क्या पर्यावरण प्रदूषक हमारे सर्कैडियन रिदम से विघटित हो सकते हैं?

क्या पर्यावरण प्रदूषक हमारे सर्कैडियन रिदम से विघटित हो सकते हैं?मिल्वौकी में सड़कों की सफ़ाई माइकल पेरेकस, सीसी द्वारा एसए

हर सर्दी, संयुक्त राज्य भर में स्थानीय सरकारें लागू होती हैं लाखों टन सड़क नमक बर्फ और बर्फ के तूफान के दौरान सड़कों पर नाव रखने के लिए बर्फ पिघलने से भागने से सड़क के नमूनों को झीलों और झीलों में लाया जाता है, और कई शवों के कारण असाधारण रूप से जल निकाला जाता है उच्च लवणता.

Rensselaer पॉलिटेक्निक संस्थान में, मेरे सहयोगी रिक रिलेआ और उनकी प्रयोगशाला यह मात्रा निर्धारित करने के लिए काम कर रही है कि लवणता में पारिस्थितिकी तंत्र को कैसे प्रभावित किया जाता है। आश्चर्य की बात नहीं है, उन्होंने पाया है कि उच्च लवणता है कई प्रजातियों पर नकारात्मक प्रभाव पड़ता है। उन्होंने यह भी पता लगाया है कि कुछ प्रजातियों में लवणता में इन वृद्धि से निपटने की क्षमता है।

लेकिन यह क्षमता कीमत पर आता है। हाल के एक अध्ययन में, रिक और मैं ने विश्लेषण किया कि झूप्लंकटन की एक आम प्रजाति, daphnia Pulex, सड़क नमक के स्तर में बढ़ोतरी के लिए अनुकूल है। हमने पाया कि इस प्रदर्शन से एक महत्वपूर्ण जैविक लय प्रभावित हो गया है: सर्कडियन घड़ी, जो कि शासन कर सकती है daphnia'खिला और पीढ़ी से बचने के व्यवहार चूंकि बहुत से मछली शिकार करते हैं daphnia, इस आशय के पूरे पारिस्थितिक तंत्र में तरंगें हो सकती हैं। हमारे काम में यह भी सवाल उठता है कि नमक या अन्य पर्यावरणीय प्रदूषण वाले मानव सर्कडियन घड़ी पर समान प्रभाव हो सकते हैं या नहीं।

दैनिक जैविक लय और सर्कडियन घड़ी

अध्ययन कैसे किया जाता है कि सड़क नमक को जलीय पारिस्थितिक तंत्रों पर कैसे प्रभावित किया जाता है, रैलीया लैब ने दिखाया daphnia Pulex कर सकते हैं उदार जोखिम को संभालने के लिए अनुकूल बनाएं साढ़े से साढ़े महीनों में ये स्तर 15 मिलीग्राम क्लोराइड (नमक का एक निर्माण खंड) से प्रति लीटर पानी के उच्चतम 1,000 मिलीग्राम प्रति लीटर तक होता है - उत्तर अमेरिका में अत्यधिक दूषित झीलों में पाया गया एक स्तर।

हालांकि, एक जीव अपने पर्यावरण में कुछ करने के लिए अनुकूल करने की क्षमता के साथ भी नकारात्मक व्यापार बंद कर सकते हैं। रिक के साथ मेरी प्रयोगशाला के सहयोग ने नमक-अनुकूलित में इन व्यापार-बंदों की पहचान करने के प्रयास में शुरुआत की daphnia.

In मेरी प्रयोगशाला, हम अध्ययन कैसे हमारे circadian ताल हमें समय का ट्रैक रखने के लिए अनुमति दें। हम जांचते हैं कि हमारी कोशिकाओं में अणु एक घड़ी की तरह टिक करने के लिए मिलकर काम करते हैं। ये सर्कैडियन लय अपने जीवित वातावरण में 24-hour oscillations की आशा करने के लिए एक जीव की अनुमति देते हैं, जैसे कि प्रकाश (दिन के समय) से अंधेरे (रात्रि) के परिवर्तन, और एक जीव की फिटनेस के लिए आवश्यक.

