शास्त्रज्ञांनी एक दुर्मिळ जैविक घटनेचे दस्तऐवजीकरण केले आहे ज्यामध्ये वन्य वनस्पती प्रजातीने त्याच्या डीएनएमध्ये थेट बदल करून स्वतःची लोकसंख्या घटवून परत आणले. युनायटेड स्टेट्सच्या पश्चिम किनाऱ्यावर आतापर्यंत नोंदवलेल्या सर्वात गंभीर हवामान कालावधीपैकी एकाला प्रतिसाद म्हणून ही घटना घडली.
मिमुलस कार्डिनालिस या नावाने वैज्ञानिकदृष्ट्या ओळखल्या जाणाऱ्या प्रजाती, जी त्याच्या लाल ट्यूबुलर फुलांसाठी वेगळी आहे, फक्त सात वर्षांच्या अंतराने जीनोमिक अनुकूलनाची प्रक्रिया पार पाडली. या परिवर्तनामुळे वनस्पतीच्या अनेक गटांना पाण्याच्या तीव्र ताणाचा प्रतिकार करता आला.
फील्ड मॉनिटरिंगने पुष्टी केली की त्वरीत जैविक बदलामुळे अनेक प्रदेशांमधील प्रजाती स्थानिक लुप्त होण्यापासून रोखली गेली. गोळा केलेला डेटा नैसर्गिकरित्या आणि मानवी हस्तक्षेपाशिवाय संपूर्ण उत्क्रांती बचावाचा पहिला व्यावहारिक पुरावा दर्शवतो.
नैसर्गिक अधिवासावर पाण्याच्या ताणाचा परिणाम
2012 आणि 2015 दरम्यान, कॅलिफोर्निया राज्याला गेल्या 1,200 वर्षांतील सर्वात वाईट जलसंकटाचा सामना करावा लागला, ही घटना सहस्राब्दीच्या वळणावर सुरू झालेल्या महादुष्काळ चक्राचा भाग होती. पर्जन्यमानाचा दीर्घकाळ अभाव आणि वाढत्या तापमानामुळे या प्रदेशातील भूदृश्य मोठ्या प्रमाणावर बदलले आहे, परिणामी 100 दशलक्षाहून अधिक वृक्षांचा मृत्यू झाला आहे आणि स्थानिक परिसंस्थेवर वर्चस्व असलेल्या वनस्पतींच्या अनेक प्रजाती नष्ट झाल्या आहेत. या गंभीर कालावधीत, मिमुलस कार्डिनालिससाठी पाळणा म्हणून काम करणारे प्रवाह आणि झरे मोठ्या प्रमाणात कोरडे होतात, ज्यामुळे त्याचे पुनरुत्पादक चक्र आणि संरचनात्मक विकास राखण्यासाठी महत्वाची आर्द्रता नष्ट होते.
पर्यावरणीय धक्क्यामुळे प्रजातींच्या व्यक्तींच्या संख्येत तात्काळ आणि गंभीर घट झाली, काही भागात अल्प कालावधीत 90% पेक्षा जास्त लोकसंख्याशास्त्रीय नुकसान नोंदवले गेले. शेजारच्या वनस्पती, ऐतिहासिकदृष्ट्या त्यांच्या कोरडेपणासाठी उच्च सहनशीलतेसाठी ओळखल्या जातात, वाळलेल्या आणि निरीक्षण झोनमधून गायब झाल्या आहेत. तथापि, स्थानिक वस्तुमान विलुप्त होण्याच्या प्रारंभिक अंदाजांच्या विरूद्ध, स्कार्लेट माकड फ्लॉवरच्या विशिष्ट पॉकेट्सने व्यवहार्य लोकसंख्या राखली, हवामान संकटाच्या शिखरानंतर लगेचच दृश्यमान लोकसंख्याशास्त्रीय पुनर्प्राप्तीची प्रक्रिया सुरू केली, ज्याने क्षेत्राचे निरीक्षण करणाऱ्या जीवशास्त्रज्ञांचे लक्ष वेधून घेतले.
