जीवविज्ञान को चुनौती देने वाली चींटियाँ – दूसरी प्रजाति के रूप में फूटने वाले अंडे देने वाली रानी चींटियाँ

• Iberian harvester ant (Messor ibericus) की रानी चींटी अपनी ही प्रजाति नहीं, बल्कि दूसरी प्रजाति harvester ant (Messor structor) के नर भी क्लोन करके पैदा करने वाली अनोखी प्रजनन पद्धति दिखाती है
• माना जाता है कि रानी चींटी दूसरी प्रजाति के नर का शुक्राणु संग्रहीत करती है, उससे अंडों का निषेचन करती है, फिर अपनी आनुवंशिक सामग्री हटा देती है, जिससे दूसरी प्रजाति के M. structor नर क्लोन जन्म लेते हैं
• नतीजतन, रानी दो प्रजातियों के नर बनाती है, और worker ants पूरी तरह दोनों प्रजातियों की संकर मादाओं से बनी होती हैं, जो colony को बनाए रखती हैं
• शोधकर्ताओं ने इस घटना को समझाने के लिए ‘xenoparity’ नाम का नया शब्द प्रस्तावित किया है, और यह इतनी चौंकाने वाली खोज है कि species concept को ही फिर से परिभाषित करना पड़ सकता है
• यह सहयोग कम अवधि में दोनों प्रजातियों के लिए लाभकारी है, लेकिन क्लोन किए गए M. structor नरों में mutations जमा होने से वे लंबे समय में कमजोर हो सकते हैं

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species concept को हिला देने वाली खोज

• पारंपरिक species concept के अनुसार वे समूह जो आपस में प्रजनन करके प्रजनन-सक्षम संतान पैदा कर सकते हैं, एक species माने जाते हैं
• लेकिन M. ibericus के मामले में, दूसरी प्रजाति के साथ प्रजनन के बिना colony को बनाए रखना संभव नहीं है, और यह मौजूदा परिभाषा को चुनौती देता है
• ecologists का कहना है, “जब दो प्रजातियों का साथ होना जरूरी हो, तो species concept पर फिर से विचार करना चाहिए”

अनोखी प्रजनन पद्धति

• M. ibericus की रानी, M. structor के नर से mating के बाद शुक्राणु संग्रहीत करके उसका उपयोग करती है
• कुछ अंडों में वह अपने जीन हटा देती है, जिससे M. structor नर क्लोन बनते दिखाई देते हैं
• इस तरह रानी दो प्रजातियों के नर पैदा करती है, और worker ants हमेशा दोनों प्रजातियों के मिश्रित संकर मादा रूप में जन्म लेती हैं

शोध प्रक्रिया और सबूत

• फ्रांस के Lyon के पास एक खेत-रास्ते से M. ibericus colonies खोदकर निकाली गईं, और 26 colonies से 132 नर एकत्र किए गए
• लगभग बिना बाल वाले नर M. structor और अधिक बाल वाले नर M. ibericus के रूप में पहचाने गए
• DNA जांच में पाया गया कि दोनों प्रजातियों के नर M. ibericus का mitochondrial DNA साझा करते हैं, यानी वे रानी से ही जन्मे थे
• शोधकर्ताओं ने इस घटना का नाम ‘xenoparity’ रखा
• प्रयोगशाला में 50 से अधिक चींटी समूहों को 2 साल तक देखने के बाद, उन्होंने M. structor नर के जन्म की प्रक्रिया को सीधे देखा

विकासवादी पृष्ठभूमि और सवाल

• M. ibericus और M. structor दोनों प्रजातियाँ 50 लाख साल से भी पहले अलग हुई थीं, यानी वे करीबी रिश्तेदार प्रजातियाँ नहीं हैं
• यह समयावधि मनुष्य और चिंपैंज़ी के अलग होने (60 से 80 लाख साल पहले) के समान स्तर की पुरानी है
• वैज्ञानिक अभी साफ तौर पर नहीं जानते कि यह प्रणाली क्यों बनी हुई है, लेकिन उनका अनुमान है कि दोनों पक्षों को लाभ मिलने के कारण ऐसा है

