জনসংখ্যা জিনতত্ত্ব
Part of a series onGenetics Key components Chromosome DNA RNA Genome Heredity Mutation Nucleotide Variation Outline Index History and topics Introduction History Evolution (molecular) Population genetics Mendelian inheritance Quantitative genetics Molecular genetics Research DNA sequencing Genetic engineering Genomics ( template) Medical genetics Branches of genetics Personalized medicine Personalized medicine Biology portal Molecular and cellular biology portalvt
জনসংখ্যা জিনতত্ত্ব বা পপুলেশন জিনেটিক্স হচ্ছে জিনতত্ত্বের একটি শাখা। জিনতত্ত্বের এই শাখায় জনসংখ্যার মধ্যকার জিনগত মিল ও অমিল নিয়ে আলোচনা করা হয়। একই গোষ্ঠীর মধ্যকার জিনগত ভিন্নতা এবং অভিন্নতা ছাড়াও একাধিক গোষ্ঠীর মধ্যকার জিনগত সম্পর্কও পপুলেশন জিনেটিক্সের আলোচনার বিষয়। জিনতত্ত্বের এই শাখা বিবর্তনীয় জীববিজ্ঞানের অংশ। এই শাখা অভিযোজন, প্রজাত্যায়ন এবং জনসংখ্যার গঠন নিয়ে গবেষণা করে থাকে। [1]
আধুনিক বিবর্তনীয় সংশ্লেষণের বিকাশে একটি অনন্য গুরুত্বপূর্ণ উপাদান স্বরূপ কাজ করেছে জনসংখ্যা জিনতত্ত্ব।রোনাল্ড ফিশার, সিওয়াল রাইট, জে বি এস হালডেন এর ধারণার প্রবক্তা। ঐতিহাসিকভাবে দেখলে এটি পরিমানগত জিনতত্ত্ব এবং উচ্চতর গণিতের সাথে সম্পর্কিত হলেও, আধুনিককালে তত্ত্বীয়ভাবে, পরীক্ষাগারে এবং মাঠপর্যায়ে জনসংখ্যা জিনতত্ত্ব নিয়ে কাজ হচ্ছে। জনসংখ্যা জিনতত্বের কাঠামো পরিসংখ্যানের দিক দিয়ে ডিএনএ সিকুয়েন্স ডাটা এবং ধারণা প্রমান/ বাতিলে ব্যবহার হয়। [2]
ডান|থাম্ব|রোনাল্ড ফিশার
মেন্ডেলীয় বংশগতি এবং জৈবপরিসংখ্যানের সমন্বয়ে জনসংখ্যা জিনতত্ত্ব গড়ে উঠেছে। প্রাকৃতিক নির্বাচন শুধুমাত্র তখনই বিবর্তন ঘটাতে সক্ষমপর হয় যদি একটি জনগোষ্ঠীতে যথেষ্ট পরিমানে জিনগত বৈচিত্র্য থাকে। মেন্ডেলীয় জিনতত্ত্ব আবিষ্কারের আগ অব্দি একটি সাধারণ প্রচলিত তত্ত্ব ছিল মিশ্রিত বংশগতি (blending inheritance), যাতে জিনগত বৈচিত্র্য প্রচন্ডভাবে লুপ্তি পায়। এর ফলে প্রাকৃতিক নির্বাচন কিংবা যৌনগত নির্বাচনে বিবর্তনের প্রবণতা প্রায় থাকেনা বললেই চলে।
