ജനറ്റിക്ക് ഇക്കോളജി വന്യജീവി സംരക്ഷണയജ്ഞങ്ങളെ എങ്ങനെ സഹായിക്കുന്നു?

Read Time:14 Minute

നവീൻ പ്രസാദ് അലക്സ്
M.Sc. Biological Sciences, University of Turku, Finland

ഗ്രിഗർ മെൻഡലിന്റെ 200ാം ജന്മവാർഷികത്തിന്റെ ഭാഗമായി ലൂക്ക പ്രസിദ്ധീകരിക്കുന്ന ജനിതകശാസ്ത്ര ലേഖന പരമ്പര…

കാലാവസ്ഥാ വ്യതിയാനം, നഗരവൽക്കരണം, വനനശീകരണം, മനുഷ്യ-വന്യജീവി സംഘർഷങ്ങൾ, എന്നിവ ലോകത്തിലെ വിവിധ ജീവിവർഗങ്ങൾക്ക് വെല്ലുവിളിയായികൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്. WWF-ന്റെ 2020-ലെ ലിവിംഗ് പ്ലാനറ്റ് റിപ്പോർട്ടിലെ ഭയപ്പെടുത്തുന്ന ഒരു കാര്യം : 1970 മുതൽ ലോകത്ത് സസ്തനി, പക്ഷി, മത്സ്യം, ഉരഗങ്ങൾ, ഉഭയജീവികൾ എന്നിവയിൽ ശരാശരി 68% കുറവ് ഉണ്ടായിട്ടുണ്ട് എന്നതാണ്.

ജനറ്റിക് ഇക്കോളജി

ഹരിതഗൃഹ ബഹിർഗമനം നിലവിലെ സ്ഥിതിയിൽ തുടരുകയാണെങ്കിൽ, 2050-തിനുള്ളിൽ കാലാവസ്ഥാ വ്യതിയാനം ഭൂമിയിലെ മൂന്നിലൊന്ന് മൃഗങ്ങളുടെയും സസ്യജാലങ്ങളുടെയും വംശനാശത്തിന് കാരണമാകുമെന്ന് ശാസ്ത്രജ്ഞർ പ്രവചിക്കുന്നു. അതിനാൽ തന്നെ നമുക്ക് ലഭ്യമായിട്ടുള്ള എല്ലാ ശാസ്ത്ര- സാങ്കേതിക വിദ്യയുടെയും സഹായം ജൈവവൈവിധ്യത്തിന്റെ സംരക്ഷണത്തിനായി ഉപയോഗിക്കേണ്ടതുണ്ട്. ഇത്തരത്തിൽ ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഒരു ശാസ്ത്ര രീതിയാണ് ജനറ്റിക് ഇക്കോളജി.

ഒരു ജീവിവർഗ്ഗത്തിന്റെ വളർച്ച അല്ലെങ്കിൽ തകർച്ച, പുതിയ ജീവിവർഗങ്ങളുടെ രൂപീകരണം, വംശനാശം, അധിനിവേശം, ജീവിവർഗങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള സമ്പർക്കം തുടങ്ങിയ പാരിസ്ഥിതിക പ്രക്രിയകളെ മനസ്സിലാക്കുന്നതിനായി ജനിതക സാങ്കേതിക വിദ്യകളും ഇക്കോളജിക്കൽ ഡാറ്റയും സംയോജിപ്പിക്കുന്ന ഒരു ഇന്റർ-ഡിസിപ്ലിനറി ശാസ്ത്രിയ സമീപനമാണ് ജനറ്റിക് ഇക്കോളജി.

ജനറ്റിക് ഇക്കോളജി പഠനങ്ങളിൽ, പാരിസ്ഥിതിക പ്രശ്നങ്ങളെ അഭിസംബോധന ചെയ്യുന്നതിനായി ഫീൽഡ്, നിരീക്ഷണ പഠനങ്ങളുടെ പശ്ചാത്തലത്തിൽ ജനിതക ഡാറ്റ വിശകലനം ചെയ്യുന്നു.

