आनुवंशिकता से परे आनुवंशिकता

आप अपने बच्चों को न केवल अपने आनुवंशिक कोड की सामग्री पर पास करते हैं

यह विचार कि जीवित चीजों के सभी विरासत वाले लक्षणों को जीन में एन्कोड किया गया है, कई वर्षों से आनुवांशिकी और विकासवादी जीव विज्ञान की एक मौलिक हठधर्मिता है। लेकिन इस धारणा को लगातार अनुभवजन्य अनुसंधान की असहज खोजों के साथ एक अप्रिय पड़ोस में मौजूद होना था। और हाल के वर्षों में, नई खोजों के वजन के तहत एक घातीय दर पर जटिलताएं जमा होती हैं।

शास्त्रीय आनुवांशिकी " जीनोटाइप " (यानी, व्यक्ति द्वारा अपने वंशजों को पारित कर सकता है) और " फेनोटाइप " (अपने पर्यावरण और अनुभव की छाप को प्रभावित करने वाले शरीर की एक अस्थायी स्थिति, जिनकी विशेषताओं वंशजों पर पारित नहीं होती हैं) के बीच एक मूलभूत अंतर करता है। यह माना जाता है कि केवल आनुवंशिक रूप से पूर्वनिर्धारित गुणों को विरासत में लिया जा सकता है - अर्थात, वंशजों को प्रेषित - चूंकि वंशानुक्रम विशेष रूप से जीन स्थानांतरण के माध्यम से होता है। हालांकि, यह दिखाया गया है कि जीनोटाइप / फेनोटाइप डाइकोटॉमी के उल्लंघन में, आनुवंशिक रूप से समान जानवरों और पौधों की लाइनें विरासत में परिवर्तनशीलता का अनुभव कर सकती हैं और प्राकृतिक चयन का जवाब दे सकती हैं।



और इसके विपरीत, अब जीन यह समझाने में सक्षम नहीं हैं कि क्यों रिश्तेदारों के पास बहुत समान गुण और बीमारियां हैं - इस समस्या को "विरासत की कमी" कहा जाता था। जीनोम के अध्ययन अभी तक उन जीनों का निर्धारण करने में सक्षम नहीं हुए हैं, जिनके प्रभाव में कुल मिलाकर "परिवार" रोगों से लेकर विकास के रूप में विरासत में मिले लक्षणों तक, कई गुणों की आनुवांशिकता का अवलोकन किया जा सकता है। दूसरे शब्दों में, हालांकि रिश्तेदार समान फेनोटाइप्स प्रदर्शित करते हैं, उनके पास बहुत कम सामान्य एलील हैं , यही कारण है कि इस सुविधा का आनुवंशिक आधार स्पष्ट नहीं है। जटिल जीन इंटरैक्शन ( एपिस्टासिस ) के कारण हेटिबिलिटी की कमी हो सकती है, क्योंकि इन जीनोम का अध्ययन करते समय ऐसी बातचीत को ध्यान में रखना मुश्किल है। यह वंशानुक्रम की गैर-आनुवंशिक प्रकृति के कारण भी प्रकट हो सकता है, खासकर अगर यह पर्यावरण द्वारा उत्पन्न होता है।

हालाँकि, यदि किसी व्यक्ति का स्वयं का जीनोटाइप उसकी कुछ विशेषताओं के लिए ज़िम्मेदार नहीं लगता है, तो यह पता चला है कि माता-पिता के जीन वंशजों के गुणों को प्रभावित करते हैं जो इन जीनों को विरासत में नहीं लेते हैं। इसके अलावा, पौधों, कीटों, कृन्तकों और अन्य जीवों के अध्ययन से पता चलता है कि एक व्यक्ति और उसके जीवन के अनुभव के आसपास का वातावरण - आहार, तापमान, परजीवी, सामाजिक संपर्क - उसके वंशजों की विशेषताओं को प्रभावित कर सकता है। हमारी प्रजातियों के शोध से पता चलता है कि हम इस संबंध में अलग नहीं हैं। कुछ खोजों ने स्पष्ट रूप से "अधिग्रहित गुणों की विरासत" की परिभाषा को फिट किया है - एक घटना जो कि Google के सामने आने वाली प्रसिद्ध सादृश्यता के अनुसार, असंभव है जैसे कि बीजिंग से भेजा गया एक चीनी टेलीग्राम लंदन में पहले से ही अंग्रेजी में अनुवादित है। भाषा। लेकिन आज, वैज्ञानिक पत्रिकाओं में ऐसी घटनाएं नियमित रूप से रिपोर्ट की जाती हैं। और जिस तरह इंटरनेट और इंस्टेंट ट्रांसलेशन ने मैसेजिंग में क्रांति ला दी, आणविक जीव विज्ञान में खोजों में क्रांति आई कि पीढ़ी से पीढ़ी तक क्या किया जा सकता है और क्या नहीं।

जीवविज्ञानी तेजी से जमा हुए चिड़ियाघर की पहचान करने के स्मारकीय कार्य के साथ सामना कर रहे हैं जो कि विश्वासों का उल्लंघन करते हैं। आप इन अध्ययनों की हालिया समीक्षा और फिर किसी भी छात्र की जीव विज्ञान की पाठ्यपुस्तक के परिचयात्मक अध्याय को पढ़कर सिद्धांत और साक्ष्य के बीच बढ़ती असंगति का अंदाजा लगा सकते हैं। आनुवंशिकता की आम तौर पर स्वीकृत अवधारणा में, जो दावा करती है कि आनुवांशिकता को विशेष रूप से जीन द्वारा नियंत्रित किया जाता है, और इस संभावना को खारिज करता है कि पर्यावरण और जीवन के अनुभव के प्रभाव को वंशज पर पारित किया जा सकता है, स्पष्ट रूप से कुछ गायब है।

