पौधों की गहराइयों तक: पादप डीएनए अनुक्रमण की रहस्यमयी दुनिया

जब भी हम किसी बगीचे से गुजरते हैं और रंग-बिरंगे फूलों या हरे-भरे पेड़ों को देखते हैं, तो शायद ही हम इस बात पर विचार करते हैं कि इन सभी जीवों की संरचना, व्यवहार और विशेषताओं को नियंत्रित करने वाला एक जटिल निर्देश-पुस्तिका उनके भीतर ही छिपी होती है, जिसे हम डीएनए (DNA: Deoxyribonucleic Acid) कहते हैं। हाल के वर्षों में पादप डीएनए अनुक्रमण (Plant DNA Sequencing) ने विज्ञान की दुनिया में क्रांतिकारी परिवर्तन लाए हैं, जिससे हम अब पौधों की आंतरिक भाषा को पढ़ और समझ सकते हैं। 
इस लेख में हम पादप डीएनए अनुक्रमण से जुड़ी पाँच अहम बातों पर विस्तार से चर्चा करेंगे। सबसे पहले, हम जानेंगे कि पौधों की कोशिकाओं में डीएनए कहाँ पाया जाता है और उसकी भूमिका क्या होती है। फिर, हम देखेंगे कि वैज्ञानिक पौधों से डीएनए निकालकर उसे कैसे अनुक्रमित करते हैं और इसके लिए कौन-कौन सी तकनीकें अपनाई जाती हैं। इसके बाद, हम पढ़ेंगे कि क्लोरोप्लास्ट (chloroplast) और माइटोकॉन्ड्रिया (mitochondria) जैसे विशेष अंगों का डीएनए कैसे अलग होता है और इसे अनुक्रमित करने में क्या कठिनाइयाँ आती हैं। आगे, हम चर्चा करेंगे कि डीएनए अनुक्रमण का कृषि, पर्यावरण और जैव विविधता पर क्या प्रभाव पड़ रहा है। अंत में, हम जानेंगे कि इस क्षेत्र में हो रहे नवाचार भविष्य के लिए कैसे रास्ता खोल रहे हैं।

पादप डीएनए की संरचना और कोशिका में उसकी भूमिका
पौधों की हर कोशिका में एक अत्यंत सूक्ष्म लेकिन शक्तिशाली संरचना होती है जिसे हम डीएनए कहते हैं। यह डीएनए कोशिका के केंद्रक (nucleus), क्लोरोप्लास्ट और माइटोकॉन्ड्रिया में पाया जाता है। डीएनए की संरचना एक डबल हेलिक्स (double helix) जैसी होती है जिसमें चार रासायनिक आधार, एडेनिन (A - Adenine), थाइमिन (T - Thymine), ग्वानिन (G - Guanine) और साइटोसिन (C - Cytosine), का विशेष क्रम होता है। यही क्रम यह तय करता है कि पौधे की पत्तियाँ कैसी होंगी, वह कितनी ऊँचाई तक बढ़ेगा, उसके फूलों का रंग क्या होगा और वह किन जलवायु परिस्थितियों में जीवित रह सकता है। सरल शब्दों में कहें तो डीएनए पौधे की “अनुवांशिक पहचान” है।

डीएनए अनुक्रमण की तकनीकें और उनकी कार्यप्रणाली
डीएनए अनुक्रमण का उद्देश्य होता है, डीएनए के अंदर मौजूद रासायनिक आधारों के क्रम को पढ़ना। वैज्ञानिक पहले पौधों से कोशिकाएँ निकालते हैं, फिर रसायनों की मदद से उनमें से डीएनए को अलग करते हैं। इसके बाद लघु-पढ़ाई (short-read sequencing) और लंबी-पढ़ाई (long-read sequencing) जैसी तकनीकों से डीएनए का विश्लेषण किया जाता है। लघु-पढ़ाई तकनीक में डीएनए के छोटे-छोटे हिस्सों को पढ़ा जाता है और बाद में कम्प्यूटर सॉफ़्टवेयर (computer software) उनकी पुनर्रचना करता है। वहीं, लंबी-पढ़ाई तकनीक डीएनए की बड़ी श्रृंखलाओं को एक साथ पढ़ने में सक्षम होती है, जिससे जटिल संरचनाओं की समझ और भी स्पष्ट हो जाती है। यह प्रक्रिया अब पहले से कहीं अधिक सस्ती, तेज़ और सटीक हो गई है।