തന്മാത്രാ മാർക്കറുകൾ

ജീവജാലങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള ജനിതക വിവരങ്ങൾ ‘തന്മാത്രാ മാർക്കറുകളുടെ (molecular marker) രൂപത്തിലാണ് ശേഖരിക്കുന്നത്. തന്മാത്രാ മാർക്കറുകൾ സ്പീഷിസുകൾ, ജീവി സമൂഹങ്ങൾ (animal populations), ഒരേ വർഗ്ഗത്തിൽ പെടുന്ന വിവിധ ജീവികൾ (individual) -തമ്മിൽ ഉള്ള ജനിതക വ്യത്യാസങ്ങൾ മനസിലാക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു. തന്മാത്രാ ജീവശാസ്ത്രജ്ഞർ തുടക്കത്തിൽ individual കൾ തമ്മിലുള്ള ജനിതക വ്യത്യാസങ്ങൾ തിരിച്ചറിയാൻ മൃഗങ്ങളിൽ നിന്നോ ചെടികളിൽ നിന്നോ പ്രോട്ടീനുകൾ വേർതിരിച്ചെടുക്കുകയും അവയെ തന്മാത്രാ മാർക്കറുകളായി ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്തു. എന്നാൽ ടിഷ്യുവിന്റെ വളരെ ചെറിയ സാമ്പിളുകളിൽ നിന്ന് ലഭിക്കുമെന്നതിനാൽ ഡിഎൻഎ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള മാർക്കറുകൾ പ്രോട്ടീൻ മാർക്കറുകളേക്കാൾ കൂടുതൽ പ്രചാരത്തിലായി.അവ കൈകാര്യം ചെയ്യാൻ എളുപ്പമുള്ളതും പ്രോട്ടീൻ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള മാർക്കറുകളേക്കാൾ കൂടുതൽ ജനിതക വ്യതിയാനങ്ങൾ കണ്ടുപിടിക്കാൻ കഴിയുന്നതുമായിരുന്നു. ഇന്ന് ശാസ്ത്രജ്ഞർ ടിഷ്യൂ സാമ്പിളുകൾ (സാധാരണയായി മുടി, ചെതുമ്പൽ, ത്വക്ക്, എല്ലുകൾ, കൊമ്പുകൾ അല്ലെങ്കിൽ രക്തം) ഉപയോഗിച്ച് മൃഗങ്ങളിൽ നിന്ന് ഡിഎൻഎ വേർതിരിച്ചെടുക്കുന്ന രീതിയാണ് ആശ്രയിക്കുന്നത്. ജീനുകളിലെയും തന്മാത്രാ മാർക്കറുകളിലെയും വ്യതിയാനങ്ങൾ പഠിക്കുകയും രേഖപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നതിലൂടെ, സ്ഥിതിവിവരക്കണക്കുകളുടെ സഹായത്തോടെ ജീവി സമൂഹങ്ങളിലെ ജനിതക വൈവിധ്യം അളക്കാൻ കഴിയും.

ജനിതവൈവിധ്യവും വംശനാശസാധ്യതയും

ജനിതക വൈവിധ്യമാണ് പ്രകൃതിനിർദ്ധാരണത്തിനുള്ള ഇന്ധനം. മാറിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്ന ചുറ്റുപാടുകളെ അതിജീവിക്കാൻ ജീവി സമൂഹത്തെ അനുവദിക്കുന്ന സ്വഭാവസവിശേഷതകളിലെ വ്യതിയാനങ്ങളുടെ (variations) ഉറവിടമാണിത്. ഒരു ജീവിസമൂഹത്തിൽ ഉയർന്ന ജനിതകവൈവിധ്യം ഉണ്ടെങ്കിൽ അത് സൂചിപ്പിക്കുന്നത് ആ ജീവിസമൂഹം മാറി വരുന്ന പാരിസ്ഥിതിക സാഹചര്യങ്ങളുമായി പൊരുത്തപ്പെടാനുള്ള സാധ്യത കൂടുതലാണ് എന്നതാണ്.