यदि कुछ गैर-आनुवंशिक भिन्नता विरासत में मिली है, तो यह पता चलता है कि यह भिन्नता प्राकृतिक चयन पर प्रतिक्रिया कर सकती है और आनुवंशिक परिवर्तनों की अनुपस्थिति में पीढ़ियों में फेनोटाइपिक परिवर्तनों की उपस्थिति का कारण बन सकती है। इस तरह के परिवर्तन विकास की मानक आनुवंशिक परिभाषा में फिट नहीं होते हैं, कई पीढ़ियों में एलील आवृत्ति में परिवर्तन द्वारा सीमित है। आनुवंशिकीवादी-विकासवादी थियोडोसियस ग्रिगोरिव डोबरज़न्स्की द्वारा दी गई इस परिभाषा ने इस धारणा को खारिज कर दिया कि जीन विरासत में मिली परिवर्तनशीलता का एकमात्र स्रोत हैं, और इसलिए, एकमात्र ऐसी सामग्री जिसके साथ प्राकृतिक चयन कई पीढ़ियों में फेनोटाइपिक परिवर्तनों की उपस्थिति के लिए काम कर सकता है। हालांकि, यह याद रखने योग्य है कि चार्ल्स डार्विन आनुवंशिक और गैर-आनुवंशिक परिवर्तनशीलता के बीच के मतभेदों से अनजान थे। डार्विन का उत्कृष्ट विचार यह था कि किसी आबादी के भीतर वंशानुगत भिन्नता के लिए लागू प्राकृतिक चयन से कई पीढ़ियों में जीवों की औसत विशेषताओं में परिवर्तन हो सकता है, क्योंकि उन विरासत वाले गुणों को जो लगातार बड़ी संख्या में जीवित रहने वाले वंशजों के साथ जुड़े हुए हैं, को व्यक्तियों के एक बड़े अनुपात में प्रतिनिधित्व किया जाएगा। हर पीढ़ी। [डार्विन, सीआर ऑन द ओरिजिन ऑफ स्पीशीज़ (1859)] आनुवंशिकता में गैर-आनुवंशिक तंत्र को शामिल करने से मूल डार्विन समीकरण में बदलाव की आवश्यकता नहीं होती है।

गैर-आनुवंशिक प्रभावों की श्रेणियों में से एक - मातृ प्रभाव - इतना स्पष्ट है कि इसके अस्तित्व को कई दशकों से मान्यता दी गई है। परिभाषा के अनुसार, मातृ प्रभाव तब होता है जब मातृ फेनोटाइप संतानों के फेनोटाइप को प्रभावित करता है, और यह प्रभाव मातृ युग्मकों के संचरण द्वारा नहीं समझाया जा सकता है। [वुल्फ, जेबी और वेड, एमजे मातृ प्रभाव क्या हैं (और वे क्या नहीं हैं)? रॉयल सोसाइटी बी 364, 1107-1115 (2009) के दार्शनिक लेनदेन; Badyaev, AV & Uller, टी। पारिस्थितिकी और विकास में माता-पिता के प्रभाव: तंत्र, प्रक्रिया और निहितार्थ। रॉयल सोसाइटी बी 364, 1169-1177 (2009) के दार्शनिक लेन-देन, इस तरह के प्रभाव से माताओं की संतानों को प्रभावित करने के तरीकों का लाभ उठाया जा सकता है, जिसमें अंतरालीय उपजातिक विरासत , अंडे की संरचना में परिवर्तनशीलता, अंतर्गर्भाशयी वातावरण, अंडे देने के लिए मां की पसंद सहित माता की पसंद है। या बच्चों का जन्म, पर्यावरण परिवर्तन कि संतान का सामना होगा, प्रसवोत्तर मनोवैज्ञानिक और व्यवहार संबंधी बातचीत। कुछ मातृ प्रभाव बच्चों के विकास (मातृ विषाक्तता, बीमारी या उम्र बढ़ने के हानिकारक प्रभावों सहित) से संबंधित मातृ विशेषताओं का एक निष्क्रिय परिणाम हैं, जबकि अन्य प्रजनन निवेश रणनीतियों का प्रतिनिधित्व करते हैं जो प्रजनन सफलता में सुधार करने के लिए विकसित हुए हैं। [बदियाव, एवी और उल्लर, टी। पारिस्थितिकी और विकास में माता-पिता के प्रभाव: तंत्र, प्रक्रिया और निहितार्थ। रॉयल सोसाइटी बी 364, 1169-1177 (2009) के दार्शनिक लेनदेन; मार्शल, डीजे और उल्लर, टी। एक मातृ प्रभाव अनुकूली कब है? Oikos 116, 1957-1963 (2007)] इस तरह के प्रभाव माताओं की शारीरिक स्थिति और उनकी संतानों में सुधार या बिगड़ सकते हैं।

हाल ही में (1990 के दशक) तक, मातृ संबंधी प्रभावों को मामूली परेशानियों से अधिक नहीं माना जाता था - पर्यावरण से संबंधित आनुवंशिक अनुसंधान में "त्रुटियों" का स्रोत। लेकिन आनुवांशिकी, कम से कम, आश्वस्त थे कि अधिकांश प्रजातियों (प्रमुख प्रयोगशाला " मॉडल जीवों ", जैसे मक्खियों और चूहों) सहित, पिता केवल अपने बच्चों को आनुवंशिक एलील संचारित कर सकते हैं। हालांकि, हाल के अध्ययनों से चूहों, ड्रोसोफिला, और कई अन्य प्रजातियों में पितृ प्रभाव के कई उदाहरण सामने आए हैं। [क्री, ए जे और बॉन्डुरियनस्की, आर। एक पैतृक प्रभाव क्या है? पारिस्थितिकी और विकास में रुझान 29, 554-559 (2014)] ऐसी प्रजातियां जो यौन रूप से प्रजनन करती हैं, पैतृक प्रभाव मातृ के समान सामान्य हो सकते हैं।

संतान माता-पिता के पर्यावरण और अनुभव, उम्र और जीनोटाइप से प्रभावित हो सकती है। एक पर्यावरणीय कारक जैसे कि विष या पोषक तत्व माता-पिता के शरीर में बदलाव ला सकते हैं जो संतानों के विकास को प्रभावित करते हैं। जैसा कि हम देखेंगे, उम्र बढ़ने के कारण शरीर का बिगड़ना प्रजनन गुणों और वंशानुगत गैर-आनुवंशिक कारकों को भी प्रभावित कर सकता है, और परिणामस्वरूप, संतानों का विकास।

