भारतीय विज्ञान संस्थान-बेंगलुरु, सीडर-सायनाइ मेडिकल सेंटर-यूएसए और क्लीवलैंड क्लिनिक फ़ाउंडेशन- यूएसए के शोधकर्ताओं द्वारा एक अध्ययन में जीवन के विकास को लेकर लम्बे समय से अनसुलझा एक रहस्य सुलझाया गया लगता है। ‘द जर्नल ऑफ बायोलॉजिकल केमिस्ट्री’ में प्रकाशित अध्ययन, आज से करीब एक अरब साल पहले के जानवरों के पूर्वजों में दो जीनों के संलयन के बारे में एक ठोस व्याख्या प्रदान करता है।
जीवित जीव प्रोटीन बनाते हैं, जो उनके डीएनए में पाए जाने वाले साधनों का उपयोग करके विभिन्न महत्त्वपूर्ण कार्य करते हैं। प्रोटीन बनाने की इस प्रक्रिया को , जिसे ट्रांसलेशन भी कहा जाता है, हमारी कोशिकाओं में मौजूद ट्रांसफर आरएनए (टीआरएनए) नामक छोटे अणुओं से सहायता मिलती करती है। अंतरण के दौरान, प्रत्येक टीआरएनए अणु एक अमीनो एसिड का वहन करता है, जो हमारे डीएनए में उपलब्ध सूचना द्वारा निर्देशित रूप से एक विशिष्ट क्रम में जुड़ा हुआ है। एमिनो एसिड-टीआरएनए सिंथेटेज नामक एक एंज़ाइम एमिनो एसिड के साथ एक टीआरएनए अणु को फ्यूज करने के लिए आवश्यक है।
एक प्रोटीन बनाने के लिए आवश्यक २० अमीनो एसिड के लिए २० अलग-अलग अमीनोसिल टीआरएनए सिंथेटिस हैं। हालाँकि, जानवरों और उनके अभिन्न एकल-कोशिका वाले जीवों (जिन्हें होलोज़ोअन्स कहा जाता है) में, अमीनो एसिड ग्लूटामिक एसिड, और प्रोलाइन के अनुरूप सिर्फ एक टीआरएनए सिंथेटेज़ है। इसे ग्लूटामिल-प्रोलिल-टीआरएनए सिंथेटेस (ईपीआरएस) कहा जाता है। जीन, जो कभी दो एंजाइमों के लिए कूटबद्ध होते थे और इन अमीनो एसिड को टीआरएनए के साथ बाँधने में मदद करते थे, के बारे में माना जाता है कि वे एक अरब साल पहले संगलित थे। इस संलयन के पीछे संभावित कारण वैज्ञानिक दुनिया के लिए अब तक एक रहस्य था।
वर्तमान अध्ययन में, शोधकर्ता एक गणितीय मॉडल का उपयोग कर इस रहस्य के पीछे के कारण को समझाने का प्रयास करते हैं। उनका प्रस्ताव है कि "इन दोनों जीनों के विशिष्ट संलयन में चयापचय, जैव रासायनिक, और पर्यावरणीय कारकों के संगम ने द्विभाजक जीन (ईपीआरएस) के निर्माण में योगदान दिया गया है"। इस शोध को वेलकम ट्रस्ट-डीबीटी इंडिया एलायंस और साइंस एंड इंजीनियरिंग रिसर्च बोर्ड द्वारा से वित्तीय सहायता दी गयी और इस अध्ययन को पत्रिका में ‘संपादक द्वारा चयनित’ मनोनीत किया गया।
शोधकर्ताओं का प्रस्ताव है कि जानवरों के विकास के दौरान, कोलेजन जैसे प्रोटीन युक्त प्रोटीन की उपस्थिति के कारण उनके विकास के दौरान अमीनो एसिड प्रोलाइन की मांग में काफी वृद्धि हुई। इसलिए, सेल में विद्यमान अधिकांश प्रोलाइन्स का उपयोग कर लिया गया, जिसके परिणामस्वरूप ’फ्री’ प्रोलाइन के स्तर में कमी आ गई । इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप प्रोलाइन के अग्रगामी ग्लूटामिक एसिड का स्तर कम हो गया, क्योंकि इसका अधिकतम भाग प्रोलाइन बनाने के लिए किया गया। ग्लूटामिक एसिड कोशिका में कई भूमिकायें निभाता है और दो अन्य अमीनो एसिड, आर्जिनिन और ग्लूटामाइन के संश्लेषण के लिए महत्त्वपूर्ण है। इसलिए, ग्लूटामिक एसिड के स्तर में कमी के विनाशकारी परिणाम हो सकते हैं।
शोधकर्ताओं का कहना है कि सेल में इन अमीनो एसिड के असंतुलन को रोकने के लिए प्रोलाइनऔर ग्लूटामिक एसिड के लिए संबंधित टीआरएनए सिंथेटिस का उत्पादन करने वाले दो जीनों को जोड़कर विकास ने इस समस्या को हल किया। उनके गणितीय मॉडल, जो मुक्त प्रोलाइन और ग्लूटामिक एसिड के की सेलुलर सांद्रता और टीआरएनए सिंथेटेस जीन के संलयन के साथ और उसके बिना, सिस्टम में उनके संबंधित टीआरएनए सिंथेटेस के प्रोटीन स्तर का समर्थन करते हैं जो इन दो अमीनो एसिड की विभिन्न स्थितियों में संलयन स्तर बनाए रखने में मदद करता है।
अध्ययन में दर्शाया गया है कि कैसे सेलुलर मशीनरी ने विकास के दौरान नई माँगों का सामना किया एवं, नवीन समाधानों की उत्पत्ति की । दिलचस्प बात यह है कि जानवर अभी भी इस जुड़े हुए ईपीआरएस जीन को बरकरार रखते हैं क्योंकि यह एक विकासवादी लाभ प्रदान करता है। लेखकों का कहना है कि, "इस सह-नियामक तंत्र का पर्याप्त विकासवादी लाभ लगभग सभी मौजूदा जानवरों में ईपीआरएस की दृढ़ता से प्रकट होता है।"