जीनोमिक मॅपिंग रेकॉर्ड वेळेत अनुकूलन प्रकट करते
शेतात गोळा केलेल्या सामग्रीच्या प्रयोगशाळेच्या विश्लेषणातून असे दिसून आले की जिवंत वनस्पतींनी त्यांच्या संपूर्ण जीनोममध्ये वितरीत केलेल्या अनुवांशिक बदलांना सामोरे जावे लागले. बदल एका जनुकामध्ये केंद्रित नव्हते, परंतु उष्णता आणि पाण्याच्या कमतरतेसाठी जैविक प्रतिसादांचे जटिल नेटवर्क समाविष्ट होते.
वनस्पति जीवशास्त्राच्या मानकांनुसार अत्यंत उच्च मानल्या जाणाऱ्या उत्क्रांतीचा वेग कॉन्फिगर करून, या अनुवांशिक भिन्नता उदयास आल्या आणि एका दशकापेक्षा कमी कालावधीत एकत्रित केल्या गेल्या. पूर्ण डीएनए अनुक्रमाने नैसर्गिकरित्या अधिक शुष्क वातावरणातील वनस्पतींमध्ये आढळणारी नवीन अनुवांशिक वैशिष्ट्ये आणि वैशिष्ट्ये यांच्यात थेट संरेखन दर्शवले.
संशोधकांना असे आढळून आले की जनुकीय संहितेतील या बदलाचा वेग हा प्रजातींच्या लोकसंख्याशास्त्रीय यशाचा निर्धारक घटक आहे. वनस्पतींचे गट ज्यांनी उत्क्रांतीचा वेगवान दर दर्शविला तेच तेच होते ज्यांनी त्यांच्या मूळ प्रदेशातून संपूर्ण निर्मूलन टाळले.
ओरेगॉन ते दक्षिण कॅलिफोर्निया आणि मेक्सिकोच्या काही भागांमध्ये नमुन्यांच्या भौगोलिक पत्रव्यवहाराने पुरावे मजबूत केले की उत्क्रांती प्रदीर्घ दुष्काळामुळे लादलेल्या दबावाला थेट आणि अनन्य प्रतिसाद म्हणून झाली.
देखरेख पद्धतीमध्ये डझनभर लोकसंख्या समाविष्ट आहे
परिणामांची अचूकता सुनिश्चित करण्यासाठी, वैज्ञानिक संघाने हवामान संकट अधिक बिघडण्यापूर्वी एक कठोर अनुवांशिक आधाररेखा स्थापित केली. या कामात सलग आठ वर्षांपासून वनस्पतीच्या 55 वेगळ्या लोकसंख्येचा सतत मागोवा घेणे समाविष्ट होते.
जीवशास्त्रज्ञांनी शेतात लोकसंख्येच्या आकाराचे भौतिक मोजमाप केले आणि प्रयोगशाळेत अनुक्रमासाठी वनस्पती ऊतींचे नमुने गोळा केले. या दुहेरी दृष्टिकोनामुळे प्रत्येक वेगळ्या गटाच्या जीनोमिक माहितीसह क्रॉस-रेफरन्स डेमोग्राफिक डेटा शक्य झाला.
संपूर्ण अमेरिकन पश्चिम किनाऱ्यावर पाळलेल्या नमुन्यांची सुसंगतता प्रत्येक वनस्पतीच्या उत्क्रांतीची डिग्री आणि पाण्याच्या टंचाईच्या सर्वात तीव्र टप्प्यानंतर पुन्हा वाढण्याची आणि गुणाकार करण्याची क्षमता यांच्यातील परस्परसंबंध प्रमाणित करते.
निसर्गातील उत्क्रांती बचावाचा अभूतपूर्व पुरावा
उत्क्रांतीवादी बचावाची संकल्पना अशी परिस्थिती परिभाषित करते ज्यामध्ये तीव्र घट होत असलेली लोकसंख्या एका नवीन पर्यावरणीय तणावाच्या घटकाशी जलद अनुवांशिक अनुकूलतेमुळे नामशेष होण्यापासून वाचू शकते. या निरीक्षणाच्या प्रकाशनापर्यंत, या घटनेचा पुरावा नियंत्रित प्रयोगशाळा प्रयोग किंवा सूक्ष्मजीवांवर आधारित सैद्धांतिक मॉडेल्सपर्यंत मर्यादित होता.
