डी एन ए बारकोडिंग तकनीक, विभिन्न प्रजातियों के पौधों की पहचान करने में कैसे मदद करती है ?

आज हमारा शहर मेरठ, विज्ञान के क्षेत्र में काफ़ी विकसित हो रहा है और पादप अनुसंधान में यह विशेष रूप से उन्नति कर रहा है। इन अनुसंधान प्रयासों का एक रोमांचक क्षेत्र, पौधों का डी एन ए(DNA) और डी एन ए बारकोडिंग(DNA barcoding) की तकनीक है। डी एन ए बारकोडिंग में पौधों की प्रजातियों की पहचान और उनका वर्गीकरण करने के लिए, किसी जीव के डी एन ए से एक छोटे आनुवंशिक मार्कर का उपयोग करना शामिल है। मेरठ में कई शोधकर्ता, क्षेत्र के विविध पौधों के जीवन को बेहतर ढंग से समझने के लिए, इस तकनीक की खोज कर रहे हैं। यह दृष्टिकोण पौधों की पहचान करने, उनके औषधीय गुणों का अध्ययन करने और लुप्तप्राय प्रजातियों के संरक्षण में मदद करता है। आज, हम पौधों में डी एन ए बारकोडिंग पर चर्चा करेंगे, एवं यह पता लगाएंगे कि, यह तकनीक, पौधों की प्रजातियों की पहचान करने में कैसे मदद करती है। इसके बाद, हम पौधों में डी एन ए की भूमिका, और पौधों की कोशिकाओं में डी एन ए की रासायनिक संरचना पर गौर करेंगे। अंत में, हम यह पता लगाएंगे कि, विभिन्न पौधे विभिन्न प्रक्रियाओं के माध्यम से अपनी आनुवंशिक सामग्री को एक दूसरे के साथ, कैसे साझा कर सकते हैं।

पौधों में डी एन ए बारकोडिंग-

डी एन ए बारकोडिंग, प्रजातियों की पहचान करने के लिए डीएनए के विशिष्ट क्षेत्रों का उपयोग करती है। जीवित जीवों के सभी समूहों के लिए, डी एन ए बारकोड तैयार करने और दुनिया की जैव विविधता को समझने, संरक्षित करने और उपयोग करने में मदद करने हेतु, इन आंकड़ों को सार्वजनिक रूप से उपलब्ध कराने के लिए दुनिया भर में पहल हो रही हैं। भूमि पौधों के लिए, मुख्य डीएनए बारकोड मार्कर(Barcode markers), क्लोरोप्लास्ट के भीतर कोडिंग क्षेत्रों के दो खंड – जीन का हिस्से – आर बी सी एल(rbcL) और मैट के(matK) हैं। उच्च गुणवत्ता वाले डेटाबेस बनाने के लिए, डीएनए बारकोडेड प्रत्येक पौधे के पास, एक हर्बेरियम वाउचर(Herbarium voucher) होना चाहिए, जो आर बी सी एल और मैटके डी एन ए अनुक्रमों के साथ हो। डी एन ए अनुक्रमों की गुणवत्ता, उपयोग किए गए प्राइमर(Primers) और ट्रेस फ़ाइलें(Trace files) भी, डेटा के उपयोगकर्ताओं के लिए सुलभ होनी चाहिए। त्रुटियों की जांच करने और अंतरविशिष्ट भिन्नता की अनुमति देने के लिए, प्रत्येक प्रजाति के लिए कई पौधों का डी एन ए बारकोड किया जाना चाहिए। दुनिया के हर्बेरिया पहले से ही संरक्षित और पहचानी गई सामग्री का एक समृद्ध संसाधन प्रदान करते हैं और इनका उपयोग डी एन ए बारकोडिंग के साथ-साथ जंगल से ताज़ा नमूने एकत्र करने के लिए भी किया जा सकता है। ये प्रोटोकॉल संपूर्ण डी एन ए बारकोडिंग प्रक्रिया का वर्णन करते हैं। ये प्रक्रिया – जंगल या हर्बेरियम से पौधों की सामग्री के संग्रह से लेकर, डीएनए को निकालना और बढ़ाना एवं अनुक्रमण के बाद, डेटा की गुणवत्ता की जांच करने, के बारे में निर्देश देती है।

