58वीं पीढ़ी का पतन
दो दशकों तक लगातार प्रयोग करने के बाद, जापानी वैज्ञानिक स्तनधारियों की अनिश्चितकाल तक क्लोनिंग करने की कोशिश में एक जैविक बाधा तक पहुंच गए हैं। 2005 से 2025 तक चले एक अध्ययन में, यामानाशी विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने एक ही मादा दाता से 1,200 से अधिक क्लोन चूहे तैयार किए और लगातार 57 पीढ़ियों तक क्लोनिंग की। लेकिन जब उन्होंने 58वीं पीढ़ी बनाने की कोशिश की, तो सभी नवजात जन्म के एक दिन के भीतर मर गए। यह पहला प्रत्यक्ष वैज्ञानिक प्रमाण है कि स्तनधारी केवल क्लोनिंग के जरिए अपनी प्रजाति को बनाए नहीं रख सकते।
विषय-सूची
Nature Communications पत्रिका में प्रकाशित यह शोध स्तनधारियों में लगातार क्लोनिंग की एक स्पष्ट सीमा स्थापित करता है। यह पहले की उस धारणा के विपरीत है कि सावधानी से किए जाने पर यह प्रक्रिया हमेशा जारी रह सकती है। वरिष्ठ लेखक तेरुहिको वाकायामा, जिन्होंने अपना करियर क्लोनिंग अनुसंधान को समर्पित किया है, ने इन निष्कर्षों पर निराशा जताई।
हमें लगता था कि हम अनंत संख्या में क्लोन बना सकते हैं। इसी वजह से ये नतीजे इतने निराशाजनक हैं। फिलहाल, हमारे पास इस सीमा को पार करने का कोई उपाय नहीं है।
शोधकर्ताओं ने इस घटना को "उत्परिवर्तनजनित पतन" बताया है। यह मुलर के रैचेट के नाम से जानी जाने वाली एक सदी पुरानी विकासवादी अवधारणा की पुष्टि करती है। इसके अनुसार, अलैंगिक प्रजनन में हानिकारक उत्परिवर्तन अनिवार्य रूप से जमा होते जाते हैं, जब तक कि उस वंश का जीवित रहना संभव न रहे। पौधे और कुछ सरल जीव बिना किसी स्पष्ट सीमा के क्लोन के रूप में प्रजनन कर सकते हैं, लेकिन स्तनधारी इस आनुवंशिक जाल से निकल पाने में जैविक रूप से असमर्थ दिखते हैं।
दो दशकों की आनुवंशिक मैराथन
यह प्रयोग जनवरी 2005 में शुरू हुआ। उस समय वाकायामा की टीम ने दैहिक कोशिका के केंद्रक स्थानांतरण तकनीक का इस्तेमाल करके भूरे फर वाली एक मादा दाता चूही का पहला क्लोन बनाया। इस तकनीक में दाता कोशिका का केंद्रक निकाला जाता है (इस मामले में, विकसित हो रहे अंडों को पोषण देने वाली क्यूम्यलस कोशिका से) और उसे ऐसे निषेचित न किए गए अंडे में प्रत्यारोपित किया जाता है, जिसका मूल केंद्रक पहले ही निकाल दिया गया हो। इसी तरीके से 1996 में डॉली भेड़ और 1998 में पहली क्लोन चूहिया क्यूम्यूलिना बनाई गई थी।
पहला क्लोन तीन महीने का हुआ तो शोधकर्ताओं ने उसका क्लोन बनाया, फिर उस क्लोन का क्लोन बनाया। यह चक्र हर तीन से चार महीने में दोहराया गया। बाद के सभी क्लोन मादाएं थीं और उनका फर मूल दाता की तरह भूरा था। पूरी प्रक्रिया में टीम ने कड़ी एकरूपता बनाए रखी। अलग-अलग कारकों का प्रभाव कम करने के लिए सभी पीढ़ियों में केंद्रक स्थानांतरण का काम उन्हीं दो शोधकर्ताओं ने किया।