ऐसे मामले जिनमें माता-पिता की जीन अभिव्यक्ति एक बच्चे के फेनोटाइप को प्रभावित करती है, उन्हें "अप्रत्यक्ष आनुवंशिक प्रभाव" के रूप में जाना जाता है [भेड़िया, जेबी, ब्रॉडी, ईडी, चेवरड, जेएम, मूर, ए जे, और वेड, एमजे विकास अप्रत्यक्ष आनुवंशिक प्रभावों के परिणाम। पारिस्थितिकी और विकास 13, 64-69 (1998)] में रुझान। अंतर्ज्ञान के विपरीत, ऐसे प्रभाव गैर-आनुवंशिक विरासत की अवधारणा में फिट होते हैं, क्योंकि वे गैर-आनुवंशिक कारकों के संचरण द्वारा नियंत्रित होते हैं। उदाहरण के लिए, एक निश्चित जीन जिसने माता-पिता में अभिव्यक्ति का प्रदर्शन किया है, वह बच्चे को निर्देशित उसके व्यवहार को प्रभावित कर सकता है या रोगाणु रेखा में अन्य जीनों के एपिजेनेटिक प्रोफाइल को बदल सकता है, जिससे वंश के विकास को प्रभावित किया जा सकता है, भले ही वे इस जीन को विरासत में न लें।

चूहों के एक अध्ययन में अप्रत्यक्ष आनुवंशिक प्रभाव का एक महत्वपूर्ण उदाहरण मिला। विकी नेल्सन और सहयोगियों ने वाई गुणसूत्र के अपवाद के साथ, पुरुषों को प्राप्त करने के लिए कैप्टिव-ब्रेड चूहों को पार कर लिया जो आनुवंशिक रूप से एक-दूसरे के समान थे। तब उन्होंने एक अजीब सवाल पूछा: क्या पुरुष वाई-गुणसूत्र बेटियों के फेनोटाइप को प्रभावित करता है? जो कोई भी जीव विज्ञान के व्याख्यान में सोया नहीं है, वह जानता है कि बेटियां अपने पिता के वाई गुणसूत्र को प्राप्त नहीं करती हैं, इसलिए, शास्त्रीय आनुवंशिकी के तर्क के अनुसार, माता-पिता के गुणसूत्र के जीन बेटियों को प्रभावित नहीं कर सकते हैं। हालांकि, नेल्सन और उनके सहयोगियों ने पाया कि वाई गुणसूत्र की व्यक्तिगत विशेषताओं ने बेटियों के विभिन्न शारीरिक और व्यवहारिक गुणों को प्रभावित किया है। इसके अलावा, बेटियों पर पैतृक Y गुणसूत्र का प्रभाव, माता-पिता के स्व - गुण , या X गुणसूत्र, जो बेटियों को विरासत में मिला है, की तुलना में तुलनात्मक था। यद्यपि इस मामले में काम करने वाला तंत्र अज्ञात बना हुआ है, वाई क्रोमोसोम जीन को किसी तरह शुक्राणु कोशिकाद्रव्य, शुक्राणु एपिगेनोम या सेमिनल द्रव रचना को बदलना पड़ा, जिसने वाई गुणसूत्र जीन को उन जीनों के विकास को प्रभावित करने की अनुमति दी जो इन जीनों को विरासत में नहीं मिला [नेल्सन, वीआर]। स्पीज़ियो, एसएच और नादेउ, जेएच ट्रांसजेनरेशनल जेनेटिक प्रभाव पैतृक वाई क्रोमोसोम बेटियों की फ़ेनोटाइप्स पर। एपिजेनोमिक्स 2, 513-521 (2010)]।



कुछ मातृ और पितृ प्रभाव विकसित होने लगते हैं, जिससे संतानों को एक हेड स्टार्ट दिया जा सकता है, जिससे उनका सामना होने की संभावना है [मार्शल, डीजे और उल्लर, टी। एक मातृ प्रभाव अनुकूली कब है? ओइकोस 116, 1957-1963 (2007)]। इस तरह के "एहतियाती" माता-पिता के प्रभाव का एक उत्कृष्ट उदाहरण माता-पिता की शिकारियों से मुठभेड़ करने वाली संतानों में सुरक्षात्मक गुणों की उपस्थिति है। Daphnia एक छोटे से मीठे पानी का क्रस्टेशियन है, जो धीरे-धीरे तैरता है और हिलता-डुलता है, एक ओआर के रूप में लंबी प्रक्रियाओं की जोड़ी का उपयोग करता है। वे शिकारी कीड़े, क्रस्टेशियन और मछली के लिए आसान शिकार के रूप में सेवा करते हैं। शिकारियों के रासायनिक संकेतों का सामना करते हुए, कुछ डैफ़निया व्यक्ति अपने सिर और पूंछ पर स्पाइक्स विकसित करते हैं, जिससे उन्हें हड़पने या निगलने में मुश्किल होती है। इस तरह के डाफिनिया में, संतान बढ़ जाती है, भले ही शिकारियों के कोई लक्षण न हों, और विकास दर और जीवन के इतिहास को इस तरह से बदल देता है कि शिकारियों के लिए भेद्यता कम हो जाती है। शिकारियों के खिलाफ संरक्षण के इस तरह के अंतर-संबंधी प्रेरण कई पौधों में भी पाए जाते हैं; जब वे शाकाहारी जानवरों द्वारा हमला किया जाता है, जैसे कि कैटरपिलर, पौधे ऐसे बीज उत्पन्न करते हैं जो अप्रिय सुरक्षात्मक रसायनों को छोड़ते हैं (या शिकारियों के संकेत के जवाब में ऐसे पदार्थों की रिहाई में तेजी लाने के लिए प्रवण हैं), और इसी तरह के प्रेरित संरक्षण कई पीढ़ियों के लिए जारी रह सकते हैं - अग्रवाल, एए, लाफोरश, सी।, और टोलरियन, आर। जानवरों और पौधों में बचाव के ट्रांसजेनरेशनल प्रेरण। प्रकृति 401, 60-63 (1999); होल्स्की, एलएम, जैंडर, जी। और अग्रवाल, एए ट्रांस-जेनेरिक डिफेंस इंडक्शन और पौधों में एपिजेनेटिक वंशानुक्रम। पारिस्थितिकी और विकास 27, 618-626 (2012) में रुझान; टोलरियन, आर। प्रिडेटर-प्रेरित रूपात्मक बचाव: लागत, जीवन इतिहास में बदलाव, और डैफेनिया ल्यूलेक्स में मातृ प्रभाव। पारिस्थितिकी 76, 1691-1705 (1995)]।

