প্রথম দৃষ্টিতে, ভূমধ্যসাগরে বসবাসকারী এবং ব্রিটিশ দ্বীপপুঞ্জের শীতল জলে বসবাসকারী কাঁটাযুক্ত তারামাছের প্রজাতিগুলোকে একই বলে মনে হয় এবং এদের মধ্যে কোনো বড় পার্থক্য নেই। তবে, তাদের জিনোম ভিন্ন কথা বলে: একটি বৈজ্ঞানিক দল আবিষ্কার করেছে যে তাদের মধ্যে অস্বাভাবিকভাবে উচ্চ সংখ্যক ক্রোমোজোমাল ইনভার্সন দেখা যায় , যা হলো ক্রোমোজোমের বড় খণ্ডাংশ যা কিছু কিছু তারামাছের ক্ষেত্রে "উল্টো" অবস্থায় থাকে।
এই পরিবর্তনগুলো কাঁটাযুক্ত তারামাছের (Marthasterias glacialis) জিনোমের ১৮.৬%-কে প্রভাবিত করে এবং বিভিন্ন পরিবেশগত অবস্থার সাথে সম্পর্কিত বলে মনে হয় । এই আবিষ্কার থেকে বোঝা যায় যে, একটি সামুদ্রিক প্রজাতির বিভিন্ন পরিবেশে খাপ খাইয়ে নেওয়ার ক্ষমতায় জিনোমের গঠন একটি বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করতে পারে।
পরিবেশ-সম্পর্কিত ক্রোমোজোমাল ইনভার্সন
দোয়ানা বায়োলজিক্যাল স্টেশন (ইবিডি-সিএসআইসি) এবং বার্সেলোনা বিশ্ববিদ্যালয়ের নেতৃত্বে পরিচালিত এই গবেষণায় উত্তর-পূর্ব আটলান্টিক এবং পশ্চিম ভূমধ্যসাগরের বিভিন্ন অঞ্চল থেকে প্রায় ৩০০টি নমুনা বিশ্লেষণ করা হয়েছে । দোয়ানা বায়োলজিক্যাল স্টেশনের গবেষক কার্লোস লেইভা ব্যাখ্যা করেন, "সবচেয়ে আকর্ষণীয় বিষয় হলো, এই ইনভার্সনগুলোর ভ্যারিয়েন্টগুলো অধ্যয়নকৃত জনগোষ্ঠীগুলোর মধ্যে এলোমেলোভাবে ছড়িয়ে নেই, বরং এগুলো বিভিন্ন ভৌগোলিক অঞ্চলের সাথে সম্পর্কিত বলে মনে হয়।" "এগুলোর মধ্যে অনেকগুলো ভূমধ্যসাগরের মতো উষ্ণ, লবণাক্ত অঞ্চলে বেশি দেখা যায়, আবার অন্যগুলো ব্রিটিশ দ্বীপপুঞ্জের মতো শীতল অঞ্চলের সাথে সম্পর্কিত বলে মনে হয়।" এই ইনভার্টেড অঞ্চলগুলোর মধ্যে তাপীয় চাপের প্রতিক্রিয়া, অসমোরেগুলেশন, রোগ প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং পরিবেশগত উপলব্ধির সাথে সম্পর্কিত জিন পাওয়া গেছে। তবে, গবেষকরা সতর্ক করেছেন যে এই সম্পর্কটি পরীক্ষামূলক গবেষণার মাধ্যমে যাচাই করা প্রয়োজন হবে। যাই হোক, ফলাফল থেকে বোঝা যায় যে, ডিএনএ-তে পয়েন্ট মিউটেশনের পাশাপাশি, একটি প্রজাতি কীভাবে বিভিন্ন পরিবেশের সাথে খাপ খাইয়ে