जीनोम विकास

जीनोम विकास इस बात का अध्ययन करता है कि विकासवादी समय के साथ जीनोम का आकार, संरचना और सामग्री कैसे बदलती है, जिसमें जीन दोहराव और ट्रांसपोज़ेबल तत्वों से लेकर पूरे जीनोम के पुनर्व्यवस्थापन और कोशिकीय वंशों के गहरे इतिहास तक शामिल है।

Definition

जीनोम विकास विभिन्न वंशों में जीनोम के संगठन, आकार और जीन सामग्री में परिवर्तनों का अध्ययन है। यह बताता है कि उत्परिवर्तन प्रक्रियाएं, चयन, बहाव और आनुवंशिक विनिमय मिलकर जीवन भर में देखी गई जीनोम वास्तुकला की विविधता का उत्पादन कैसे करते हैं।

Scope

यह विषय उन प्रक्रियाओं को शामिल करता है जो जीनोम वास्तुकला को आकार देती हैं: जीन और जीनोम दोहराव, ट्रांसपोज़ेबल तत्वों का प्रसार और नियंत्रण, जीनोम के आकार में भिन्नता और बहाव की भूमिका, क्षैतिज जीन स्थानांतरण, और कोशिकाओं और जीवन के प्रमुख डोमेन के विकास को फिर से बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले तुलनात्मक जीनोमिक्स।

Core questions

• जीन और पूरे-जीनोम दोहराव नई आनुवंशिक सामग्री और कार्य कैसे बनाते हैं?
• ट्रांसपोज़ेबल तत्व जीनोम के आकार और संरचना को कैसे आकार देते हैं?
• जीनोम का आकार इतना व्यापक रूप से क्यों भिन्न होता है, और चयन और बहाव की क्या भूमिकाएँ हैं?
• क्षैतिज जीन स्थानांतरण जीनोम और वंश विकास को कैसे प्रभावित करता है, विशेष रूप से रोगाणुओं में?

Key theories

जीनोम वास्तुकला की उत्परिवर्तन और बहाव-आधारित उत्पत्ति

जीनोम वास्तुकला का अधिकांश भाग, जिसमें इंट्रॉन, ट्रांसपोज़ेबल तत्वों और अतिरिक्त गैर-कोडिंग DNA का प्रसार शामिल है, को छोटी आबादी में चयन की कम दक्षता से समझाया जा सकता है, जिससे लगभग तटस्थ संरचनात्मक विशेषताओं को जमा होने दिया जा सकता है।

गहरा कोशिकीय और जीनोमिक विकास

संरक्षित जीनों का तुलनात्मक विश्लेषण कोशिकीय वंशों और जीवन के प्रमुख डोमेन के गहरे विचलन को फिर से बनाता है, यह दर्शाता है कि जीनोम और कोशिकाएं कैसे सह-विकसित हुईं।

Mechanisms

जीनोम जीन और पूरे जीनोम के दोहराव के माध्यम से बदलते हैं, जो अनावश्यक प्रतियां प्रदान करता है जो नए कार्यों में भिन्न हो सकती हैं या खो सकती हैं। ट्रांसपोज़ेबल तत्व जीनोम के भीतर प्रतिकृति करते हैं और, मेजबान नियंत्रण और जनसंख्या के आकार के आधार पर, जीनोम के आकार का विस्तार कर सकते हैं और विनियमन को नया रूप दे सकते हैं। जीनोम का आकार बहुत भिन्न होता है और यह अतिरिक्त DNA के खिलाफ चयन और छोटी आबादी में लगभग तटस्थ प्रविष्टियों के बहाव-संचालित संचय के बीच संतुलन से प्रभावित होता है। क्षैतिज जीन स्थानांतरण विशेष रूप से प्रोकैरियोट्स के बीच, वंशों में जीन को स्थानांतरित करता है, जिससे वृक्ष-जैसी विरासत जटिल हो जाती है। टैक्सोन में तुलनात्मक जीनोमिक्स इन प्रक्रियाओं और कोशिकीय जीवन के गहरे इतिहास को फिर से बनाता है।

Clinical relevance

जीनोम-विकास प्रक्रियाएं क्षैतिज स्थानांतरण द्वारा एंटीबायोटिक-प्रतिरोध जीन के प्रसार, रोग में ट्रांसपोज़ेबल तत्वों की गतिविधि, और मानव स्वास्थ्य के लिए प्रासंगिक जीन परिवारों के दोहराव और भिन्नता को रेखांकित करती हैं, जो जीनोमिक चिकित्सा और संक्रामक-रोग नियंत्रण को सूचित करती हैं।

History

ओहनो के 1970 के काम ने विकासवादी नवीनता के स्रोत के रूप में जीन और जीनोम दोहराव पर जोर दिया। वोएस और फॉक्स के 1977 में राइबोसोमल RNA के उपयोग ने आर्किया का खुलासा किया और कोशिकीय विकास को फिर से परिभाषित किया, और जीनोमिक युग से तुलनात्मक और जनसंख्या-जीनोमिक दृष्टिकोणों, जिसमें लिंच का बहाव-आधारित सिद्धांत शामिल है, ने जीनोम वास्तुकला की समझ को बदल दिया।

Debates

जीनोम वास्तुकला को आकार देने में चयन बनाम बहाव

क्या जीनोम का आकार, इंट्रॉन बहुतायत और ट्रांसपोज़ेबल-तत्व भार जैसी विशेषताएं मुख्य रूप से अनुकूली हैं या छोटी आबादी में कम चयन दक्षता के लगभग तटस्थ परिणाम हैं, इस पर सक्रिय रूप से बहस चल रही है।

Key figures

• Susumu Ohno
• Michael Lynch
• Carl Woese
• Ford Doolittle

Seminal works

• lynch2007
• woeseFox1977
• saetreRavinet2019

Frequently asked questions

जीवों के बीच जीनोम का आकार इतना भिन्न क्यों होता है?

क्योंकि जीनोम का आकार ट्रांसपोज़ेबल तत्वों और गैर-कोडिंग DNA के संचय, अतिरिक्त DNA के खिलाफ चयन की शक्ति, और चयन की दक्षता सहित बलों के संतुलन को दर्शाता है, जो छोटी आबादी में कमजोर होता है और लगभग तटस्थ DNA को जमा होने देता है।

क्षैतिज जीन स्थानांतरण क्या है?

क्षैतिज जीन स्थानांतरण माता-पिता से संतान में विरासत के अलावा अन्य तरीकों से जीवों के बीच आनुवंशिक सामग्री का संचलन है; यह प्रोकैरियोट्स में आम है और एंटीबायोटिक प्रतिरोध जैसे लक्षणों के तेजी से प्रसार में योगदान देता है।