क्या जेनेटिक इंजीनियरिंग कीटनाशक प्रतिरोध को उलट सकती है?

मच्छरों और अन्य फसल-भक्षण करने वाले कीड़ों के बीच कीटनाशक प्रतिरोध कृषि में एक प्रमुख संकट है, और खाद्य उत्पादन उद्योग को हर साल लाखों डॉलर खर्च होते हैं। नेचर कम्युनिकेशंस में हाल के एक अध्ययन में, आनुवंशिकीविदों की एक टीम ने CRISPR/Cas9 को नियोजित करने वाले एक नए विकास की रिपोर्ट की – एक ऐसी तकनीक जो आनुवंशिक कोड को विभाजित करती है, या काटती है और ब्याज का एक क्रम सम्मिलित करती है – जिससे उत्परिवर्तन जो कीटनाशक प्रतिरोध के लिए जिम्मेदार होता है, उलट जाता है . यह, अध्ययन के अनुसार, नए और नए कीट-/कीटनाशकों को विकसित करने की मानक पद्धति का एक वैकल्पिक समाधान प्रदान करता है।

विचाराधीन जीन वोल्टेज गेटेड सोडियम चैनल (वीजीएससी) है, जिसमें एक उत्परिवर्तन कीट को कीटनाशक के लिए प्रतिरोधी बनाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि कीटनाशक डीडीटी और पाइरेथ्रोइड्स खुद को वीजीएससी जीन द्वारा कोडित प्रोटीन से बांधकर काम करते हैं, और केडीआर एलील्स अब कीटनाशक को ऐसा करने की अनुमति नहीं देते हैं। यहां, केडीआर ‘नॉकडाउन रेसिस्टेंट’ को संदर्भित करता है, इसलिए इसका नाम इसलिए रखा गया है क्योंकि ‘नॉक डाउन’ सामान्य, जंगली-प्रकार, एलील कीट को उपरोक्त प्रतिरोध प्रदान करता है

एलील एक जीन के प्रकार (ओं) को संदर्भित करता है। यह मानते हुए कि फलों के रंग के लिए सिर्फ एक जीन जिम्मेदार है (वास्तविकता में अधिकांश लक्षण आमतौर पर सामंजस्य में काम करने वाले कई जीनों द्वारा नियंत्रित होते हैं), उस स्थान पर एक ‘एलील’ (गुणसूत्र पर विशिष्ट स्थान जहां जीन रहता है) इसके लिए जिम्मेदार होगा सफेद रंग, जबकि एक अन्य एलील नीले रंग के लिए जिम्मेदार होगा और दूसरा अभी भी एक और रंग को कोड करेगा। उस स्थान पर आबादी में होने वाले एलील की संख्या को एलील विविधता के रूप में जाना जाता है।

प्रयोग सामान्य फल मक्खी, ड्रोसोफिला मेलानोगास्टर, आनुवंशिक अध्ययन के लिए एक मॉडल प्रजाति पर आयोजित किया गया था। इसे पहली बार 1910 में एक मॉडल जीव के रूप में इस्तेमाल किया गया था, और तब से यह आनुवंशिक अनुसंधान में एक प्रधान बन गया है क्योंकि इसे छोटी प्रयोगशालाओं में भी अपेक्षाकृत आसानी से पैदा किया जा सकता है।

आमतौर पर मच्छर और मक्खी की प्रजातियों में पाए जाने वाले तीन कीटनाशक-प्रतिरोधी (IR) म्यूटेंट के व्यवहार का परीक्षण फलों की आबादी में किया गया था। यह पाया गया कि L1014F एलील ‘डीडीटी के लिए अत्यधिक प्रतिरोधी, पर्मेथ्रिन के लिए मध्यम प्रतिरोधी’ लेकिन ‘डेल्टामेथ्रिन के लिए अतिसंवेदनशील’ था। I1011M डीडीटी और पर्मेथ्रिन के लिए मध्यम प्रतिरोधी था, जबकि I1011V म्यूटेंट ‘कम सांद्रता पर भी सभी तीन कीटनाशकों’ के लिए अतिसंवेदनशील थे।

लेखकों का तर्क है कि इन एलील्स का अलग-अलग व्यवहार इसलिए है क्योंकि ‘एक ही स्थिति में अलग-अलग अमीनो एसिड के प्रतिस्थापन से डीडीटी बाइंडिंग पर अलग-अलग प्रभाव पड़ सकते हैं’। इन एलील्स को ‘खेत में विभिन्न कीट प्रजातियों … प्रदर्शित’ से प्राप्त किया गया था [insecticide resistance],’ अध्ययन के संबंधित लेखक प्रोफेसर एथन बियर ने indianexpress.com के साथ एक ईमेल बातचीत में कहा।

