मॉडल जीवों का इतिहास

मॉडल जीव (Model organisms) विशिष्ट जीव होते हैं जिनका अध्ययन अन्य जीवों के बारे में ज्ञान प्राप्त करने के लिए किया जाता है, ताकि प्रजातियों के भीतर और उनके बीच सामान्यीकरण किया जा सके। मॉडल जीव अन्य जीवों की तुलना के लिए मानक प्रदान करते हैं। मॉडल जीवों के प्रभेदों (strains) को अंतःप्रजनन (inbreeding) और क्लोनिंग द्वारा मानकीकृत किया जाता है, ताकि आनुवंशिक विविधता को सीमित किया जा सके और तुलना के लिए एक सटीक आधार तैयार किया जा सके। कुछ जीव प्रयोगात्मक रूप से सुविधाजनक होते हैं और/या अपने इतिहास और अनुसंधान समुदाय के लिए महत्वपूर्ण होते हैं।

मॉडल जीव का विचार पहली बार 19वीं सदी के मध्य में चार्ल्स डार्विन और ग्रेगर मेंडल जैसे वैज्ञानिकों के काम के साथ जड़ जमाया, जिन्होंने क्रमशः प्राकृतिक चयन और आनुवंशिकता के आनुवंशिकी पर अपना काम किया। 1900 के दशक की शुरुआत में, ड्रोसोफिला (Drosophila) पर प्रयोगशाला प्रयोगों का विस्तार तंबाकू मोज़ेक वायरस, ई. कोलाई (E. coli), C57BL/6 (प्रयोगशाला चूहे), आदि के उपयोग तक किया गया। इन जीवों ने पिछली सदी में कई प्रगति की है।

मॉडल जीवों पर प्रारंभिक कार्य

जिन जीवों को मॉडल जीव माना जाता है, उन पर कुछ शुरुआती काम इसलिए शुरू हुआ क्योंकि ग्रेगर जोहान मेंडल को लगा कि नई प्रजाति के निर्माण का वर्णन करने में डार्विन के विचार अपर्याप्त थे और उन्होंने मटर के पौधों के साथ अपना काम शुरू किया, जो आज बहुत प्रसिद्ध हैं। डार्विन के विचारों को समझाने के लिए एक विधि खोजने के अपने प्रयोग में, उन्होंने मटर का संकरण और क्रॉस-ब्रीडिंग किया और पाया कि ऐसा करने से वे मटर की लक्षणप्रारूपिक (phenotypic) विशेषताओं को अलग कर सकते हैं। 1860 के दशक में की गई ये खोजें लगभग चालीस वर्षों तक सुप्त रहीं जब तक कि 1900 में उन्हें फिर से खोजा नहीं गया। मेंडल के काम को तब प्रत्येक कोशिका के केंद्रक के भीतर मौजूद गुणसूत्र (chromosomes) के साथ सहसंबद्ध किया गया। मेंडल ने प्रजनन के लिए एक व्यावहारिक मार्गदर्शिका बनाई और इस पद्धति को सफलतापूर्वक अन्य जीनस और प्रजातियों के पहले मॉडल जीवों जैसे गिनी पिग, ड्रोसोफिला (फल मक्खी), चूहों और तंबाकू मोज़ेक वायरस जैसे वायरस के चयन के लिए लागू किया गया है।

आधुनिक मॉडल जीव

ड्रोसोफिला

फल मक्खी ड्रोसोफिला मेलानोगास्टर (Drosophila melanogaster) ने 1901 में प्रकृति से प्रयोगशाला पशु बनने की ओर कदम बढ़ाया। हार्वर्ड विश्वविद्यालय में, चार्ल्स डब्ल्यू. वुडवर्थ ने विलियम ई. कैसल को सुझाव दिया कि ड्रोसोफिला का उपयोग आनुवंशिक कार्य के लिए किया जा सकता है। कैसल ने अपने छात्रों के साथ मिलकर पहली बार मक्खी को प्रयोगात्मक उपयोग के लिए अपनी प्रयोगशालाओं में लाया। 1903 तक विलियम जे. मोएनखाउस ड्रोसोफिला को इंडियाना यूनिवर्सिटी मेड स्कूल में अपनी प्रयोगशाला में वापस ले आए थे। मोएनखाउस ने कीटविज्ञानी फ्रैंक ई. लुट्ज़ को आश्वस्त किया कि यह कोल्ड स्प्रिंग्स हार्बर, लॉन्ग आइलैंड पर कार्नेगी इंस्टीट्यूशन के स्टेशन फॉर एक्सपेरिमेंटल इवोल्यूशन में प्रयोगात्मक विकास पर उनके काम के लिए एक अच्छा जीव होगा। 1906 के वर्ष में किसी समय ड्रोसोफिला को उस व्यक्ति द्वारा अपनाया गया जो मक्खियों के साथ अपने काम के लिए बहुत प्रसिद्ध हुआ, थॉमस हंट मॉर्गन। जैक्स लोएब नाम के एक व्यक्ति ने भी बीसवीं सदी के पहले दशक के दौरान मॉर्गन के काम से स्वतंत्र रूप से ड्रोसोफिला के उत्परिवर्तन (mutations) पर प्रयोग करने की कोशिश की।