নেয় তা বোঝার জন্য জিনোমের গঠন বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ হতে পারে। এই প্রক্রিয়াটি কাঁটাযুক্ত তারামাছের ক্ষেত্রে বিশেষভাবে প্রাসঙ্গিক হতে পারে, কারণ এই প্রজাতির বিভিন্ন জনগোষ্ঠী অত্যন্ত ভিন্ন বৈশিষ্ট্যযুক্ত পরিবেশে বসবাস করা সত্ত্বেও একে অপরের সাথে উচ্চ স্তরের সংযোগ বজায় রাখে।
স্থানীয় অভিযোজন সংরক্ষণের একটি প্রক্রিয়া
এই আবিষ্কারটি বিশেষভাবে উল্লেখযোগ্য, কারণ অনেক সামুদ্রিক জীবের মধ্যে একটি সাধারণ ঘটনা হলো তাদের লার্ভার দূরপাল্লার গতিশীলতা । যদিও পূর্ণবয়স্ক তারামাছের গতিশীলতা তুলনামূলকভাবে সীমিত, তাদের লার্ভা সমুদ্রস্রোতের দ্বারা চালিত হয়ে শত শত কিলোমিটার ভ্রমণ করতে পারে। এই চলাচল জিনগত আদান-প্রদানকে সহজ করে এবং ক্রমাগত বিভিন্ন জনগোষ্ঠীকে মিশ্রিত করে। তত্ত্বগতভাবে, এই উচ্চ মাত্রার আন্তঃসংযোগ বিভিন্ন অঞ্চলের মধ্যে উল্লেখযোগ্য অভিযোজনগত পার্থক্যের উদ্ভবকে বাধা দেওয়ার কথা। তবে, গবেষণাটি দেখিয়েছে যে জিনোমের এমন কিছু অঞ্চল রয়েছে যা এই জিনগত মিশ্রণ থেকে রক্ষা পেতে সক্ষম। নির্দিষ্ট কিছু অঞ্চল জিনোমের বাকি অংশের তুলনায় অনেক কম পুনঃসংযোজিত বা "মিশ্রিত" হয়, যা সেগুলোকে বিভিন্ন জনগোষ্ঠীর মধ্যে স্বতন্ত্র থাকতে সাহায্য করে। বার্সেলোনা বিশ্ববিদ্যালয়ের একজন প্রিডক্টরাল গবেষক মার্টা মার্টিন হুয়েতে ব্যাখ্যা করেন, "এই অঞ্চলগুলো এমন গাঁথুনির খণ্ডের মতো কাজ করে যা একত্রে উত্তরাধিকারসূত্রে প্রাপ্ত হয়, এবং এর ফলে তাপমাত্রা বা লবণাক্ততার ভিন্নতার মতো নির্দিষ্ট পরিবেশগত পরিস্থিতিতে বেঁচে থাকার জন্য উপকারী জিনের সংমিশ্রণ সংরক্ষিত থাকে।" এইভাবে, ক্রোমোজোমাল ইনভার্সন এক ধরনের প্রক্রিয়া হিসেবে কাজ করতে পারে, যা বিভিন্ন জনগোষ্ঠীর মধ্যে উল্লেখযোগ্য জিনগত আদান-প্রদান ঘটলেও, একটি নির্দিষ্ট পরিবেশের জন্য অনুকূল কিছু জিনগত সংমিশ্রণকে একত্রে বজায় রাখতে সাহায্য করে।
আটলান্টিক ও ভূমধ্যসাগরে প্রায় ৩০০টি তারামাছ নিয়ে গবেষণা করা হয়েছে।