मिमुलस कार्डिनालिस दस्तऐवजीकरण प्रथम ठोस, परिमाणात्मक पुरावा प्रदान करते की जटिल वन्य वनस्पती त्यांच्या नैसर्गिक अधिवासात या यंत्रणेचा वापर करू शकतात. डेटा निर्विवादपणे डीएनएमधील बदलाचा संबंध पर्यावरणातील व्यक्तींच्या संख्येतील वास्तविक आणि मोजण्यायोग्य वाढीशी जोडतो.
मागील अनुवांशिक परिवर्तनशीलता जैविक ढाल म्हणून कार्य करते
जैविक सर्वेक्षणातील सर्वात महत्त्वपूर्ण निष्कर्षांपैकी एक असा आहे की प्रजाती वाचवण्यासाठी जबाबदार असलेले उत्परिवर्तन अत्यंत दुष्काळाच्या वर्षांमध्ये उत्स्फूर्तपणे किंवा यादृच्छिकपणे उद्भवले नाही, परंतु ते आधीच वनस्पतीच्या विशाल जनुकीय जलाशयाचा भाग होते. हवामानाच्या घटनेपूर्वी ज्या लोकसंख्येने त्यांच्या डीएनएमध्ये अधिक विविधता आणली त्यांनी जलद अनुकूलनाची लक्षणीय शक्यता दर्शविली. दुष्काळाने एक अथक निवडक दाब फिल्टर म्हणून काम केले, असुरक्षित व्यक्तींना काढून टाकले आणि ज्यांच्याकडे आधीच रखरखीतपणाला प्रतिकार करण्याचे सुप्त गुणधर्म आहेत त्यांच्या अनन्य पुनरुत्पादनास अनुकूल केले. नैसर्गिक निवडीची ही जैविक यंत्रणा अत्यंत कार्यक्षमतेने कार्य करते, ज्यामुळे अनेक पिढ्यांमध्ये नवीन उत्परिवर्तन होण्याची प्रतीक्षा न करता, प्रजातींना अतिशय कमी वेळेत तणावाला प्रतिसाद देऊ शकतो. या व्यापक प्रारंभिक अनुवांशिक परिवर्तनशीलतेचे जतन हे पर्यावरणीय संकुचित परिस्थितीच्या पार्श्वभूमीवर प्रजातींच्या टिकून राहण्यासाठी निर्णायक घटक असल्याचे सिद्ध झाले.
पारिस्थितिक वैशिष्ट्ये प्रात्यक्षिक प्रतिकार सह विरोधाभास
स्कार्लेट माकड फ्लॉवरच्या जगण्याच्या क्षमतेने तज्ञांना आश्चर्यचकित केले कारण ही एक बारमाही प्रजाती आहे जी पाणी साचलेल्या मातीवर आणि पाण्याच्या खोऱ्यांच्या सान्निध्यावर अवलंबून असते. त्याचे नैसर्गिक जीवशास्त्र, त्याच्या चमकदार लाल फुलांद्वारे हमिंगबर्ड्ससारख्या विशिष्ट परागकणांना आकर्षित करण्याच्या उद्देशाने, पुरेशा हायड्रेशनशिवाय दीर्घकाळ टिकून राहण्याची शारीरिक पूर्वस्थिती दर्शवत नाही.
जागतिक वनस्पतींच्या संवर्धनासाठी विकास
या हवामान घटनेत दस्तऐवजीकरण केलेला जैविक प्रतिसाद ग्रहाच्या चालू हवामान बदलावर इतर वनस्पती प्रजाती कशा प्रतिक्रिया देऊ शकतात हे समजून घेण्यासाठी एक मूलभूत मॉडेल म्हणून कार्य करते. लागू केलेली कार्यपद्धती वाळवंटीकरण किंवा प्रवेगक तापमानवाढ प्रक्रियेचा सामना करणाऱ्या विविध बायोम्समधील समान तपासणीसाठी उदाहरणे सेट करते.
चालू असलेल्या जीनोमिक मॅपिंगमुळे कोणती विशिष्ट जीन्स दुष्काळी ताण सहनशीलता चालवतात हे ओळखण्यात मदत करेल. उच्च DNA विविधतेसह मोठ्या वन्य लोकसंख्येची देखभाल करणे हे अत्यंत प्रभावी हवामानाच्या घटनांना तोंड देताना इकोसिस्टमच्या लवचिकतेची हमी देण्यासाठी सर्वात प्रभावी नैसर्गिक धोरण म्हणून एकत्रित केले जाते.