हालांकि यह अभी तक स्पष्ट नहीं है कि डैफनिया माता-पिता अपनी संतानों में कांटों के विकास को कैसे प्रेरित करते हैं, जाहिरा तौर पर अनुकूली मातृ और पितृ प्रभाव के कुछ उदाहरणों में संतानों को कुछ पदार्थों के संचरण शामिल हैं। उदाहरण के लिए, Utetheisa ornatrix पतंगों को इस टॉक्सिन को संश्लेषित करने वाले फलियां खाने से पायरोलिसिडीन एल्कलॉइड मिलते हैं । मादाएं इस रसायन के बड़े भंडार वाले पुरुषों की गंध से आकर्षित होती हैं, और इस तरह के नर संगृहीत तरल पदार्थ के माध्यम से "विवाह वर्तमान" के रूप में संग्रहीत विष के हिस्से को स्थानांतरित करते हैं। मादाओं में अंडे में इन अल्कलॉइड्स शामिल होते हैं, जिससे उनकी संतान शिकारियों के लिए बेस्वाद हो जाती है [डसॉरड, डीई, एट अल। कीट उथेहिसा ऑर्नाट्रिक्स में अधिग्रहीत पौधे क्षार के साथ अंडों के द्विध्रुवीय रक्षात्मक बंदोबस्ती। नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज 85, 5992-5996 (1988) की कार्यवाही; Smedley, SR & Eisener, T. Sodium: अपनी संतान को एक नर कीट का उपहार। नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज की कार्यवाही 93, 809-813 (1996)]।

माता-पिता सामाजिक परिस्थितियों और जीवनशैली के लिए अपनी संतानों को भी तैयार कर सकते हैं जो उनके मिलने की संभावना है - एक रेगिस्तान टिड्डी चित्र। ये कीड़े दो आश्चर्यजनक रूप से अलग-अलग फेनोटाइप्स के बीच स्विच कर सकते हैं: एक ग्रे-हरा कुंवारा और टिड्डियों का एक काला-पीला झुंड। झुंड टिड्डियों को कम घबराहट, छोटा जीवन, एक बड़ा मस्तिष्क और विशाल प्रवासी झुंडों में दस्तक देने की विशेषता है जो बड़े क्षेत्रों में पौधों को नष्ट कर सकते हैं। टिड्डे जल्दी से एकान्त से सामूहिक व्यवहार में चले जाते हैं, कीटों के एक बड़े संचय का सामना करना पड़ता है, और जनसंख्या घनत्व जिसमें मादाओं को संभोग करने से पहले खुद को पाया जाता है वह विकल्प चुनती है जो उनके वंशज पसंद करते हैं। दिलचस्प है, फेनोटाइपिक परिवर्तनों का पूरा सेट कई पीढ़ियों से जमा हो रहा है, जो मातृ प्रभाव के संचयी प्रकृति को इंगित करता है। जाहिरा तौर पर, यह अंडों के साइटोप्लाज्म के माध्यम से पूर्वजन्म के लिए प्रेषित पदार्थों से प्रभावित होता है और ग्रंथियों के अंडों को ढंकता है, हालांकि जर्म लाइन का एपिजेनेटिक संशोधन इसकी भूमिका निभा सकता है [अर्नस्ट, यूआर, एट अल। एपिजेनेटिक्स और टिड्डी जीवन चरण संक्रमण। प्रायोगिक जीवविज्ञान जर्नल 218, 88-99 (2015); मिलर, जीए, इस्लाम, एमएस, क्लेरिज, टीडीडब्ल्यूडब्लू, डोड्सन, टी। एंड सिम्पसन, एसजे झुंड रेगिस्तान टिड्डे शिस्टोसेरका ग्रेगिया में गठन: अलगाव और प्राथमिक मातृ gregarizing एजेंट के एनएमआर विश्लेषण। प्रायोगिक जीवविज्ञान जर्नल 211, 370-376 (2008); ओट, एसआर एंड रोजर्स, एसएम ग्रेगरियस रेगिस्तानी टिड्डों में सॉलिटेरियन चरण की तुलना में काफी बड़ा अनुपात होता है। रॉयल सोसाइटी बी 277, 3087-3096 (2010) की कार्यवाही; सिम्पसन, एसजे और मिलर, रेगिस्तानी टिड्डी में चरण विशेषताओं पर जीए मातृ प्रभाव, शिस्टोसेरका ग्रेगिया: वर्तमान समझ की समीक्षा। जर्नल ऑफ़ कीट फिजियोलॉजी 53, 869-876 (2007); तनाका, एस एंड मैनो, के। रेगिस्तान रेगिस्तान में चरण-आश्रित पूर्वज विशेषताओं के मातृ और भ्रूण नियंत्रण की समीक्षा। जर्नल ऑफ कीट फिजियोलॉजी 56, 911-918 (2010)]।

