पृथ्वी पर हर जटिल प्रजाति के जीनोम को अनुक्रमित करने के लिए एक बड़ी परियोजना चल रही है

पृथ्वी बायोजेनोम प्रोजेक्ट, एक वैश्विक संघ जिसका उद्देश्य दस वर्षों में पृथ्वी पर सभी जटिल जीवन (लगभग 1.8 मिलियन वर्णित प्रजातियों) के जीनोम को अनुक्रमित करना है, तेजी से बढ़ रहा है।

मंगलवार को प्रकाशित दो बहु-लेखक पत्रों में परियोजना की उत्पत्ति, उद्देश्य और प्रगति का विस्तृत विवरण दिया गया है। एक बार पूरा हो जाने पर, यह हमेशा के लिए जैविक अनुसंधान के तरीके को बदल देगा।

विशेष रूप से, शोधकर्ता अब कुछ ‘मॉडल प्रजातियों’ तक सीमित नहीं रहेंगे और दिलचस्प विशेषताओं को दिखाने वाले किसी भी जीव के डीएनए अनुक्रम डेटाबेस को माइन करने में सक्षम होंगे।

यह नई जानकारी हमें यह समझने में मदद करेगी कि जटिल जीवन कैसे विकसित हुआ, यह कैसे कार्य करता है और जैव विविधता को कैसे संरक्षित किया जा सकता है।

मौलिक विज्ञान से लेकर वैश्विक समस्याओं की एक विस्तृत श्रृंखला में सफलता के अनुप्रयोगों तक … यूकेरियोटिक जीवन अनुक्रमण में ईबीपी की प्रगति विनम्र + प्रेरक है-हैरिस लेविन, ईबीपी चेयर

10 ईबीपी पेपर के साथ पीएनएएस का विशेष अंक पढ़ें https://t.co/HYI4DHTFUM

– अर्थ बायोजेनोम प्रोजेक्ट (@EBPgenome) 18 जनवरी, 2022

परियोजना को पहली बार 2016 में प्रस्तावित किया गया था, और मुझे 2018 में लंदन में इसके लॉन्च पर बोलने का सौभाग्य मिला। यह वर्तमान में अपने स्टार्टअप चरण से पूर्ण पैमाने पर उत्पादन की ओर बढ़ने की प्रक्रिया में है।

चरण एक का उद्देश्य पृथ्वी पर प्रत्येक टैक्सोनॉमिक परिवार से एक जीनोम को अनुक्रमित करना है, उनमें से लगभग 9,400।

2022 के अंत तक इनमें से एक तिहाई प्रजातियों का काम हो जाना चाहिए। चरण दो में सभी 180,000 प्रजातियों के एक प्रतिनिधि की अनुक्रमण दिखाई देगा, और चरण तीन सभी प्रजातियों के पूरा होने का प्रतीक होगा।

अजीब प्रजातियों का महत्व

अर्थ बायोजेनोम प्रोजेक्ट का भव्य उद्देश्य पृथ्वी पर जटिल जीवन की सभी 1.8 मिलियन वर्णित प्रजातियों के जीनोम को अनुक्रमित करना है।

इसमें सभी पौधे, जानवर, कवक और सच्चे नाभिक वाले एकल-कोशिका वाले जीव शामिल हैं (अर्थात, सभी यूकेरियोट्स)।

जबकि चूहों, रॉक क्रेस, फल मक्खियों और नेमाटोड जैसे मॉडल जीव जीन कार्यों की हमारी समझ में काफी महत्वपूर्ण हैं, यह अन्य प्रजातियों का अध्ययन करने में सक्षम होने का एक बड़ा फायदा है जो थोड़ा अलग काम कर सकते हैं।

पिछले साल #DarwinTreeOfLife ने अपना पहला 60 #GenomeNotes प्रकाशित किया। 2022 में, हम अगले कुछ महीनों में इसे तेजी से पार करने की उम्मीद करते हैं
मैं

एक अनुस्मारक कि प्रत्येक प्रजाति के लिए #GenomeNotes @WellcomeOpenRes:https://t.co/zamJNrzweR pic.twitter.com/jLNCdYdLYy का उपयोग करने के लिए सभी के लिए निःशुल्क और खुला प्रकाशित किया जाएगा।

– डार्विन ट्री ऑफ लाइफ (@darwintreelife) 10 जनवरी, 2022

अस्पष्ट जीवों के अध्ययन से कई महत्वपूर्ण जैविक सिद्धांत प्राप्त हुए। उदाहरण के लिए, मटर में ग्रेगोर मेंडल द्वारा जीन की खोज की गई थी, और उन्हें नियंत्रित करने वाले नियम रेड ब्रेड मोल्ड में खोजे गए थे।

डीएनए की खोज सबसे पहले सैल्मन स्पर्म में की गई थी, और इसे सुरक्षित रखने वाली कुछ प्रणालियों के बारे में हमारा ज्ञान टार्डिग्रेड्स पर शोध से आया है।

क्रोमोसोम पहली बार खाने के कीड़ों में और एक बीटल में सेक्स क्रोमोसोम में देखे गए थे (सेक्स क्रोमोसोम क्रिया और विकास मछली और प्लैटिपस में भी खोजा गया है)। और टेलोमेरेस, जो गुणसूत्रों के सिरों को ढकते हैं, तालाब के मैल में पाए गए।

जैविक सवालों के जवाब देना और जैव विविधता की रक्षा करना

निकट और दूर से संबंधित प्रजातियों की तुलना करने से यह पता लगाने की जबरदस्त शक्ति मिलती है कि जीन क्या करते हैं और उन्हें कैसे नियंत्रित किया जाता है।

