डुप्लिकेटेड जीन चमगादड़ को वायरस के साथ “आर्म्स रेस” से बचने में मदद करता है

बीएटीएस अत्यधिक असामान्य प्राणी हैं। वे एकमात्र स्तनधारी हैं जिनके पास संचालित उड़ान का उपहार है; विभिन्न प्रजातियों ने मच्छरों से लेकर फलों से लेकर रक्त तक विभिन्न प्रकार के खाद्य पदार्थों पर दावत देने के लिए अनुकूलित किया है; और, जैसा कि COVID-19 महामारी की उत्पत्ति की जांच जोर देती है, वे असंख्य विषाणुओं को आश्रय दे सकता है जो स्वयं बीमार हुए बिना अन्य स्तनधारियों के लिए खतरनाक या घातक हैं।

में आज (23 नवंबर) प्रकाशित शोध के अनुसार विज्ञान अग्रिम, तथाकथित वायरल जलाशयों के रूप में जीवित रहने की चमगादड़ की क्षमता अद्वितीय उत्परिवर्तन से भाग ले सकती है, जिसमें प्रोटीन किनेज आर (पीकेआर) नामक एक एंटीवायरल प्रोटीन के जीन एन्कोडिंग का दोहराव शामिल है। अध्ययन के अनुसार, यह दूसरी प्रति एक सतत विकासवादी “हथियारों की दौड़” से उत्पन्न होती है, जिसके परिणामस्वरूप चमगादड़ों के विकासवादी इतिहास के दौरान वायरस की एक विस्तृत श्रृंखला से अनुकूलन और प्रतीत होने वाली प्रतिरक्षा होती है।

“मेरे लिए सबसे बड़ा आश्चर्य कुछ बैट प्रजातियों के जीनोम में पीकेआर की अतिरिक्त प्रतियां हैं,” सह-लेखक अध्ययन करते हैं नेल्स एल्डेयूटा विश्वविद्यालय और हॉवर्ड ह्यूजेस मेडिकल इंस्टीट्यूट के एक आनुवंशिकीविद् बताते हैं वैज्ञानिक ईमेल पर। “यहां तक ​​​​कि कूलर नया सबूत है कि ये प्रतियां अलग हो जाती हैं और पीकेआर के वायरस-एन्कोडेड अवरोधकों के लिए कम असुरक्षित हो सकती हैं। ऐसा लगता है कि दो पीकेआर एक से बेहतर हो सकते हैं।”

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शोधकर्ताओं ने यह पता लगाने के लिए निर्धारित किया कि कैसे चमगादड़ों के बीच आनुवंशिक समानता, साथ ही चमगादड़ और अन्य कशेरुकियों के बीच अंतर ने उनकी वायरल प्रतिरक्षा को प्रभावित किया। विशेष रूप से, उन्होंने पीकेआर को एन्कोडिंग अनुक्रमों के लिए जीनोम की खोज की; फ्रांस में क्लाउड बर्नार्ड यूनिवर्सिटी ल्योन 1 में एक विकासवादी जीवविज्ञानी, सह-लेखक स्टेफ़नी जैक्वेट ने एक ईमेल में बताया कि टीम ने इसे तुलना के लिए चुना क्योंकि यह अकशेरूकीय और प्रतिरक्षा के लिए महत्वपूर्ण है।

माउस-कान वाले चमगादड़ों की 130 से अधिक विभिन्न प्रजातियों में से 33 पर ध्यान केंद्रित करना (जीनस मायोटिस), शोधकर्ताओं को पहले 15 बैट प्रजातियों के जीनोम को अनुक्रमित और इकट्ठा करना था, क्योंकि साहित्य में बैट जीनोम विशेष रूप से दुर्लभ हैं।

मेरे लिए ये परिणाम एक और ‘अहा’ हैं कि चमगादड़ कैसे और क्यों इतने शांत हैं, इसके संभावित तंत्र के बारे में!