थॉमस हंट मॉर्गन को बीसवीं सदी की शुरुआत में प्रयोगात्मक जीवविज्ञान में सबसे प्रभावशाली व्यक्तियों में से एक माना जाता है और ड्रोसोफिला के साथ उनका काम व्यापक था। वह इस क्षेत्र में ड्रोसोफिला मेलानोगास्टर के गुणसूत्रों और सभी ज्ञात उत्परिवर्तनों (mutants) को मैप करने की क्षमता को समझने वाले पहले व्यक्तियों में से एक थे। बाद में उन्होंने अपने निष्कर्षों का विस्तार अन्य प्रजातियों के तुलनात्मक अध्ययन तक किया। सावधानीपूर्वक और श्रमसाध्य अवलोकन के साथ, वह और अन्य "ड्रोसोफिलिस्ट" उत्परिवर्तनों को नियंत्रित करने और नए लक्षणप्रारूपों के लिए क्रॉस ब्रीड करने में सक्षम थे। इस तरह के कई वर्षों के काम के माध्यम से इन मक्खियों के मानक काफी समान हो गए हैं और आज भी अनुसंधान में उपयोग किए जाते हैं।

सूक्ष्मजीव

कीड़े ही एकमात्र ऐसे जीव नहीं थे जो परीक्षण विषयों के रूप में प्रयोगशालाओं में प्रवेश कर रहे थे। बैक्टीरिया को भी पेश किया गया था और 1931 में अर्न्स्ट रुस्का द्वारा इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के आविष्कार के साथ, सूक्ष्म जीव विज्ञान का एक पूरा नया क्षेत्र पैदा हुआ। इस आविष्कार ने सूक्ष्म जीवविज्ञानी को उन वस्तुओं को देखने की अनुमति दी जो किसी भी प्रकाश माइक्रोस्कोप द्वारा देखने के लिए बहुत छोटी थीं और इस प्रकार वायरस, जिसने वर्षों से कई क्षेत्रों के जीवविज्ञानी को उलझा रखा था, अब वैज्ञानिक जांच के दायरे में आ गए। 1932 में वेंडेल स्टेनली ने कार्ल जी. विन्सन के साथ तंबाकू मोज़ेक वायरस (TMV) को पूरी तरह से अलग करने वाले पहले व्यक्ति बनने के लिए सीधी प्रतिस्पर्धा शुरू की, एक ऐसा वायरस जो तब तक इंग्लैंड भर में तंबाकू के पौधों को अदृश्य रूप से मार रहा था। यह स्टेनली ही थे जिन्होंने pH को अधिक अम्लीय बनाकर इस कार्य को पहले पूरा किया। ऐसा करके वह यह निष्कर्ष निकालने में सक्षम थे कि वायरस या तो एक प्रोटीन था या उससे निकटता से संबंधित था।

बहुत महत्वपूर्ण कारण हैं कि क्यों ये नए, बहुत छोटे जीव जैसे ई. कोलाई आणविक जीवविज्ञानी की प्रयोगशालाओं में अपना रास्ता बना पाए। ड्रोसोफिला और ट्राइबोलियम जैसे जीव उन सरल मात्रात्मक प्रयोगों के लिए बहुत बड़े और बहुत जटिल थे जो वेंडेल स्टेनली जैसे लोग करना चाहते थे। इन सरल जीवों के उपयोग से पहले आणविक जीवविज्ञानी के पास काम करने के लिए तुलनात्मक रूप से जटिल जीव थे।

आज इन वायरस, जिनमें बैक्टीरियोफेज भी शामिल हैं, का उपयोग आनुवंशिकी में व्यापक रूप से किया जाता है। वे शोधकर्ताओं को बैक्टीरिया के भीतर डीएनए का उत्पादन करने में मदद करने में महत्वपूर्ण हैं। तंबाकू मोज़ेक वायरस में आरएनए होता है जो खुद को एक विशिष्ट तरीके से ढेर करता है जिसने डीएनए की संरचना के डबल-हेलिकल मॉडल के विकास को प्रभावित किया।