रिक और मैं अनुमान लगाया है कि उच्च लवणता के अनुकूलन में बाधा उत्पन्न हो सकती है daphnia के सर्कैडियन लय हालिया सबूतों के आधार पर दिखाते हैं कि अन्य पर्यावरणीय प्रदूषकों को बाधित कर सकते हैं सर्कैडियन व्यवहार। में एक महत्वपूर्ण व्यवहार daphnia कि सर्कडियन घड़ी द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है है डायल वर्टिकल माइग्रेशन - पृथ्वी पर सबसे बड़ा दैनिक बायोमास प्रवासन, जो समुद्रों, खाड़ी और झीलों में होता है प्लैंकटन और मछली शिकारियों और सूरज की क्षति से बचने के लिए दिन के दौरान गहरे पानी में पलायन करते हैं, और रात में सतह पर वापस खाने के लिए वापस आ जाते हैं।

यह देखते हुए कि हम सर्कैडियन फ़ंक्शन के बारे में क्या जानते हैं, यह तर्कसंगत होगा कि प्रदूषण के संपर्क में किसी जीव के सर्कैडियन लय को प्रभावित नहीं होगा। जबकि सर्कैडियन घड़ियां पर्यावरण की जानकारी को दिन के वक्त बता सकती हैं, वे हैं भारी पर्यावरणीय प्रभावों के खिलाफ भारी बफ़र.

इस बफरिंग के महत्व को समझने के लिए, कल्पना करें कि जीव के दिन की लंबाई का समय पर्यावरण के तापमान पर प्रतिक्रिया करता है गर्मी ने आणविक प्रतिक्रियाओं को गति दी है, इसलिए गर्म दिनों में जीव के 24 घंटे का ताल 20 घंटे बन सकता है, और ठंडे दिनों में यह 28 घंटे बन सकता है। संक्षेप में, जीव एक थर्मामीटर होगा, एक घड़ी नहीं

प्रदूषण के लिए अनुकूलन प्रमुख सर्कैडियन जीन को प्रभावित करता है

यह निर्धारित करने के लिए कि क्या विकट प्रदूषण प्रदूषण अनुकूलन के लिए एक ट्रेड-ऑफ है, हमें पहले इसे स्थापित करना था daphnia एक सर्कडियन घड़ी द्वारा शासित है ऐसा करने के लिए, हमने जीनों की पहचान की है daphnia जो कि दो जीन के समान है, जिन्हें ज्ञात किया गया है अवधि तथा घड़ी, एक जीव में जो एक सर्कैडियन मॉडल प्रणाली के रूप में कार्य करता है: ड्रोसोफिला मेलानोगास्टर, आम फल मक्खी।

हम के स्तर का पता लगाया अवधि तथा घड़ी in daphnia, जीवों को लगातार अंधेरे में रखने के लिए यह सुनिश्चित करने के लिए कि प्रकाश उत्तेजनाओं ने इन स्तरों को प्रभावित नहीं किया। हमारे डेटा से पता चला है कि के स्तर अवधि तथा घड़ी एक 24-hour ताल के साथ समय के साथ विविध - एक स्पष्ट संकेत है कि daphnia एक कार्यात्मक सर्कैडियन घड़ी है

हम भी आबादी में एक ही जीन पर नज़र रखी daphnia जो कि लवणता में वृद्धि हुई थी मेरे आश्चर्य की बात है, हमने पाया कि दैनिक बदलाव अवधि तथा घड़ी स्तर सीधे के साथ बिगड़ी हुई लवणता का स्तर daphnia को अनुकूलित किया गया था। दूसरे शब्दों में, जैसा कि daphnia उच्च लवणता के स्तर के लिए अनुकूलित, वे के स्तर में कम भिन्नता दिखाया अवधि तथा घड़ी दिन भर में यह दर्शाता है कि daphniaकी घड़ी वास्तव में प्रदूषक जोखिम से प्रभावित है I

Daphnia और अन्य प्लवकटन पृथ्वी पर सबसे प्रचुर मात्रा में जीवों में से हैं और महत्वपूर्ण पारिस्थितिक भूमिकाएं खेलें।

हम वर्तमान में समझ नहीं पाते हैं कि इस प्रभाव का क्या कारण है, लेकिन लवणता के स्तर और स्तरों के बीच में अंतर में अंतर अवधि तथा घड़ी एक सुराग प्रदान करता है हम जानते हैं कि प्रदूषण के संपर्क में Daphnia के लिए गुज़रना पड़ता है एपिगेनेटिक विनियमन - रासायनिक परिवर्तन जो उनके डीएनए को बदलने के बिना, उनके जीनों के कार्य को प्रभावित करते हैं। और एपिगेनेटिक बदलाव अक्सर एक क्रमिक प्रतिक्रिया दिखाते हैं, क्योंकि कारण कारक बढ़ जाती है और अधिक स्पष्ट होता है। इसलिए, यह संभावना है कि उच्च लवणता इन एपिगनेटिक तंत्रों के माध्यम से रासायनिक परिवर्तनों को उत्प्रेरित कर रही है daphnia अपने सर्कैडियन घड़ी के कार्य को दबाने के लिए