എന്നാൽ അടുത്ത ബന്ധുക്കൾ തമ്മിലുള്ള ആവർത്തിച്ചുള്ള ഇണചേരൽ (ഇൻബ്രീഡിംഗ്) മൂലം രോഗപ്രതിരോധവ്യവസ്ഥയുടെ പ്രവർത്തനം കുറയുക, പ്രവർത്തനക്ഷമത കുറയുക, പ്രത്യുൽപ്പാദന ശേഷി കുറയുക, ജനിതക വൈവിധ്യത്തിന്റെ നഷ്ടം (അതായത് ജനിതക വ്യതിയാനം കുറയുക) എന്നിവ സംഭവിക്കും. ഇൻബ്രീഡിംഗിന്റെ ഈ പ്രതികൂല ഫലങ്ങൾ മൊത്തത്തിൽ ഇൻബ്രീഡിംഗ് ഡിപ്രഷൻ എന്നാണ് അറിയപ്പെടുന്നത്.

‘ഇൻബ്രീഡിംഗ് ഡിപ്രഷൻ‘ (inbreeding depression) പ്രകടമായ ജീവിവിഭാഗങ്ങളിൽ, ദോഷകരമായ മ്യൂട്ടേഷനുകളുള്ള ജനിതക വ്യതിയാനങ്ങളുടെ അളവും കൂടുതലായിരിക്കും.

ക്യാപ്‌റ്റീവ് ബ്രീഡിംഗ് (Captive breeding – സംരക്ഷിത പരിസ്ഥിതിയിലുള്ള പ്രജനനം ഉദാ : മൃഗശാല, നാഷണൽ പാർക്കുകൾ) പ്രോഗ്രാമുകളിലൂടെ സംരക്ഷണത്തിനായി വിപുലമായ ശ്രമങ്ങൾ നടത്തിയിട്ടും, ‘ഇൻബ്രീഡിംഗ് ഡിപ്രഷൻ‘ ഒരു ജീവിവർഗത്തെ വംശനാശത്തിന്റെ വക്കിലെത്തിക്കുന്നതിന്റെ ഉത്തമ ഉദാഹരണമാണ് ചീറ്റകൾ (Acinonyx jubatus).

ചീറ്റപ്പുലി (Acinonyx jubatus).കടപ്പാട് pixabay

ചീറ്റപ്പുലികളിലെ ക്യാപ്റ്റീവ് ബ്രീഡിംഗ് ശ്രമങ്ങൾ പരാജയപ്പെടുന്നത് എന്തുകൊണ്ടാണെന്ന് മനസിലാക്കാൻ, ശാസ്ത്രജ്ഞർ ജനിതക വിശകലനങ്ങളുടെ ഒരു പരമ്പര തന്നെ നടത്തി. ഈ പരിശോധനകളുടെ ഫലം വെളിപ്പെടുത്തിയത് മുൻകാല പ്രകൃതി ദുരന്തങ്ങളുടെയും മനുഷ്യ വേട്ടയുടെയും സംയോജിത ഫലങ്ങൾ കാരണം ചീറ്റകളിൽ ഉയർന്ന ഇൻബ്രീഡിംഗ് ഡിപ്രഷൻ ഉണ്ടെന്നാണ്. ഇത് ചീറ്റകളിൽ കുറഞ്ഞ പ്രത്യുൽപാദന ക്ഷമതയ്കും ഉയർന്ന ശിശുമരണ നിരക്കിനും ഉയർന്ന രോഗബാധക്കും കാരണമായി. മിക്ക ജീവജാലങ്ങളിലും സാധാരണയായി ബഹുരൂപത്തിൽ കാണപ്പെടുന്ന (പോളിമോർഫിക്) ഒരു നിർണായക രോഗപ്രതിരോധ ജീൻ കോംപ്ലക്സ് പക്ഷെ ഇൻബ്രീഡിംഗ് ഡിപ്രഷൻ മൂലം ചീറ്റകളിൽ ഏകരൂപത്തിൽ (മോണോമോർഫിക്) ആയി. ഇത് ഫെലൈൻ ഇൻഫെക്ഷ്യസ് പെരിടോണിറ്റിസിന് (feline infectious peritonitis) എന്ന രോഗത്തിന്റെ വ്യാപനത്തിന് കാരണവും ആയി, ഇത് ചീറ്റകളുടെ എണ്ണത്തിൽ ഗണ്യമായ കുറവ് ഉണ്ടാക്കി.