हालांकि, माता-पिता का अनुभव जरूरी नहीं है कि वे दक्षता में सुधार के लिए संतानों को तैयार करें। उदाहरण के लिए, माता-पिता अपने पर्यावरण के संकेतों को सही ढंग से नहीं पहचान सकते हैं, या उनका वातावरण बहुत जल्दी बदल सकता है - जिसका अर्थ है कि कभी-कभी माता-पिता गलत दिशा में संतानों के गुणों को ठीक कर देंगे। उदाहरण के लिए, यदि डाफनी माता अपने वंश में कांटों के विकास को प्रेरित करती हैं, और शिकारी दिखाई नहीं देते हैं, तो संतान कांटों के विकास और पहनने के लिए भुगतान करेगी, लेकिन इस सुविधा के किसी भी लाभ को वापस नहीं करेगी। ऐसे मामलों में, एक चेतावनी अभिभावक प्रभाव वंश को नुकसान पहुंचा सकता है। [उलेर, टी।, नकागावा, एस।, और अंग्रेजी, एस। पौधों और जानवरों में अग्रिम माता-पिता के प्रभाव के लिए कमजोर साक्ष्य। जर्नल ऑफ़ इवोल्यूशनरी बायोलॉजी 26, 2161-2170 (2013)]। सामान्य तौर पर, संतानों को अपने माता-पिता द्वारा प्राप्त पर्यावरणीय संकेतों को अपने पर्यावरण से सीधे प्राप्त संकेतों के साथ एकीकृत करने की एक कठिन समस्या है - और सबसे अच्छी विकास रणनीति इस बात पर निर्भर करेगी कि संकेतों का कौन सा सेट अधिक उपयोगी और विश्वसनीय है [लीमर, ओ एंड मैकनामारा। जेएम विषम वातावरण में सूचना के ट्रांसजेनरेशनल एकीकरण का विकास। अमेरिकी प्रकृतिवादी 185, E55-69 (2015)]।

चेतावनी प्रभाव सही ढंग से काम नहीं कर सकता है, लेकिन समग्र प्राकृतिक चयन को ऐसे प्रयासों को प्रोत्साहित करना चाहिए। हालांकि, कई अभिभावकीय प्रभाव अनुकूलन के लिए पूरी तरह से असंबंधित हैं। तनाव न केवल व्यक्तियों पर, बल्कि उनके वंशजों पर भी हानिकारक प्रभाव डाल सकता है। उदाहरण के लिए, इलिनोइस विश्वविद्यालय के एक अध्ययन से पता चला है कि स्टिकबैक मादा, शिकारियों द्वारा सिम्युलेटेड, संतान पैदा करने वाली, जो कि प्रशिक्षित धीमी होती है, शिकारियों के साथ मिलते समय उचित व्यवहार नहीं कर सकती थी, और इसलिए खाने की संभावना अधिक थी। [McGhee , केई एंड बेल, एएम पैतृक देखभाल एक मछली में: एपिजेनेटिक्स और फिटनेस संतान संबंधी चिंताओं पर प्रभाव बढ़ाते हैं। रॉयल सोसाइटी B 281, E20141146 (2014) की कार्यवाही; McGhee, KE, Pintor, LM, Suhr, EL, & Bell, पूर्वाह्न जोखिम के लिए AM मातृ जोखिम एंटीस्प्रेडेटर व्यवहार और तीन-स्पाइक स्टिकबैक में जीवित रहने की मात्रा कम हो जाती है। कार्यात्मक पारिस्थितिकी 26, 932-940 (2012)]। ये प्रभाव हमारी प्रजातियों में गर्भावस्था के दौरान धूम्रपान करने वाली माताओं के हानिकारक प्रभावों की याद दिलाते हैं। लोगों के समूहों (और कृन्तकों पर प्रयोगों) में सहसंबंधों के अध्ययन से पता चला कि भ्रूण में श्वसन समस्याओं के लिए एक प्रतिरोध विकसित करने के बजाय, धूम्रपान करने से मां अंतर्गर्भाशयी अंतरिक्ष में बदल जाती है ताकि बच्चे को फेफड़े की समस्या हो, अस्थमा और मनोवैज्ञानिक समस्याओं के लिए एक प्रवृत्ति। जन्म का वजन और अन्य कठिनाइयाँ [होम्स, ईएम, डी क्लर्क, एनएच, होल्ट, पीजी, और सेली, पीडी फेफड़े के कामकाज और किशोरों में गर्भावस्था के दौरान मातृ धूम्रपान के लगातार प्रभाव। अमेरिकन जर्नल ऑफ़ रेस्पिरेटरी एंड क्रिटिकल केयर मेडिसिन 189, 401-407 (2014); नोपिक, वीएस, मैककानी, एमए, फ्रांसाज़ियो, एस, और मैकग्रेई, जेई गर्भावस्था के दौरान मातृ सिगरेट धूम्रपान के एपिगेनेटिक्स और बच्चे के विकास पर प्रभाव। विकास और मनोरोगी 24, 1377-1390 (2012); लेस्ली, एफएम मल्टीगैनेरेशनल एपिजेनेटिक इफेक्ट्स ऑफ निकोटीन ऑन लंग फंक्शन। बीएमसी मेडिसिन 11 (2013)। DOI से लिया गया: 10.1186 / 1741-7015-11-27; मोयलान, एस।, एट अल। बच्चों में अवसादग्रस्तता और चिंता व्यवहार पर गर्भावस्था के दौरान मातृ धूम्रपान का प्रभाव: नॉर्वेजियन मां और बच्चे कोहॉर्ट अध्ययन। बीएमसी मेडिसिन 13 (2015)। DOI से लिया गया: 10.1186 / s12916-014-0257-4]।

इसी तरह, विभिन्न जीवों में, खमीर से मनुष्यों तक, बूढ़े माता-पिता अक्सर बीमार या तेजी से मरने वाले संतानों को जन्म देते हैं। यद्यपि रोगाणु रेखा के माध्यम से आनुवंशिक उत्परिवर्तन का संचरण इन "माता-पिता की उम्र के प्रभावों" में योगदान दे सकता है, लेकिन यहां मुख्य भूमिका गैर-आनुवंशिक विरासत द्वारा निभाई जाती है। इसलिए, हालांकि कुछ प्रकार के माता-पिता के प्रभाव विकासवादी तंत्र का प्रतिनिधित्व करते हैं जो व्यक्तियों की फिटनेस में सुधार कर सकते हैं, यह स्पष्ट है कि कुछ माता-पिता प्रभाव विकृति या तनाव को प्रसारित करते हैं।ऐसे प्रभाव, अनुकूलन क्षमता से संबंधित नहीं हैं, हानिकारक आनुवंशिक उत्परिवर्तन की तुलना में हैं, हालांकि वे उनसे अलग हैं कि वे कुछ शर्तों के तहत होते हैं।

यह तथ्य कि माता-पिता के प्रभाव कभी-कभी हानिकारक हो सकते हैं, यह बताता है कि वंशजों को इस नुकसान को कम करने का एक तरीका होना चाहिए, संभवतः माता-पिता से प्राप्त कुछ प्रकार की गैर-आनुवंशिक जानकारी को अवरुद्ध करना। यह तब भी हो सकता है जब माता-पिता और बच्चों के फिटनेस हित मेल खाते हैं, क्योंकि गलत पर्यावरणीय संकेतों या पैतृक विकृति के संचरण से माता-पिता और बच्चों दोनों पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ेगा। हालांकि, जैसा कि कुछ विद्वानों ने उल्लेख किया है, माता-पिता और बच्चों के फिटनेस हित शायद ही कभी पूरी तरह से मेल खाते हैं, और इसलिए माता-पिता के प्रभाव कभी-कभी माता-पिता और बच्चों के बीच संघर्ष का एक क्षेत्र बन सकते हैं [मार्शल, डीजे और उल्लर, टी। एक मातृत्व प्रभाव अनुकूली कब है? ओइकोस 116, 1957-1963 (2007); Uller, T. & Pen, I. माता-पिता के संघर्ष के तहत मातृ प्रभावों के विकास का एक सैद्धांतिक मॉडल। विकास 65,2075-2084 (2011); Kuijper, B. & Johnstone, RA मातृ प्रभाव और माता-पिता के संघर्ष। विकास 72, 220-233 (2018)]।

व्यक्ति अपने संसाधनों को इस तरह से रखने की कोशिश करते हैं कि वे अपनी फिटनेस को अधिकतम कर सकें। अधिक सटीक, प्राकृतिक चयन व्यक्ति और उसके रिश्तेदारों की "समावेशी फिटनेस" की रणनीतियों को प्रोत्साहित करता है। यदि एक व्यक्ति का मानना ​​है कि वह एक से अधिक संतान पैदा कर सकता है, तो उसे कई वंशजों के बीच केक को कैसे विभाजित किया जाए, इस पर निर्णय लेने की आवश्यकता है। उदाहरण के लिए, माताएँ अधिक बच्चे पैदा करके प्रजनन की सफलता को अधिकतम कर सकती हैं, भले ही प्रत्येक व्यक्तिगत बच्चे के लिए उनका योगदान कम हो [स्मिथ, सीसी एंड फेटवेल, एसडी आकार और संतानों की संख्या के बीच इष्टतम संतुलन। अमेरिकी प्रकृतिवादी 108, 499-506 (1974)]। लेकिन चूंकि प्रत्येक व्यक्तिगत बच्चे को मां से अधिक संसाधन लेने से अधिक लाभ मिलेगा,इस तरह की "स्वार्थी" मातृ रणनीतियों से बच्चों को मंहगा पड़ेगा जो अपनी माताओं से अधिक संसाधन निकालने के लिए काउंटर रणनीति विकसित कर सकते हैं।

मामलों को और अधिक जटिल करने के लिए, यह ध्यान रखना आवश्यक है कि माता और पिता के हित भी भिन्न हो सकते हैं। जैसा कि डेविड हैग ने कहा, पिता अक्सर अपनी माताओं से अतिरिक्त संसाधनों को आकर्षित करने में मदद करके लाभान्वित हो सकते हैं, भले ही यह प्रक्रिया उनकी मां की फिटनेस को बाधित करती हो। ऐसा इसलिए है क्योंकि जब पुरुषों के पास कई महिलाओं के साथ संतान होने का अवसर होता है, जिनमें से प्रत्येक अन्य पुरुषों के साथ भी संबंध बना सकता है, तो पुरुष की सबसे अच्छी रणनीति प्रत्येक साथी के संसाधनों का अपने स्वयं के संतानों को लाभ पहुंचाने के लिए स्वार्थी रूप से उपयोग करना है। माता-पिता और बच्चों और माता-पिता और माता-पिता के संसाधनों के योगदान पर माता-पिता के बीच इसी तरह के संघर्ष गैर-आनुवंशिक विरासत के विकास का एक संभावित महत्वपूर्ण लेकिन थोड़ा अध्ययन किया गया क्षेत्र है।

जानवरों के पर्यावरण को बनाने वाले सभी अनगिनत कारकों में से, आहार विशेष रूप से फिटनेस, स्वास्थ्य और कई अन्य कार्यों के लिए महत्वपूर्ण है। अप्रत्याशित रूप से, आहार का भविष्य की पीढ़ियों पर भी बड़ा प्रभाव पड़ता है। मेरे सहकर्मी ने टेलोस्टिलिनस एंजस्टिसोलिस नामक नेरीडे परिवार की सुंदर मक्खियों पर आहार के प्रभावों का अध्ययन किया, जो ऑस्ट्रेलिया के पूर्वी तट पर पेड़ों की सड़ने वाली छाल पर प्रजनन करते हैं। नर मक्खियां आश्चर्यजनक रूप से विविधतापूर्ण होती हैं: एक पेड़ के तने पर एक विशिष्ट क्लस्टर में, 5 सेंटीमीटर लंबे बौनों को पांच-मिलीमीटर बौनों के साथ पाया जा सकता है। हालांकि, जब मक्खियों को प्रयोगशालाओं में एक मानक लार्वा आहार पर उगाया जाता है, तो सभी वयस्क नर आकार में बहुत समान होते हैं, यह सुझाव देते हुए कि जंगली में विविधता पर्यावरण से आती है, आनुवंशिकी से नहीं; दूसरे शब्दों में, लार्वा,जो लोग पोषक तत्वों से भरपूर भोजन पाने के लिए भाग्यशाली होते हैं वे बड़े वयस्कों में बड़े होते हैं, और जिन्हें भोजन नहीं मिलता है वे छोटे हो जाते हैं।


