Luria–Delbrück experiment
લુરિયા-ડેલબ્રુક પ્રયોગ (1943) (જેને ફ્લકચ્યુએશન ટેસ્ટ પણ કહેવાય છે) એ દર્શાવ્યું હતું કે બેક્ટેરિયામાં આનુવંશિક પરિવર્તન તેના પ્રતિભાવને બદલે પસંદગીયુક્ત દબાણની ગેરહાજરીમાં થાય છે. આમ, તે તારણ કાઢે છે કે રેન્ડમ મ્યુટેશન પર કામ કરતો ડાર્વિનનો કુદરતી પસંદગીનો સિદ્ધાંત બેક્ટેરિયા તેમજ વધુ જટિલ સજીવોને લાગુ પડે છે. મેક્સ ડેલબ્રુક અને સાલ્વાડોર લુરિયાને આ કાર્ય માટે 1969માં ફિઝિયોલોજી અથવા મેડિસિનમાં નોબેલ પુરસ્કાર મળ્યો હતો. 1940ના દાયકા સુધીમાં વારસો અને પરિવર્તનના વિચારોને સામાન્ય રીતે સ્વીકારવામાં આવ્યા હતા, જોકે વારસાગત સામગ્રી તરીકે ડીએનએની ભૂમિકા હજુ સુધી સ્થાપિત થઈ ન હતી. એવું માનવામાં આવતું હતું કે બેક્ટેરિયા કોઈક રીતે અલગ છે અને તેઓ પોતાને મળેલા સંજોગોને આધારે વારસાગત આનુવંશિક પરિવર્તન વિકસાવી શકે છેઃ ટૂંકમાં, શું બેક્ટેરિયામાં પરિવર્તન પૂર્વ-અનુકૂલનશીલ (પૂર્વ-અસ્તિત્વ) અથવા અનુકૂલન પછી (નિર્દેશિત અનુકૂલન) હતું? તેમના પ્રયોગમાં, લુરિયા અને ડેલબ્રુકે નાની સંખ્યામાં બેક્ટેરિયા (એસ્ચેરીચીયા કોલી) ને અલગ કલ્ચર ટ્યુબમાં રસી આપી હતી. વૃદ્ધિના સમયગાળા પછી, તેઓએ આ અલગ સંસ્કૃતિઓના સમાન જથ્થાને ટી 1 ફેજ (વાયરસ) ધરાવતા અગર પર ઢોળાવ્યો. જો બેક્ટેરિયામાં વાયરસ સામે પ્રતિકાર બેક્ટેરિયામાં પ્રેરિત સક્રિયકરણને કારણે થયો હોય એટલે કે. જો પ્રતિકાર વારસાગત આનુવંશિક ઘટકોને કારણે ન હતો, તો દરેક પ્લેટમાં લગભગ સમાન સંખ્યામાં પ્રતિરોધક વસાહતો હોવી જોઈએ. પરિવર્તનનો સતત દર ધારીને, લુરિયાએ ધારણા કરી હતી કે જો પસંદગીયુક્ત એજન્ટના સંપર્કમાં આવ્યા પછી અને તેના જવાબમાં પરિવર્તન થાય છે, તો બચી ગયેલા લોકોની સંખ્યા પોઈસન વિતરણ અનુસાર વહેંચવામાં આવશે, જેનો સરેરાશ તફાવત સમાન હશે. ડેલબ્રુક અને લુરિયાને જે મળ્યું તે આ નહોતુંઃ તેના બદલે દરેક પ્લેટ પર પ્રતિરોધક વસાહતોની સંખ્યામાં ભારે તફાવત હતોઃ તફાવત સરેરાશ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધારે હતો. લુરિયા અને ડેલબ્રુકે દરખાસ્ત કરી હતી કે આ પરિણામોને