डासांच्या उत्पत्तीबद्दल शास्त्रज्ञ वादविवाद करत असताना जीवाश्म, जीनोम एकमेकांशी भिडतात

Published on

Posted by

Categories:


दशलक्ष वर्षांपूर्वी – डासांनी जगाच्या कानाकोपऱ्यात मानवतेचे अनुसरण केले आहे, आमच्या किमान स्वागत साथीदारांपैकी एक म्हणून प्रतिष्ठा प्राप्त केली आहे. ते मलेरिया, डेंग्यू, झिका, पिवळा ताप आणि वेस्ट नाईल विषाणू यासह ग्रहावरील काही घातक रोगांचे वाहक आहेत, जे एकत्रितपणे दरवर्षी दहा लाखांहून अधिक लोकांचा बळी घेतात. तथापि, त्यांच्या सर्वव्यापीतेसाठी, एक मूलभूत प्रश्न रेंगाळला आहे: डास पहिल्यांदा कधी दिसले? शास्त्रज्ञांचा अनेक दशकांपासून असा विश्वास आहे की डास हे प्राचीन होते, बहुतेक सस्तन प्राण्यांपेक्षा जुने होते आणि कदाचित काही डायनासोर देखील सुमारे 220 दशलक्ष वर्षांपूर्वीचे होते.

परंतु अलीकडील निष्कर्षांनी या मताला आव्हान दिले आहे. ऑक्टोबरमध्ये, हाँगकाँग विद्यापीठातील टॉमी लॅम यांच्या नेतृत्वाखालील टीमने प्रोसिडिंग्स ऑफ द नॅशनल अकॅडमी ऑफ सायन्सेस (पीएनएएस) मध्ये एक पेपर प्रकाशित केला ज्यामध्ये निष्कर्ष काढला गेला की डासांची उत्पत्ती सुमारे 106 दशलक्ष वर्षांपूर्वी झाली.

त्यांच्या विश्लेषणाने असेही सूचित केले की डासांची उत्क्रांती प्लाझमोडियम, मलेरिया परजीवी सारखीच आहे. कॅल्गरी विद्यापीठातील उत्क्रांतीवादी जीवशास्त्रज्ञ जॉन सोगिगियन म्हणाले, “हा अभ्यास खूपच मनोरंजक आहे आणि डासांच्या जगात चर्चा निर्माण करत आहे.”

नॉर्थ कॅरोलिना स्टेट युनिव्हर्सिटीचे प्रोफेसर ब्रायन विग्मन जोडले: “हा अभ्यास डासांच्या उत्क्रांती समुदायामध्ये लक्षणीय वादविवाद आणि प्रतिवादाचा स्रोत असण्याची शक्यता आहे.” या अभ्यासात कोणताही तज्ञ सहभागी नव्हता. जीवाश्म कोडे मच्छर कुटुंब क्युलिसीडेमध्ये 3,500 हून अधिक ज्ञात प्रजातींचा समावेश आहे ज्या दोन मुख्य उपपरिवारांमध्ये विभागल्या आहेत: ॲनोफेलिनी (मलेरिया वाहक) आणि क्यूलिसीने.

हे उपकुटुंब 180 ते 200 दशलक्ष वर्षांपूर्वी वेगळे झाले होते. जीवाश्मांनी मात्र वेगळीच कहाणी सांगितली. एम्बरमधील जीवाश्म डास दुर्मिळ आणि तुलनेने तरुण असतात.

सर्वात जुना ज्ञात नमुना सुमारे 100 दशलक्ष वर्षे जुना आहे. सुमारे 56 दशलक्ष वर्षांपूर्वीपर्यंत आधुनिक दिसणारे फॉर्म दिसत नव्हते.

जर 200 दशलक्ष वर्षे डास अस्तित्त्वात असतील, तर जुने जीवाश्म अस्तित्वात असले पाहिजेत, तरीही एकही सापडले नाही. प्राचीन टाइमलाइनचे समर्थन करणाऱ्या आण्विक अभ्यासांमध्ये अनुवांशिक झाडे देखील चुकीची होती, ज्यामुळे संशोधकांना अशी शंका आली की टाइमलाइनचा अतिरेक केला गेला आहे. छुपा पूर्वाग्रह या प्रश्नाचे निराकरण करण्यासाठी, PNAS अभ्यास टीमने हजारो संरक्षित अनुवांशिक मार्करचे विश्लेषण करून डासांच्या उत्क्रांती पुनर्बांधणीसाठी मोठ्या प्रमाणात जीनोम डेटा वापरला ज्यांना बेंचमार्किंग युनिव्हर्सल सिंगल-कॉपी ऑर्थोलॉग्स आणि अल्ट्रासंरक्षित घटक म्हणतात, जे कालांतराने फार थोडे बदलतात.

या मार्करची डझनभर प्रजातींमध्ये तुलना केल्याने एक नवीन उत्क्रांतीवादी वृक्ष दिसून आला ज्याने फील्डच्या काही गृहितकांना विरोध केला. समस्या, संशोधकांनी युक्तिवाद केला, डासांच्या डीएनएचा अर्थ कसा लावला गेला.