প্রজাতিটির জিনোমে কোনো লুকানো পার্থক্য আছে কিনা তা নির্ধারণ করতে, বৈজ্ঞানিক দলটি উত্তর-পূর্ব আটলান্টিক এবং পশ্চিম ভূমধ্যসাগর জুড়ে ১৯টি স্থান থেকে মার্থাস্টেরিয়াস গ্ল্যাসিয়ালিস-এর প্রায় ৩০০টি নমুনার বিশ্লেষণ করেছে। নমুনাগুলো ব্রিটিশ দ্বীপপুঞ্জ, আজোরস, ইউরোপীয় আটলান্টিক উপকূল এবং ভূমধ্যসাগরসহ বিভিন্ন অঞ্চল থেকে সংগ্রহ করা হয়েছিল, যা অত্যন্ত ভিন্ন পরিবেশগত অবস্থার সম্মুখীন হওয়া জনগোষ্ঠীগুলোর মধ্যে তুলনা করার সুযোগ করে দেয়। দলটি জিনোম জুড়ে ছড়িয়ে থাকা হাজার হাজার মার্কার বিশ্লেষণ করে এবং সেগুলোকে প্রজাতিটির একটি রেফারেন্স জিনোমের সাথে তুলনা করে। এই পদ্ধতিটি তাদের ক্রোমোজোমাল ইনভার্সনের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ অঞ্চলগুলো শনাক্ত করতে এবং বিভিন্ন জনগোষ্ঠীর মধ্যে এই ইনভার্সনগুলো কীভাবে বণ্টিত হয়েছে তা অধ্যয়ন করতে সাহায্য করে। উপরন্তু, জিনগত উপাত্তগুলোকে তাপমাত্রা এবং লবণাক্ততার পরিবেশগত তথ্যের সাথে একত্রিত করা হয়েছিল, যা গবেষকদের এই বিষয়টি খতিয়ে দেখতে সক্ষম করে যে ক্রোমোজোমাল ইনভার্সনগুলো স্থানীয় অভিযোজন প্রক্রিয়ার সাথে সম্পর্কিত হতে পারে কিনা। ফলাফলটি ছিল বিশেষভাবে চমকপ্রদ: জিনোমের ১৮.৬% এই ধরনের গাঠনিক বৈচিত্র্য প্রদর্শন করে, যা একটি উচ্চ অনুপাত এবং এটি বিশ্লেষিত জনগোষ্ঠীগুলোর মধ্যে পার্থক্য নির্ণয়ে ক্রোমোজোমাল ইনভার্সনের গুরুত্বের দিকে ইঙ্গিত করে।
সামুদ্রিক জীববৈচিত্র্য সংরক্ষণের ক্ষেত্রে এর প্রভাব
গবেষণাটি আরও প্রকাশ করে যে, ব্যাপকভাবে বিস্তৃত একটি প্রজাতি, যার জনগোষ্ঠীগুলো পরস্পর সংযুক্ত এবং আপাতদৃষ্টিতে সমজাতীয়, তার জিনোমের মধ্যে উল্লেখযোগ্য অভিযোজনমূলক বৈচিত্র্য ধারণ করতে পারে । এই আবিষ্কারটি সামুদ্রিক জীববৈচিত্র্য সংরক্ষণের ক্ষেত্রে তাৎপর্যপূর্ণ, কারণ একই প্রজাতির বিভিন্ন জনগোষ্ঠী সমুদ্রের উষ্ণায়ন বা লবণাক্ততার পরিবর্তনের মতো ঘটনায় ভিন্নভাবে প্রতিক্রিয়া দেখাতে পারে। জলবায়ু পরিবর্তনের প্রেক্ষাপটে এই জিনগত বৈচিত্র্য বোঝা বিশেষভাবে প্রাসঙ্গিক, কারণ তাপমাত্রা এবং অন্যান্য পরিবেশগত অবস্থার পরিবর্তনে প্রজাতির সাড়া দেওয়ার ক্ষমতা তাদের টিকে থাকা এবং ভবিষ্যৎ বিস্তার নির্ধারণ করতে পারে। অধিকন্তু, এই ফলাফলগুলো সামুদ্রিক জীববৈচিত্র্যের বিবর্তনকে চালিতকারী প্রক্রিয়াগুলোর উপর একটি নতুন দৃষ্টিভঙ্গি প্রদান করে। গবেষণাটি দেখায় যে, প্রজাতির অভিযোজনকে উৎসাহিত করার ক্ষেত্রে জিনোম কাঠামোর পরিবর্তন ডিএনএ-এর নির্দিষ্ট পার্থক্যের মতোই গুরুত্বপূর্ণ হতে পারে।
