फर्न जीनोम डीकोडेड: पर्यावरणीय स्थिरतेची आशा

फर्नची अनुवांशिक माहिती अनलॉक केल्याने आम्हाला आमच्या समोर येणाऱ्या अनेक समस्यांवर संभाव्य उपाय मिळू शकतात ग्रह आज.

In जीनोम अनुक्रम, डीएनए प्रत्येक विशिष्ट डीएनए रेणूमध्ये न्यूक्लियोटाइड्सचा क्रम निश्चित करण्यासाठी अनुक्रम केला जातो. DNA मध्ये वाहून नेलेल्या अनुवांशिक माहितीचा प्रकार समजून घेण्यासाठी हा अचूक क्रम महत्त्वाचा आहे. जीन्स प्रथिनांसाठी एन्कोड करतात जे शरीराच्या बहुतेक कार्यांसाठी जबाबदार असतात, ही माहिती शरीरातील त्यांच्या कार्याचा परिणाम समजण्यास मदत करू शकते. अनुक्रम पूर्ण जीनोम एखाद्या जीवाचे म्हणजे त्याचे सर्व डीएनए हे एक गुंतागुंतीचे आणि आव्हानात्मक काम आहे आणि डीएनएचे छोटे तुकडे करून, त्यांचा क्रम करून आणि नंतर ते सर्व एकत्र करून थोडे-थोडे करावे लागते. उदाहरणार्थ, संपूर्ण मानव जीनोम 2003 मध्ये अनुक्रमे 13 वर्षे लागली आणि एकूण USD 3 अब्ज खर्च झाला. तंत्रज्ञानातील प्रगतीसह जीनोम सेंगर सिक्वेन्सिंग आणि नेक्स्ट-जनरेशन सिक्वेन्सिंग यासारख्या पद्धतींचा वापर करून तुलनेने जलद आणि कमी खर्चात क्रमबद्ध केले जाऊ शकते. एकदा जीनोम अनुक्रमित आणि डीकोड केल्यावर, जैविक संशोधनाची संभाव्य क्षेत्रे ओळखण्यासाठी आणि लक्ष्यित अनुप्रयोग विकासाच्या दिशेने प्रगती करण्यासाठी अमर्याद शक्यता उघडतात.

कॉर्नेल युनिव्हर्सिटी आणि जगभरातील 40 संशोधकांच्या टीमने संपूर्ण क्रम तयार केला आहे जीनोम पाण्याचे फर्न अझोला फिलिकुलॉइड्स म्हणतात^1,2. हे फर्न सामान्यतः उष्ण तापमान आणि जगातील उष्णकटिबंधीय प्रदेशांमध्ये वाढताना दिसते. फर्नची जीनोमिक रहस्ये उलगडण्याचा प्रकल्प काही काळापासून पाइपलाइनमध्ये आहे आणि एक्सपेरिमेंट डॉट कॉम नावाच्या क्राउडफंडिंग साइटद्वारे 22,160 समर्थकांकडून USD 123 च्या निधीद्वारे समर्थित आहे. बीजिंग जीनोमिक्स इन्स्टिट्यूट कडून यूट्रेच विद्यापीठाच्या सहकार्याने क्रमवारी पार पाडण्यासाठी संशोधकांना अखेरीस निधी मिळाला. बोटांच्या नखेवर बसणारी ही लहान तरंगणारी फर्न प्रजाती .75 गिगाबेस (किंवा अब्ज बेस जोड्या) एवढी जीनोम आकाराची आहे. फर्न मोठे असल्याचे ओळखले जाते जीनोम, आकारात सरासरी 12 गिगाबेसेस, तथापि कोणत्याही मोठ्या फर्न जीनोमचे आतापर्यंत डीकोड केलेले नाही. अशा विस्तृत प्रकल्पाचा उद्देश या फर्नची क्षमता काय असू शकते याचे संकेत प्रदान करणे हा होता.

यावर फर्न अझोलाचे अनेक मनोरंजक पैलू उलगडले आहेत जीनोम मध्ये प्रकाशित अनुक्रम अभ्यास निसर्ग वनस्पती आणि ज्या संभाव्य क्षेत्रांमध्ये हे फर्न फायदेशीर ठरू शकते त्यावरील भविष्यातील संशोधनासाठी दिशा प्रदान केली आहे. फर्न अझोला जवळजवळ 50 दशलक्ष वर्षांपूर्वी यावर व्यापक आणि वाढत होता ग्रह आर्क्टिक महासागराच्या आसपास. त्या काळात पृथ्वी देखील सध्याच्या परिस्थितीच्या तुलनेत अधिक उबदार होती आणि या फर्नची राखण्यात महत्त्वपूर्ण भूमिका असल्याचे मानले जाते ग्रह 10 दशलक्ष वर्षांच्या कालावधीत वातावरणातून सुमारे 1 ट्रिलियन टन कार्बन डायऑक्साइड कॅप्चर करून थंड. येथे आम्ही या फर्नची आमच्याशी लढाई आणि संरक्षण करण्यासाठी संभाव्य भूमिका पाहतो ग्रह जागतिक तापमानवाढीमुळे हवामान बदल.

