क्या फ्रिस्की मक्खियाँ मानव जीवन को बचा सकती हैं?

एरिज़ोना स्टेट यूनिवर्सिटी के वैज्ञानिक टिमोथी कर्र ने यह पता लगाने का फैसला किया कि क्यों। उन्होंने जो खोजा, वह मच्छर जनित रोगों पर अंकुश लगाने और फसल कीटों का प्रबंधन करने में मदद कर सकता है। और यह सिर्फ “हिमशैल की टिप” है, वे कहते हैं।

प्रचंड मक्खियाँ

वोल्बाचिया एक परजीवी बैक्टीरिया है जो कीट कोशिकाओं के अंदर रहता है। यह हर पांच कीट प्रजातियों में से कम से कम दो को संक्रमित करता है। चूंकि कीड़े पृथ्वी पर अन्य सभी जीवन को पछाड़ते हैं, यह समझते हुए कि यह बैक्टीरिया उन्हें कैसे प्रभावित करता है, उन पर व्यापक प्रभाव पड़ सकता है।

“कीड़े इस ग्रह पर शासन करते हैं। मलेरिया, डेंगू, जीका वायरस, वे सभी कीटों द्वारा वितरित किए जाते हैं और हर साल लाखों बच्चों और वयस्कों को मारते हैं। इन कीटों की कीटों का नियंत्रण उनके शरीर विज्ञान और जैव रसायन को समझने की हमारी क्षमता पर निर्भर करता है और यह कैसे सहायक हो सकता है। BiodeSign Institute®।

किसी भी अच्छे परजीवी की तरह, वोल्बाचिया का लक्ष्य अधिक मेजबानों में फैलाना है। लेकिन यह केवल एक संक्रमित मां से उसकी संतानों तक गुजर सकता है। अपने अवसरों में सुधार करने के लिए, यह अपने मेजबानों को प्रभावित करता है ताकि संक्रमित महिलाएं बहुत सारे संक्रमित अंडे दें।

फलों की मक्खियों में, वोल्बाचिया संक्रमित पुरुषों को असंक्रमित महिलाओं के अंडों को निषेचित करने में असमर्थ बनाता है। एक असंक्रमित महिला है, आखिरकार, वोल्बाचिया के लिए एक मृत अंत है। कुछ अन्य प्रजातियों में समान प्रभाव होता है, जिससे बैक्टीरिया कीट नियंत्रण के लिए एक संभावित उपकरण बन जाता है।

मादा फल मक्खियों में, वोल्बाचिया का एक अलग प्रभाव पड़ता है – यह उन्हें फ्रिस्कियर बनाता है। संक्रमित महिलाओं को अधिक बार संभोग करने और अधिक अंडे देने की संभावना अधिक होती है, इतना कि वे हाइब्रिड अंडे देने के लिए अन्य प्रजातियों को भी स्वीकार करेंगे।

जबकि पुरुषों पर वोल्बाचिया के प्रभावों का अच्छी तरह से अध्ययन किया जाता है, कम से कम इस बारे में जाना जाता है कि यह महिलाओं को कैसे प्रभावित करता है। यूसी सांता क्रूज़, ब्रांट वारकी और विलियम सुलिवन के कर्र और उनके सहयोगियों ने यह अध्ययन करने के लिए कहा कि उनकी कोशिकाओं के अंदर क्या हो रहा है ताकि वे उन्हें इतना स्पष्ट कर सकें। उनके निष्कर्षों के साथ एक नया पेपर आज प्रकाशित हुआ सेल रिपोर्ट।

प्रोटीन शेक-अप

महिला फल मक्खियों को अपने साथियों को लेने के लिए संवेदन और निर्णय लेने जैसे मस्तिष्क के कार्यों पर भरोसा करते हैं। जब कर्र और उनके सहयोगियों ने संक्रमित महिला दिमागों का अध्ययन किया, तो उन्होंने उन कार्यों के लिए जिम्मेदार क्षेत्रों में वोलबाकिया पाया। यह संभोग व्यवहार को प्रभावित करने के लिए पूरी तरह से तैनात था।

टीम ने संक्रमित और असंक्रमित महिला दिमाग में प्रोटीन की तुलना की। यह पहली बार है जब उन्होंने महिला फल मक्खियों पर वोल्बाचिया के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए इस तकनीक का उपयोग किया।

“यह उन चीजों को खोजने के लिए एक प्रोटीन दृष्टिकोण ले गया जो जीनोमिक काम अकेले नहीं पा सकते थे,” कर्र कहते हैं।