પ્રારંભિક સંવર્ધન નળીઓમાં વિકસતા બેક્ટેરિયાની દરેક પેઢીમાં અનિયમિત પરિવર્તનના સતત દરની ઘટના દ્વારા સમજાવી શકાય છે. આ ધારણાઓના આધારે ડેલબ્રુકે સંભાવના વિતરણ (જેને હવે લુરિયા-ડેલબ્રુક વિતરણ કહેવામાં આવે છે) મેળવ્યું છે જે પ્રાયોગિક રીતે મેળવેલા મૂલ્યો સાથે સુસંગત ક્ષણો વચ્ચેનો સંબંધ આપે છે. તેથી, નિષ્કર્ષ એ હતો કે બેક્ટેરિયામાં પરિવર્તન, અન્ય સજીવોની જેમ, નિર્દેશિત કરવાને બદલે અવ્યવસ્થિત છે. લુરિયા અને ડેલબ્રુકના પરિણામોની પુષ્ટિ ન્યૂકોમ્બ દ્વારા વધુ ગ્રાફિકલ, પરંતુ ઓછા માત્રાત્મક રીતે કરવામાં આવી હતી. ન્યૂકોમ્બે થોડા કલાકો માટે પેટ્રી વાનગીમાં બેક્ટેરિયાને ઇન્ક્યૂબેટ કર્યા, પછી તેને ફેજ સાથે સારવાર કરાયેલ બે નવી પેટ્રી વાનગીઓ પર રેપ્લિકા પ્લેટેડ કરી. પ્રથમ પ્લેટને અપ્રચલિત છોડી દેવામાં આવી હતી, અને પછી બીજી પ્લેટને ફરીથી ફેલાવવામાં આવી હતી, એટલે કે, બેક્ટેરિયાના કોષોને આસપાસ ખસેડવામાં આવ્યા હતા, જેનાથી કેટલીક વસાહતમાં એક કોષને તેમની પોતાની નવી વસાહતો રચવાની મંજૂરી મળી હતી. જો વસાહતોમાં ફેજ વાયરસના સંપર્કમાં પ્રવેશતા પહેલા પ્રતિરોધક બેક્ટેરિયલ કોષો હોય, તો કોઈ એવી અપેક્ષા રાખશે કે આમાંના કેટલાક કોષો રેસ્પ્રેડ ડિશ પર નવી પ્રતિરોધક વસાહતો બનાવશે અને તેથી ત્યાં વધુ સંખ્યામાં હયાત બેક્ટેરિયાને શોધી કાઢશે. જ્યારે બંને પ્લેટને વૃદ્ધિ માટે ઉછેરવામાં આવી હતી, ત્યારે વાસ્તવમાં રેસ્પ્રેડ ડિશ પર 50 ગણી વધુ સંખ્યામાં બેક્ટેરિયાની વસાહતો હતી. આ દર્શાવે છે કે પ્રથમ સેવન દરમિયાન વાયરસ પ્રતિકારમાં બેક્ટેરિયાનું પરિવર્તન અવ્યવસ્થિત રીતે થયું હતું. ફરી એકવાર, પસંદગી લાગુ કરવામાં આવી તે પહેલાં પરિવર્તન થયું. તાજેતરમાં, કેઇર્ન્સ અને અન્ય લોકો દ્વારા લુરિયા અને ડેલબ્રુકના પરિણામો પર સવાલ ઉઠાવવામાં આવ્યા હતા, જેમણે પર્યાવરણીય તણાવના સ્વરૂપ તરીકે ખાંડના ચયાપચયમાં પરિવર્તનનો અભ્યાસ કર્યો હતો. કેટલાક વૈજ્ઞાનિકો સૂચવે છે કે આ પરિણામ જનીન વૃદ્ધિ માટેની પસંદગી અને/અથવા વિભાજન કરવામાં અસમર્થ કોષોમાં ઉચ્ચ પરિવર્તન દરને કારણે થયું હોઈ શકે છે. અન્ય