क्लोरोप्लास्ट और माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम अनुक्रमण की जटिलताएँ
पौधों के जीनोम (genome) को पूरी तरह समझने के लिए केवल केंद्रकीय डीएनए (nuclear DNA) को पढ़ना पर्याप्त नहीं होता। क्लोरोप्लास्ट, जो प्रकाश-संश्लेषण (photosynthesis) के लिए जिम्मेदार है, और माइटोकॉन्ड्रिया, जो ऊर्जा उत्पादन करता है, इन दोनों के भी अपने अलग डीएनए होते हैं। इनका अनुक्रमण अपेक्षाकृत कठिन होता है क्योंकि ये अंग कोशिकाओं के भीतर बहुत कम मात्रा में होते हैं और इनका डीएनए केंद्रक के डीएनए से मिल सकता है। इसके अलावा, इन अंगों का डीएनए वृत्ताकार (circular) होता है, जिससे उनका अनुक्रमण और विश्लेषण करना तकनीकी रूप से चुनौतीपूर्ण हो जाता है। फिर भी, इन जीनोम का अध्ययन अत्यंत महत्त्वपूर्ण है क्योंकि इनमें पौधे की अनुकूलन क्षमता और रोग प्रतिरोधकता से जुड़े कई महत्वपूर्ण जीन होते हैं।

पादप डीएनए अनुक्रमण के प्रमुख अनुप्रयोग
डीएनए अनुक्रमण केवल प्रयोगशाला तक सीमित नहीं है, इसके परिणाम खेतों, जंगलों और प्रयोगशालाओं से निकलकर हमारे जीवन तक पहुँचते हैं। इसका उपयोग फसल सुधार (crop improvement) में किया जा रहा है ताकि अधिक उपज देने वाली, कीटों से बचाव करने वाली और जलवायु परिवर्तन के अनुकूल फसलें तैयार की जा सकें। जैव विविधता संरक्षण (biodiversity conservation) में भी यह तकनीक महत्त्वपूर्ण भूमिका निभा रही है, क्योंकि इससे हम दुर्लभ या लुप्तप्राय प्रजातियों की पहचान और सुरक्षा कर सकते हैं। इसके अतिरिक्त, डीएनए अनुक्रमण के माध्यम से वैज्ञानिक यह समझ पा रहे हैं कि विभिन्न वनस्पतियाँ किस प्रकार की मिट्टी, तापमान और वर्षा की मात्रा में पनपती हैं, जिससे कृषि योजना और पारिस्थितिकी तंत्र प्रबंधन में सहायता मिलती है।

पादप जीनोम अनुसंधान की वर्तमान दिशा और भविष्य की संभावनाएँ
आज के दौर में पादप डीएनए अनुक्रमण एक नए युग में प्रवेश कर चुका है। अब वैज्ञानिक “पैन-जीनोम” (pan-genome) की अवधारणा पर काम कर रहे हैं, जिसमें किसी एक प्रजाति के कई भिन्न नमूनों का डीएनए मिलाकर उसके पूर्ण आनुवंशिक वैविध्य को समझा जाता है। इससे यह जाना जा सकता है कि एक ही प्रजाति के पौधों में क्यों और कैसे विविधता होती है। साथ ही, कृत्रिम बुद्धिमत्ता (AI) और मशीन लर्निंग (machine learning) जैसी तकनीकों को डीएनए डेटा विश्लेषण (data analysis) में जोड़कर अनुसंधान को और अधिक तीव्र और सटीक बनाया जा रहा है। भविष्य में यह उम्मीद की जा रही है कि पादप जीनोम अनुक्रमण न केवल खाद्य सुरक्षा बल्कि पर्यावरणीय स्थिरता के लिए भी एक महत्त्वपूर्ण उपकरण सिद्ध होगा।

संदर्भ-

https://shorturl.at/3Zq1B