बैक्टीरियोफेज (बैक्टीरिया को संक्रमित करने वाले वायरस) का अध्ययन 1939 से आणविक स्तर पर कई मौलिक जैविक प्रक्रियाओं को समझने के लिए प्रयोगात्मक मॉडल जीव के रूप में किया गया है। फेज समूह, जो शुरू में मैक्स डेलब्रुक पर केंद्रित जीवविज्ञानी का एक अनौपचारिक नेटवर्क था, ने 20वीं सदी के मध्य में बैक्टीरियल आनुवंशिकी और आणविक जीवविज्ञान की उत्पत्ति में काफी योगदान दिया। बैक्टीरियोफेज के अध्ययन से कई मौलिक जैविक समस्याओं में काफी अंतर्दृष्टि मिली। इस प्रकार डीएनए प्रतिकृति, डीएनए मरम्मत और पुनर्संयोजन की मशीनरी में नियोजित प्रोटीन के कार्यों और अंतःक्रियाओं पर, और इस पर कि वायरस प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड घटकों (आणविक मॉर्फोजेनेसिस) से कैसे इकट्ठे होते हैं, समझ हासिल की गई। बैक्टीरियोफेज के साथ प्रयोगों ने चेन टर्मिनेटिंग कोडन की भूमिका को स्पष्ट करने का नेतृत्व किया, और अनुक्रम परिकल्पना में भी योगदान दिया, यह अवधारणा कि एक प्रोटीन का अमीनो एसिड अनुक्रम प्रोटीन को निर्धारित करने वाले जीन के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम द्वारा निर्दिष्ट होता है।

चूहे

कीड़ों और वायरस दोनों का समुदाय मॉडल जीवों के इतिहास की एक अच्छी शुरुआत थी, लेकिन इसमें अभी भी और खिलाड़ी शामिल हैं। सदी के मोड़ पर बहुत अधिक बायोमेडिकल अनुसंधान जानवरों और विशेष रूप से स्तनधारी शरीरों का उपयोग करके किया जा रहा था ताकि जीवन प्रक्रियाओं के बारे में जीवविज्ञानी की समझ को आगे बढ़ाया जा सके। यह लगभग उस समय की बात है जब अमेरिकी मानवीय समाज जानवरों के अधिकारों के संरक्षण के साथ बहुत शामिल हो गए और पहली बार इस प्रयास के लिए सार्वजनिक समर्थन हासिल करना शुरू कर दिया। इसी समय अमेरिकी जीवविज्ञान भी अपने आंतरिक सुधारों से गुजर रहा था। 1900 से 1910 तक तीस मेडिकल स्कूलों को बंद करने के लिए मजबूर किया गया। अशांति के इस समय के दौरान, क्लैरेंस कुक लिटिल नाम का एक व्यक्ति, भाग्यशाली समय की घटनाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से, हार्वर्ड मेडिकल स्कूल में एक शोधकर्ता बन गया और माउस कैंसर पर काम किया। उसने चूहों की बड़ी, उत्परिवर्ती नस्ल की कॉलोनियों का विकास शुरू किया। डॉ. विलियम कैसल के प्रभार में, लिटिल ने हार्वर्ड में बस्सी प्रयोगशाला में पशु प्रजनन आदतों का विस्तार करने में मदद की। कैसल को प्रयोगशाला चलाने की स्वतंत्रता और विश्वविद्यालय द्वारा उनके वित्तीय समर्थन के कारण वे स्तनधारी आनुवंशिकी में एक व्यापक कार्यक्रम बनाने में सक्षम थे।