લોકોએ સંશોધનનો બચાવ કર્યો છે અને એવી પદ્ધતિઓ પ્રસ્તાવિત કરી છે જે અનુકૂલનશીલ મ્યુટેજેનેસિસ સાથે સુસંગત અવલોકન કરેલી ઘટના માટે જવાબદાર છે. આ વિતરણ સૌપ્રથમ હેલ્ડેન દ્વારા નક્કી કરવામાં આવ્યું હોવાનું જણાય છે. આ વિતરણનું વર્ણન કરતી એક અપ્રકાશિત હસ્તપ્રત 1991માં યુનિવર્સિટી કોલેજ લંડન ખાતે મળી આવી હતી. વ્યુત્પત્તિ અલગ છે પરંતુ કમ્પ્યુટરનો ઉપયોગ કર્યા વિના પરિણામોની ગણતરી કરવી મુશ્કેલ છે. પરીક્ષણનું વર્ણન બિન-પસંદગીયુક્ત માધ્યમમાં સમાંતર સંવર્ધનને રસી આપવા માટે નાની સંખ્યામાં કોષોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. કોષની સમાન ઘનતા મેળવવા માટે સંવર્ધનને સંતૃપ્તિ સુધી ઉગાડવામાં આવે છે. મ્યુટન્ટ્સ (આર) ની સંખ્યા મેળવવા માટે કોષોને પસંદગીના માધ્યમો પર ઢાંકવામાં આવે છે. વ્યવહારુ કોષો (એન. ટી.) ની કુલ સંખ્યાની ગણતરી કરવા માટે ડાયલ્યુશનને સમૃદ્ધ માધ્યમ પર ઢાંકવામાં આવે છે. સેચ્યુરેટેડ કલ્ચરમાં દેખાતા મ્યુટન્ટ્સની સંખ્યા એ મ્યુટેશન દર અને કલ્ચરના વિકાસ દરમિયાન મ્યુટન્ટ્સ ક્યારે ઉત્પન્ન થાય છે તે બંનેનું માપ છેઃ કલ્ચરના વિકાસમાં શરૂઆતમાં દેખાતા મ્યુટન્ટ્સ વૃદ્ધિ દરમિયાન પછીથી ઉદ્ભવતા મ્યુટન્ટ્સ કરતાં ઘણા વધુ મ્યુટન્ટ્સનો પ્રસાર કરશે. આ પરિબળો આવર્તન (r/Nt) ને મોટા પ્રમાણમાં બદલવાનું કારણ બને છે, ભલે પરિવર્તનશીલ ઘટનાઓની સંખ્યા (m) સમાન હોય. આવર્તન એ પરિવર્તનનું પૂરતું સચોટ માપ નથી અને પરિવર્તન દર (m/Nt) ની ગણતરી હંમેશા કરવી જોઈએ. પરિવર્તન દર (μ) નો અંદાજ જટિલ છે. લુરિયા અને ડેલબ્રુકે વિતરણના સરેરાશ પરથી આ પરિમાણનો અંદાજ લગાવ્યો હતો પરંતુ આ અંદાજ પક્ષપાતી હોવાનું પાછળથી દર્શાવવામાં આવ્યું હતું. મધ્યસ્થની લી-કોલસન પદ્ધતિ 1949માં રજૂ કરવામાં આવી હતી. આ પદ્ધતિ સમીકરણ પર આધારિત છે જ્યાંઃ r = સૂચક ધરાવતી એક પ્લેટ પર વસાહતોની સરેરાશ સંખ્યા (દા. ત. રિફામ્પિસિન, સોડિયમ ક્લોરેટ, સ્ટ્રેપ્ટોમાઈસિન) m = એક ચલ જે વૈવિધ્યસભર હશે, પરિવર્તન/સંવર્ધનને અનુરૂપ છે m ચલનું મૂલ્ય ત્યાં સુધી સમાયોજિત કરવામાં આવે છે જ્યાં સુધી સમીકરણનું