पहली 25 पीढ़ियों तक नतीजे बेहद उत्साहजनक दिखे। सफलता दर में सुधार हुआ: शुरुआती प्रयासों में यह 7% थी, जो 26वीं पीढ़ी तक बढ़कर 15.5% हो गई। चूहों में कोई दिखाई देने वाली शारीरिक असामान्यता नहीं थी, वे लगभग दो साल का सामान्य जीवन जीते थे और सामान्य नर चूहों के साथ प्रजनन करने पर स्वस्थ संतान पैदा करते थे। 2013 में वाकायामा की टीम ने शुरुआती निष्कर्ष प्रकाशित किए, जिनसे संकेत मिला कि लगातार क्लोनिंग शायद अनिश्चितकाल तक जारी रखी जा सकती है।
हालांकि, उस शुरुआती अध्ययन में शोधकर्ताओं ने गहन आनुवंशिक अनुक्रमण नहीं किया था। जब उन्होंने अगले 13 वर्षों तक प्रयोग जारी रखा और अलग-अलग पीढ़ियों के क्लोनों के जीनोम का विश्लेषण किया, तो उन्हें उत्परिवर्तनों के जमा होने का एक चिंताजनक क्रम दिखाई दिया, जो अंततः इस वंश के विनाश का कारण बना।
फोटोकॉपी की समस्या
छठी से 57वीं पीढ़ी तक के दस क्लोन चूहों के पूरे जीनोम अनुक्रमों का विश्लेषण करके शोधकर्ताओं ने वंश में जमा हुए करीब 3,700 एकल न्यूक्लियोटाइड रूपांतर और 80 इंसर्शन-डिलीशन उत्परिवर्तन पहचाने। हर पीढ़ी में आनुवंशिक कोड में औसतन 69.4 एकल न्यूक्लियोटाइड बदलाव और 1.4 संरचनात्मक परिवर्तन जुड़ते गए। कुछ स्थितियों में ये दरें प्राकृतिक उत्परिवर्तन दरों के बराबर हैं, लेकिन मुख्य फर्क यह है कि समय के साथ इन त्रुटियों का क्या होता है।
शोधकर्ताओं ने इस प्रक्रिया की तुलना किसी तस्वीर की बार-बार फोटोकॉपी करने से की। पहली प्रति मूल तस्वीर जैसी ही दिखती है, लेकिन उसमें छोटी-मोटी खामियां होती हैं। जब उस प्रति की फिर फोटोकॉपी की जाती है, तो खामियां बढ़ जाती हैं। दर्जनों बार ऐसा करने के बाद तस्वीर मूल से बहुत अलग दिखने लगती है। जैविक रूप से, लैंगिक प्रजनन के दौरान होने वाले आनुवंशिक पुनर्संयोजन के बिना, हानिकारक उत्परिवर्तनों को वंश से हटाने का कोई तरीका नहीं रहता।
27वीं पीढ़ी तक बड़े पैमाने की संरचनात्मक असामान्यताएं दिखने लगीं। इनमें गुणसूत्रों का स्थानांतरण और विषमयुग्मजीता का नुकसान शामिल था। कई चूहों में X गुणसूत्र की पूरी प्रतियां गायब हो गईं। बाद की पीढ़ियों में यह दोष तेजी से आम होता गया। ये संरचनात्मक रूपांतर खास तौर पर खतरनाक साबित हुए, क्योंकि इन्होंने साधारण बिंदु-उत्परिवर्तनों की तुलना में जीनोम के बड़े हिस्सों को प्रभावित किया।
प्राकृतिक संभोग से पैदा किए गए चूहों की तुलना में उत्परिवर्तनों का बोझ तीन गुना था। 57वीं पीढ़ी तक जीवित रहने की दर गिरकर 0.6% रह गई। हालांकि ये जानवर बाहर से स्वस्थ दिखते थे, लेकिन उनमें मौजूद घातक आनुवंशिक क्षति 58वीं पीढ़ी में प्राणघातक साबित हुई।