‘इन एलील्स को पहले मक्खियों में नहीं दिखाया गया है'[,] इसलिए हमने उन्हें यह देखने के लिए उत्पन्न किया कि वे मक्खियों में कैसे व्यवहार करते हैं और उनमें से कुछ अलग-अलग फेनोटाइप प्रदर्शित करते हैं, जैसा कि उन्होंने क्षेत्र में पकड़ी गई प्रजातियों में किया था, ‘प्रोफेसर बियर ने कहा। (फेनोटाइप किसी व्यक्ति की बाहरी, शारीरिक विशेषताओं को संदर्भित करता है, जबकि जीनोटाइप आनुवंशिक मेकअप को संदर्भित करता है।)

इसके बाद, अध्ययन ने ड्रोसोफिला मेलानोगास्टर मक्खियों का एक सेट लिया जो L1014F एलील को ले गया और CRISPR- आधारित टूल का उपयोग करके उत्परिवर्तन को एक जंगली-प्रकार के एलील में बदल दिया जो कि कीटनाशक के लिए अतिसंवेदनशील है। समानांतर में, गुणसूत्र पर एक अन्य स्थान पर एक एलील ड्राइव तत्व डाला गया था जो उस तत्व की आत्म-प्रतिलिपि और ‘सुपर मेंडेलियन वंशानुक्रम’ को बढ़ावा देता है। एलील/जीन ड्राइव एक ऐसी तकनीक है जिसके द्वारा जनसंख्या के एक उपसमुच्चय में जीन को संशोधित किया जा सकता है ताकि वह कुछ पीढ़ियों के बाद पूरी आबादी या यहां तक ​​कि पूरी प्रजाति में फैल सके।

फल मक्खियों की इस पंक्ति को फिर दो बार आगे बढ़ाया गया, और यह देखा गया कि उनकी संतानों ने डीडीटी की उपस्थिति में बहुत कम जीवितता दिखाई। नियंत्रण प्रयोग के मामले में डीडीटी की उपस्थिति में उत्तरजीविता बहुत अधिक थी, जिसमें असंशोधित कीट प्रतिरोधी एलील थे।

‘ये परिणाम पक्षपाती विरासत को प्रदर्शित करते हैं [wild type] एलील की दरार और रूपांतरण द्वारा मध्यस्थता की जाती है [insect resistant] एलील टू [wild type] एलील, ‘पेपर बताता है। जब आबादी ‘पिंजरों’ में फल मक्खियों के प्रदर्शन की जांच की गई, तो यह पाया गया कि जीन ड्राइव एलील के साथ-साथ जंगली प्रकार के जीन द्वारा प्रदत्त जीन ड्राइव गुणों ने कीटनाशक प्रतिरोध को नाटकीय रूप से उलट दिया। बारहवीं पीढ़ी के पैदा होने तक, डीडीटी प्रतिरोध पुरुषों में 68.1 प्रतिशत और महिलाओं में 32 प्रतिशत (पहली पीढ़ी की तुलना में) कम हो गया था।

अन्य प्रजातियां भी जीन ड्राइव स्कैनर के दायरे में आ गई हैं। यह प्रदर्शित किया गया है, यद्यपि प्रयोगशाला स्थितियों के तहत, मच्छरों और फल मक्खियों में जीन ड्राइव सिस्टम पूरी आबादी में मलेरिया-रोधी प्रभावकारी जीन का प्रभावी ढंग से प्रसार कर सकते हैं। यह दावा किया गया है कि अगर मच्छरों की आबादी के 1 फीसदी हिस्से पर भी इसे लागू किया जाए तो मलेरिया को जल्दी खत्म किया जा सकता है।

लेकिन, जैसा कि वे कहते हैं, विकास गड़बड़ है। पेपर इस बात को स्वीकार करता है कि कीटनाशक प्रतिरोध और फिटनेस के बीच संबंध बनाना निर्णायक रूप से आकर्षित करना कठिन हो सकता है। जब कोई कीटनाशक मौजूद नहीं थे, तो L1014F और I1011M एलील ने पुरुषों में कम उम्र का नेतृत्व किया। हर्बिसाइड पैराक्वेट के साथ एक प्रयोग में, L1014F म्यूटेंट प्रतिरोधी बने रहे लेकिन I1011M वाले अतिसंवेदनशील थे।

डेंगू, चिकनगुनिया और जीका के प्राथमिक वेक्टर एडीज एजिप्टी पर 2020 के एक अध्ययन में, यह पाया गया कि जंगली प्रकार (यानी कीटनाशक अतिसंवेदनशील) आबादी के लार्वा जिन्हें कीट प्रतिरोधी म्यूटेंट के साथ पार किया गया था, उन्हें विकसित होने में अधिक समय लगा। उनके पास वयस्क अवस्था तक पहुँचने वाले व्यक्ति भी कम थे, पंखों की लंबाई कम थी और उनकी मादाओं का जीवनकाल औसतन कम था। बियर एक प्रेस विज्ञप्ति में दावा करता है कि कीटनाशक प्रतिरोध वास्तव में एक फिटनेस लागत लगा सकता है, ‘उन कीड़ों को डार्विनियन अर्थ में कम फिट बनाना।’