"शादी के उपहार" या अन्य आम तौर पर माता-पिता के योगदान के स्वीकृत रूपों की अनुपस्थिति के बावजूद, पुरुष टेलोस्टिलिनस एंजस्टिसोलिस मक्खियों, लार्वा चरण में पर्याप्त मात्रा में पोषक तत्व प्राप्त करते हैं, बड़ी संतान पैदा करते हैं। फोटो में, दो पुरुष दाईं ओर एक पुरुष के साथ महिला संभोग के लिए लड़ते हैं।

लेकिन पीढ़ियों से प्रेषित पर्यावरण के कारण पुरुषों के फेनोटाइप में इन महत्वपूर्ण अंतरों में से कोई है? यह पता लगाने के लिए, हमने पुरुषों के शरीर के आकार में अंतर पैदा किया, उनमें से कुछ को पोषक तत्वों से भरपूर भोजन और उनके रिश्तेदारों - गरीबों को खिलाया।

नतीजतन, बड़े और छोटे भाई दिखाई दिए, जिन्हें हम तब उसी भोजन के साथ खिलाया गया मादाओं के साथ मिलाते थे। संतानों को मापने से, हमने पाया कि बड़े पुरुषों ने अपने छोटे भाइयों की तुलना में बड़े संतानों का उत्पादन किया, और बाद के अध्ययनों से पता चला है कि इस गैर-आनुवंशिक पैतृक प्रभाव की संभावना है जो कि अर्ध तरल पदार्थ [बॉन्डुरियनस्की, आर और हेड, एम। टेलोस्टिलिनस एंजस्टिसोलिस (डिप्टेरा: नेरिडा) में संतानोत्पत्ति पर मातृ और पितृत्व की स्थिति। जर्नल ऑफ़ इवोल्यूशनरी बायोलॉजी 20, 2379-2388 (2007); क्रीन, ए जे कोप्स, एएम, और बॉन्डुरियनस्की, आर। रिविसिटिंग टेलीगनी: संतान को अपनी मां के पिछले साथी की अधिग्रहित विशेषता विरासत में मिली। पारिस्थितिकी पत्र 17, 1545-1552 (2014)]। हालांकि, प्रेषित टी। एंगुस्टिसोलिस स्खलन आकार में छोटा है,पोषक तत्वों से युक्त एक छोटे स्खलन की तुलना में छोटे परिमाण के आदेश जो कुछ कीटों के नर संचारित करते हैं, इस मामले में, जाहिर है, पोषक तत्वों को नर से मादा या उनके वंश में प्रेषित नहीं किया जाता है।

हाल ही में, हमने पाया कि इसी तरह के प्रभाव अन्य पुरुषों द्वारा कल्पना की जाने वाली संतानों में भी हो सकते हैं [क्री, ए जे कोप्स, एएम, और बॉन्डुरियनस्की, आर। फिर से आना टेलीगनी: संतानें अपनी मां के पिछले साथी की एक अधिग्रहित विशेषता प्राप्त करती हैं। पारिस्थितिकी पत्र 17, 1545-1552 (2014)]। एंजेला क्रिन को पहले बताए अनुसार बड़े और छोटे नर प्राप्त हुए, और फिर दोनों प्रकार के नर के साथ प्रत्येक मादा को जोड़ा गया। पहला संभोग तब हुआ जब मादा के अंडे अपरिपक्व थे, और दूसरे दो सप्ताह के बाद अंडे विकसित हो गए थे और एक अभेद्य खोल प्राप्त हुआ था। दूसरे संभोग के तुरंत बाद, मादाओं ने अपने अंडे दिए और वंश को जीनोटाइप का अध्ययन करने और पितृत्व का निर्धारण करने के लिए एकत्र किया गया। चूंकि मक्खियों के अंडों को केवल एक परिपक्व अवस्था में निषेचित किया जा सकता है (जब शुक्राणु खोल में एक विशेष छिद्र से प्रवेश करता है)और मादाएं शायद ही कभी दो सप्ताह के लिए शुक्राणु जमा करती हैं, हमें आश्चर्य नहीं हुआ जब लगभग सभी संतानें दूसरे दृष्टिकोण में मादाओं के साथ संभोग करने वाली महिलाएं थीं।

लेकिन, दिलचस्प बात यह है कि हमने पाया कि उनकी माँ के पहले साथी के लार्वा आहार ने उनके बच्चों के आकार को प्रभावित किया। यह कि, संतान तब बड़ी होती थी जब उनकी मां का पहला साथी अच्छा खा जाता था, एक लार्वा होने के बावजूद, यह नर उसके पिता नहीं थे। एक अलग प्रयोग में, हमने इस संभावना से इंकार किया कि मादाओं ने पहले नर के दृश्य या फेरोमोन अनुमानों के आधार पर अंडों के लिए अपने योगदान को विनियमित किया, जिससे हमें यह निष्कर्ष निकालना पड़ा कि पहले नर के तरल द्रव अणुओं को मादा के अविकसित अंडे (या, उदाहरण के लिए) द्वारा अवशोषित किया गया था। तब उन्होंने मादाओं को अंडे के विकास में अपना योगदान देने के लिए मजबूर किया), और इस तरह दूसरे नर द्वारा निषेचित भ्रूण के विकास को प्रभावित किया। इस तरह के गैर-अभिभावक अंतरजनपदीय प्रभाव ( अगस्त वीज़मैन ने उन्हें " टेलीगोनिया " कहा है") मेंडेलियन आनुवांशिकी के प्रकट होने से पहले वैज्ञानिक साहित्य में व्यापक रूप से चर्चा की गई थी , लेकिन उनके शुरुआती सबूत पूरी तरह से असंबद्ध थे। हमारा काम इस तरह के प्रभावों की संभावना की पहली आधुनिक पुष्टि देता है [एक टेलीगनी जैसा प्रभाव अब ड्रोसोफिला में भी बताया गया है। देखें: गार्सिया-गोंजालेज,) एफ। एंड डाउलिंग, डीके ट्रांसजेनरेशनल इफेक्ट्स ऑफ़ सेक्शुअल इंटरैक्शन एंड सेक्शुअल संघर्ष: नॉन-सीयरस निम्नलिखित पीढ़ी में महिलाओं की विशिष्टता को बढ़ावा देते हैं। जीवविज्ञान पत्र 11 (2015)]। हालांकि टेलीगनी "वर्टिकल" (माता-पिता) के सामान्य अर्थों में आनुवंशिकता से परे है। -children) संपत्ति हस्तांतरण, यह स्पष्ट रूप से गैर-आनुवंशिक की क्षमता को दर्शाता है अनुसंधान कि मेंडेल की धारणा का उल्लंघन करती है।