डी एन ए बारकोडिंग, प्रजातियों की पहचान करने के लिए, इस्तेमाल की जाने वाली एक विधि है। यह डी एन ए के एक विशिष्ट क्षेत्र का विश्लेषण करके, काम करता है। इस क्षेत्र को डी एन ए बारकोड कहा जाता है। इस डी एन ए बारकोड के अनुक्रम की तुलना, एक संदर्भ निर्देशों से की जाती है, जिसमें उनके बारकोड से जुड़ी कई प्रजातियों की जानकारी होती है।

विभिन्न जैविक साम्राज्यों के लिए, विभिन्न प्रकार के बारकोडिंग क्षेत्रों का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, सभी जानवरों की पहचान, एक ही विशिष्ट डीएनए क्षेत्र का उपयोग करके की जाती है। जबकि, सभी पौधों की पहचान एक अलग क्षेत्र का उपयोग करके की जाती है।

इसमें पहला कदम, अध्ययन के लिए एक नमूना एकत्र करना है। फिर, बेंटो लैब(Bento Lab) जैसे उपकरण का उपयोग करके, डी एन ए को नमूने से निकाला जाता है और लक्ष्य डी एन ए क्षेत्र को पी सी आर(PCR) का उपयोग करके बढ़ाया जाता है। इसका अर्थ है कि, डी एन ए बारकोड की बहुत सारी प्रतियां बनाई जाती हैं। जेल इलेक्ट्रोफ़ोरेसिस(Gel electrophoresis) द्वारा प्रवर्धित डीएनए का विज़ुअलाइज़ेशन(Visualisation) यह निर्धारित करता है कि, पी सी आर सफ़ल था या नहीं। अंत में, डी एन ए बारकोड को अनुक्रमित किया जाता है। फिर, अनुक्रमित डी एन ए बारकोड की संदर्भ डेटाबेस से तुलना करके, प्रजातियों की पहचान की जा सकती है। प्रवर्धित डी एन ए को अनुक्रमण सेवा में भेजकर, या पोर्टेबल डी एन ए अनुक्रमण मशीन का उपयोग करके, डीएनए को अनुक्रमित किया जा सकता है।

पौधों में डी एन ए-

डी एन ए, सभी कोशिकाओं में मौजूद वंशानुगत या आनुवंशिक सामग्री है, जो जीवित जीवों की संरचना और कार्य के लिए जानकारी रखती है। पादप साम्राज्य में, डीएनए या डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड(Deoxyribonucleic acid), नाभिक, माइटोकॉन्ड्रिया(Mitochondria) और क्लोरोप्लास्ट की झिल्ली-बद्ध कोशिका संरचनाओं के भीतर निहित होता है। डी एन ए में कई गुण होते हैं, जो रासायनिक अणुओं के बीच अद्वितीय हैं।

यह सभी जीवित जीवों के लिए सार्वभौमिक है, व प्रत्येक में समान संरचना और कार्य है। यह स्व-प्रतिकृति(सेल्फ़–रेप्लिकेशन – Self–replication) नामक प्रक्रिया में, स्वयं को पुन: प्रस्तुत करने में सक्षम है। यह गुण, कोशिका विभाजन और इस प्रकार निरंतरता, विकास और मरम्मत की अनुमति देता है।

इसकी संरचना में सेलुलर विकास और रखरखाव के लिए, आनुवंशिक कोड या निर्देशों का सेट होता है। अंततः इसमें पर्यावरण और आंतरिक कारणों से रासायनिक संरचना में परिवर्तन होता है, जिसे उत्परिवर्तन कहा जाता है। यह उत्परिवर्तन विकास, विविधता और बीमारी में योगदान देता है।

