विकास को नियंत्रित करने की नई खोज | क्वांटा पत्रिका

विकास एक जटिल चीज़ है. आधुनिक विकासवादी जीव विज्ञान का अधिकांश भाग प्रक्रिया के पीछे की शक्तियों की प्रतीत होने वाली यादृच्छिकता - उदाहरण के लिए, उत्परिवर्तन कैसे होता है - को उन मूलभूत सिद्धांतों के साथ समेटने का प्रयास करता है जो पूरे जीवमंडल में लागू होते हैं। जीवविज्ञानियों की पीढ़ियों ने विकास की लय और कारण को समझने की आशा की है ताकि वे यह अनुमान लगा सकें कि यह कैसे घटित होता है।

लेकिन जबकि भविष्यवाणी एक योग्य लक्ष्य बनी हुई है, वैज्ञानिक अब इसके अधिक महत्वाकांक्षी चचेरे भाई पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं: यह कैसे होता है इस पर नियंत्रण।

यह विज्ञान कथा जैसा लग सकता है, लेकिन इस प्रयास के सबसे महान उदाहरण हमारे अतीत में रहते हैं। कृत्रिम चयन की प्रक्रिया पर विचार करें, यह शब्द चार्ल्स डार्विन द्वारा गढ़ा गया है: हजारों साल पहले, मनुष्यों ने पसंदीदा गुणों वाले पौधों और जानवरों की पहचान करना शुरू किया और उन्हें चुनिंदा रूप से प्रजनन कराया, जिससे उनकी संतानों में ये लक्षण बढ़ गए। इस दृष्टिकोण ने हमें कृषि प्रदान की, जो मानव इतिहास में सबसे परिवर्तनकारी सांस्कृतिक आविष्कारों में से एक है। बाद में, कृत्रिम चयन जानवरों में और पौधों ने हमें आनुवंशिकी को समझने में मदद की, और आबादी में जीन कैसे विकसित होते हैं। लेकिन यह जितना प्रभावी रहा है, कृत्रिम चयन अभी भी काफी सीमित है।

यह प्राकृतिक चयन से अलग है, वह शक्ति जो पृथ्वी पर अनुकूली विकास को संचालित करती है, जहां चयन करने वाला कोई जानबूझकर अभिनेता नहीं होता है। चयन करने वाला अभिनेता मानव प्रजनक नहीं है, बल्कि स्वयं प्रकृति है, जो उच्चतम "फिटनेस" वाले वेरिएंट का चयन करती है - जिनके जीवित रहने और स्वस्थ संतान पैदा करने की सबसे बड़ी संभावना होती है। और जब प्रकृति चयन करती है, तो परिणामों की भविष्यवाणी करना मुश्किल हो सकता है।

अब जीवविज्ञानी यह तय करने की उम्मीद कर रहे हैं कि आणविक स्तर पर विकास कैसे होता है, और प्रजनन प्रक्रिया पर उतना ही सीधा नियंत्रण हो जितना हम फसलों में करते हैं। क्या हम विकास को व्यवस्थित कर सकते हैं, उत्परिवर्तन दर उत्परिवर्तन, जो भी परिणाम हमें पसंद हो उसकी ओर ले जा सकते हैं? 

उल्लेखनीय रूप से, हम पहले से ही वहाँ पहुँच चुके हैं। रसायन विज्ञान में 2018 नोबेल पुरस्कार निर्देशित विकास नामक एक विधि पर मान्यता प्राप्त कार्य, जो वैज्ञानिकों को नए बायोमोलेक्यूल्स को इंजीनियर करने की अनुमति देता है। विजेताओं में से एक, फ्रांसिस अर्नोल्ड ने प्रयोगशाला में प्रोटीन को उत्परिवर्तित करने और फिर उनकी कार्यक्षमता को मापने का एक तरीका पेश किया - जैसे कि एक एंजाइम चीनी को कितनी अच्छी तरह से चयापचय करता है। तब रुचि के प्रोटीन उम्मीदवारों को अलग करना, उन्हें उत्परिवर्तित करना और आगे का चयन करना संभव है, जब तक कि हम बेहतर कार्य के साथ एक प्रोटीन उत्पन्न नहीं कर लेते (इस मामले में, एक एंजाइम जो चीनी को बहुत कुशलता से चयापचय करता है)। इस अर्थ में, रसायनज्ञ कुत्ते प्रजनकों की तरह काम कर रहे हैं, लेकिन प्रोटीन संतान उत्पन्न करने के लिए यौन प्रजनन पर भरोसा किए बिना। बल्कि, वे प्रोटीन की एक विविध आबादी उत्पन्न कर रहे हैं और मात्र कुछ घंटों में उनके गुणों को माप रहे हैं। और वे जो चाहते हैं उसे चुनकर, वे नियंत्रित कर रहे हैं कि विकास कैसे होता है।

