वैज्ञानिकों ने पाया कि एक बैक्टीरिया ने ततैया को धोखा देकर उसके नर को मार डाला

टमाटर का पत्ता जिस पर सफ़ेद मक्खी के बच्चे (सफ़ेद) परजीवी हैं एन्कार्सिया फॉर्मोसा ततैया (काली), 17 मई, 2003. ये ततैया दुनिया के पहले जैविक कीट नियंत्रण एजेंटों में से थे। | फोटो क्रेडिट: गोल्डलॉकी (CC BY-SA 3.0)

सौ साल पहले, मार्शल हर्टिग और शिमोन बर्ट वोलबाक नामक दो अमेरिकी शोधकर्ताओं ने यह खोज की थी कि मच्छरों में पनपते हैं बैक्टीरिया उनकी कोशिकाओं के भीतर। बाद में अन्य शोधकर्ताओं ने अधिकांश कीटों और कई अन्य आर्थ्रोपोड्स की कोशिकाओं में समान बैक्टीरिया पाया। जिस जीनस से बैक्टीरिया संबंधित था उसका नाम रखा गया वोलबाचिया.

वोलबाचिया बैक्टीरिया कीटों के अंडों में भी मौजूद होते हैं लेकिन शुक्राणुओं में नहीं होते। इसका मतलब है कि मादाएं संक्रमण फैला सकती हैं वोलबाचिया जबकि नर ऐसा नहीं कर सकते – बैक्टीरिया के दृष्टिकोण से, यह एक विकासवादी गतिरोध है। नतीजतन, वोलबाचिया उन्होंने अपने कीट मेजबानों को हेरफेर करने के तरीके विकसित कर लिए हैं, जिससे नर संतानों की तुलना में मादा संतानों की संख्या अधिक हो जाती है।

एक नए अध्ययन में बताया गया है कि इस बार बैक्टीरिया ने कुछ ज़्यादा ही आगे बढ़कर काम किया है। चीन के शेनयांग एग्रीकल्चर यूनिवर्सिटी (एसएयू) के शोधकर्ताओं ने बताया कि इस बार बैक्टीरिया ने कुछ ज़्यादा ही आगे बढ़कर काम किया है। एक पेपर प्रकाशित किया पत्रिका के 3 जून के अंक में वर्तमान जीवविज्ञान यह दर्शाते हुए कि वोलबाचिया बैक्टीरिया ने ततैया को नियंत्रित कर लिया था एन्कार्सिया फॉर्मोसा अपने नरों से पूरी तरह छुटकारा पाने के लिए।

किसान हितैषी अमेज़न

ई. फॉर्मोसा ततैया कृषि वैज्ञानिकों के लिए रुचिकर हैं क्योंकि वे सफ़ेद मक्खियों को नियंत्रित करने का एक प्रभावी तरीका प्रदान करते हैं। सफ़ेद मक्खियाँ पौधों की पत्तियों के रस को खाती हैं, जिससे उत्पादकता में कमी आती है, और इस प्रकार वे एक प्रमुख कृषि कीट हैं। सफ़ेद मक्खियाँ कीट क्रम से संबंधित हैं हेमिपटेरा जबकि ततैया कीट क्रम से संबंधित हैं कलापक्षततैया सफ़ेद मक्खियों के नवजात शिशुओं (या लार्वा) को खोजती है और उन पर अपने अंडे देती है। जब अंडे फूटते हैं, तो निकलने वाले लार्वा नवजात शिशु में घुस जाते हैं, उसके ऊतकों को खाते हैं, वयस्क हो जाते हैं और इस प्रक्रिया में नवजात शिशु को मार देते हैं।

संतान ततैया निम्फ के शव से निकलती है। सफ़ेद मक्खियों के परजीवी के रूप में, मादा ततैया असल में एक खोज और विनाश हथियार है। नर ततैया इस भूमिका के लिए अनावश्यक हैं।

वोलबाचिया के साथ दोहरीकरण

आम तौर पर, चींटियों, मधुमक्खियों और ततैयों जैसे हाइमनोप्टेरान में, शुक्राणु कोशिकाओं द्वारा निषेचित अंडे मादा में विकसित होते हैं जबकि निषेचित अंडे नर में विकसित होते हैं। नर में अंडे से प्राप्त गुणसूत्रों का केवल एक सेट होता है, और इसलिए उन्हें अगुणित कहा जाता है। इसके विपरीत, मादाएं द्विगुणित होती हैं क्योंकि उनमें गुणसूत्रों के दो सेट होते हैं: एक सेट अंडे से प्राप्त होता है और दूसरा शुक्राणु से।

मादाएं अपने अंडों में गुणसूत्रों का केवल एक सेट संचारित करने के लिए अर्धसूत्रीविभाजन नामक कोशिका विभाजन के एक विशेष रूप का उपयोग करती हैं, जबकि नर अपने एकल गुणसूत्र सेट को अपने सभी शुक्राणुओं में अधिक सामान्य कोशिका-विभाजन प्रक्रिया द्वारा संचारित करते हैं जिसे माइटोसिस कहा जाता है। संक्षेप में, यह हैप्लो-डिप्लोइड लिंग निर्धारण कैसे काम करता है।

एसएयू के शोधकर्ताओं ने देखा कि जंगल में ई. फॉर्मोसा ततैया लगभग कभी नर पैदा नहीं करती। हालाँकि, प्रयोगशाला में, उन्होंने पाया कि अगर मादा ततैया को एंटीबायोटिक (आमतौर पर टेट्रासाइक्लिन) से उपचारित किया जाता है, तो लगभग 70% संतान नर होती हैं।