মেন্ডেলীয় বংশগতিতে কিভাবে জিনগত বৈচিত্র্যের ভারসাম্য বজায় থাকে তা হার্ডি-ওয়াইনবার্গের নীতি দ্বারা প্রমান করা যায়। এই নীতিতে, এলিল প্রবণতা (জিনের বৈচিত্র্য প্রকাশোকারী) নির্বাচন, পরিব্যক্তি, জিনগত পরিযায়ীতা (migration) এবং জিনের সঞ্চারনের (genetic drift) উপর নির্ভর না করেই সবসময় একই থাকে। [3] ব্রিটিশ জীববিজ্ঞানী ও পরিসংখ্যানবিদ রোনাল্ড ফিশারের কাজ জনসংখ্যা জিনতত্ত্বের অধিকাংশে অবদান রেখেছ। ১৯১৮ সাল তিনি এক নাগাড়ে একাধিক বৈজ্ঞানিক নিবন্ধ রচনা করেন। ১৯৩০ সালে প্রাকৃতিক নির্বাচনের জিনগত তত্ত্ব নামের বইতে তিনি দেখান, জিনের বৈচিত্র্য়ের চলমান প্রক্রিয়া একাধিক অসংলগ্ন জিনের সম্বলিত কর্ম হতে পারে। তিনি আরোও দেখান যে, প্রাকৃতিক নির্বাচন এলিল প্রবণতাতে পরিবর্তনা আনতে সক্ষম যা নিঃসন্দেহে বিবর্তন ঘটায়। ১৯২৪ সাল থেকে আরেকজন ব্রিটিশ জিনতত্ত্ববিদ, জে বি এস হালডেন একাধিক গবেষণাপত্রের মাধ্যমে দেখান, গাণিতিকভাবে একটি মাত্র জিনের এলিল প্রবণতার প্রবর্তন নাটকীয় পরিবর্তন ঘটাতে সক্ষম। তিনি তার পরিসংখ্যানগত এনালাইজিজ বাস্তব-জীবনের উদাহরণ দ্বারা শক্তভাবে প্রমানিত করেন।পেপারড মথের বিবর্তন এবং ইন্ডাস্ট্রিয়াল মেলানিজম বিজ্ঞানী হালডেনের প্রদত্ত পরিসংখ্যানকে প্রমান করে। বিজ্ঞানী ফিশার ধারণা করেছিলেন, দূষণের ফলে অনেক বড় ধরনের অভিযোজন ঘটছে । হালডেনের প্রদত্ত উক্ত দুই উদাহরণ নির্বাচনের সহগ (selection coefficients) বিজ্ঞানী ফিশারের ধারণার চেয়েও বৃহৎ বলে প্রমান করে। যার অর্থ, বিজ্ঞানী ফিশারের ধারণার চেয়েও উচ্চ হারে অভিযোজন ঘটছে যা বিবর্তনের গতি ত্বরান্বিত করতে সহায়ক। [4][5]
প্রাকৃতিক নির্বাচন,যৌন নির্বাচনও যার অন্তর্ভূক্ত। এটি সত্য যে, জীববিজ্ঞানের কিছু ট্রেইট কোন কোন প্রাণীর টিকে থাকাতে ও বংশবৃদ্ধিতে সরাসরি অবদান রাখে। জনসংখ্যা জিনতত্ত্ব প্রাকৃতিক নির্বাচনকে জীববিজ্ঞানের দিক দিয়ে স্বাস্থ্যের মাধ্যমে ব্যাখ্যা করে। এতদ্বারা, একটি নির্দিষ্ট পরিবেশে একটি জনস্ংখ্যার বংশবৃদ্ধির ক্ষমতাকে এই জনস্ংখ্যার টিকে থাকার চাবিকাঠি হিসেবে ব্যাখ্যা করা হয়। স্বাস্থ্যকে w=1-s প্রতীক দ্বারা প্রকাশ করা হয়, যেখানে s দিয়ে নির্বাচন সহগ বোঝানো হয়। প্রাকৃতিক নির্বাচন ফিনোটাইপের উপর প্রভাব ফেলে। তাই জনসংখ্যা জিনতত্ত্ব ফিনোটাইপ ও এলিল প্রবণতার তুলনামূলক সহজ ধারণার সম্পর্ক আলোচনা করে।