शाखा आकर्षण पूर्वाग्रह नावाच्या घटनेने मागील विश्लेषणे विस्कळीत केली होती, ज्यामुळे असंबंधित गट अधिक जवळून संबंधित दिसतात. डासांमध्ये, विशेषत: एनोफेलिनी वंशामध्ये प्रभाव तीव्र होता, ज्यांचे जीनोम G- आणि C- समृद्ध DNA वरून A- आणि T- समृद्ध अनुक्रमांकडे गेले आहेत. या बदलामुळे ॲनोफिलीस प्रत्यक्षात आहे त्यापेक्षा अधिक दूर संबंधित असल्याचे दिसून आले.

ते दुरुस्त करण्यासाठी, संघाने काही माइटोकॉन्ड्रियल जनुकांवर विसंबून न राहता, ज्ञात पूर्वाग्रहांसाठी जबाबदार असलेल्या प्रमुख डासांच्या वंशातील संपूर्ण जीनोमचे विश्लेषण केले. तरीही डॉ.

सोघिगियन यांनी एक मर्यादा नोंदवली: “त्यांचे नमुने ॲनोफिलीसच्या दिशेने मोठ्या प्रमाणात पक्षपाती आहेत आणि इतर अनेक डासांच्या गटांना वगळले आहेत,” ज्यामुळे उत्क्रांतीच्या झाडावरील नातेसंबंध त्यांच्या वास्तविकतेपेक्षा जवळ किंवा जास्त दूर दिसू शकतात आणि डासांच्या वंशाच्या वेगवेगळ्या केव्हा आणि कसे वेगळे झाले याबद्दल चुकीचे निष्कर्ष काढू शकतात. झाडाचे मूळ जेव्हा संघाने अनुवांशिक झाडांची पुनर्रचना केली तेव्हा डासांच्या उत्क्रांतीच्या दोन आवृत्त्या समोर आल्या. एकाने दोन-उप-कुटुंब गृहीतके जुळले, डासांना एनोफेलिनी आणि क्युलिसिनीमध्ये विभाजित केले.

पण दुसरा, ज्याला एनोफेलीना-क्युलेक्स सिस्टर रिलेशनशिप म्हटले जाते, असे सुचवले की ॲनोफेलिनी डास हे क्युलेक्स गटाशी जवळून संबंधित आहेत. याच्या आधारे, संशोधकांनी प्रस्तावित केले की क्युलिसिनी डास एकच, एकत्रित वंश बनवत नाहीत तर अनेक भिन्न आहेत. या पुनर्रचनेमुळे डासांच्या टाइमलाइनचा आकार बदलला.

तथापि, डॉ. सोघिगियन म्हणाले: “उत्क्रांतीच्या झाडाचे ‘मूळ’ शोधणे अवघड असू शकते. जेव्हा जीव शेकडो लाखो वर्षांपासून विकसित होत आहेत, तेव्हा त्यांच्या जीनोममध्ये बरेच बदल होऊ शकतात.

जलद-उत्क्रांत होणारी जीन्स किंवा दूरच्या आउटग्रुप्सचा वापर केल्याने आपल्याला जिथे मूळ आहे असे वाटते तिथे सहज फेकले जाऊ शकते आणि मला वाटते की येथे तेच घडले आहे. “परंतु, नवीन अभ्यासाचे पहिले लेखक आणि हाँगकाँग विद्यापीठातील पोस्टडॉक्टरल विद्वान मॅक पियर्स म्हणाले की, तांत्रिक पूर्वाग्रहाप्रमाणेच दीर्घकालीन गृहितकांमुळे गोंधळ निर्माण होऊ शकतो. “वर्षानुवर्षे, डासांच्या उत्क्रांतीच्या फ्रेमवर्कवर प्रश्नचिन्ह उपस्थित केले गेले नाही, ज्यामुळे अँकरिंग पूर्वाग्रह निर्माण झाला,” तो म्हणाला.

“लोकांनी असे गृहीत धरले की दोन उप-कुटुंब आहेत, म्हणून त्यात डीफॉल्टनुसार डासांचे जीवाश्म ठेवले गेले; ते नंतर फायलोजेनेटिक डेटिंग अभ्यासांमध्ये डासांच्या उत्क्रांतीच्या वेळेसाठी कॅलिब्रेशन म्हणून वापरले गेले. विरोधाभासी संकेतांचे निरीक्षण करणाऱ्या अनुवांशिक अभ्यासांनी असे गृहीत धरले की हे केवळ फायलोजेनेटिक पूर्वाग्रह किंवा डेटामधील आवाज आहे.

” ट्रायसिक मूळचे डॉ. विगमन यांनी नवीन निष्कर्षांना प्रश्नचिन्ह देखील म्हटले आहे, तथापि: “डासांसाठी लहान वयाचा शोध त्याच्या विरोधाभासी पुराव्याच्या संपत्तीमुळे बचाव करण्यायोग्य नाही. उदाहरणार्थ, 2023 चा अभ्यास सह-लेखक डॉ.