-रिले बर्नार्ड, व्योमिंग विश्वविद्यालय

एल्डे कहते हैं, “हम अभी भी शुरुआती दिनों में आधुनिक प्रजातियों के तुलनात्मक अध्ययन के लिए आनुवंशिक विविधता का नमूना ले रहे हैं।” “इस बीच, हमें कुछ ऑफ रोडिंग करना होगा और डेटासेट प्राप्त करने के लिए बैट प्रजातियों से न्यूक्लिक एसिड इकट्ठा करना होगा जो हमें पीकेआर के लिए इस अध्ययन में पाए गए विकासवादी संकेतों की जानकारी देते हैं।”

हाथ में उस जीनोमिक डेटा के साथ, शोधकर्ताओं ने पाया कि जीन EIF2AK2, जो पीकेआर को एनकोड करता है, तेजी से विकसित हुआ और चमगादड़ के विकासवादी इतिहास में कम से कम एक दोहराव की घटना से काफी पहले से गुजरा कि अतिरिक्त प्रति उन सभी प्रजातियों में मौजूद थी जिनका उन्होंने नमूना लिया था। कुछ प्रजातियों की दो से अधिक प्रतियां थीं EIF2AK2; या बारीकी से संबंधित अनुक्रम, उन्होंने पाया, जिनमें से कई पीकेआर के पैरालॉग को एन्कोड करते हैं और वायरल आक्रमणकारियों के खिलाफ फ्रंटलाइन रक्षा के रूप में अपना प्राथमिक कार्य साझा करते हैं जो वायरल डीएनए और आरएनए के अनुवाद को अवरुद्ध करता है। इन अनुक्रमों की तुलना मनुष्यों, चूहों (घरेलू चूहा), गाय (बॉस वृषभ), और कुत्ते (केनिस ल्युपस फेमिलेरिस), टीम ने पाया कि पीकेआर दोहराव वास्तव में चमगादड़ों के लिए अद्वितीय है।

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जानवरों में पीकेआर का अनूठा प्रक्षेपवक्र “सुझाव देता है कि चमगादड़ कुछ वायरस को सहन करने के लिए विकसित हुए हैं, वे पिछले रोगजनक वायरस के जवाब में वायरल संक्रमणों को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करने के लिए भी विकसित हुए हैं,” जैक्वेट कहते हैं।

बैट-वायरस हथियारों की दौड़

पीकेआर की चमगादड़ों की बहुलता के कार्य का परीक्षण करने के लिए, शोधकर्ताओं ने जीन-संपादित खमीर को विभिन्न बैट पीकेआर या इसके ऑर्थोलॉग का उत्पादन करने के लिए, फिर कोशिकाओं को पॉक्सविरस, हर्पीसविरस और ऑर्थोमेक्सोवायरस सहित बैट-संक्रमित वायरस से लिए गए किनेज विरोधी के रूप में उजागर किया। उन्होंने पाया कि पीकेआर विभिन्न वायरस से निपटने के लिए तंत्र की एक सरणी तैनात करता है, यह सुझाव देता है कि समय के साथ, चमगादड़ के मौजूदा रक्षा तंत्र का मुकाबला करने के लिए वायरस विकसित हुए, और प्रतिक्रिया में चमगादड़ ने नए और बेहतर पीकेआर विकसित किए। एलेक्सा सैडियरकैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, लॉस एंजिल्स, विकासवादी विकासवादी जीवविज्ञानी, जिन्होंने अध्ययन पर काम नहीं किया, बताते हैं कि यह खोज रेड क्वीन परिकल्पना का एक स्पष्ट उदाहरण है, जिसका नाम एक चरित्र के नाम पर रखा गया है। एक अद्भुत दुनिया में एलिस, जो मानता है कि एक प्रकार की विकासवादी हथियारों की दौड़ शिकारियों और शिकार के बीच होती है, या इस मामले में वायरस और उनके मेजबान, जिसमें एक अनुकूलन द्वारा लगाया गया चयनात्मक दबाव नए दबावों को लागू करता है – और अनुकूलन – दूसरे में। “मेजबान अनुकूल होगा और वायरस अनुकूल होगा,” वह कहती हैं। “यह वास्तव में हम जो जानते हैं उसके साथ गठबंधन किया है।”

कार्यात्मक रूप से, जीन की कई प्रतियाँ होने से एक्स्ट्रा को डायवर्ज करने और प्रोटीन का उत्पादन करने की अनुमति मिलती है जो वायरल अवरोधकों के लिए अधिक प्रतिरोधी हैं, एल्डे कहते हैं। “लगभग विकासवादी गर्म आलू के खेल की तरह जहां अगर वायरस पीकेआर की एक प्रति को अवरुद्ध करता है, तो दूसरा संक्रमण के दौरान अधिक सक्रिय हो सकता है। यदि वायरस दूसरे को ब्लॉक कर देता है, तो PKR की मूल प्रति अधिक प्रभावी हो सकती है।”

विशेषज्ञों का कहना है कि यह तंत्र इस बात की व्याख्या के रूप में समझ में आता है कि चमगादड़ इतने सारे विषाणुओं के प्रति प्रतिरक्षित क्यों हैं वैज्ञानिक.