জনসংখ্যা জিনতত্ত্বের বিকাশের পূর্বে জীববিজ্ঞানীরা ছোটখাটো স্বাস্থ্যগত পরিবর্তনের সাথে বৃহদাকারের বিবর্তনের আদৌ যথেষ্ট কি না তা নিয়ে সন্দেহ প্রকাশ করতেন।[6] জনসংখ্যা জিনতত্ত্ববিদেরা এই বিষটিকে আমলে এনে জিনের সঞ্চারণের সাথে প্রাকৃতিক নির্বাচনকে তুলনা করেছেন। নির্বাচন জিনের সঞ্চারণকে উপেক্ষা করতে পারে যখন কার্যকরী জনস্ংখ্যার আকার দ্বারা s জিনের সঞ্চারণকে ভাগ করলে এর মান ১ এর চেয়ে বড় হয়। এই মানদণ্ড পূরণ হলে, একটি সুবিধাজনক মিউট্যান্টের ফিক্সড হওয়ার হার 2s বেড়ে যায়।[7][8] আর এরকম করে একটি এলিলের ফিক্সেশনের সময় জিনের সঞ্চারনের উপর খুব কমই নির্ভর করে।[9]
আধিপত্যতা বা ডমিনেন্স শব্দটি একটি লোকাসে একটি নির্দিষ্ট এলিলের অন্য এলিল অপেক্ষা স্বাস্থ্যগত অথবা প্রাদর্শিক ফলাফলের আধিপত্যাকে নির্দেশ করে। এটি নির্ভর করে, সেই লোকাসে কোন এলিল অবস্থান করছে এবং সেই এলিলের দ্বিতীয় নমুনার অবস্থানের উপর। ধরা যাক, একটি লোকাসে নিম্নোক্ত স্বাস্থ্যগত মান অনুসারে তিনটি জিনোটাইপ নির্দেশ করে।[10]
s হচ্ছে নির্বাচন সহগ এবং h হচ্ছে আধিপত্য সহগ। তাহলে আধিপত্য সহগ, h -এর মান নিম্নোক্ত তথ্যগুলো তুলে ধরে:
এপিস্টাসিস দ্বারা একটি লোকাসে একটি এলিলের ফিনোটাইপিক বা বাহ্যিক এবং/অথবা স্বাস্থ্যগত প্রভাবকে নির্দেশ করে, যা নির্ভর করে অন্য লোসাইয়ে (লোকাসের বহুবচন) অবস্থিত এলিলের উপর। নির্বাচন একটি মাত্র লোকাসের উপর ঘটে না বরং একটি বাহ্যিক নমুনা বা ফিনোটাইপের উপর নির্ভর করে সংঘটিত হয়। এই বাহ্যিক নমুনা বা ফিনোটাইপ আবার একাধিক জিনোটাইপের সাথে সম্পর্কিত।[11] যাই যাই হোক, অধিকন্তু যৌন মাধ্যমে বংশবিস্তারকারী প্রজাতির জনস্ংখ্যা জিনত্ত্ত্বের নমুনা "একক লোকাস" নমুনা। এসব ক্ষেত্রে একক প্রানীর স্বাস্থ্য প্রতিটি লোসাই হতে প্রাপ্ত অবদান দ্বারা নির্ণয় করা হয় এবং কার্যকরী এপিস্ট্যাসিস বিবেচনায় ধরা হয় না।
স্বাস্থ্যগত বিবেচনায় জিনোটাইপের প্রভাব প্রক্ক্রিতপক্ষে এতটআই জটিল একটি ব্যাপার যে, জনসংখ্যা জিনতত্ত্বের হয় এ ব্যাপারে বিস্তারিত আলোচনা করতে হয় নতুবা একটি গড়পড়তা সহজ নিয়মে হিসেব করতে হয়। [12]
জিনগত বৈচিত্র্যতা আনয়নের ক্ষেত্রে পরিব্যক্তি বামিউটেশন সর্বাপেক্ষা বিশাল অবদান রাখে। মিউটেশন বায়াজ কার্যকরী করার মাধ্যমে বিবর্তনকে একটি নির্দিষ্ট দিকে ধাবিত করার শক্তি পরিব্যক্তি রাখে। উদাহরণস্বরূপ বলা যায়, নির্বাচনের বিপরীতমুখী পরিব্যক্তির কথা উল্লেখ করা যায়। এই ধরনের পরিব্যক্তি মিউটেশন-সিলেকশন ব্যালান্স বা পরিব্যক্তি-নির্বাচন সাম্যতা তৈরি করে।আণবিক পর্যায়ে, যদি G (গুয়ানিন) হতে A (এডিনোসিন) পরিব্যক্তি হওয়ার হার A (এডিনোসিন) থেকে G (গুয়ানিন) পরিব্যক্তি হওয়ার চেয়ে বেশি হয়, তাহলে এডিনোসিন সম্পর্কিত জিনোটআইপ বিবর্তিত হওয়ার সুযোগ বেড়ে যায়।