परस्पर लाभ और जोखिम

• इसकी पूरी संभावना है कि यह दोनों प्रजातियों के लिए लाभकारी symbiotic relationship है
• M. ibericus के लिए:
  • पर्याप्त worker ants मिलती हैं (घोंसला बनाना, भोजन जुटाना, larvae की देखभाल आदि)
  • नई रानियों के लिए M. structor नर उपलब्ध हो सकते हैं
• M. structor के लिए:
  • पहले यह मूल रूप से सीमित पहाड़ी इलाकों तक ही फैली थी, लेकिन क्लोन नर फैलने से इसका भौगोलिक दायरा बढ़ा
• लेकिन क्योंकि M. structor नर अपनी ही प्रजाति के साथ प्रजनन नहीं करते और केवल क्लोन रूप में ही मौजूद हैं, इसलिए समय के साथ हानिकारक आनुवंशिक mutations जमा होने का जोखिम है
• फिलहाल यह co-evolution की प्रक्रिया में सफल reproductive strategy दिखती है, लेकिन लंबे समय तक यह टिकेगी या नहीं, यह अनिश्चित है

निष्कर्ष

• यह खोज साबित करती है कि चींटियाँ प्रजनन रणनीतियों की अत्यधिक विविधता दिखा सकती हैं
• एक शोधकर्ता की उपमा के अनुसार, “यह ऐसा है जैसे एक species दूसरी species को अपनी जेब में डालकर पूरे यूरोप में साथ लेकर घूम रही हो” — यह प्रणाली अजीब जरूर है, लेकिन फिलहाल बहुत सफल है
• इसे भविष्य में species concept और evolution theory पर दोबारा सोचने पर मजबूर करने वाली क्रांतिकारी खोज माना जा रहा है

