फ़र्न की आनुवंशिक जानकारी को अनलॉक करने से हमें आज हमारे ग्रह के सामने आने वाली कई समस्याओं का संभावित समाधान मिल सकता है।
In जीनोम अनुक्रमण, डीएनए प्रत्येक विशिष्ट डीएनए अणु में न्यूक्लियोटाइड के क्रम को निर्धारित करने के लिए अनुक्रमण किया जाता है। डीएनए में अनुवांशिक जानकारी के प्रकार को समझने में सक्षम होने के लिए यह सटीक क्रम महत्वपूर्ण है। चूंकि जीन प्रोटीन के लिए एनकोड करते हैं जो शरीर के अधिकांश कार्यों के लिए जिम्मेदार होते हैं, यह जानकारी शरीर में उनके कार्य के प्रभाव को समझने में मदद कर सकती है। किसी जीव के संपूर्ण जीनोम यानी उसके सभी डीएनए को अनुक्रमित करना एक जटिल और चुनौतीपूर्ण कार्य है और डीएनए को छोटे टुकड़ों में तोड़कर, उन्हें अनुक्रमित करके और फिर इसे एक साथ रखकर धीरे-धीरे करना पड़ता है। उदाहरण के लिए, पूरे मानव जीनोम को 2003 में अनुक्रमित किया गया था जिसमें 13 साल लगे और कुल लागत 3 बिलियन अमरीकी डालर थी। प्रौद्योगिकी में प्रगति के साथ जीनोम को अपेक्षाकृत तेजी से और कम लागत पर सेंगर अनुक्रमण और अगली पीढ़ी के अनुक्रमण जैसे तरीकों का उपयोग करके अनुक्रमित किया जा सकता है। एक बार एक जीनोम अनुक्रमित और डिकोड हो जाने के बाद, जैविक अनुसंधान के संभावित क्षेत्रों की पहचान करने और लक्षित अनुप्रयोग विकास की दिशा में प्रगति करने के लिए असीमित संभावनाएं खुलती हैं।
कॉर्नेल विश्वविद्यालय और दुनिया भर के 40 शोधकर्ताओं की एक टीम ने पानी के पूर्ण जीनोम का अनुक्रम किया है फ़र्न एजोला फिलिकुलोइड्स कहा जाता है1,2. यह फ़र्न आमतौर पर दुनिया के गर्म तापमान और उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में बढ़ता हुआ देखा जाता है। फ़र्न के जीनोमिक रहस्यों को उजागर करने की परियोजना कुछ समय के लिए पाइपलाइन में है और इसे एक्सपेरिमेंट डॉट कॉम नामक क्राउडफंडिंग साइट के माध्यम से 22,160 समर्थकों से 123 अमरीकी डालर के फंड द्वारा समर्थित किया गया था। शोधकर्ताओं ने अंततः यूट्रेक्ट विश्वविद्यालय के सहयोग से बीजिंग जीनोमिक्स संस्थान से अनुक्रमण करने के लिए धन प्राप्त किया। यह छोटी तैरती हुई फ़र्न प्रजाति जो एक उंगली के नाखून के ऊपर फिट होती है, का जीनोम आकार .75 गीगाबेस (या बिलियन बेस पेयर) होता है। फ़र्न को बड़े जीनोम के लिए जाना जाता है, आकार में औसतन 12 गिगाबेस, हालांकि अब तक किसी भी बड़े फ़र्न जीनोम को डिकोड नहीं किया गया है। इस तरह की एक विस्तृत परियोजना का उद्देश्य इस फ़र्न की क्षमता के बारे में सुराग प्रदान करना था।
में प्रकाशित इस जीनोम अनुक्रमण अध्ययन पर फ़र्न अज़ोला के कई दिलचस्प पहलुओं का खुलासा किया गया है प्रकृति पौधों और संभावित क्षेत्रों पर भविष्य के अनुसंधान के लिए दिशा प्रदान की है जिसमें यह फर्न फायदेमंद हो सकता है। फर्न अजोला आर्कटिक महासागर के आसपास इस ग्रह पर लगभग 50 मिलियन वर्ष पहले व्यापक और बढ़ रहा था। उस समय के दौरान वर्तमान परिस्थितियों की तुलना में पृथ्वी भी गर्म थी और इस फर्न को 10 मिलियन वर्षों के दौरान वातावरण से लगभग 1 ट्रिलियन टन कार्बन डाइऑक्साइड को कैप्चर करके ग्रह को ठंडा रखने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के लिए माना जाता था। यहां हम जलवायु परिवर्तन के परिणामस्वरूप ग्लोबल वार्मिंग से हमारे ग्रह का मुकाबला करने और उसकी रक्षा करने में इस फ़र्न की संभावित भूमिका देखते हैं।