[13] ভিন্ন ভিন্ন সন্নিবেশ (insertion) বনাম অপনয় (deletion)পরিব্যক্তি বায়াজ বিভিন্ন ট্যাক্সায় জিনোম আকার ভেদে বিবর্তনে অবদান রাখতে পারে।[14][15] বৃদ্ধিমূলক বা পরিব্যক্তির বায়াজ অঙ্গস্ংস্থানীয় বিবর্তনেও পরিলক্ষিত হয়েছে।[16][17] উদাহরণস্বরূপ, এক সময়ের ফিনোটাইপিক বিবর্তন বা বাহ্যিক প্রদর্শনকারী বিবর্তনের তত্ত্ব জিনগত পরিপক্কতার কারণ হতে পারে। যা পূর্বে , পরিবেশগত কারণ বলে ধারণা করা হত।[18][19]
নির্বাচন যদি এক বা একাধিক মিউটেশনের স্বপক্ষে যায় কিন্তু দুইয়ের সম্মেলনে কোন বাড়তি সুবিধে না থাকে। তাহলে মিউটেশনের হার বেড়ে যায় এবং একই সাথে একটি জনস্ংখ্যায় তা স্থায়ী হওয়ার সম্ভাবনা বৃদ্ধি পায়।[20][21]
ড্রসোফিলা মাছির উপর করা এক গবেষণায় দেখা গেছে যে, পরিব্যক্তির দরুণ একটি জিনের কারণে কোন প্রোটিনে পরিবর্তন আসলে অধিকাংশ ক্ষেত্রে তা ক্ষতিকারক হয়। অন্তত ৭০ শতাংশ সময়ে পরিব্যক্তির ফলাফল ঋণাত্মক হয়। কখনো কখনো এর ফলাফল নিরপেক্ষ কিংবা সূক্ষ্মভাবে ধণাত্মক বা সুবিধার হয়। [22]
এলোমেলোভাবে নমুনা সংগ্রহের ফলে এলিল প্রবণতার পরিবর্তনকে জিনেটিক ড্রিফট বা জিনের সঞ্চারণ বলে।[23] এক্ষেত্রে, পূর্বপুরুষ থেকে প্রাপ্ত এলিল নমুনা কোন ধরণের শর্ত মেনে বংশধরের মাঝে সঞ্চারিত হয় না। [24] জিনের সঞ্চারণ জিনের বৈচিত্র্য আনয়নে গুরুত্বপূর্ণ অবদান রাখে। প্রাকৃতিক নির্বাচনে জিনের বৈচিত্র্যতা প্রজননের উপর নির্ভর করে এক পর্যায়ে সাধারণ হয়ে সতে পারে, যা জিনের সঞ্চারণে ঘটে না।[25] জিনের সঞ্চারণে ঘটিত পরিবর্তন পরিবেশ বা অভিযোজন দ্বারা মোটেও প্রভাবিত হয় না।
জনস্ংখ্যা জিনতত্ত্বে জিনের সঞ্চারণকে শাখা প্রক্রিয়াজাতকরন অথবা ডিফিউশন প্রসেস দ্বারা এলিল প্রবণতা ব্যাখ্যা করা যায়। [26] এই ধারণাগুলো সাধারনত জনসংখ্যা জিনতত্ত্বের রাইট-ফিশার এবং মোরান মডেলে প্রয়োগ করা হয়। এক্ষেত্রে জিনের সঞ্চারণ শুধুমাত্র বিবর্তনীয় শোক্তি হিসেবে এলিলের উপর কাজ করে বলে ধারণা করা হয়। এক্ষেত্রে t সংখ্যক জেনারেশন পর, p এবং q দ্বারা দুইটি জনসংখ্যার এলিল প্রবণতা বোঝালে, সেই জনসংখ্যাগুলোতে এলিল প্রবণোতার হারকে নিম্নোক্ত সূত্রে দেখান যায়।
V t ≈ p q ( 1 − exp ⁡ { − t 2 N e } ) . {\displaystyle V_{t}\approx pq\left(1-\exp \left\{-{\frac {t}{2N_{e}}}\right\}\right).} [27]