“मेरे लिए ये परिणाम एक और ‘अहा’ हैं कि कैसे और क्यों चमगादड़ इतने शांत हैं!” व्योमिंग जूलॉजिस्ट और फिजियोलॉजिस्ट विश्वविद्यालय रिले बर्नार्डजिसने अध्ययन पर काम नहीं किया, बताता है वैज्ञानिक ईमेल पर। “चमगादड़ों की 1,400 से अधिक प्रजातियां हैं, स्तनधारियों का दूसरा सबसे विविध समूह है, इसलिए स्वाभाविक रूप से बहुत सारी बीमारियाँ होने वाली हैं जो समय के साथ इन विभिन्न प्रजातियों के साथ जुड़ गई हैं। इतना ही नहीं, लेकिन चमगादड़ प्रकार (कीड़ों और अमृत से लेकर रक्त और मछली तक!), शरीर के आकार, प्रजनन उत्पादन, प्रवासी क्षमताओं में इतने विविध हैं। तथ्य यह है कि उन्होंने इन तंत्रों को संक्रमण से निपटने के लिए विकसित किया है, या संक्रमण के कारण रुग्णता और मृत्यु दर को कम करना आश्चर्यजनक नहीं है।

एमी रेएक चमगादड़ जीवविज्ञानी जिसने हाल ही में विस्कॉन्सिन-मैडिसन विश्वविद्यालय में पीएचडी अर्जित की है और जिसने अध्ययन पर काम नहीं किया है, एक समान भावना साझा करता है: “चूंकि चमगादड़ एक विविध समूह हैं और उनके जीनोम से लेकर बहुत सारे अनूठे गुण हैं उनके आकारिकी और यहां तक ​​कि उनके व्यवहार के लिए- चमगादड़ में एक और असामान्य अनुकूलन खोजने के लिए यह बहुत आश्चर्यजनक नहीं है (लेकिन यह हमेशा बहुत रोमांचक होता है), “वह कहती हैं।

चमगादड़ क्या अनोखा बनाता है?

पीकेआर दोहराव की उत्पत्ति- और इसका कारण अन्य स्तनधारियों में नहीं हुआ- अज्ञात रहता है। एक प्रमुख परिकल्पना यह है कि चमगादड़ की असामान्य प्रतिरक्षा क्षमता अन्य परिभाषित विशेषता से संबंधित हो सकती है जो उन्हें अपने बाकी स्तनधारी चचेरे भाइयों से अलग करती है: संचालित उड़ान के लिए उनकी क्षमता।

“हमें लगता है कि उड़ान के कारण, उनकी अलग-अलग शारीरिक ज़रूरतें होती हैं जैसे उच्च ऊर्जा, इस तरह की चीज़ें,” सदियर सुझाव देते हैं। “वे [may] इस कारण से चीजों को अलग तरह से विकसित किया है।

“इसके अलावा, कुछ चमगादड़ जीन डुप्लिकेशंस के लिए अधिक प्रवण हो सकते हैं [than other mammals]उदाहरण के लिए ट्रांसपोजेबल तत्वों की उनकी उच्च दरों के कारण जो दोहराव को सुविधाजनक बनाने के लिए जाने जाते हैं,” जैक्वेट कहते हैं।

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जैक्वेट का सुझाव है कि होस्ट-वायरस इंटरैक्शन के तंत्र को समझना, विशेष रूप से चमगादड़ के रूप में इस तरह के एक प्रमुख वायरल जलाशय में, चमगादड़ों से वायरल स्पिलओवर को रोकने के लिए नई रणनीतियों को जन्म दे सकता है।

बर्नार्ड कहते हैं, “हमने पर्यावरण को इतना बदल दिया है कि यह हमारे ऊपर है कि हम समग्र रूप से सोचें, न केवल ‘जानवरों का संरक्षण’ बल्कि एक-स्वास्थ्य दृष्टिकोण में।” “एक स्वस्थ पारिस्थितिकी तंत्र स्वस्थ वन्य जीवन और स्वस्थ मनुष्यों की ओर जाता है।”

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