કુલ મૂલ્ય 0 ની નજીક ન હોય. પછી પરિવર્તન દર (પરિવર્તન/કોષ/વિભાજન અથવા પેઢીની સંભાવના) ની ગણતરી ત્રણ સૂત્રોમાંના એક તરીકે કરી શકાય છેઃ (1) (2) (3) જ્યાં એન. ટી. એ બિન-સૂચક પ્લેટ પર વ્યવહારુ કોષોની સંખ્યાનું મધ્યક છે (ઘણીવાર એલ. બી. અગર જેમાં કોઈ ઉમેરણ હોતું નથી) કયા સૂત્રનો ઉપયોગ કરવો તેની પસંદગી કોષ વિભાજનના કયા તબક્કે પરિવર્તન થવાની અપેક્ષા છે તેના પર આધાર રાખે છે. ત્યારથી આ પદ્ધતિમાં સુધારો કરવામાં આવ્યો છે પરંતુ આ વધુ સચોટ પદ્ધતિઓ જટિલ છે. મા-સાંડ્રી-સરકાર મહત્તમ સંભાવના અંદાજકાર હાલમાં સૌથી વધુ જાણીતા અંદાજકાર છે. પ્રાયોગિક માહિતીમાંથી સંખ્યાબંધ વધારાની પદ્ધતિઓ અને અંદાજોનું વર્ણન કરવામાં આવ્યું છે. પરિવર્તન દરની ગણતરી માટે બે વેબ-એપ્લિકેશનો મુક્તપણે ઉપલબ્ધ છેઃ ફાલ્કોર અને બીઝેડ-રેટ. બીઝેડ-દર મા-સાન્ડ્રી-સરકાર મહત્તમ સંભાવના અંદાજકર્તાનું સામાન્યીકૃત સંસ્કરણ અમલમાં મૂકે છે જે મ્યુટન્ટ અને વાઇલ્ડ-પ્રકારનાં કોષો વચ્ચેના સંબંધિત વિભેદક વૃદ્ધિ દર તેમજ જનરેટિંગ ફંક્શન અંદાજકર્તાને ધ્યાનમાં લઈ શકે છે જે પરિવર્તન દર અને વિભેદક વૃદ્ધિ દર બંનેનો અંદાજ લગાવી શકે છે. જોન્સ એટ અલ દ્વારા આ પેપરમાં એક કામ કરેલું ઉદાહરણ બતાવવામાં આવ્યું છે. વિતરણ આ તમામ નમૂનાઓમાં પરિવર્તન દર (μ) અને વૃદ્ધિ દર (β) સ્થિર હોવાનું માનવામાં આવતું હતું. આ અને અન્ય અવરોધોને હળવા કરવા માટે મોડેલને સરળતાથી સામાન્યીકૃત કરી શકાય છે. આ દર બિન પ્રાયોગિક સેટિંગ્સમાં અલગ હોવાની શક્યતા છે. આ નમૂનાઓ માટે એ પણ જરૂરી છે કે એન. ટી. એમ. યુ.>> 1 જ્યાં એન. ટી. એ સજીવોની કુલ સંખ્યા છે. આ ધારણા મોટાભાગની વાસ્તવિક અથવા પ્રાયોગિક સેટિંગ્સમાં રહેવાની શક્યતા છે. લુરિયા અને ડેલબ્રુકે સમીકરણમાંથી પરિવર્તન દરનો અંદાજ લગાવ્યો હતો જ્યાં β એ સેલ્યુલર વૃદ્ધિ દર છે, n0 એ દરેક સંવર્ધનમાં બેક્ટેરિયાની પ્રારંભિક સંખ્યા છે, t એ સમય છે, અને જ્યાં Ns એ પ્રતિરોધક બેક્ટેરિયા વિનાની સંવર્ધનની સંખ્યા છે અને N એ સંવર્ધનની કુલ સંખ્યા છે. લી અને કોલસનનું મોડેલ મૂળથી અલગ હતું કારણ કે તેઓ સ્વતંત્ર યુલ પ્રક્રિયાઓ (ફિલ્ટર કરેલી પોઈસન પ્રક્રિયા) નો સંગ્રહ માનતા હતા. પરિમાણોના વાસ્તવિક મૂલ્યો સાથે આ બે મોડેલોની આંકડાકીય સરખામણીએ દર્શાવ્યું છે કે તેઓ માત્ર થોડો જ અલગ છે. આ મોડેલ માટે જનરેટિંગ ફંક્શન 1978 માં બાર્ટલેટ દ્વારા શોધાયું હતું અને તે છે જ્યાં મ્યુટેશન દર (સ્થિર હોવાનું માનવામાં આવે છે), સેલ્યુલર વૃદ્ધિ દર તરીકે β (સ્થિર હોવાનું પણ માનવામાં આવે છે) અને સમય તરીકે t છે. આ સમીકરણમાંથી μનું નિર્ધારણ મુશ્કેલ સાબિત થયું છે પરંતુ 2005માં તેનો ઉકેલ મળી આવ્યો હતો. માઇક્રોના સંદર્ભમાં જનરેટિંગ ફંક્શનનું વિભેદન ન્યુટન-રેફસન પદ્ધતિના ઉપયોગને મંજૂરી આપે છે જે સ્કોર ફંક્શનના ઉપયોગ સાથે મળીને માઇક્રોન માટે વિશ્વાસ અંતરાલો મેળવવાની મંજૂરી આપે છે. મોલેક્યુલર બાયોલોજી ફેજ T1 સામે પ્રતિકારની પદ્ધતિ ફ્યુએ જનીનમાં પરિવર્તનને કારણે હોવાનું જણાય છે-એક પટલ પ્રોટીન જે T1 રીસેપ્ટર તરીકે કાર્ય કરે છે. T1 દ્વારા ચેપ માટે ટનબી જનીન ઉત્પાદન પણ જરૂરી છે. એફ. એચ. યુ. એ. પ્રોટીન ફેરિક્રોમ, એલ્બોમાઇસીન અને રિફામાઇસીનના પરિવહનમાં સક્રિય રીતે સામેલ છે. તે માઇક્રોસીન J25 અને કોલિસિન M પ્રત્યે સંવેદનશીલતા પણ પ્રદાન કરે છે અને ફેજ T5 અને phi80 તેમજ T1 માટે રીસેપ્ટર તરીકે કામ કરે છે. ફુઆ પ્રોટીનમાં બીટા-બેરલ ડોમેન (અવશેષો 161 થી 714) હોય છે જે ગોળાકાર કૉર્ક ડોમેન (અવશેષો 1 થી 160) દ્વારા બંધ હોય છે. કૉર્ક ક્ષેત્રની અંદર ટોનબી બંધન ક્ષેત્ર (અવશેષો 7 થી 11) છે. મોનોમેરિક β-બેરલ ડોમેન્સમાં ફેલાયેલા મોટા પટલમાં ચલ લંબાઈના 22 β-સ્ટ્રેન્ડ્સ હોય છે, જેમાંથી કેટલાક પટલ હાઇડ્રોફોબિક કોરની બહાર બાહ્યકોષીય અવકાશમાં નોંધપાત્ર રીતે વિસ્તરે છે. L1 થી L11 ક્રમાંકિત 11 બાહ્યકોષીય લૂપ્સ છે. L4 લૂપ એ છે જ્યાં T1 ફેજ જોડાય છે. સંદર્ભો વિજ્ઞાનમાં મ્યુટેશન લેબ રૂપરેખાઓ પર બાહ્ય કડીઓઃ ધ સાલ્વાડોર ઇ. લુરિયા પેપર્સ નેશનલ લાઇબ્રેરી ઓફ મેડિસિન બાયોલોજી પ્રયોગોમાંથી સાલ્વાડોર લુરિયા પરની માહિતી આનુવંશિક પ્રયોગો જીવવિજ્ઞાનમાં આંકડાકીય આનુવંશિકતા બેક્ટેરિયા 1943