक अनियमित तरीके से
अगला प्रश्न जो हमने पूछा, वह यह था कि क्या ये 16 गुणसूत्र दो केंद्रकों के बीच बेतरतीब ढंग से फैले हुए हैं, या यह जीनोमिक विभाजन एक नियमित पैटर्न का अनुसरण करता है। इसका उत्तर देने के लिए, हमने अलग-अलग केंद्रकों को अलग किया और पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन (पीसीआर) विश्लेषण के माध्यम से निर्धारित किया कि कौन से गुणसूत्र मौजूद थे। हमने पाया कि केंद्रकों के बीच गुणसूत्र संरचना भिन्न होती है, जिससे पता चलता है कि केंद्रकों के बीच गुणसूत्रों का विभाजन अनियमित तरीके से होता है। उत्सुकतावश, हमने यह पता लगाने की कोशिश की कि क्या अन्य कवकों में भी ऐसी ही घटना होती है। बोट्रीटिस सिनेरिया, एस. स्क्लेरोटियोरम के समान परिवार की पादप रोगजनक कवक की एक अन्य प्रजाति है।

बी. सिनेरिया, एस. स्क्लेरोटियोरम के एस्कोस्पोर्स में नियमित रूप से देखे जाने वाले दो केंद्रकों के बजाय, आमतौर पर चार से छह केंद्रकों वाले शंकुवृक्षीय बीजाणु उत्पन्न करता है। इसी तरह की विधियों का उपयोग करते हुए, हमने पाया कि बी. सिनेरिया जीनोम में 18 गुणसूत्र समान रूप से केंद्रकों में विभाजित होते हैं, और प्रत्येक केंद्रक में आमतौर पर तीन से आठ गुणसूत्र होते हैं। इस अवलोकन से पता चला कि अगुणित जीनोम का केंद्रकों में “विभाजन” कई पादप रोगजनक कवकों में होता है। हालाँकि, क्या यह घटना कवक परिवारों, या यहाँ तक कि अन्य यूकेरियोट्स में भी व्यापक रूप से फैली हुई है, इस पर और अध्ययन की आवश्यकता है।

एक अज्ञात क्रियाविधि
यह अवलोकन कि एस. स्क्लेरोटियोरम और बी. सिनेरिया अगुणित जीनोम केंद्रकों में विभाजित हैं, इस बारे में प्रश्न उठाता है कि यह पृथक्करण शेष कवक जीवन चक्र में कैसे भूमिका निभाता है। अगली पीढ़ी उत्पन्न करने के लिए, इन कवकों को गुणसूत्रों के पूरे समूह वाली एक द्विगुणित कोशिका का पुनर्गठन करने की आवश्यकता होती है, जिससे नए एस्कोस्पोर उत्पन्न हो सकते हैं। संभवतः, इसके लिए जीनोम को फिर से जोड़ने के लिए केंद्रकों का पूरक गुणसूत्रों के साथ संलयन आवश्यक है। तो ये कवक यह कैसे सुनिश्चित करते हैं कि सही केंद्रक संलयित हों? शायद सबसे सरल व्याख्या व्यवहार्यता चयन की होगी: नाभिक यादृच्छिक रूप से संलयित हो सकते हैं, लेकिन केवल पूर्ण जीनोम वाले नाभिक ही व्यवहार्य एस्कोस्पोर उत्पन्न कर सकते हैं।

यह अक्षम प्रतीत होता है, और एक अधिक आकर्षक परिदृश्य में प्रारंभिक विभाजन के बाद पूरक नाभिक को एक साथ रखने के लिए कोई संरचना या तंत्र शामिल होगा, जिससे वे बाद में कवक जीवन चक्र में आसानी से पुनः संयोजित हो सकें। हमें उम्मीद है कि हमारा भविष्य का कार्य इन रोचक प्रश्नों के उत्तर प्रदान करेगा, और नाभिक और उनके जीनोम की मूलभूत गतिशीलता के बारे में हमारी समझ को व्यापक बनाने में मदद करेगा। यह बेहतर समझ जीन संपादन में नाटकीय क्रांति लाएगी, जिससे शोधकर्ता अपनी इच्छानुसार गुणसूत्रों और नाभिकों में हेरफेर कर सकेंगे। यह लेख क्रिएटिव कॉमन्स लाइसेंस के तहत द कन्वर्सेशन से पुनर्प्रकाशित है।

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