(इन्हें आंखों से पहचानना आसान है। मादाएं छोटी होती हैं – लगभग 0.6 मिमी लंबी – और पीले पेट के साथ काले रंग की होती हैं; नर केवल थोड़े बड़े होते हैं, लेकिन पूरी तरह से काले होते हैं।)

इसका कारण यह था कि एंटीबायोटिक उपचार से जीवाणु का टाइटर या सान्द्रता कम हो जाती थी। वोलबाचिया बैक्टीरिया में गुणसूत्रों की संख्या दोगुनी नहीं हुई और अंडों से नर विकसित हुए।

अर्थात्, सामान्य अनुमापन वोलबाचिया बैक्टीरिया किसी तरह से गुणसूत्र संख्या को दोगुना करने और मादा ततैयों के विकास को सक्षम करने के लिए निषेचित अंडों को प्रेरित कर सकते हैं। हम (अभी तक) नहीं जानते कि बैक्टीरिया ऐसा कैसे करते हैं, लेकिन फिर से इस क्रिया ने नर ततैयों को अनावश्यक बना दिया।

ये निष्कर्ष उन वैज्ञानिकों के लिए भी रुचिकर हैं जिनकी प्राथमिक रुचि सफेद मक्खी के नियंत्रण में नहीं है।

कोलियोप्टेरा जीन से बचाव

एक जीन जिसका नाम ट्रा इसमें विकासात्मक रूप से संरक्षित भूमिका है महिला विकास को बढ़ावा देना कीटों में। (‘विकासात्मक रूप से संरक्षित’ का अर्थ है कि सभी कीटों में यह होता है।) अर्थात, यदि ट्रा जीन में परिवर्तन होने पर, कोशिकाएं कार्यात्मक ट्रा प्रोटीन बनाने में सक्षम नहीं होंगी, तथा संतति विकास, नर उत्पादन की ओर डिफ़ॉल्ट मोड के साथ आगे बढ़ेगा।

एस.ए.यू. के शोधकर्ताओं ने पाया कि ट्रा जीन में ई. फॉर्मोसा जीनोम में इसके कार्य के लिए महत्वपूर्ण कुछ ‘टुकड़े’ गायब थे। फिर मादा ततैया का विकास कैसे हुआ?

शोधकर्ताओं ने ततैया के जीनोम का पता लगाया वोलबाचिया बैक्टीरिया में एक कार्यात्मक संस्करण शामिल था ट्राआमतौर पर, बैक्टीरिया के पास कोई कारण नहीं होता है कि वे ट्रा जीन. लेकिन ततैया की वोलबाचिया एक दूर के संबंधित कीट से प्राप्त किया, जो कोलियोप्टेरा ऑर्डर से संबंधित है, जिसमें बीटल शामिल हैं। यानी, बैक्टीरिया ने क्षैतिज जीन स्थानांतरण के माध्यम से जीन प्राप्त किया था।

अपना ही खो दिया है ट्रा जीन, ई. फॉर्मोसा ततैयों को अपने पर निर्भर रहना पड़ता था वोलबाचिया‘एस ट्रा जीन को अपने अंडों से मादा में विकसित होने की अनुमति देता है। यह एक जीवाणु द्वारा कीट में मादा उत्पादन में हेरफेर करने के लिए क्षैतिज रूप से स्थानांतरित जीन का उपयोग करने का पहला उदाहरण है।

कोई नर नहीं, कोई प्रजाति नहीं

एस.ए.यू. शोधकर्ताओं द्वारा एंटीबायोटिक उपचार के बाद उत्पादित नर मादाओं के साथ संभोग नहीं कर पाए और उन्हें गर्भाधान नहीं कराया। ऐसा इसलिए हो सकता है क्योंकि नर मादाओं से अनुपस्थित थे। ई. फॉर्मोसा इतने लंबे समय तक आबादी में रहने के बाद अब वे संभोग करने की अपनी क्षमता खो चुके हैं। एक वैकल्पिक संभावना यह है कि संभोग करने में असमर्थता एंटीबायोटिक उपचार का एक अनपेक्षित परिणाम था।

इन दो संभावनाओं को हल करने के लिए, वैज्ञानिकों को अब उन दुर्लभ प्राकृतिक रूप से उत्पादित नरों की जांच करनी होगी ताकि पता चल सके कि उनमें से कम से कम एक अंश मादाओं के साथ यौन संबंध बना सकता है या नहीं। यदि ततैया में यौन आदान-प्रदान बिल्कुल गायब है, तो प्रजाति में अपने जीनोम में जमा होने वाले खराब उत्परिवर्तनों को शुद्ध करने की क्षमता नहीं होगी। इस मामले में, ततैया-वोलबाचिया इस जोड़ी को अपेक्षाकृत शीघ्र विलुप्ति का खतरा है।

वोलबाचिया बैक्टीरिया इतने चतुर पाए गए कि वे अपने मेजबान के निषेचित अंडों में गुणसूत्रों की संख्या को दोगुना कर सकते हैं और उन्हें पोषक तत्व प्रदान कर सकते हैं। ट्रालेकिन क्या वे इतने समझदार भी हैं कि कभी-कभी कुछ नरों को उभरने दें और यौन आदान-प्रदान को सक्षम करें और इस प्रकार अपने स्वयं के विलुप्त होने में देरी करें?

डीपी कस्बेकर एक सेवानिवृत्त वैज्ञानिक हैं।