फर्न की आनुवंशिक जानकारी को समझने से हमें आज हमारे ग्रह के सामने आने वाली कई समस्याओं के संभावित समाधान मिल सकते हैं।
जीनोम अनुक्रमण में , प्रत्येक डीएनए अणु में न्यूक्लियोटाइड के क्रम को निर्धारित करने के लिए डीएनए अनुक्रमण किया जाता है। यह सटीक क्रम डीएनए में निहित आनुवंशिक जानकारी के प्रकार को समझने के लिए महत्वपूर्ण है। चूंकि जीन प्रोटीन को कोड करते हैं जो शरीर के अधिकांश कार्यों के लिए जिम्मेदार होते हैं, इसलिए यह जानकारी शरीर में उनके कार्य के प्रभाव को समझने में सहायक हो सकती है। किसी जीव के संपूर्ण जीनोम , यानी उसके सभी डीएनए का अनुक्रमण करना एक जटिल और चुनौतीपूर्ण कार्य है और इसे डीएनए को छोटे-छोटे टुकड़ों में तोड़कर, उनका अनुक्रमण करके और फिर उन्हें एक साथ जोड़कर किया जाता है। उदाहरण के लिए, संपूर्ण मानव जीनोम का अनुक्रमण 2003 में किया गया था जिसमें 13 वर्ष लगे और कुल लागत 3 बिलियन अमेरिकी डॉलर आई। प्रौद्योगिकी में प्रगति के साथ, सैंगर अनुक्रमण और अगली पीढ़ी के अनुक्रमण जैसी विधियों का उपयोग करके जीनोम का अनुक्रमण अपेक्षाकृत तेजी से और कम लागत पर किया जा सकता है। एक बार जीनोम का अनुक्रमण 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 खुल जाती हैं।
कॉर्नेल विश्वविद्यालय और दुनिया भर के 40 शोधकर्ताओं की एक टीम ने अज़ोला फ़िलिकुलोइड्स 1,2 नामक एक जलीय फर्न के पूरे जीनोम का अनुक्रमण किया है । यह फर्न आमतौर पर दुनिया के गर्म तापमान वाले और उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में उगता हुआ देखा जाता है। इस फर्न के जीनोमिक रहस्यों को उजागर करने की परियोजना काफी समय से चल रही थी और इसे एक्सपेरिमेंट डॉट कॉम नामक एक क्राउडफंडिंग साइट के माध्यम से 123 समर्थकों से 22,160 अमेरिकी डॉलर की धनराशि प्राप्त हुई थी। शोधकर्ताओं को अंततः उट्रेक्ट विश्वविद्यालय के सहयोग से बीजिंग जीनोमिक्स इंस्टीट्यूट से अनुक्रमण करने के लिए धन प्राप्त हुआ। उंगली के नाखून पर समा जाने वाली इस छोटी तैरने वाली फर्न प्रजाति के जीनोम का आकार 75 गीगाबेस (या एक अरब बेस पेयर) है। फर्न के जीनोम आमतौर पर बड़े होते हैं , जिनका औसत आकार 12 गीगाबेस होता है, हालांकि अब तक किसी भी बड़े फर्न के जीनोम को डिकोड नहीं किया गया है। इस विस्तृत परियोजना का उद्देश्य इस फर्न की संभावित क्षमताओं के बारे में सुराग प्रदान करना था।
नेचर प्लांट्स में प्रकाशित इस जीनोम अनुक्रमण अध्ययन से फर्न एजोला के कई रोचक पहलुओं का पता चला है और इससे उन संभावित क्षेत्रों पर भविष्य के शोध के लिए दिशा मिली है जिनमें यह फर्न लाभकारी हो सकता है। लगभग 50 करोड़ वर्ष पूर्व, आर्कटिक महासागर के आसपास पृथ्वी पर एजोला फर्न व्यापक रूप से फैला हुआ था। उस समय पृथ्वी वर्तमान परिस्थितियों की तुलना में अधिक गर्म थी और ऐसा माना जाता था कि यह फर्न 10 लाख वर्षों में वायुमंडल से लगभग 1 ट्रिलियन टन कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करके पृथ्वी को ठंडा रखने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता था। यहाँ हम जलवायु परिवर्तन के कारण होने वाली वैश्विक तापवृद्धि से निपटने और हमारी पृथ्वी की रक्षा करने में इस फर्न की संभावित भूमिका देख सकते हैं।
