वैज्ञानिकों ने अध्ययन किया कि जानवर सर्दियों में कैसे जीवित रहते हैं और पाया कि फल मक्खियाँ अपनी जैविक घड़ी को एक अलग मौसमी मोड में पुनर्निर्माण करती हैं

जानवर सर्दियों में कैसे जीवित रहते हैं, इसका अध्ययन करने वाले वैज्ञानिकों ने पाया है कि फल मक्खियाँ एक अलग मौसमी मोड में स्विच करने के लिए अपनी आंतरिक जैविक घड़ियों को पूरी तरह से पुनर्निर्माण करती हैं। संदर्भ के लिए, फल मक्खी एक छोटा कीट है जो पके, सड़े हुए या किण्वित फलों और सब्जियों को खाता है। वे आम तौर पर लगभग 2-4 मिलीमीटर लंबे होते हैं, उनका शरीर भूरा या पीला-भूरा, लाल आंखें और स्पष्ट पंख होते हैं।लोग इस शब्द का उपयोग दो सामान्य तरीकों से करते हैं: घरेलू फल मक्खियाँ और प्रयोगशाला फल मक्खियाँखोज से एक आनुवंशिक शीतकालीन लॉक का पता चलता है जो गर्म मौसम लौटने तक कीड़ों को कम गतिविधि वाली स्थिति में रखता है। वाशिंगटन स्टेट यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं के नेतृत्व में किए गए अध्ययन में पाया गया कि जैविक घड़ी केवल ठंड के मौसम में धीमी नहीं चलती है। इसके बजाय, यह पूरी तरह से अलग मौसमी कार्यक्रम पर चलने के लिए अपनी आणविक संरचना को बदल देता है।साइंस एडवांसेज जर्नल में प्रकाशित निष्कर्ष, कृषि कीटों को लक्षित करने के लिए नए तरीकों को जन्म दे सकते हैं और शोधकर्ताओं को यह समझने में मदद कर सकते हैं कि मौसम के साथ कुछ मानव स्वास्थ्य स्थितियां क्यों बदलती हैं।

आंतरिक घड़ी को विभाजित करना

मौसमी बदलाव को समझने के लिए, अनुसंधान टीम ने सर्कैडियन घड़ी के भीतर टाइमलेस नामक एक कोर जीन पर ध्यान केंद्रित किया, जो दैनिक जैविक लय को नियंत्रित करता है।जैसे-जैसे सर्दियाँ आती हैं, जीन एक प्रक्रिया से गुज़रता है जिसे वैकल्पिक स्प्लिसिंग कहा जाता है। यह तंत्र एक जीन को अपने कोड को अलग ढंग से व्यवस्थित करने और पर्यावरणीय संकेतों के आधार पर पूरी तरह से अलग प्रोटीन का उत्पादन करने की अनुमति देता है। प्रोटीन का शीतकालीन-विशिष्ट संस्करण मक्खी के दैनिक गतिविधि पैटर्न को नया आकार देता है और इसकी प्रजनन प्रणाली को पूरी तरह से बंद कर देता है, जिससे कीट प्रभावी रूप से निष्क्रिय अवस्था में रहता है।वाशिंगटन स्टेट यूनिवर्सिटी के कॉलेज ऑफ वेटरनरी मेडिसिन के सहायक प्रोफेसर और अध्ययन के मुख्य लेखक सर्जियो हिडाल्गो ने बताया कि यह खोज लंबे समय से चले आ रहे रहस्य को सुलझाती है कि जानवर मौसमी परिवर्तनों की प्रक्रिया कैसे करते हैं।हिडाल्गो ने कहा, “हम लंबे समय से जानते हैं कि जानवर मौसमी बदलावों की तैयारी के लिए पर्यावरणीय संकेतों का उपयोग करते हैं, लेकिन हम यह नहीं समझ पाए हैं कि यह जानकारी जैविक घड़ी द्वारा कैसे एकीकृत होती है।” “हमने जो पाया वह यह है कि घड़ी को सर्दियों की स्थिति में पुन: व्यवस्थित किया जा सकता है जो जानवरों को तब तक वहां रहने में मदद करता है जब तक कि परिस्थितियां ग्रीष्मकालीन मोड में वापस जाने के लिए अनुकूल न हो जाएं।”दशकों तक, सर्कैडियन घड़ी के वैज्ञानिक मॉडल लगभग पूरी तरह से इस पर आधारित थे कि गर्म महीनों के दौरान जीव कैसे कार्य करते हैं। इस नए साक्ष्य से पता चलता है कि जीव एक एकल, कठोर आंतरिक घड़ी से बंधे नहीं हैं जो पूरे वर्ष एक ही तरह से चलती है।हिडाल्गो ने कहा, “वर्षों से, हम अध्ययन कर रहे हैं कि घड़ी का मूलतः ग्रीष्मकालीन संस्करण क्या है।” “यह काम दिखाता है कि सर्दियों में घड़ी को फिर से तैयार किया जा सकता है, एक ऐसी प्रणाली बनाई जा सकती है जो अलग तरह से काम करती है और जानवरों को शीतकालीन कार्यक्रम बनाए रखने में मदद करती है।”