नायट्रोजन फिक्सेशनमध्येही फर्न महत्त्वाची भूमिका बजावते, ही एक प्रक्रिया आहे जी वातावरणात मुक्त नायट्रोजन (N2) एकत्र करते - एक अक्रिय वायू हवेत मुबलक प्रमाणात उपलब्ध आहे - इतर रासायनिक घटकांसह अधिक प्रतिक्रियाशील नायट्रोजन-आधारित संयुगे तयार करण्यासाठी उदा. अमोनिया, नायट्रेट्स इ जे नंतर विविध अनुप्रयोगांमध्ये वापरले जाऊ शकतात जसे की शेतीसाठी खत. जीनोम डेटा आम्हाला या फर्नच्या नॉस्टोक अझोला नावाच्या सायनोबॅक्टेरियासह सहजीवन संबंध (परस्पर लाभ) बद्दल सांगतो. फर्न लीफ या सायनोबॅक्टेरियाला लहान छिद्रांमध्ये ठेवतात आणि हे जीवाणू नायट्रोजन तयार करतात. ऑक्सिजन ज्याचा फर्न आणि आजूबाजूची वाढणारी झाडे वापरू शकतात. यामधून, सायनो जीवाणू जेव्हा फर्न त्याला इंधन पुरवते तेव्हा वनस्पती प्रकाशसंश्लेषणाद्वारे ऊर्जा गोळा करते. त्यामुळे, या फर्नचा नैसर्गिक हिरवा खत म्हणून वापर केला जाऊ शकतो आणि शक्यतो अधिक शाश्वत शेती पद्धतींचा प्रसार करणाऱ्या नायट्रोजन खतांचा वापर कमी केला जाऊ शकतो. लेखक म्हणतात की दोन्ही असणे जीनोम सायनोबॅक्टेरिया आणि आता फर्न, संशोधन अशा शाश्वत पद्धती विकसित आणि अवलंब करण्यावर केंद्रित केले जाऊ शकते. विशेष म्हणजे 1000 वर्षांहून अधिक काळ आशियाई शेतकऱ्यांनी हिरवे खत म्हणून फर्न अझोला भाताच्या भातामध्ये समाविष्ट केले आहे.

संशोधकांनी फर्नमधील एक महत्त्वाचे नैसर्गिकरित्या सुधारित (कीटकनाशक) जनुक देखील ओळखले आहे ज्यामध्ये कीटकांना प्रतिकार करण्याची क्षमता असल्याचे दिसून येते. हे जनुक कापसाच्या झाडांमध्ये हस्तांतरित केल्यावर कीटकांपासून मोठ्या प्रमाणात संरक्षण प्रदान करते. हे 'कीटकनाशक' जनुक जिवाणूंमधून फर्नवर हस्तांतरित किंवा 'भेट' केले जाते असे मानले जाते आणि फर्नच्या वंशाचा एक अतिशय विशिष्ट घटक असल्याचे पाहिले जाते म्हणजेच ते पिढ्यानपिढ्या यशस्वीरित्या प्रसारित केले जाते. कीटकांपासून संभाव्य संरक्षणाच्या शोधाचा कृषी पद्धतींवर जोरदार प्रभाव पडेल.

या अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की फर्नमधून प्रथमच जीनोमिक माहितीचा उलगडा करण्याचे 'शुद्ध विज्ञान' हे महत्त्वाच्या वनस्पती जनुकांचा शोध घेण्याच्या आणि समजून घेण्याच्या दिशेने एक मोठे पाऊल आहे. हे फर्नच्या उत्क्रांतीवादी इतिहासाच्या चांगल्या प्रकारे समजून घेण्यास मदत करते, म्हणजे त्यांची वैशिष्ट्ये पिढ्यान्पिढ्या कशी विकसित झाली आहेत. वनस्पती आणि प्राणी एकत्र कसे अस्तित्वात आहेत हे शोधण्यासाठी आणि समजून घेण्यासाठी वनस्पती समजून घेणे खूप महत्वाचे आहे. ग्रह आणि अशा संशोधनाला महत्त्व द्यायला हवे जे पुरेसे लक्षणीय नाही. अझोला फिलीक्युलॉइड्स आणि सॅल्व्हिनिया कुकुलटा यांचा क्रम लावल्यानंतर, 10 पेक्षा जास्त फर्न प्रजाती आधीच पुढील संशोधनासाठी पाइपलाइनमध्ये आहेत.

***

{उद्धृत स्रोतांच्या सूचीमध्ये खाली दिलेल्या DOI लिंकवर क्लिक करून तुम्ही मूळ शोधनिबंध वाचू शकता}

स्त्रोत

1. फे-वेई एल एट अल. 2018. फर्न जीनोम जमीन वनस्पती उत्क्रांती आणि सायनोबॅक्टेरियल सहजीवन स्पष्ट करा. निसर्ग वनस्पती. ५(१०). https://doi.org/10.1038/s41477-018-0188-8

2. फर्नबेस https://www.fernbase.org/. [जुलै 18 2018 रोजी प्रवेश केला].

***