রোনাল্ড ফিশার বিবর্তনে জিনের সঞ্চারণ খুব সূক্ষ্ম ভূমিকা রাখছে বলে মনে করতেন। তার এই ধারণা কয়েক দশক ধরে প্রচলিত ছিল। জনস্ংখ্যা জিনতত্ত্বের কোন দৃষ্টিপটেই জিনের সঞ্চারণকে কেন্দ্র চরিত্রে দাঁড় করায় নি বরং অন্যান্য অনিবার্চিত শক্তির কার্যকরী প্রভাবক হিসেবে ব্যাখায় করেছে। [28]
নমুনা ত্রুটি জনিত কারনে বিবর্তনে জিনের সঞ্চারণকে সমালোচনা করেছেন জন এইচ গিলেস্পি[29] এবং উইল প্রভিন।[30] তাদের মতে গাণিতিক ও বাস্তব ক্ষেত্রের জিনের সঞ্চারনে ভিন্ন্তা রয়েছে[31] কেননা, বংশপরম্পরায় এলিল প্রবণতার মাঝে নিজস্ব সম্পর্ক বিদ্যমান। [23]
স্থানান্তরিত হওয়ার বাধা প্রাপ্ত হলে প্রজাতির প্রাণীদের মধ্যে জিনের প্রবাহে ব্যাঘাত ঘটে।[32] ভৌগলিক নির্দিষ্ট সীমার মধ্যে একটি সাধারণ জনসংখ্যার মধ্য থেকে এলোমেলোভাবে নির্বাচিত করা নির্দিষ্ট প্রানীর তুলনায় অন্তত জিনগতভাবে কাছাকাছি প্রাণীদের মধ্যকার মিল লক্ষ্য করার মতো। এই সমগ্র ব্যাপারটি জনসংখ্যা জিনতত্ত্বে বিস্তারিত জিনের দ্বারা আলোচনা করা হয়েছে।[33] স্থানান্তরিত হওয়ার ফলে জিনের গাঠনিক পরিবর্তন জলবায়ু পরিবর্ত্নের ঐতিহাসিক প্রেক্ষাপটের সাথে সম্পর্কযুক্ত। এমনকি মানবসৃষ্ট বাধা যেমনঃ চীনের মহাপ্রাচীর গাছের জিন প্রবাহে ক্ষতি করেছে। [34]
জিনের প্রবাহ হল জনসংখ্যার বা প্রজাতির মধ্যকার জিনগত গঠন ভেঙে জিনের বিনিময় করা। জিন প্রবাহের উদাহরণ দিতে গেলে জীবের স্থানান্তর এবং এরপর বংশবৃদ্ধির বা পরাগায়ণের ঘটনা উল্লেখ করতে হয়। জনস্ংখ্যা জিনতত্ত্বে ঐতিহাসিকভাবে কোন জনসমষ্টিতে জিনের প্রবাহ বেশি বা কম তা সনাক্ত করে।.[35]
একটি জনসংখ্যায় জিনের প্রবাহ কমে গেলে তা নিকট আত্মীয়তাসূত্রে আবদ্ধ প্রাণীদের মধ্যে সন্তান উৎপাদনজনিত বিষন্নতা বা ইনব্রিডীং ডিপ্রেশনের (inbreeding depression) কারণ হয়ে উঠতে পারে। [36] এরকম সমস্যায় প্রজাতির মধ্যে জিনের বৈচিত্র্য আনয়নে জিন প্রবাহ একটি বিবর্তনী প্রাণী সংরক্ষণ পদ্ধতি হিসেবে ব্যবহার করা যায়।[37]
আনুভূমিক জিন বদলি হচ্ছে এক জীব থেকে অন্য জীবের মধ্যে জিনের বদলি কিন্তু এক্ষেত্রে জিন বদলি বংশানুকরমে ঘটে না। সাধারণত প্রাক-কেন্দ্রিক কোষী প্রাণির ক্ষেত্রে এ ধরণের জিন বদলের ঘটনা ঘটে।[38] চিকিত্সাবিজ্ঞানে , ব্যাক্টেরিয়া এটিবায়োটিকের বিরুদ্ধে প্রতিরোধ গড়ে তোলার ক্ষেত্রে এভাবে জিনের মাধ্যমে প্রতিরোধ গড়ে তোলে। [39]
বিষয়শ্রেণী:বিবর্তনমূলক জীববিজ্ঞান বিষয়শ্রেণী:জিনতত্ত্ব