सर्जियो हिडाल्गो, बाएं, एक प्रोफेसर अपनी प्रयोगशाला में रिसर्च इंटर्न ऑड्रे बेरी के साथ काम करते हैं (क्रेडिट: कॉलेज ऑफ वेटरनरी मेडिसिन/टेड एस वॉरेन)

अस्तित्व के लिए एक खाका

बदलते मौसम के साथ तालमेल बिठाना प्रकृति में जीवित रहने की एक मूलभूत आवश्यकता है। सूक्ष्म जीवाणु, जटिल पौधे और बड़े जानवर सभी सर्दी के आगमन की आशा करने के लिए तापमान में बदलाव और दिन की छोटी लंबाई जैसे बाहरी कारकों पर निर्भर करते हैं।ये पर्यावरणीय परिवर्तन भौतिक अस्तित्व रणनीतियों को प्रेरित करते हैं, जिनमें लंबी दूरी का प्रवास, हाइबरनेशन, रुका हुआ प्रजनन और गहरी निष्क्रियता शामिल है। जबकि वैज्ञानिकों ने यह समझ लिया कि इन प्रतिक्रियाओं का कारण क्या था, लेकिन इन पूर्ण-शरीर परिवर्तनों को समन्वित करने वाला सटीक जैविक मार्ग अस्पष्ट रहा।विंटर लॉक की खोज से पता चलता है कि फल मक्खी की आनुवंशिक मशीनरी अपनी आंतरिक घड़ी के पुनर्निर्माण के लिए इन बाहरी संकेतों को सीधे एकीकृत करती है। मक्खी इस कम-शक्ति वाली स्थिति में तब तक बंद रहती है जब तक कि पर्यावरणीय परिस्थितियों में उल्लेखनीय सुधार नहीं हो जाता, जिससे यह स्पष्ट संकेत मिलता है कि ग्रीष्मकालीन मोड में वापस लौटना सुरक्षित है।अनुसंधान परियोजना एक सहयोगात्मक प्रयास था, जिसमें वाशिंगटन स्टेट यूनिवर्सिटी और कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, डेविस दोनों के आनुवंशिक डेटा और संसाधनों का संयोजन था। सह-लेखकों में ऑड्रे बेरी, एक विश्वविद्यालय की पूर्व छात्रा और हिडाल्गो की प्रयोगशाला में काम करने वाली अनुसंधान प्रशिक्षु शामिल थीं।

कीटों और मानव लय को लक्षित करना

इस मौसमी आनुवंशिक स्विच की खोज से विनाशकारी कीड़ों के प्रबंधन के लिए व्यावहारिक संभावनाएं खुलती हैं। हिडाल्गो को संदेह है कि समान या समान आणविक तंत्र प्रमुख कृषि कीटों और मच्छरों जैसे रोग फैलाने वाले कीड़ों के मौसमी समय को नियंत्रित करते हैं।अधिकांश आधुनिक कीट नियंत्रण रणनीतियाँ प्रत्यक्ष, तत्काल उन्मूलन पर ध्यान केंद्रित करती हैं। विंटर लॉक को समझने से वैज्ञानिकों को ऐसे तरीके विकसित करने में मदद मिल सकती है जो जैविक घड़ी को ही बाधित कर दें। आनुवांशिक स्प्लिसिंग में हस्तक्षेप करके, जो कीड़ों को सर्दी या शुष्क अवधि में जीवित रहने की अनुमति देता है, शोधकर्ता संभावित रूप से वसंत ऋतु में सक्रिय होने से पहले कीटों की आबादी को नष्ट कर सकते हैं।यह अध्ययन मानव जीव विज्ञान का अध्ययन करने वाले शोधकर्ताओं के लिए नए सुराग भी प्रदान करता है। मौसमी भावात्मक विकार सहित कई चिकित्सीय स्थितियाँ, विभिन्न न्यूरोलॉजिकल और मानसिक स्थितियों के साथ, अलग-अलग मौसमी पैटर्न का पालन करती हैं। मानव स्वास्थ्य में इन बदलावों को चलाने वाली सटीक जैविक प्रक्रियाओं को अभी भी कम समझा गया है।फल मक्खियों और मनुष्यों की जैविक प्रणालियाँ बहुत भिन्न होती हैं, लेकिन यह खोज कि एक कोर क्लॉक जीन मौलिक रूप से हर मौसम में खुद को पुनर्गठित कर सकता है, चिकित्सा शोधकर्ताओं को एक ठोस आणविक प्रारंभिक बिंदु देता है। वैज्ञानिक अब जांच कर सकते हैं कि क्या वर्ष के अंधेरे महीनों के दौरान मानव जैविक घड़ी में समान आनुवंशिक बदलाव होते हैं।