चूहे स्तनधारी आनुवंशिक अनुसंधान के लिए परीक्षण विषयों के रूप में लगभग एक आदर्श समाधान साबित हुए। यह तथ्य कि उन्हें सैकड़ों वर्षों से 'चूहा प्रेमियों' द्वारा पाला गया था, ने जानवरों की विविध आबादी की अनुमति दी, जबकि जनता में कुत्तों और बिल्लियों की तुलना में इन कृंतकों के लिए बहुत कम भावनाएं थीं। सामाजिक स्वीकृति के कारण, लिटिल पादप आनुवंशिकी से उभर रहे 'शुद्ध आनुवंशिक उपभेदों' (pure genetic strains) के नए विचारों को लेने के साथ-साथ ड्रोसोफिला (Drosophila) के साथ काम करने और उन्हें आगे बढ़ाने में सक्षम थे। चूहों में 'शुद्ध नस्ल' के इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए इनब्रीडिंग (अंतःप्रजनन) का विचार ऐसा था जिसने चूहों की प्रजनन क्षमता के प्रति नकारात्मक प्रतिक्रिया पैदा की हो सकती थी, जिससे नस्ल बंद हो सकती थी। लिटिल ने 1911 तक चूहों की आनुवंशिक रूप से शुद्ध नस्ल का अपना लक्ष्य हासिल कर लिया और उसके तुरंत बाद अपने निष्कर्ष प्रकाशित किए।

उन्होंने इन चूहों के साथ अपना काम जारी रखा और अपने शोध का उपयोग यह प्रदर्शित करने के लिए किया कि इनब्रीडिंग भिन्नता को खत्म करने का एक प्रभावी तरीका है और यह अद्वितीय आनुवंशिक वेरिएंट को संरक्षित करने का काम करता है। इसी समय के आसपास इन चूहों और कैंसर तथा ट्यूमर अनुसंधान के साथ बहुत काम किया जा रहा था।

1920 के दशक के दौरान, ट्यूमर और आनुवंशिकी में अनुसंधान के लिए इन चूहों के साथ मॉडल जीवों के रूप में काम जारी रहा। यह महामंदी के दौरान था कि अध्ययन के इस क्षेत्र को सबसे बड़ा झटका लगा। अर्थव्यवस्था के निचले स्तर पर होने के कारण प्रयोगशालाओं को बंद होने से बचने के लिए अपने कई चूहों को बेचने के लिए मजबूर होना पड़ा। धन की इस आवश्यकता ने चूहों की इन नस्लों के निरंतरता को लगभग रोक दिया। इन प्रयोगशालाओं का चूहों की भारी मात्रा में निर्यातकों के रूप में संक्रमण काफी आसानी से हो गया था यदि उनके उत्पादन के लिए साइट पर पर्याप्त सुविधाएं थीं। अंततः 1930 के दशक के मध्य में बाजार वापस आ गया और देश भर की आनुवंशिकी प्रयोगशालाओं ने नियमित फंडिंग फिर से शुरू कर दी और इस प्रकार उन्होंने उन अनुसंधान क्षेत्रों को जारी रखा जिन्हें उन्होंने मंदी से पहले शुरू किया था। जैसे-जैसे अनुसंधान जारी रहा, जैक्सन लेबोरेटरी जैसी जगहों पर चूहों का उत्पादन भी जारी रहा। इस तरह की सुविधाएं दुनिया भर की अनुसंधान सुविधाओं के लिए चूहों का उत्पादन करने में सक्षम थीं। इन चूहों को मेंडेलियन प्रजनन तकनीक के साथ पाला गया था जिसे लिटिल ने 1911 के आसपास मानक अभ्यास के रूप में लागू किया था। इसका मतलब यह था कि जिन चूहों पर प्रयोग किया जा रहा था, वे न केवल प्रयोगशाला के भीतर समान थे, बल्कि दुनिया भर की विभिन्न प्रयोगशालाओं में भी समान थे।

आणविक आनुवंशिकी और जीनोमिक्स के प्रगति करने के साथ चूहा एक आवश्यक मॉडल जीव बना हुआ है; इसलिए 2002 में एक संदर्भ माउस जीनोम का अनुक्रमण पूरा किया गया था।

तुलनात्मक जीनोमिक्स (Comparative genomics) ने हमारी समझ को आगे बढ़ाया है और मॉडल जीवों के महत्व को पुष्ट किया है। अपेक्षाकृत छोटे और गैर-दोहराव वाले जीनोम वाले जीव ऐसी जानकारी प्रदान करते हैं जो अन्य प्रजातियों के जीनोम के साथ तुलना करते समय अंतराल को भर सकते हैं।

इन्हें भी देखें

• पशु परीक्षण का इतिहास
• अरबिडोप्सिस थालियाना (Arabidopsis thaliana) पर अनुसंधान का इतिहास
• केनोरहाब्डाइटिस एलिगेंस (Caenorhabditis elegans) पर अनुसंधान का इतिहास
• मॉडल जीवों की सूची
• अनुक्रमित जीनोम की सूची

संदर्भ

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स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के “History of model organisms” लेख का अनुवाद। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_model_organisms यह अनुवाद स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।