लैंगिक प्रजनन क्यों अहम है
यह अध्ययन इस बात के मजबूत प्रमाण देता है कि स्तनधारियों में अलैंगिक क्लोनिंग के बजाय लैंगिक प्रजनन का विकास क्यों हुआ। जब शोधकर्ताओं ने 20वीं, 50वीं और 55वीं पीढ़ी की मादा क्लोन चूहियों का सामान्य नर चूहों से प्रजनन कराया, तो नतीजों में बड़ा फर्क दिखा। 20वीं पीढ़ी की क्लोन चूहियों से प्रति बार औसतन 9.9 बच्चे हुए, जो प्राकृतिक रूप से पैदा किए गए चूहों के बराबर था। वहीं, 50वीं पीढ़ी की चूहियों से प्रति बार केवल 2.8 और 55वीं पीढ़ी की चूहियों से महज 2.2 बच्चे हुए।
सबसे अहम बात यह रही कि जब उन संतानों यानी मूल क्लोन की नातिनों का आगे प्रजनन कराया गया, तो उनके बच्चों की संख्या फिर बढ़कर प्रति बार 7.0 हो गई और आनुवंशिक विश्लेषण में उनके जीनोम सामान्य पाए गए। लैंगिक प्रजनन ने गुणसूत्रों के पुनर्संयोजन और प्राकृतिक चयन के जरिए जमा हुए उत्परिवर्तनों को प्रभावी ढंग से छांट दिया था।
वाकायामा ने इस प्रक्रिया को सरल शब्दों में समझाया:
क्लोनिंग में सभी जीन अगली पीढ़ी तक पहुंचते हैं, यानी सभी दोषपूर्ण जीन भी आगे जाते हैं। चूंकि ये सभी उत्परिवर्तन लगातार जमा होते रहते हैं, इसलिए स्तनधारी क्लोनिंग के जरिए अपनी प्रजाति को बनाए नहीं रख सकते।
यह निष्कर्ष मुलर के रैचेट का समर्थन करता है। आनुवंशिकीविद् हरमन जोसेफ मुलर ने 1932 में यह सैद्धांतिक मॉडल पेश किया था। इसके अनुसार, अलैंगिक वंशों में हानिकारक उत्परिवर्तन अनिवार्य रूप से जमा होते जाते हैं, जब तक कि वे "उत्परिवर्तनजनित पतन" और विलुप्ति तक न पहुंच जाएं। बैक्टीरिया और कुछ सरल जीव दूसरे तरीकों से उत्परिवर्तनों को हटा सकते हैं, लेकिन स्तनधारी पीढ़ियों तक जीनोम की अखंडता बनाए रखने के लिए लैंगिक प्रजनन से होने वाले आनुवंशिक फेरबदल पर निर्भर दिखते हैं।
तकनीकी सीमाएं और जैविक वास्तविकता
पूरे प्रयोग के दौरान शोधकर्ताओं ने ट्राइकोस्टैटिन ए (TSA) का इस्तेमाल किया। यह हिस्टोन डीएसीटाइलेज़ अवरोधक है, जो डीएनए की प्रोटीन पैकेजिंग को ढीला करके केंद्रक के पुनःप्रोग्रामन को बढ़ावा देता है। इससे भ्रूण के शुरुआती विकास के दौरान जीन ठीक से सक्रिय हो पाते हैं। यह रासायनिक सहायता शुरुआती सफलता के लिए अहम साबित हुई और मानक तरीकों की तुलना में क्लोनिंग की दक्षता छह गुना तक बढ़ा दी।
50 पीढ़ियों के बाद भी TSA प्रभावी रहा। इसके साथ किए गए केंद्रक स्थानांतरण में सफलता दर 5.4% रही, जबकि इसके बिना यह 1.6% थी। इससे पता चला कि बाद की पीढ़ियों में विफलता का कारण एपिजेनेटिक असामान्यताएं (जीन के अभिव्यक्त होने के तरीके में गड़बड़ियां) नहीं थीं, बल्कि डीएनए अनुक्रम में मौजूद स्थायी आनुवंशिक उत्परिवर्तन थे।