उदाहरण के लिए, एक अन्य पीएनएएस पेपर में, संयोग से आज भी प्रकाशित हुआ, मेरे यूनिवर्सिटी ऑफ कैनबरा के सहयोगियों और मैंने पाया कि ऑस्ट्रेलियाई ड्रैगन छिपकलियां डीएनए अनुक्रम के बजाय एक सेक्स जीन के गुणसूत्र पड़ोस द्वारा सेक्स को नियंत्रित करती हैं।

वैज्ञानिक प्रजातियों की तुलना का उपयोग जीन और नियामक प्रणालियों को उनके विकासवादी मूल में वापस लाने के लिए करते हैं, जो लगभग एक अरब वर्षों में जीन फ़ंक्शन के आश्चर्यजनक संरक्षण को प्रकट कर सकते हैं।

उदाहरण के लिए, वही जीन मनुष्यों में और फल मक्खी फोटोरिसेप्टर में रेटिना के विकास में शामिल होते हैं।

और BRCA1 जीन जो स्तन कैंसर में उत्परिवर्तित होता है, पौधों और जानवरों में डीएनए के टूटने की मरम्मत के लिए जिम्मेदार होता है।

जानवरों का जीनोम भी अपेक्षा से कहीं अधिक संरक्षित है। उदाहरण के लिए, कई सहयोगियों और मैंने हाल ही में प्रदर्शित किया कि पशु गुणसूत्र 684 मिलियन वर्ष पुराने हैं।

यह भी रोमांचक होगा, जीनोम के ‘डार्क मैटर’ का पता लगाने के लिए, और यह प्रकट करना कि डीएनए अनुक्रम जो प्रोटीन को एन्कोड नहीं करते हैं, वे अभी भी जीनोम फ़ंक्शन और विकास में भूमिका निभा सकते हैं।

अर्थ बायोजेनोम परियोजना का एक अन्य महत्वपूर्ण उद्देश्य संरक्षण जीनोमिक्स है।

यह क्षेत्र संकटग्रस्त प्रजातियों की पहचान करने के लिए डीएनए अनुक्रमण का उपयोग करता है, जिसमें दुनिया के लगभग 28 प्रतिशत जटिल जीव शामिल हैं – जो हमें उनके आनुवंशिक स्वास्थ्य की निगरानी करने और प्रबंधन पर सलाह देने में मदद करते हैं।

अब असंभव कार्य नहीं

कुछ समय पहले तक, बड़े जीनोमों को अनुक्रमित करने में वर्षों और कई मिलियन डॉलर लगते थे। लेकिन जबरदस्त तकनीकी प्रगति हुई है जो अब कुछ हज़ार डॉलर में बड़े जीनोम को अनुक्रमित करना और इकट्ठा करना संभव बनाती है।

संपूर्ण अर्थ बायोजेनोम परियोजना की लागत आज के डॉलर में मानव जीनोम परियोजना की तुलना में कम होगी, जिसकी कुल कीमत लगभग 3 बिलियन अमेरिकी डॉलर थी।

अतीत में, शोधकर्ताओं को लाखों छोटे डीएनए अंशों पर रासायनिक रूप से चार आधारों के क्रम की पहचान करनी होती थी, फिर पूरे अनुक्रम को फिर से एक साथ चिपकाना होता था।

आज वे अपने भौतिक गुणों के आधार पर या चार आधारों में से प्रत्येक को एक अलग डाई से बांधकर विभिन्न आधारों को पंजीकृत कर सकते हैं। नई अनुक्रमण विधियां डीएनए के लंबे अणुओं को स्कैन कर सकती हैं जो छोटी ट्यूबों में बंधे होते हैं, या झिल्ली में छोटे छिद्रों के माध्यम से निचोड़े जाते हैं।

सब कुछ अनुक्रम क्यों?

लेकिन क्यों न सिर्फ प्रमुख प्रतिनिधि प्रजातियों को अनुक्रमित करके समय और पैसा बचाया जाए?

खैर, अर्थ बायोजेनोम प्रोजेक्ट का पूरा उद्देश्य प्रजातियों के बीच भिन्नता का फायदा उठाने के लिए तुलना करना है, और आउटलेर्स में उल्लेखनीय नवाचारों को पकड़ना भी है।

गुम होने का भी डर रहता है।

उदाहरण के लिए, यदि हम नेमाटोड की 70,000 प्रजातियों में से केवल 69,999 को अनुक्रमित करते हैं, तो हम उस सूत्र से चूक सकते हैं जो इस रहस्य को प्रकट कर सकता है कि नेमाटोड जानवरों और पौधों में बीमारियों का कारण कैसे बन सकता है।

वर्तमान में 22 देशों में 44 संबद्ध संस्थान अर्थ बायोजेनोम प्रोजेक्ट पर काम कर रहे हैं।

कैलिफ़ोर्निया कंज़र्वेशन जीनोमिक्स प्रोजेक्ट, बर्ड 10,000 जीनोम प्रोजेक्ट और यूके के डार्विन ट्री ऑफ़ लाइफ प्रोजेक्ट जैसी विशाल परियोजनाओं के साथ-साथ चमगादड़ और तितलियों जैसे विशेष समूहों पर कई परियोजनाओं सहित 49 संबद्ध परियोजनाएं भी हैं।

-लेखक ला ट्रोब यूनिवर्सिटी से हैं।

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