पक्षी जीनोम प्रकल्प (B10K Project)

निसर्गात सुमारे १०,३०० विविध प्रजातींचे पक्षी आढळतात. या त्यांच्या विविधतेचे कारण जनुकीय अभ्यासातून शोधण्याचे वैज्ञानिकांनी ठरवले. यातूनच ‘पक्षी दहा हजार जीनोम प्रकल्प (B10K)’ या प्रकल्पाची निर्मिती झाली. पक्ष्यांची संख्या १० हजार असल्याने प्रकल्पाचे नाव B10K−Bird Ten Thousand असे ठेवण्यात आले.

अधिवास, पायाची बोटे, चोच, डोळे, नखे, खाद्य, अंगावरील पिसे, शेपटीतील पिसे, रात्रसंचारी की दिनसंचारी अशा दृश्य लक्षणांवरून केलेले आहे. ‘ट्री ऑफ लाईफ’ या वर्गीकरण विज्ञानाच्या सर्वांत महत्वाकांक्षी प्रकल्पामध्ये उभयचर, सरीसृप, पक्षी आणि स्तनी वर्गातील सुमारे २०,००० जातींचा समावेश अ‍ॅम्निओटा (Amniota) म्हणजे गर्भावरण पिशवीमध्ये असलेले ‘उल्बी’ उपसंघात केला आहे. काही ठिकाणी पक्षी म्हणजे उडणारे सरिसृप असा उल्लेख केलेला आहे. नेहमीच्या वर्गीकरणात पक्ष्यांचे वर्गीकरण २८ गणांमध्ये केलेले आहे. सध्या वर्गीकरण करताना एखाद्या दोन जाती व प्रजातीच्या सहसंबधावरून ते सुद्धा त्यांच्या जीनोममध्ये किती समानता किंवा विषमता आहे यावरून वर्गीकरण केले जाते. या वर्गीकरणाच्या पद्धतीकरिता ‘B10K’ प्रकल्प सुरू करण्यात आला. या प्रकल्पामध्ये आधी पक्ष्यांचे जीनोम शोधणे व त्यावरून त्यांचे वर्गीकरण करणे असा उद्देश ठेवण्यात आला. यातील B म्हणजे बर्ड (BIRD). 10K म्हणजे पृथ्वीवर आस्तित्वात असलेले अंदाजे दहा हजार पक्षी. K हे अक्षर इंग्रजीत हजार संख्या दर्शवते. K हे किलो या ग्रीक शब्दाचे लघुरूप आहे. ग्रीक भाषेत किलो म्हणजे एक हजार. सर्व इंग्रजी जाणणाऱ्या राष्ट्रात किलो हा शब्द एक हजार संख्या दर्शवतो. दहा हजार पक्षी म्हणून ‘10K’ किंवा “बर्ड 10,000 जीनोम प्रोजेक्ट”. परंतु, प्रत्यक्षात पक्ष्यांची संख्या १०,५०० आहे. दहा हजार पक्ष्यांच्या जीनोम क्रमानिर्धारणातून पृष्ठवंशी संघातील एका मोठे वैविध्य असणाऱ्या वर्गाबद्दल अधिक माहिती मिळेल यासाठी हा प्रकल्प घेण्यात आला. या प्रकल्पाची अधिकृत घोषणा ३ जून २०१५ रोजी नेचर या प्रतिष्ठित विज्ञान नियतकालिकात करण्यात आली.

१८२६ साली गॅलापागोस बेटावरील फिंच पक्ष्यांची विविधता पाहून डार्विन यांना ‘जाती उदय’ (Origin of species) ही कल्पना सुचली. पाळीव कबूतरांच्या अभ्यासातून त्यांनी उत्क्रांती सिद्धांत मांडला. या पक्ष्यांच्या विविधतेतून अनेक जीवविज्ञानातील शाखा सुरू झाल्या; उदा., ए. आर. वॉलेस यांचा जैवभौगोलिक विभाग (Biogeography), मायर यांचा प्रजाती संश्लेषण (Synthesis of speciation), मॅक आर्थर आणि विल्सन यांची इन्शुलर बायोजिओग्राफी (Insular or island biogeography), टिनबर्जन यांचे वर्तनविज्ञान (Ethology) आणि हॅमिल्टन यांचे नाते सारखेपणा (Kinship theory of genomic imprinting proposes). १०,५०० जिवंत प्रजाती असलेला पृष्ठवंशी संघातील हा सर्वांत मोठा भूचर समूह आहे. बहुतेक सर्व भूप्रदेश व काही विशिष्ट जलप्रदेश पक्ष्यांनी व्यापलेला आहे. प्रदेशानुसार अनुकूलन हे वैशिष्ट्य असणारा हा समूह आहे. पक्ष्यांच्या अभ्यासातून समूह आनुवंशिकता (Population genetics), चेताजीवविज्ञान (Neurobiology), भ्रूणविकास, प्राणी संवर्धन यांची अधिक माहिती वैज्ञानिकांना मिळाली आहे.