इस उदाहरण से, यह स्पष्ट हो रहा है कि विकास को नियंत्रित करना - इसे कुछ परिणामों की ओर ले जाना - हस्तक्षेप करने के लिए प्रौद्योगिकी के साथ-साथ विकास कैसे होगा, इसके ज्ञान की आवश्यकता है। तो हम एक साधारण समीकरण के लेंस के माध्यम से समस्या के बारे में सोच सकते हैं: नियंत्रण = भविष्यवाणी + इंजीनियरिंग।

यह नियंत्रण अर्नोल्ड के दृष्टिकोण से अधिक सूक्ष्म हो सकता है। एक 2015 अध्ययन विकास को एंटीबायोटिक-प्रतिरोधी रोगजनकों के निर्माण से दूर रखने के लिए एक निश्चित क्रम में एंटीबायोटिक दवाओं का उपयोग करने का सुझाव दिया गया। और कैंसर के इलाज के साथ भी कुछ ऐसा ही हो रहा है: ऑन्कोलॉजिस्ट कैंसर के बारे में हमारी आणविक समझ का लाभ उठाने की कोशिश कर रहे हैं कैंसर कोशिकाओं को नियंत्रित करें कुछ दवाओं के प्रति संवेदनशीलता की ओर। यह संभव है क्योंकि हम जानते हैं कि जब एक कैंसर कोशिका एक दवा के प्रति प्रतिरोध विकसित कर लेती है, तो वह दूसरों के प्रति अधिक संवेदनशील हो सकती है। "संपार्श्विक संवेदनशीलता" की यह धारणा जैविक प्रणालियों में व्यापार-बंद के मूलभूत सिद्धांतों पर आधारित है: सामान्य तौर पर, विकास में कोई "मुफ़्त दोपहर का भोजन" नहीं होता है, और अनुकूलन अक्सर लागत के साथ आता है।

हाल के कार्य में, वैज्ञानिकों ने इन दृष्टिकोणों को सामान्यीकृत किया है। क्वांटम भौतिकी के विचारों का उपयोग करते हुए, एक बहु-विषयक टीम (चिकित्सकों, कंप्यूटर वैज्ञानिकों और भौतिकविदों सहित) एक विधि लागू की आबादी को पूर्व निर्धारित लक्ष्यों की ओर स्थानांतरित करने के लिए काउंटरडायबिटिक ड्राइविंग कहा जाता है। उदाहरण के लिए, कुछ उपभेदों से संक्रमण मलेरिया परजीवी दूसरों की तुलना में इलाज करना आसान है। शोधकर्ता परजीवियों की आबादी को अधिक आसानी से इलाज योग्य उपभेदों की ओर "ड्राइव" करने का प्रयास कर सकते हैं।

इसी तरह के विचारों को अन्य प्रणालियों पर भी लागू किया जा रहा है, जैसे कि माइक्रोबायोम, जहां विकासवादी जीवविज्ञानी अब नियंत्रण के लिए निर्देशित विकास का उपयोग कर रहे हैं माइक्रोबियल समुदायों जैसे वे जो हमारी त्वचा और हमारी आंत में रहते हैं। ऐसा करने के लिए, वे इस ज्ञान का उपयोग कर रहे हैं कि कैसे कुछ रोगाणु एक-दूसरे के साथ बातचीत करते हैं और साथ ही नई सूक्ष्मजैविक तकनीकों का उपयोग कर रहे हैं जो हमें रोगाणुओं को अन्य रोगाणुओं की आबादी में पेश करने की अनुमति देती हैं। उम्मीद यह है कि हम इस ज्ञान का उपयोग एक दिन माइक्रोबायोम की संरचना को बेहतर स्वास्थ्य परिणामों से जुड़े एक स्तर तक ले जाने में कर सकते हैं।