पौधों में डी एन ए की रासायनिक संरचना-

डी एन ए एक सरल अणु है, जिसमें चार न्यूक्लियोटाइड(Nucleotides) होते हैं। प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड में, पांच-कार्बन शर्करा (डीऑक्सीराइबोज़ – Deoxyribose), एक फ़ॉसफ़ेट(Phosphate) और चार संभावित नाइट्रोजन आधारों में से, एक आधार होता है। ये आधार, एडेनिन(A – Adenine), गुआनिन(G – Guanine), थाइमिन(T – Thymine) और साइटोसिन(C – Cytosine) हैं।

डी एन ए के अधिकांश गुण, न्यूक्लियोटाइड्स के बीच बनने वाले अद्वितीय बंधनों से संबंधित हैं। शर्करा व फ़ॉसफ़ेट घटक, खुद को रैखिक रूप से संरेखित करते हैं, जबकि, नाइट्रोजन के वृत्त लंबवत रूप से बंधते हैं।

नाइट्रोजन के वृत्त, एक बहुत ही विशिष्ट तरीके से आगे बढ़ते हैं।  एडेनिन हमेशा  थाइमिन के साथ जुड़ता है और  गुआनिन हमेशा  गुआनिन के साथ जुड़ता है। इस प्रकार, डी एन ए अणु, एक सीढ़ी के रूप में दिखाई देता है, जिसके किनारे शर्करा-फ़ॉसफ़ेट के आधार  जुड़े होते हैं।

अधिक आधार के जुड़ने और मुड़ने से, सर्पिल सीढ़ी के आकार की एक संरचना बनती है, जिसे डबल हेलिक्स(Double helix) के रूप में जाना जाता है। यह डबल हेलिक्स,  क्रोमोज़ोम (Chromosome) नामक रस्सी जैसी संरचनाओं में सघन रूप से पैक किया गया है, जो कोशिका विभाजन से पहले और उसके दौरान, एक प्रकाश माइक्रोस्कोप के नीचे दिखाई देता है।

विभिन्न पौधे, अपनी आनुवंशिक सामग्री को एक दूसरे के साथ कैसे साझा कर सकते हैं?

पौधों, जानवरों और मनुष्यों की आनुवंशिक सामग्री प्रत्येक कोशिका के नाभिक में, अच्छी तरह से संरक्षित होती है और एक जीव के निर्माण के लिए, सभी जानकारी संग्रहीत करती है। उदाहरण के लिए, फूल, बाल या आंख के आकार या रंग के बारे में जानकारी, यहां पूर्वनिर्धारित है। इसके अलावा, कोशिकाओं में छोटे ऑर्गनेल्स(Organelles) होते हैं, जिनमें उनकी अपनी आनुवंशिक सामग्री होती है। इनमें, पौधों में क्लोरोप्लास्ट(Cholroplast) शामिल हैं, जो प्रकाश संश्लेषण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। माइटोकॉन्ड्रिया(Mitochondria), जो सभी जीवित जीवों में पाए जाते हैं और प्रत्येक कोशिका के ऊर्जा संयंत्रों का प्रतिनिधित्व करते हैं। लेकिन, आनुवंशिक सामग्री वास्तव में स्थायी रूप से एक कोशिका के भीतर संग्रहीत नहीं होती है? जैसा कि अब तक ज्ञात है, आनुवंशिक सामग्री एक कोशिका से दूसरी कोशिका में स्थानांतरित हो सकती है और इस प्रकार इसका विभिन्न जीवों के बीच आदान-प्रदान भी हो सकता है। 

संदर्भ 

https://tinyurl.com/2dkww6wz

https://tinyurl.com/47yaurnv

https://tinyurl.com/mrxn9m6y

https://tinyurl.com/2p8khff7

मुख्य चित्र: डी एन ए बारकोडिंग (DNA barcoding) : Wikimedia