विश्लेषण से पता चला कि बाद की पीढ़ियों के क्लोनों के अंडाणु (अंड कोशिकाएं) के केंद्रक और कोशिकाद्रव्य, दोनों क्षतिग्रस्त थे। जब शोधकर्ताओं ने 56वीं पीढ़ी के क्लोन के अंडे का केंद्रक स्वस्थ आनुवंशिक सामग्री से बदला, या क्लोन का केंद्रक रखते हुए कोशिकाद्रव्य बदला, तो दोनों संयोजनों से विकास के नतीजे खराब रहे। इससे कोशिका को हुए व्यापक नुकसान का संकेत मिला।
इन आनुवंशिक खामियों के बावजूद, जन्म तक जीवित रहने वाले बाद की पीढ़ियों के अधिकांश क्लोन बाहर से स्वस्थ रहे। उनका जीवनकाल सामान्य था और उनमें कोई दिखाई देने वाली शारीरिक असामान्यता नहीं थी। उनके अपरा असामान्य रूप से बड़े थे, लेकिन सामान्य ढंग से काम करते थे। यह सहनशीलता दिखाती है कि जीव के स्तर पर स्तनधारी आनुवंशिक विविधता को अप्रत्याशित रूप से सहन कर सकते हैं, भले ही जमा होते उत्परिवर्तन अंततः क्लोनिंग जारी रखना असंभव बना दें।
संरक्षण और उद्योग पर असर
इन निष्कर्षों से क्लोनिंग तकनीक के उन संभावित इस्तेमालों पर गंभीर संदेह पैदा होता है, जिन्होंने जनता की कल्पना और शोध के लिए मिलने वाली धनराशि, दोनों को आकर्षित किया है। संरक्षण जीवविज्ञानी उम्मीद कर रहे थे कि संरक्षित कोशिकाओं से आनुवंशिक रूप से एक जैसे वैकल्पिक समूह बनाकर क्लोनिंग के जरिए लुप्तप्राय प्रजातियों को बचाया जा सकेगा। इसी तरह, कृषि शोधकर्ताओं ने प्रीमियम मांस को अधिक किफायती बनाने के लिए वाग्यू गोवंश जैसे श्रेष्ठ पशुओं का बड़े पैमाने पर उत्पादन करने की कल्पना की थी।
अध्ययन बताता है कि इन कामों पर बुनियादी जैविक सीमाएं लागू होती हैं। अलग-अलग पशुओं की क्लोनिंग संभव है, लेकिन लगातार क्लोनिंग के जरिए स्तनधारियों की ऐसी आबादी बनाना, जो खुद को बनाए रख सके, असंभव दिखता है। सर्वनाश के बाद प्रजातियों को फिर से बसाने के लिए जमी हुई कोशिकाओं का "सीड वॉल्ट" बनाकर आनुवंशिक भंडार बनाए रखने में भी जमा हुए उत्परिवर्तनों को हटाने के लिए लैंगिक प्रजनन की जरूरत होगी, केवल संरक्षित कोशिकाओं से क्लोन बनाना पर्याप्त नहीं होगा।
यह शोध समान क्लोनों की सेनाओं से जुड़े विज्ञान-कथा के परिदृश्यों की संभावना भी कम करता है। वाकायामा ने मजाकिया अंदाज में कहा कि इन नतीजों के मुताबिक स्टार वार्स की प्रीक्वल फिल्म "अटैक ऑफ द क्लोन्स" में दिखाए गए क्लोन सैनिक बनाना असंभव है। मृत बिल्लियों और कुत्तों की प्रतियां बनाने के लिए हजारों डॉलर लेने वाले पालतू पशु क्लोनिंग उद्योग को भी क्लोन किए गए पशुओं की आनुवंशिक समानता को लेकर सवालों का सामना करना पड़ता है।
शोधकर्ताओं ने जोर देकर कहा कि क्लोन मूल दाता की हूबहू प्रतियां नहीं होते। इस अध्ययन से पहले कुछ वैज्ञानिकों में भी यह गलत धारणा बनी हुई थी। हर क्लोन में अलग-अलग उत्परिवर्तन होते हैं, जो उसे मूल दाता और उसके साथ क्लोन किए गए अन्य पशुओं से आनुवंशिक रूप से अलग करते हैं।