सुमारे 217 दशलक्ष वर्षांपूर्वी, ट्रायसिक कालावधीच्या सुरुवातीच्या काळात डासांची उत्पत्ती ठेवण्यासाठी सोघिगियनने 256 डासांच्या प्रजातींमधील जीनोमिक डेटा वापरला. अगदी अलीकडे, सुमारे 100-120 दशलक्ष वर्षांपूर्वीचे दोन जीवाश्म, आधुनिक प्रजातींसारखे दिसतात: एक एनोफिलीस (सप्टेंबर 2025 मध्ये नोंदवलेला) आणि दुसरा, पहिला ज्ञात जीवाश्म डासांच्या अळ्या (फेब्रुवारी 2026 मध्ये प्रकाशित होणार आहे).

दोन्ही निष्कर्ष पीएनएएस अभ्यासाद्वारे प्रस्तावित केलेल्या टाइमलाइनच्या आधीचे आहेत. डॉ.

पियर्स म्हणाले की जीवाश्मांचा अर्थ लावणे कठीण आहे: “ते बऱ्याचदा चुकीचे ओळखले जातात किंवा खूप कमी वैशिष्ट्यांवर आधारित असतात. एक कथित प्रारंभिक ॲनोफिलीस देखील डास नसतो.

सुरुवातीच्या डासांच्या अळ्या कशा दिसल्या हे आम्हाला माहीत नसल्यामुळे आणि संबंधित नसलेल्या प्रजातींमध्ये तत्सम गुणधर्म विकसित होऊ शकतात, जरी अळ्यांचे जीवाश्म अस्सल वाटत असले तरी ते कदाचित विलुप्त झालेल्या वंशाचे असावे. “वेगवेगळ्या निष्कर्षांची जुळवाजुळव करण्याचा एक मार्ग, तो पुढे म्हणाला, “मच्छरांच्या प्रजातींच्या विस्तृत श्रेणीमधून अधिक अनुवांशिक डेटा घेणे, उत्क्रांतीवादी विश्लेषणे आणि जुन्या जीवाश्म आणि डेटासेटवर नवीन दृष्टीक्षेप घेणे”.

प्लाझमोडियमसह विकसित होत आहे नवीन अभ्यासाने असेही प्रस्तावित केले आहे की डास आणि मलेरिया परजीवी एकत्रितपणे विकसित झाले आहेत. वेगवेगळ्या डासांच्या प्रजाती प्लाझमोडियम वेगवेगळ्या यजमानांना प्रसारित करतात: क्युलेक्स डास ते पक्षी आणि सरपटणाऱ्या प्राण्यांमध्ये पसरवतात, ॲनोफिलीस ते सस्तन प्राण्यांमध्ये पसरवतात.

अभ्यासानुसार असा अंदाज आहे की त्यांचे सामान्य पूर्वज सुमारे 43-46 दशलक्ष वर्षांपूर्वी उद्भवले होते, प्लाझमोडियम परजीवीच्या विविधतेच्या बरोबरीने, या बदल्यात असे सूचित करते की डास आणि परजीवी यांनी लाखो वर्षांपासून एकमेकांच्या जीवशास्त्रावर प्रभाव टाकला. मात्र, डॉ.

सोघिगियन म्हणाले, “त्यांनी वर्णन केल्याप्रमाणे प्लाझमोडियम आकाराचे डास विचलित झाल्याचा ठोस पुरावा नाही. पॅथोजेन्स आज डासांच्या उत्क्रांतीवर प्रभाव टाकतात, परंतु त्यांनी सुचवलेले खोल-वेळ कनेक्शन कमी खात्रीशीर आहे.

“2023 चा अभ्यास आणि नवीन जीवाश्म रेकॉर्ड दोन्ही या डासांना प्लाझमोडियमशी संबंधित असण्याआधीच ठेवतात,” डॉ. विग्मन जोडले.

“[नवीन अभ्यास] मधील तरुण वय जीवाश्म वय आणि विश्लेषणात्मक निवडींबद्दलच्या वेगवेगळ्या गृहितकांवरून येते, ज्यामुळे त्यांना डासांच्या वयाबद्दल लहान गृहीतक वाटले.” आणि म्हणून वादविवाद चालूच आहे, जरी नवीन अभ्यासाने जोर दिला की त्याच्या डेटासेटमध्ये 100 पेक्षा जास्त पैकी फक्त 14 डासांचा समावेश आहे आणि त्यांची प्रारंभिक अवस्था आहे.

त्याचा विस्तार केल्याने डासांचे वर्तन, पर्यावरणशास्त्र आणि रोगाचा प्रसार कसा झाला हे स्पष्ट करण्यात मदत होईल. मंजीरा गोवरावरम यांनी आरएनए बायोकेमिस्ट्रीमध्ये पीएचडी केली आहे आणि ते फ्रीलान्स सायन्स लेखक म्हणून काम करतात.