फ़र्न को नाइट्रोजन स्थिरीकरण में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के लिए भी माना जाता है, एक प्रक्रिया जो वातावरण में मुक्त नाइट्रोजन (N2) को जोड़ती है - हवा में प्रचुर मात्रा में उपलब्ध एक अक्रिय गैस - अन्य रासायनिक तत्वों के साथ अधिक प्रतिक्रियाशील नाइट्रोजन-आधारित यौगिक बनाने के लिए जैसे अमोनिया, नाइट्रेट्स आदि जो तब कृषि प्रयोजनों के लिए उर्वरक जैसे विभिन्न अनुप्रयोगों में उपयोग किए जा सकते हैं। जीनोम डेटा हमें नोस्टोक एजोला नामक साइनोबैक्टीरिया के साथ इस फ़र्न के सहजीवी संबंध (पारस्परिक लाभ) के बारे में बताता है। फर्न की पत्ती इन साइनोबैक्टीरिया को छोटे छिद्रों में रखती है और ये बैक्टीरिया नाइट्रोजन को स्थिर करते हैं जिससे उत्पादन होता है ऑक्सीजन जिसे फर्न और आसपास के पौधे इस्तेमाल कर सकते हैं। बदले में, साइनो जीवाणु जब फर्न इसे ईंधन प्रदान करता है तो पौधे प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से ऊर्जा इकट्ठा करता है। इसलिए, इस फ़र्न को संभवतः एक प्राकृतिक हरी उर्वरक के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है और संभवतः अधिक टिकाऊ कृषि प्रथाओं का प्रचार करने वाले नाइट्रोजन उर्वरकों के उपयोग को समाप्त कर सकता है। लेखकों का कहना है कि साइनोबैक्टीरिया और अब फ़र्न दोनों के जीनोम होने के कारण, अनुसंधान को ऐसे स्थायी अभ्यासों को विकसित करने और अपनाने पर ध्यान केंद्रित किया जा सकता है। दिलचस्प बात यह है कि 1000 से अधिक वर्षों से एशियाई किसानों द्वारा हरी खाद के रूप में पहले से ही चावल के पेडों में फर्न अजोला डाला जा चुका है।
शोधकर्ताओं ने फर्न में एक महत्वपूर्ण प्राकृतिक रूप से संशोधित (कीटनाशक) जीन की भी पहचान की है जिसे कीट प्रतिरोध प्रदान करने की क्षमता के रूप में देखा जाता है। कपास के पौधों में स्थानांतरित होने पर यह जीन कीड़ों से भारी सुरक्षा प्रदान करता है। इस 'कीटनाशक' जीन को बैक्टीरिया से फ़र्न पर स्थानांतरित या 'उपहारित' माना जाता है और इसे फ़र्न के वंश का एक बहुत ही विशिष्ट घटक माना जाता है अर्थात इसे पीढ़ी से पीढ़ी तक सफलतापूर्वक पारित किया गया है। कीड़ों से संभावित सुरक्षा की खोज का कृषि प्रथाओं पर एक मजबूत प्रभाव होना तय है।
इस अध्ययन से पता चलता है कि फ़र्न से पहली बार जीनोमिक जानकारी को उजागर करने का 'शुद्ध विज्ञान' महत्वपूर्ण पौधों के जीन को उजागर करने और समझने की दिशा में एक बड़ा कदम है। यह फ़र्न के विकासवादी इतिहास को बेहतर ढंग से समझने में भी मदद करता है, यानी पीढ़ियों में उनकी विशेषताएं कैसे विकसित हुई हैं। पौधों की समझ यह पता लगाने और समझने के लिए बहुत महत्वपूर्ण है कि हमारे ग्रह पर वनस्पति और जीव एक साथ कैसे मौजूद हैं और इस तरह के शोध को कुछ महत्वपूर्ण नहीं के रूप में लेबल करने के बजाय महत्व दिया जाना चाहिए। एजोला फिलिकुलोइड्स और साल्विनिया क्यूकुलटाटा को अनुक्रमित करने के बाद, आगे के शोध के लिए 10 से अधिक फर्न प्रजातियां पहले से ही पाइपलाइन में हैं।
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स्रोत (रों)
1. फे-वी एल एट अल। 2018। फर्न जीनोम भूमि पौधे के विकास और साइनोबैक्टीरियल सहजीवन को स्पष्ट करते हैं। प्रकृति पौधों। 4 (7)। https://doi.org/10.1038/s41477-018-0188-8
2. फर्नाबेस https://www.fernbase.org/. [18 जुलाई 2018 को एक्सेस किया गया]।
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