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Hacker News टिप्पणियाँ

• अगर मैं इसे सही समझ रहा हूँ, तो सचमुच हैरानी की बात यह है कि M. ibiricus रानी चींटी, M. structor नर के साथ मैथुन करके उसके शुक्राणु का उपयोग बाँझ संकर मादा worker चींटियाँ बनाने के लिए करती है, और इससे भी चौंकाने वाली बात यह है कि यह रानी कभी-कभी खुद भी M. structor नर के आनुवंशिक रूप से समान नर को clone करके जन्म दे सकती है। यानी यह मानो अपने ही genes हटा कर पहले मैथुन किए गए नर के genes ही छोड़ते हुए नया नर बना रही हो।
  • अगर आप गंभीरता से मानते हैं कि genes ही evolution की मुख्य इकाई हैं, तो अलग-अलग genes के लिए संभव ‘Pareto-optimal’ संयोजन आखिरकार यादृच्छिक खोज के जरिए मिल ही जाते हैं।
  • मुझे भी यही हिस्सा बहुत अविश्वसनीय लगा। यह समझना उलझन भरा है कि एक रानी चींटी किसी दूसरी प्रजाति के नर को पूरी तरह कैसे clone कर सकती है। सामान्यतः नर के शुक्राणु में प्रजनन के लिए जरूरी genes का केवल आधा हिस्सा होना चाहिए, लेकिन चींटियों में sex determination अलग तरह से काम करता है। इस संदर्भ के अनुसार, नर चींटियों में chromosomes का एक set होता है, जबकि मादाओं में दो set होते हैं। इसलिए लगता है कि नर चींटी का केवल एक शुक्राणु भी एक पूर्ण नर चींटी बनाने के लिए पर्याप्त हो सकता है। और मैं इसे ऐसे समझ रहा हूँ कि इस प्रक्रिया में ऐसे अंडे बनते हैं जिनसे मादा का genetic material हटा दिया जाता है, और फिर केवल नर के genes से संतान clone होती है।
  • मैंने भी यह कहानी कहीं और पढ़ी थी, लेकिन यह इतनी उलझी हुई लगी कि ठीक से समझ नहीं पाया।
  • चींटियाँ सचमुच वे जीव हैं जिन पर प्रकृति को प्रयोग करना बहुत पसंद है।
  • दरअसल, क्योंकि नर चींटियाँ ‘haploid’ होती हैं, यानी उनके पास chromosomes का सिर्फ एक set होता है, इसलिए यह उतना अजीब भी नहीं हो सकता जितना पहले लगता है। फिर भी यह बेहद हैरतअंगेज़ घटना है।
• चींटियाँ और ततैया दोनों ही अद्भुत विविधता और अनुकूलन क्षमता दिखाने वाले जीव हैं। कुछ प्रजातियों में कई रानियाँ होती हैं, कुछ aphids पालती हैं, कुछ अखरोट जितने छोटे घोंसले बनाती हैं, और कुछ भूमध्य रेखा जितने विशाल घोंसले बना लेती हैं। यहाँ तक कि कुछ दूसरी खास प्रजातियों को host बनाकर परजीवी जीवन भी जीती हैं। रेगिस्तान की धूप को परावर्तित करने वाली चींटियाँ, Amazon नदी पर तैरने वाली चींटियाँ, मिठास से भरी ‘container ants’, जबरदस्त ताकत वाले जबड़ों की mechanical ants, और अपने शरीर से पुल बना लेने वाली चींटियाँ—विविधता सचमुच अविश्वसनीय है। आनुवंशिक चालबाज़ियाँ भी मानो कभी खत्म नहीं होतीं, और यह जैविक दुनिया कई बार science fiction से भी अधिक रोमांचक लगती है। अगर आपको अजीब और अद्भुत जीवों में रुचि है, तो myrmecology में एक बार ज़रूर डूब कर देखिए।
  • मुझे लगता था कि शायद ततैया चींटियों से विकसित हुई होंगी, लेकिन हो सकता है मामला उलटा हो।
• यह सचमुच अद्भुत घटना है। social insects, जैसे चींटियाँ और मधुमक्खियाँ, sex determination के मामले में भी कई विचित्र प्रवृत्तियाँ दिखाती हैं। एक colony में प्रजनन करने वाले जीव 1% से भी कम होते हैं, और बाकी लगभग सब केवल उसी 1% के प्रजनन के लिए मौजूद रहते हैं। worker चींटियाँ रानी के जीवित रहने की संभावना 0.1% भी बढ़ाने के लिए खुद को काट डालने, बलिदान देने, यहाँ तक कि आत्महत्या तक के लिए तैयार हो जाती हैं। इस स्तर पर पूरी colony को एक ही organism की तरह देखना उपयोगी लगता है, क्योंकि individual की अवधारणा धुंधली पड़ जाती है।
  • evolution भी आखिरकार व्यक्तिगत स्तर पर नहीं, बल्कि subpopulation के स्तर पर काम करने की प्रवृत्ति रखती है। एक-दूसरे के साथ breeding करने वाली subpopulations के भीतर तरह-तरह के genetic variations इकट्ठा होते रहते हैं, और जब environment में बड़ा बदलाव आता है, तो वही अंतर survival का निर्णायक बिंदु बन सकता है। उदाहरण के लिए forest elephants और plains elephants जैसे लंबे समय तक अलग-थलग रहे समूह, जिन्होंने अलग-अलग evolution की राहें लीं, और बाद में environmental changes के कारण अलग परिणाम सामने आए। स्कूल biology में बताया जाने वाला ‘लंबी गर्दन वाला giraffe पत्तियाँ बेहतर खा सका इसलिए बच गया’ वाला विवरण महत्वपूर्ण है, लेकिन वास्तविक evolution पूरी population/प्रजाति के स्तर पर घटित होता है। जब तक कोई variation घातक न हो, individual variation का प्रभाव बहुत बड़ा नहीं होता।

  • ‘पूरी colony को एक organism की तरह देखना उपयोगी है’ — लेकिन क्या यह भी संभव नहीं कि हर individual को एक साझा लक्ष्य वाले agent के रूप में देखा जाए?