फर्न को नाइट्रोजन स्थिरीकरण में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाने वाला माना जाता है। यह एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें वायुमंडल में प्रचुर मात्रा में मौजूद मुक्त नाइट्रोजन (N2) को अन्य रासायनिक तत्वों के साथ मिलाकर अमोनिया, नाइट्रेट आदि जैसे अधिक क्रियाशील नाइट्रोजन-आधारित यौगिक बनाए जाते हैं, जिनका उपयोग कृषि में उर्वरक के रूप में किया जा सकता है। जीनोम डेटा से पता चलता है कि इस फर्न का नोस्टोक एजोला नामक साइनोबैक्टीरिया के साथ सहजीवी संबंध (पारस्परिक लाभ) है। फर्न की पत्तियों में मौजूद छोटे-छोटे छिद्रों में ये साइनोबैक्टीरिया पनपते हैं और नाइट्रोजन को स्थिर करके ऑक्सीजन उत्पन्न करते हैं , जिसका उपयोग फर्न और आसपास उगने वाले पौधे कर सकते हैं। बदले में, जब फर्न पौधों को ऊर्जा प्रदान करता है, तो साइनोबैक्टीरिया प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से ऊर्जा प्राप्त करते हैं। इसलिए, इस फर्न का उपयोग प्राकृतिक हरित उर्वरक के रूप में किया जा सकता है और संभवतः नाइट्रोजन उर्वरकों के उपयोग को समाप्त करके अधिक टिकाऊ कृषि पद्धतियों को बढ़ावा दिया जा सकता है। लेखकों का कहना है कि साइनोबैक्टीरिया और अब फर्न दोनों के जीनोम उपलब्ध होने से , अनुसंधान को ऐसी टिकाऊ पद्धतियों को विकसित करने और अपनाने पर केंद्रित किया जा सकता है। दिलचस्प बात यह है कि एशियाई किसान 1000 से अधिक वर्षों से धान के खेतों में फर्न एजोला को हरी खाद के रूप में इस्तेमाल करते आ रहे हैं।
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।
यह अध्ययन दर्शाता है कि फर्न से पहली बार जीनोमिक जानकारी प्राप्त करने का 'शुद्ध विज्ञान' महत्वपूर्ण पादप जीनों को उजागर करने और समझने की दिशा में एक बड़ा कदम है। यह फर्न के विकासवादी इतिहास को बेहतर ढंग से समझने में भी सहायक है, अर्थात् पीढ़ियों के दौरान उनकी विशेषताओं का विकास कैसे हुआ है। पादपों को समझना हमारे ग्रह पर वनस्पतियों और जीवों के सौहार्दपूर्ण सहअस्तित्व को समझने और जानने के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है , और ऐसे शोध को महत्व दिया जाना चाहिए, न कि इसे महत्वहीन मान लिया जाना चाहिए। Azolla filiculoides और Salvinia cucullata के अनुक्रमण के बाद, 10 से अधिक फर्न प्रजातियों पर आगे शोध किया जा रहा है।
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स्रोत (रों)
1. फे-वेई एल एट अल. 2018. फर्न जीनोम स्थलीय पौधों के विकास और सायनोबैक्टीरियल सहजीवन को स्पष्ट करते हैं। नेचर प्लांट्स । 4(7)। https://doi.org/10.1038/s41477-018-0188-8
2. फर्नबेस https://www.fernbase.org/ . [18 जुलाई 2018 को एक्सेस किया गया]।
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