ജനിതകരക്ഷാപ്രവർത്തനം

വംശനാശഭീഷണി നേരിടുന്ന മറ്റ് ജീവജാലങ്ങളുടെ (മെക്സിക്കൻ ചുവന്ന ചെന്നായ്ക്കൾ, പ്യൂർട്ടോ റിക്കൻ ക്രസ്റ്റഡ് തവളകൾ, ആഫ്രിക്കൻ സിംഹങ്ങൾ എന്നിവയിൽ ചിലത്) ജീവി സമൂഹങ്ങളിലെ ഇൻബ്രീഡിംഗിനെ നികത്താൻ, വന്യജീവി സംരക്ഷകരും ശാസ്ത്രജ്ഞരും ‘ജനിതക രക്ഷാപ്രവർത്തനങ്ങൾക്ക്‘ ഇപ്പോൾ ശ്രമിക്കുന്നുണ്ട്. ജനിതക വൈവിധ്യം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനായി ‘ഇൻബ്രീഡിംഗ് ഡിപ്രഷൻ ഉള്ള ജീവിസമൂഹങ്ങളിലേക്ക് ജനിതകപരമായി വ്യത്യാസങ്ങൾ ഉള്ള അതെ ജീവി വർഗ്ഗത്തിലെ ജീവികളെ അവതരിപ്പിച്ചുകൊണ്ടാണ് ഈ ശ്രമങ്ങൾ നടക്കുന്നത്. ഇത്തരത്തിൽ ജനതകപരമായി ജീവിസമൂഹങ്ങളിൽ കൂടുതൽ ജനിതക വൈവിധ്യം ഉണ്ടാകാനും വംശനാശ ഭീഷിണി നേരിടാനും കഴിയും.

ആൽപൈൻ ഐബെക്‌സ് (Capra ibex) – യൂറോപ്യൻ ആൽപ്സിന്റെ മലനിരകളിൽ വസിക്കുന്ന കാട്ടാടിന്റെ ഒരു സ്പീഷീസ്

എന്നാൽ പലപ്പോഴും നേരിയ പിഴവുകൾ പോലും ഇത്തരം ശ്രമങ്ങൾ പരാജയത്തിന് കാരണമാവാറുണ്ട്. ഇൻ്‌ബ്രീഡിങ് ഡിപ്രെഷൻ അനുഭവിക്കുന്ന ജീവിസമൂഹത്തെയും, അവിടെ അവതരിപ്പിക്കുന്ന ജീവിയെ പറ്റിയും സൂക്ഷ്മമായ പഠനങ്ങൾ ആവശ്യമാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, ആൽപൈൻ ഐബെക്‌സിനെ ജനിതകപരമായി രക്ഷിക്കാനുള്ള ശ്രമത്തിൽ, നുബിയൻ മേഖലയിലെ ഐബെക്‌സ് ജീവിസമൂഹത്തിലെ ഐബെക്സുകളെ ടാട്ര പർവതങ്ങളിൽ (Tatra Mountains) അവതരിപ്പിച്ചു. നിർഭാഗ്യവശാൽ, പുതുതായി അവതരിപ്പിച്ച ഐബെക്‌സ്കൾക്കും ആൽപൈൻ ഐബെക്‌സിനും കൂടെ ഉണ്ടായ സന്താനങ്ങൾക്ക് ടാട്ര പർവതങ്ങളിലെ കാലാവസ്ഥാചക്രത്തെ അതിജീവിക്കാൻ സാധിച്ചില്ല. ഇത്തരത്തിൽ ജനിതക വൈവിധ്യം ഉണ്ടാക്കാൻ നടക്കുന്ന ശ്രമങ്ങൾ രൂപം നൽകുന്ന ഫിനോടൈപ്പുകൾ ആ പ്രദേശത്തെ കാലാവസ്ഥായെയും മറ്റു ഘടകങ്ങളെയും അതിജീവിക്കാൻ കഴിയുമോ എന്നതിനെ പറ്റി പഠനങ്ങൾ നടത്തേണ്ടതുണ്ട്.