**४८ प्रजाती व ३८ गण क्रमनिर्धारणातून बनवलेला पक्षी कुल वृक्ष**

पाळीव पक्षी हा जागतिक अन्नसमस्या दूर करण्याचा महत्वाचा स्त्रोत आहे. पुरातन काळापासून अंडी, मांस, पिसे आणि संस्कृती यांच्याशी पक्षी जोडलेले आहेत. जागतिक आरोग्य समस्येचा भाग म्हणून एव्हियन एन्फ्लुएंझा, वेस्ट नाईल विषाणू आणि इतर प्राण्यांपासून उद्भवणारे रोग यांमुळे मानवी मृत्यू होतात. कृषि उत्पन्नावर अवलंबून असलेले पक्षी दरवर्षी लाखो टन तयार धान्य फस्त करतात. भविष्यात पक्षिविज्ञान शाखेमधून मूलभूत वैज्ञानिक संशोधन आणि मानवी समुदायाची जैव सुरक्षा शोधता येणार आहे.

गेल्या दहा वर्षात जीनोम क्रमनिर्धारण तंत्र अधिक सुलभ व वेगवान झाले आहे. सजीवांच्या जीनोम क्रमनिर्धारणातून तंत्रज्ञान व पैसा उभा करता येतो हे यातून समजले. त्यामुळे पक्ष्यांचा वंशेतिहास उलगडणे हे पृष्ठवंशी सजीवातील आव्हानात्मक काम बीजिंग जीनोमिक इन्स्टिट्यूट (BGI), कोपनहेगन युनिव्हर्सिटी आणि ड्यूक युनिव्हार्सिटी येथील संशोधकांनी सुरू केले. याची सुरुवात १९९९ साली चालू झालेल्या मानवी जीनोम प्रकल्पापासून झाली होती. त्यांच्या आराखड्यानुसार २० देशांतील संशोधकांनी पक्ष्यांच्या बहुतेक सर्व गणातील ४८ प्रजातीतून एक कच्चा पक्ष्यांच्या उत्क्रांतीचा आराखडा बनवला. यामुळे आधुनिक पक्ष्यांचा वंशेतिहास व उत्क्रांतीतील कोडे उलगडण्यास मदत झाली.

या प्रकल्पामुळे पक्षी उत्क्रांती, विविधता आणि पक्षी वर्तन यातील अनेक प्रश्नांची उत्तरे मिळाली. या कामात अधिक मदत करण्यासाठी कुनमिंग इन्स्टिट्यूट ऑफ झूलॉजी (चायनीज अ‍ॅकॅडमी ऑफ सायन्स), यूएस येथील स्मिथसोनियन इन्स्टिट्यूट, डेन्मार्क येथील सेंटर ऑफ मॅक्रोइकॉलॉजी इव्होल्यूशन अ‍ॅन्ड क्लायमेट या तीन मोठ्या संस्था या प्रकल्पात सहभागी झाल्या.

पक्ष्यांचा लहान आकार व त्यामानाने कमी किचकट लक्षणे यांमुळे पक्ष्यांचा जीनोम इतर पृष्ठवंशी प्राण्यांच्या तुलनेत सुटसुटीत होता. पक्षी जीनोम प्रकल्पासाठी जगभरातील संग्रहालयांनी आपल्याकडील नमुन्यातून ऊती (Tissue) देऊ केल्या. या खात्रीलायक नमुन्यामुळे हा प्रकल्प करणे सोपे झाले. प्रकल्पामधून उपलब्ध झालेली माहिती संशोधकांसाठी खुली करण्यात आली आहे. प्रकल्पामुळे पक्ष्यांची बाह्य लक्षणे, शरीरक्रियाविज्ञान, पर्यावरण व वर्तन यामधून उत्क्रांती, परिसरविज्ञान व जैवविविधता यातील मूलभूत प्रश्नांची उत्तरे मिळण्यास मदत झाली.