बहुत सारे प्रमाण हैं कि स्तनधारियों में, माता-पिता का आहार बच्चों के विकास को प्रभावित करता है। चूहों में आहार के प्रभावों का पायलट अध्ययन - विशेष रूप से प्रोटीन जैसे प्रमुख पोषक तत्वों के सेवन को प्रतिबंधित करना - कुपोषण के स्वास्थ्य प्रभावों की जांच करने के लिए 20 वीं शताब्दी की पहली छमाही में शुरू हुआ। 1960 के दशक में, शोधकर्ताओं ने रुचि के साथ पाया कि गर्भावस्था के दौरान मादा चूहों ने कम प्रोटीन आहार पर बच्चे और नाती-पोते पैदा किए, जो दर्दनाक, पतले थे, अपेक्षाकृत कम मस्तिष्क वाले न्यूरॉन्स थे, और परीक्षणों में खराब प्रदर्शन किया बुद्धि और स्मृति। हाल के वर्षों में, शोधकर्ताओं ने चूहों और चूहों के प्रायोगिक मॉडल का उपयोग करते हुए, अत्यधिक या असंतुलित समस्या के प्रभाव को समझने के प्रयासों की ओर रुख किया है।लोगों में मोटापे की महामारी को समझने की कोशिश करते हुए, अब यह स्थापित किया गया है कि माँ के आहार और पिता के आहार दोनों का बच्चों के विकास और स्वास्थ्य पर अलग प्रभाव हो सकता है। इन प्रभावों में से कुछ गर्भ में भ्रूण स्टेम सेल के एपिजेनेटिक रिप्रोग्रामिंग के माध्यम से होते हैं। उदाहरण के लिए, चूहों में, एक उच्च वसा वाली माँ के आहार में इसकी मात्रा कम हो जाती हैहेमटोपोइएटिक स्टेम कोशिकाएं (हेमोसाइटोब्लोट्स) जो रक्त कोशिकाओं को उत्पन्न करती हैं, और मिथाइल-पहुंचाने वाली दवाओं से समृद्ध आहार भ्रूण में तंत्रिका स्टेम कोशिकाओं की संख्या में वृद्धि करता है [कामिमा-लानिंग, एएन, एट अल। मातृ उच्च वसा वाले आहार और मोटापा भ्रूण हेमटोपोइजिस से समझौता करते हैं। आणविक चयापचय 4, 25-38 (2015); अमरगर, वी।, एट अल। मातृ आहार में प्रोटीन सामग्री और मिथाइल डोनर चूहे के हिप्पोकैम्पस में प्रसार दर और तंत्रिका स्टेम कोशिकाओं के सेल भाग्य को प्रभावित करने के लिए बातचीत करते हैं। पोषक तत्व 6, 4200-4217 (2014)]। चूहों में, एक उच्च वसा वाला आहार उनकी बेटियों [एनए, एसएफ, एट अल] में इंसुलिन उत्पादन और ग्लूकोज सहिष्णुता को कम करता है। महिला चूहे के वंश में पिता के कार्यक्रमों में पुरानी उच्च वसा वाले आहार। नेचर 467, 963-966 (2010)]। मनुष्यों में इसी तरह के प्रभाव के साक्ष्य प्राप्त किए गए हैं।

यदि आप विस्तारित आनुवंशिकता के क्षेत्र में ज्ञान की वर्तमान स्थिति का आकलन करने की कोशिश करते हैं, तो 1920 के दशक में आनुवंशिकी की स्थिति या 1950 के दशक में आणविक जीव विज्ञान का ध्यान आता है। हम अपने अज्ञान की गहराई की सराहना करना, और आगे की कठिनाइयों को पहचानना जानते हैं। लेकिन एक बात पहले से ही स्पष्ट है - गैल्टोनियनलगभग सौ वर्षों के लिए अनुभवजन्य और सैद्धांतिक अनुसंधान को आकार देने वाली धारणाओं का कई संदर्भों में उल्लंघन किया गया है, जिसका अर्थ है कि जीवविज्ञानी आगे दिलचस्प समय है। अनुभवजन्य शोधकर्ता कई वर्षों तक गैर-आनुवांशिक विरासत के तंत्रों का अध्ययन करने, उनके पर्यावरणीय प्रभाव को देखने और उनके विकास संबंधी परिणामों को स्थापित करने में व्यस्त रहेंगे। इस काम के लिए नए उपकरणों के विकास और सरल प्रयोगों की योजना की आवश्यकता होगी। विचारों को परिष्कृत करने और भविष्यवाणियां करने में सिद्धांतकारों के पास समान रूप से महत्वपूर्ण कार्य होगा। चिकित्सा और स्वास्थ्य सेवा के लिए एक व्यावहारिक स्तर पर, अब यह स्पष्ट है कि हमें "प्रकृति के निष्क्रिय ट्रांसमीटर" होने की ज़रूरत नहीं है, क्योंकि हमारे जीवन का अनुभव वंशानुगत प्रकृति के निर्माण में एक गैर-तुच्छ भूमिका निभाता है, जो हम अपने बच्चों को देते हैं।

रसेल बॉन्डुरियनस्की ऑस्ट्रेलिया में न्यू साउथ वेल्स विश्वविद्यालय में विकासवादी जीव विज्ञान के प्रोफेसर हैं। ट्रॉय डे कनाडा में क्वींस यूनिवर्सिटी में गणित और सांख्यिकी विभाग और जीव विज्ञान विभाग में प्रोफेसर हैं। विस्तारित आनुवंशिकता से अंश: रसेल बॉन्डुरियनस्की और ट्रॉय डे द्वारा विरासत और विकास की एक नई समझ