• यह कहना सही नहीं कि biology को ‘चुनौती’ दी जा रही है। species की अवधारणा स्वयं बेहद धुंधली है और वह बस मनुष्यों द्वारा वर्गीकरण के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला एक उपकरण है। प्रकृति में अपने-आप कोई साफ सीमाएँ या ‘जोड़’ मौजूद नहीं होते।
  • biology भी आखिरकार मनुष्यों द्वारा बनाई गई अवधारणाओं का ढाँचा ही है। लेख के मुख्य भाग में बात कुछ यूँ है: ‘क्लासिकल species concept के अनुसार, समान शारीरिक/आनुवंशिक गुणों वाले जीवों के समूह को प्रकृति में आपस में प्रजनन करने में सक्षम होना चाहिए; लेकिन यहाँ दो अलग species की आवश्यकता पड़ती है, इसलिए species concept पर फिर से सोचना चाहिए।’ लेख में ‘nature’s joints’ जैसी कोई बात नहीं कही गई है।
• एक ओर यह कहानी सच मानना मुश्किल लगता है, लेकिन biology की अनेक विचित्र प्रणालियों को देखें तो यह उतनी भी पागलपन भरी नहीं लगती। उदाहरण के लिए, कोई अंडा बनता है, फिर उसके nucleus को निकाल दिया जाता है, और stored sperm के nucleus (एक या दो) को उसमें डालकर cloned growth शुरू की जाती है—हालाँकि सही mechanism पर अभी शोध जारी है। तुलना के लिए, चींटियों को zombie में बदल देने वाला fungus (Ophiocordyceps unilateralis) या दूसरे पक्षियों के अंडों की नकल करने वाला nest parasitism (Brood parasitism) जैसे उदाहरण भी हैं। सच कहूँ तो उन मामलों की तुलना में यह मामला कुछ कम पागल लगता है।
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• इससे Ambystoma salamander की याद आती है। ये सभी मादाएँ होती हैं और 3~4 प्रजातियों के नर के शुक्राणु ‘चुराकर’ प्रजनन करती हैं। आमतौर पर नर का genetic material फेंक दिया जाता है, लेकिन कभी-कभी उसे absorb करके ऐसे embryo बनाती हैं जिनमें कई species के chromosome sets होते हैं। इसलिए उनकी संतति में अधिकतम 4 species के genes तक शामिल हो सकते हैं। वाकई बेहद अद्भुत तरीका है।
• इस खोज को खास तौर पर दिलचस्प बनाने वाली बात यह है कि चींटियों की दुनिया में अक्सर ऐसा होता है कि कोई प्रजाति अपने workers खुद पैदा नहीं कर पाती और दूसरी प्रजाति के शुक्राणु उधार लेती है। लेकिन ऐसे मामलों में वे केवल उसी क्षेत्र में फैल सकती हैं जहाँ वह दूसरी प्रजाति मौजूद हो। अगर वे उस प्रजाति के नर को अपने साथ लेकर प्रजनन कर सकें, तो वे और दूर तक फैल सकती हैं। यह प्रजाति ठीक वही करती है। जब रानी ‘domesticated’ प्रजाति के शुक्राणु ग्रहण करती है, तो अंडे से ‘host’ यानी रानी का genetic material हटा दिया जाता है और एक बिल्कुल अलग चींटी जन्म लेती है। इसके बावजूद mitochondrial DNA हमेशा माँ से ही विरासत में मिलता है। ‘domesticated’ नर और ‘wild-type’ नर दिखने में थोड़ा अलग हैं, लेकिन यह mitochondria की वजह से है या नहीं, यह अभी स्पष्ट नहीं है। किसी ने इस उदाहरण को ‘superorganism का organelle’ भी कहा था। जैसे prokaryotic cell ने bacteria को निगलकर eukaryotic cell का रूप लिया, वैसे ही यह चींटी भी दूसरी प्रजाति को अपने भीतर समेटकर एक तरह का hybrid बन गई है। दुनिया में प्रजनन और जीवित रहने के कितने और तरीके होंगे, यह सोचकर ही आश्चर्य होता है।
• यह सचमुच चौंकाने वाली बात है कि रानी hybrid मादा, Ibiricus नर, और structor नर—इन तीन प्रकार के अंडे दे सकती है। मैं जानना चाहूँगा कि क्या karyotyping किया गया था, और क्या वास्तव में अंडे से रानी का genetic material हटा दिया गया था, या फिर structor genetic material के प्रवेश करने पर रानी का material silenced हो जाता है—जो अपने-आप में भी बेहद दिलचस्प होगा। यह किसी जटिल ‘imprinting’ जैसी घटना भी हो सकती है।
  • बिल्कुल वास्तविक दुनिया की Zerg Queen जैसी लगती है।
• कीटों की दुनिया सचमुच अद्भुत है। यह जीव जिस तरह प्रकृति के साथ सह-अस्तित्व में रहता है, वह भी बेहद अनोखा है। अगर कीट न होते, तो शायद प्रकृति भी न होती।