समाधान की तलाश
वाकायामा मानते हैं कि मौजूदा तकनीक से उत्परिवर्तनों के जमा होने की समस्या का कोई समाधान नहीं है।
उन्होंने कहा, हालांकि उन्होंने ऐसा नवाचार करने का कोई ठोस रास्ता नहीं बताया।मेरा मानना है कि हमें ऐसी नई विधि विकसित करनी होगी, जो केंद्रक स्थानांतरण तकनीक में बुनियादी सुधार करे,
वैकल्पिक तरीकों में क्लोन किए गए वंशों को समय-समय पर लैंगिक प्रजनन की ओर लौटाकर उत्परिवर्तनों का बोझ घटाना और फिर क्लोनिंग शुरू करना शामिल हो सकता है। हालांकि, इससे शुद्ध आनुवंशिक वंश बनाए रखने का उद्देश्य ही विफल हो जाता है। जीन-संपादन तकनीकों से उत्परिवर्तन जमा होने से पहले उन्हें सैद्धांतिक रूप से सुधारा जा सकता है, लेकिन हजारों जमा हुए रूपांतरों में से कौन-से हानिकारक हैं, यह पहचानना अब भी तकनीकी रूप से चुनौतीपूर्ण है।
अध्ययन की अवधि को देखते हुए इसे जल्द दोहराए जाने की संभावना कम है। शोधकर्ताओं ने 20 वर्षों में केंद्रक स्थानांतरण के 30,000 से अधिक प्रयास किए। इसके लिए ऐसे संसाधनों और धैर्य की जरूरत थी, जो बहुत कम प्रयोगशालाओं के पास हो सकते हैं। यूरोपीय नियमों के तहत आज पशु अनुसंधान में इतने लंबे प्रयोग की अनुमति मिलने की संभावना कम है। इसलिए यह एक अनूठा आंकड़ा-संग्रह है, जिसे कई वर्षों तक चुनौती देना मुश्किल हो सकता है।
मुख्य बातें
- जापानी शोधकर्ताओं ने एक दाता से 1,206 चूहे तैयार करते हुए 20 वर्षों में लगातार 58 पीढ़ियों तक क्लोनिंग की।
- 58वीं पीढ़ी के सभी क्लोन जन्म के एक दिन के भीतर मर गए। इससे स्तनधारियों में लगातार क्लोनिंग की पहली प्रत्यक्ष सीमा सामने आई।
- आनुवंशिक उत्परिवर्तन प्राकृतिक प्रजनन की तुलना में तीन गुना दर से जमा हुए। इनमें X गुणसूत्रों का गायब होना और डीएनए में बड़े संरचनात्मक बदलाव शामिल थे।
- निष्कर्ष मुलर के रैचेट सिद्धांत की पुष्टि करते हैं और दिखाते हैं कि अलैंगिक प्रजनन से स्तनधारियों में अनिवार्य रूप से "उत्परिवर्तनजनित पतन" होता है।
- बाद की पीढ़ियों के क्लोनों का सामान्य नर चूहों से प्रजनन कराने पर लैंगिक प्रजनन उत्परिवर्तनों के जमाव को उलटने में सक्षम साबित हुआ और स्वस्थ नातिनें पैदा हुईं।
- लुप्तप्राय प्रजातियों का बचाव, पशुधन का बड़े पैमाने पर उत्पादन और पालतू पशुओं की क्लोनिंग जैसे इस्तेमालों पर इन आनुवंशिक सीमाओं के कारण बुनियादी जैविक बाधाएं हैं।
- शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला कि पौधों और सरल जीवों के विपरीत, स्तनधारी केवल क्लोनिंग के जरिए अपनी प्रजाति को अनिश्चितकाल तक बनाए नहीं रख सकते।