জলবায়ু পরিবর্তনের মোকাবিলায় মডেল হিসেবে কাঁটাযুক্ত তারামাছ
পরবর্তী পদক্ষেপ হবে শনাক্তকৃত ক্রোমোজোমাল ইনভার্সনগুলো ব্যক্তিবিশেষের জৈবিক বৈশিষ্ট্যের ওপর প্রকৃতপক্ষে কোনো প্রভাব ফেলে কিনা তা যাচাই করা । কার্লোস লেইভা ব্যাখ্যা করেন, "এই ফলাফলগুলো নতুন গবেষণার পথ খুলে দিয়েছে, যার মাধ্যমে যাচাই করা যাবে যে এই ক্রোমোজোমাল ইনভার্সনগুলো ব্যক্তিবিশেষের মধ্যে প্রকৃতপক্ষে জৈবিক পার্থক্য তৈরি করে কিনা, যেমন—অধিক তাপ সহনশীলতা, লবণাক্ততার পরিবর্তনে প্রতিরোধ ক্ষমতা, বৃদ্ধি বা প্রজননে ভিন্নতা।" যদি ভবিষ্যৎ গবেষণায় নিশ্চিত হয় যে এই ক্রোমোজোমাল ইনভার্সনগুলো অন্তত আংশিকভাবে কাঁটাযুক্ত তারামাছের তাপ বা লবণাক্ততার সাথে খাপ খাইয়ে নেওয়ার ক্ষমতা নির্ধারণ করে, তবে জলবায়ু পরিবর্তন দ্বারা প্রভাবিত একটি মহাসাগরে সামুদ্রিক প্রজাতিরা কীভাবে সাড়া দিতে পারে তা অধ্যয়নের জন্য মার্থাস্টেরিয়াস গ্ল্যাসিয়ালিস একটি মডেল হয়ে উঠতে পারে। একটি তারামাছ নিয়ে গবেষণা হিসেবে যা শুরু হয়েছিল, তা এখন সামুদ্রিক জীবেরা কীভাবে বিবর্তিত হয় এবং তাদের লার্ভার চলাচলের মাধ্যমে জনসংখ্যাগুলো সংযুক্ত থাকা সত্ত্বেও কীভাবে তারা স্থানীয় অভিযোজন বজায় রাখতে পারে, তা বোঝার একটি নতুন পথ উন্মোচন করেছে।
স্পেনীয়-ফরাসি দলটির এই আবিষ্কার, যে দলে গুয়াম বিশ্ববিদ্যালয়, বার্সেলোনার বোটানিক্যাল ইনস্টিটিউট এবং রেনেস বিশ্ববিদ্যালয়ও অন্তর্ভুক্ত ছিল, তা এই বিষয়টিকে জোরালোভাবে তুলে ধরে যে জিনোমের গঠন বিবর্তনের একটি মূল নিয়ামক । কাঁটাযুক্ত তারামাছ, যার মধ্যে ১৮.৬% ইনভার্সন রয়েছে, তা ক্রোমোজোমের গঠন কীভাবে আশ্চর্যজনক অভিযোজনমূলক বৈচিত্র্যকে আড়াল করতে পারে তার একটি প্রধান উদাহরণ হয়ে ওঠে এবং সামুদ্রিক বাস্তুতন্ত্র ভবিষ্যতের প্রতিকূলতার প্রতি কীভাবে সাড়া দেবে তা অনুমান করার জন্য মূল্যবান সূত্র প্রদান করে।