ये सफलताएँ प्रदर्शित करती हैं कि किसी न किसी रूप में, विकासवादी नियंत्रण वर्तमान की चीज़ है, भविष्य की नहीं। लेकिन अधिकांश सफल उदाहरण कम संख्या में सेटिंग्स में हुए हैं: सूक्ष्मजीव, सूक्ष्मजीव समुदाय और प्रोटीन। और इससे भी आगे, मौजूदा प्रयास कम समय अवधि में नियंत्रण पर ध्यान केंद्रित करते हैं - कोई भी उचित वैज्ञानिक दशकों या सदियों से चल रहे आणविक विकास को नियंत्रित करने में सक्षम होने का दावा नहीं करता है (कृत्रिम चयन के बाहर जो सहस्राब्दियों से हुआ है)। विकासवादी प्रक्रिया पर सच्चा नियंत्रण हमारे वर्तमान ज्ञान और उपकरणों द्वारा सख्ती से सीमित है।

जबकि विकासवादी नियंत्रण की तकनीकी चुनौतियाँ पर्याप्त बनी हुई हैं, नैतिक बाधाएँ भी उल्लेखनीय हैं। ये मुद्दे आनुवंशिक रूप से संशोधित जीवों से जुड़े मुद्दों से मेल खाते हैं। जब हम मकई की एक किस्म में एक उत्परिवर्तन इंजीनियर करते हैं जो तनावपूर्ण वातावरण में भी बढ़ने की क्षमता प्रदान करता है, तो हम मकई की उस किस्म की भावी पीढ़ियों को प्रभावित करते हैं। आगे, भ्रूण चयन मनुष्यों में कृत्रिम चयन के समान हो सकता है, जिससे हमें भविष्य की आबादी में मानवीय लक्षणों की उपस्थिति को नियंत्रित करने की क्षमता मिलती है। सामान्य तौर पर, इन प्रौद्योगिकियों के अति उत्साही अनुप्रयोगों को एक प्रकार के आनुवंशिक नियतिवाद द्वारा संचालित किया जा सकता है - भोला दृष्टिकोण कि किसी आबादी के भीतर जीवों के बीच सार्थक अंतर को उनके आनुवंशिक मेकअप द्वारा (ज्यादातर) समझाया जा सकता है।

क्या हमें कभी भी लंबे समय तक मनुष्यों और अन्य जीवों में विकास को भोलेपन से चलाने की कोशिश करनी चाहिए, हम एक प्रकार के विकासवादी नियतिवाद का शिकार हो जाएंगे, जो मानता है कि भविष्य में जीवन कैसे विकसित होता है, इस पर हमारा पूरा नियंत्रण हो सकता है और होना भी चाहिए। आख़िरकार, ये महत्वाकांक्षाएँ ग़लत हैं। वे जैविक विकास की सनक को कम आंकते हैं - उन सभी शक्तियों पर विचार करने की कठिनाई जो जीवन के संचालन और विकास को आकार देती हैं। कुछ लोग कल्पना कर सकते हैं कि कृत्रिम बुद्धिमत्ता इन अनिश्चितताओं को हल करने में मदद कर सकती है। लेकिन एआई अज्ञानता का रामबाण इलाज नहीं है। यह तब सबसे प्रभावी होता है जब हम पहले से ही उस प्रणाली की अनिश्चितताओं को समझते हैं जिसे हम मॉडल करने और भविष्यवाणी करने का प्रयास कर रहे हैं। विकासवादी जीवविज्ञान इस मानक को पूरा नहीं करता है - कम से कम अभी तक नहीं।

हम एक साथ आधुनिक जीव विज्ञान की महत्वाकांक्षा पर जोर दे सकते हैं (और चाहिए भी) और अपनी सीमाओं को पहचानने के लिए दिमाग की उपस्थिति भी रख सकते हैं। उदाहरण के लिए, युजनिक्स आंदोलन ने सुझाव दिया कि मानव जाति को उन तरीकों का उपयोग करके सुधार किया जा सकता है जिनसे हमें पालतू जानवर और फसलें मिलती हैं। अब हम समझते हैं कि यह कट्टर था और खराब जीव विज्ञान पर आधारित था। इस तरह के उदाहरण सावधान करने वाली कहानियाँ हैं, और इनसे हमें यह सीखना चाहिए कि विकास जैसी तूफ़ानी ताकतों को नियंत्रित करने के लापरवाह प्रयास निश्चित रूप से विफल होंगे।

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