हा प्रकल्प चार टप्प्यात करण्याची आखणी केलेली होती. प्रत्येक टप्पा पक्ष्यांच्या वर्गीकरणातील स्थानाप्रमाणे ठरवला गेला. याचा उद्देश पक्षिजीवविज्ञान व उत्क्रांती याबद्दलच्या माहितीतून संशोधनाच्या नव्या शाखा तयार होतील हा होता. या माहितीचा वापर इतर वर्गांची उत्क्रांती कळावी यासाठी होणार आहे.

B10K प्रकल्पाचे यश पक्षी वंशवृक्ष बनवण्यात आहे. वैज्ञानिकांनी काळजीपूर्वक ४८ पक्षी जीनोम क्रमनिर्धारणासाठी आणि तुलनात्मक अभ्यासासाठी निवडले. यातील ३२ पक्षी निओग्नॅथी उपवर्गातील आणि दोन पक्षी पॅलिओग्नॅथी गणातील होते. त्यांच्या जीनोमवरून त्याचे उत्क्रांतीतील स्थान निश्चित केले. आधुनिक पक्ष्यांना पक्षिवर्गीकरणात निओग्नॅथी (Neognathae) अशी संज्ञा आहे. Neo म्हणजे ‘नव’ Gnatha म्हणजे ‘जबडा’. हे सर्व पक्षी निओग्नॅथी म्हणजे ‘नवपक्षी वंश’ उपवर्गातील आहेत. तुलनेने हे अधिक आधुनिक आहेत. याउलट पॅलिओग्नॅथी (Palaeognathae) म्हणजे ‘प्राचीन पक्षी वंश’ या उपवर्गात उडण्याची क्षमता नसलेले पक्षी उदा., टिनामूस (Tinamous) तसेच फक्त धावण्याची क्षमता असलेले किवी, शहामृग, एमू यांसारखे पक्षी यांचा समावेश होतो.

परस्पर प्रजाती गण एकमेकांपासून किती दूर किंवा जवळ आहेत यास फायलोजीनोमिक्स (Phylogenomics; जीनोम आधारित वर्गीकरण विज्ञान) असे म्हणतात. उदा., माणूस−होमो सेपियन्स (Homo sapiens) व चिम्पांझी−पॅन ट्रोग्लोडाइट (Pan troglodytes) यांचा जीनोम ९६% जुळतो. पक्षी जीनोम विश्लेषणामधून पक्षी जीनोम उत्क्रांती, लिंग गुणसूत्र बदल, पक्ष्यांच्या उड्डाणातील रेणवीय कारणे, पक्ष्यांचे दात नाहीसे होण्यामागील कारणे, पक्ष्यांच्या गाण्याचे रहस्य याबद्दलची माहिती नव्याने मिळाली. पक्षी जीनोम विश्लेषणासाठी आलेल्या अडचणी, नव्या माहिती विश्लेषण पद्धती विकसित कराव्या लागल्या. ५० वैज्ञानिक लेख या निमित्ताने प्रसिद्ध झाले. सायन्स या विज्ञान नियतकालिकाच्या १२ डिसेंबर २०१४ च्या खास अंकात यातील बहुतेक लेख प्रसिद्ध झाले आहेत.

१२ नोव्हेंबर २०२१ रोजी B10K उपक्रमाबद्दल नेचर या विज्ञान जगातील नियतकालिकाने या प्रकल्पबद्दल शीर्षक अंक प्रसिद्ध केला आहे. या अंकामध्ये पक्षी वर्गातील ३६३ प्रातीनिधिक पक्ष्यांच्या जीनोमचे क्रमनिर्धारण केलेले आहे. यामधून एकंदरीत ९२% पक्ष्यांचे क्रमनिर्धारण झालेले आहे. या प्रकल्पामधून मिळालेल्या जनुकांच्या माहितीवरून एखादे जनुक पुन्हा पुन्हा कसे विविध जातीप्रजातींमध्ये येत राहते याचा उलगडा होण्यास मदत झाली. भविष्यात ‘जीनोम विविधता व त्याचा तुलनात्मक अभ्यास’ हे नवे क्षेत्र सुरू होण्यामध्ये B10K या प्रकल्पाचा महत्त्वाचा सहभाग असणार आहे.

पहा : जीनोम आधारित पक्ष्यांचे वर्गीकरण, पक्षिवर्गीकरण, सजीव वर्गीकरण.

संदर्भ :