संक्रमित दिमाग में प्रोटीन का स्तर स्पष्ट रूप से अलग था। 170 से अधिक प्रोटीन बदल गए, कुछ बढ़ने के साथ और असंक्रमित दिमाग में राशियों की तुलना में कुछ कम हो गए।

जब शोधकर्ताओं ने आनुवंशिक रूप से उन प्रोटीनों में से तीन के स्तर को असिंचित मक्खियों में बदल दिया, तो उन मक्खियों ने संक्रमित लोगों की तरह काम करना शुरू कर दिया।

टीम ने महिला दिमाग में 700 से अधिक वोल्बाचिया प्रोटीन की भी पहचान की। Alphafold, Karr और सहकर्मियों नामक AI कार्यक्रम का उपयोग करते हुए मस्तिष्क में उन प्रोटीनों के सबसे प्रचुर मात्रा में अध्ययन किया।

उनमें से दो ने मेजबान फ्लाई के प्रोटीन के साथ बातचीत की – वही जो संभोग व्यवहार से बंधे थे।

“उस पेपर में अन्य छिपे हुए रत्न हैं जो इन प्रोटीनों की तुलना में अधिक महत्वपूर्ण हो सकते हैं,” कर्र कहते हैं। “वोल्बाचिया अन्य प्रोटीनों का उत्पादन करती है, जिनका इन व्यवहार प्रोटीन से कोई लेना -देना नहीं हो सकता है जिसे हमने सीधे पहचाना है, लेकिन जो कुछ भी हम आवश्यक अमीनो एसिड कहते हैं, उसके उत्पादन के साथ सब कुछ करना है।”

फल मक्खियों (और मनुष्य) आवश्यक अमीनो एसिड को उनके शरीर की आवश्यकता नहीं कर सकते हैं। इसके बजाय, वे उन्हें भोजन या बैक्टीरिया से प्राप्त करते हैं। वोल्बाचिया अपने मेजबानों के लिए इन पोषक तत्वों को बनाने के लिए प्रकट होता है, शायद संक्रमित मक्खियों को एक फायदा देता है।

यह एक पैटर्न है जो पूरे विकास में देखा गया है। माइटोकॉन्ड्रिया, प्रसिद्ध “सेल का पावरहाउस”, सरल बैक्टीरिया के रूप में शुरू हुआ जो कोशिकाओं को संक्रमित करता है। समय के साथ, उन्होंने खुद को इतना उपयोगी बना दिया कि कोशिकाएं उन पर निर्भर थीं। कर्र का मानना ​​है कि एक समान प्रक्रिया वोल्बाचिया में हो सकती है और इसका अध्ययन करने के लिए उत्सुक है।

सीखना कि खिलाड़ी कौन हैं

अन्य शोधों से पता चला है कि वोल्बाचिया मच्छरों में बढ़ने से जीका और डेंगू जैसे वायरस को अवरुद्ध कर सकता है। इन बीमारियों को नियंत्रित करने और मच्छरों की आबादी को कम करने के प्रयासों को मिश्रित सफलता मिली है।

“मेरी राय में, सबसे प्रमुख कारण यह है कि हम इन संभावित समाधानों में से किसी के लिए आणविक आधार को नहीं समझते हैं। हम सिर्फ हेडवे बनाने की शुरुआत कर रहे हैं,” कर्र कहते हैं। “किसी भी बीमारी को ठीक करने के लिए, जीव विज्ञान में किसी भी तकनीक को सही करने के लिए, आपको यह जानना होगा कि खिलाड़ी कौन हैं, और आपको यह जानना होगा कि वे कैसे काम करते हैं।”

यह समझना कि कैसे वोल्बाचिया प्रोटीन मेजबान प्रोटीन के साथ बातचीत करते हैं, रोग-वहन करने वाले कीड़ों को प्रबंधित करने और सुरक्षित कीटनाशकों के साथ फसलों की रक्षा करने के लिए रणनीतियों में सुधार कर सकते हैं। इस अध्ययन से अंतर्दृष्टि भी मधुमक्खियों जैसी प्रजातियों की रक्षा करने में मदद कर सकती है जो वायरस से खतरों का सामना करती हैं।

प्रोटीन विश्लेषण के साथ टीम की सफलता भी इस पद्धति का उपयोग करके नए अध्ययन को प्रेरित कर सकती है।

“प्रोटीन वे हैं जहां रबर सड़क से मिलता है,” कर्र कहते हैं।

और यह एक ऐसी सड़क है जो अधिक जीवन भर के समाधानों को जन्म दे सकती है।