വന്യജീവി രോഗപ്രതിരോധവും മോളിക്യലാർ ഇക്കോളജിയും

മോളിക്യൂലർ ഇക്കോളജി ഇപ്പോൾ വന്യജീവി രോഗ പ്രതിരോധത്തിന്റെ ഒരു പ്രധാന ഭാഗമായി മാറിയിരിക്കുന്നു. പിസിആർ (പോളിമറേസ് ചെയിൻ റിയാക്ഷൻ പ്രത്യേക ഡിഎൻഎ മേഖലകളുടെ ‘വർദ്ധിപ്പിക്കുന്ന‘ അല്ലെങ്കിൽ കൂടുതൽ പകർപ്പുകൾ നിർമ്മിക്കുന്ന ഒരു സാങ്കേതികത) അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള പരിശോധനകൾ ഉപയോഗിച്ച് വൈറൽ, ബാക്ടീരിയ അണുബാധകളുടെ കുറഞ്ഞ തീവ്രത പോലും വേഗത്തിൽ കണ്ടെത്താനാകും. നിലവിൽ, പിസിആർ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഡയഗ്നോസ്റ്റിക് പരിശോധനകൾ, ക്യാസനൂർ ഫോറസ്റ്റ് ഡിസീസ് പോലുള്ള വന്യജീവികളിലെ നിരവധി രോഗങ്ങൾ വേഗത്തിൽ കണ്ടെത്തുന്നതിന് സഹായിക്കുന്നു.

രോഗാണുക്കളും അവയുടെ വാഹകരും (ടിക്കുകളും കൊതുകുകളും പോലുള്ള പ്രാണികൾ, അല്ലെങ്കിൽ റാക്കൂൺ പോലുള്ള വന്യജീവികൾ ) തമ്മിലുള്ള തന്മാത്രാ ഇടപെടലുകൾ പഠിക്കുന്നത് പ്രധാനമാണ്. കുരങ്ങുപനി, പക്ഷി മലേറിയ, റാബിസ് തുടങ്ങിയ രോഗങ്ങൾക്കുള്ള സംക്രമണ വഴികളും അവയുടെ റിസർവോയർ ഹോസ്റ്റുകളെയും കണ്ടെത്തുന്നതിലുടെ വന്യജീവികളിലെ രോഗവ്യാപനരീതി മനസ്സിലാക്കാനാകും. ആതിഥേയ-രോഗാണുക്കളുടെ ഇടപെടലുകളെക്കുറിച്ചുള്ള തന്മാത്രാ പരിസ്ഥിതി പഠനങ്ങൾ (Molecular ecology) ഇതിനു സഹായിക്കും. ചില ജീവിവർഗ്ഗങ്ങൾക്ക് എങ്ങനെയാണ് ഉയർന്ന പ്രതിരോധ ശേഷി ഉണ്ടാവുന്നത് എന്നും, അതെസമയം ചില ജീവിവർഗങ്ങൾ രോഗങ്ങൾക്ക് പെട്ടെന്ന് ഇരയാകുന്നതെങ്ങനെ എന്നും അറിയുന്നത് വന്യജീവി സംരക്ഷണ പ്രവർത്തനത്തെ കാര്യക്ഷമമാക്കും. ഇത്തരത്തിൽ ജീവിസമൂഹങ്ങളെ തുടർച്ചയായി ജനറ്റിക് ഇക്കോളജി പഠനങ്ങൾക്ക് വിധേയമാക്കുന്നത്തിലൂടെ, അവയുടെ ജനിതക വിവരങ്ങൾ നിരീക്ഷിക്കാനും അവ ഏതെങ്കിലും രീതിയിലുള്ള വംശനാശഭീഷണി നേരിടുന്നുണ്ടോ എന്ന്‌ മനസിലാക്കാനും അതിനെ പ്രതിരോധിക്കാനും കഴിയും.

അധികവായനയ്ക്ക്

Kellenberger, E. (15 May 1994) “Genetic ecology: a new interdisciplinary science, fundamental for evolution, biodiversity and biosafety evaluations” Experientia vol 50:5 pp. 429–437
Lederberg, J. (1994) The Transformation of Genetics The Rockefeller University, New York, New York
Waycott M, Procaccini G, Les DH, Reusch TB. Seagrass evolution, ecology and conservation: a genetic perspective. InSeagrasses: biology, ecology and conservation 2007 (pp. 25-50). Springer, Dordrecht.
Sommer S. The importance of immune gene variability (MHC) in evolutionary ecology and conservation. Frontiers in zoology. 2005 Dec;2(1):1-8.