सर्कैडियन घड़ी के अवरोधों के व्यापक प्रभाव

हम जानते हैं कि पर्यावरणीय परिस्थितियां कई प्रजातियों में नियंत्रित होने वाली घड़ी को प्रभावित कर सकती हैं। उदाहरण के लिए, चीनी को बदलने से कवक है न्यूरोस्पोरा क्रोसा पर बढ़ता है बदलाव जो व्यवहार को नियंत्रित करता है। लेकिन हमारे ज्ञान के लिए, यह अध्ययन यह दिखाता है कि किसी जीव के मुख्य घड़ी के जीन को पर्यावरण प्रदूषक के अनुकूल होने से सीधे प्रभावित किया जा सकता है। हमारी खोज से पता चलता है कि जैसे ही एक मैकेनिकल घड़ी की गियर समय के साथ जंग कर सकते हैं, सर्कडियन घड़ी को पर्यावरणीय जोखिम से स्थायी रूप से प्रभावित किया जा सकता है।

इस शोध के महत्वपूर्ण प्रभाव हैं सबसे पहले, यदि daphnia के सर्कैडियन घड़ी डायल वर्टिकल माइग्रेशन में अपनी भागीदारी को विनियमित करती है, फिर घड़ी में बाधित होने का अर्थ यह हो सकता है कि daphnia पानी के स्तंभ में माइग्रेट न करें। daphnia शैवाल के प्रमुख उपभोक्ता हैं और कई मछलियों के लिए भोजन स्रोत हैं, इसलिए उनके सर्कैडियन लय को बाधित कर रहे हैं पूरे पारिस्थितिकी तंत्र को प्रभावित कर सकता है.

दूसरा, हमारे निष्कर्ष बताते हैं कि पर्यावरण प्रदूषण के प्रभाव मनुष्यों पर पहले से समझने के बजाय व्यापक प्रभाव पड़ सकते हैं। में जीन और प्रक्रियाएं daphnia के घड़ी उन मनुष्यों के समान हैं जो मानवों में घड़ी को विनियमित करते हैं। हमारे सर्कैडियन लय जीन पर नियंत्रण करते हैं जो सेल फ़ंक्शन, डिवीजन और विकास को प्रभावित करने वाले सेल्युलर दोलन बनाता है, साथ ही शरीर के तापमान और प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया जैसे शारीरिक मापदंडों के साथ।

क्या पर्यावरण प्रदूषक हमारे सर्कैडियन रिदम से विघटित हो सकते हैं?मानव सर्कैडियन घड़ी कई शारीरिक कार्यों के चक्र को नियंत्रित करती है। NIH

जब ये लय मनुष्यों में बाधित हो जाती हैं, हम देखते हैं की दर की वृद्धि दर कैंसर, मधुमेह, मोटापा, हृदय रोग, अवसाद और कई अन्य बीमारियां। हमारे काम से पता चलता है कि पर्यावरण प्रदूषण के संपर्क में मानव घड़ियों का कार्य निराशाजनक हो सकता है, जिससे रोग की वृद्धि दर बढ़ सकती है।

वार्तालापहम कैसे अध्ययन की व्यवधान का अध्ययन कर रहे हैं daphniaकी घड़ी डायल वर्टिकल माइग्रेशन में अपनी भागीदारी को प्रभावित करती है। हम इन परिवर्तनों के अंतर्निहित कारणों को निर्धारित करने के लिए भी काम कर रहे हैं, यह निर्धारित करने के लिए कि मानव मस्तिष्क में यह कैसे हो सकता है। प्रभाव जो हमने पाया है daphnia बताओ कि नमक के रूप में एक साधारण पदार्थ भी जीवित जीवों पर बहुत जटिल प्रभाव पा सकते हैं।

के बारे में लेखक

जेनिफर मैरी हर्ली, जीवविज्ञान विज्ञान के सहायक प्रोफेसर, Rensselaer पॉलिटेक्निक संस्थान

यह आलेख मूलतः पर प्रकाशित हुआ था वार्तालाप। को पढ़िए मूल लेख.

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