Facilitated variation
सुविधाजनक भिन्नता का सिद्धांत दर्शाता है कि पहले से मौजूद विकासात्मक घटकों के विभेदक पुनः उपयोग के माध्यम से सीमित संख्या में नियामक आनुवंशिक परिवर्तनों के माध्यम से प्रतीत होने वाली जटिल जैविक प्रणालियाँ कैसे उत्पन्न हो सकती हैं। यह सिद्धांत 2005 में मार्क डब्ल्यू. किर्शनर (सिस्टम बायोलॉजी विभाग, हार्वर्ड मेडिकल स्कूल में एक प्रोफेसर और अध्यक्ष) और जॉन सी. गेरहार्ट (ग्रेजुएट स्कूल, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले में एक प्रोफेसर) द्वारा प्रस्तुत किया गया था। सुविधाजनक भिन्नता का सिद्धांत विकास में फेनोटाइपिक भिन्नता की प्रकृति और कार्य को संबोधित करता है। कोशिकीय और विकासवादी विकासात्मक जीव विज्ञान में हाल की प्रगति नवीनता उत्पन्न करने के लिए कई तंत्रों पर प्रकाश डालती है। कैम्ब्रियन के बाद से विकसित हुए अधिकांश शारीरिक और शारीरिक लक्षण, किर्शनर और गेरहार्ट के अनुसार, विकास और शरीर विज्ञान में कार्य करने वाले विभिन्न संरक्षित मुख्य घटकों के उपयोग में नियामक परिवर्तनों का परिणाम हैं। नए लक्षण मॉड्यूलर कोर घटकों के नए पैकेजों के रूप में उत्पन्न होते हैं, जिसके लिए नियामक तत्वों में मामूली आनुवंशिक परिवर्तन की आवश्यकता होती है। विकासात्मक प्रणालियों की प्रतिरूपता और अनुकूलनशीलता अनुकूली फेनोटाइपिक भिन्नता उत्पन्न करने के लिए आवश्यक नियामक परिवर्तनों की संख्या को कम करती है, इस संभावना को बढ़ाती है कि आनुवंशिक उत्परिवर्तन व्यवहार्य होगा, और जीवों को नए वातावरण के लिए लचीले ढंग से प्रतिक्रिया करने की अनुमति देता है। इस तरह, संरक्षित मूल प्रक्रियाएं अनुकूली फेनोटाइपिक भिन्नता की पीढ़ी को सुविधाजनक बनाती हैं, जो प्राकृतिक चयन बाद में फैलता है। सिद्धांत का विवरण सुविधाजनक भिन्नता के सिद्धांत में कई तत्व होते हैं। जीवों को अत्यधिक संरक्षित मॉड्यूल के एक समूह से बनाया जाता है जिसे "मुख्य प्रक्रियाएं" कहा जाता है जो विकास और शरीर विज्ञान में कार्य करते हैं, और लाखों (कुछ मामलों में अरबों) वर्षों तक काफी हद तक अपरिवर्तित रहे हैं। आनुवंशिक उत्परिवर्तन मुख्य घटकों के पैकेज में नियामक परिवर्तन की ओर ले जाता है (अर्थात। उन घटकों के नए संयोजन, मात्रा और कार्यात्मक अवस्थाएँ) एक जीव द्वारा प्रदर्शित की जाती हैं। अंत में, संरक्षित घटकों के परिवर्तित संयोजन, मात्रा और अवस्थाएं एक नई विशेषता को विकसित करने और संचालित करने के लिए कार्य करती हैं जिस पर प्राकृतिक चयन कार्य करता है। उनके मॉड्यूलर संगठन के कारण, अनुकूलन क्षमता (जैसे। अन्वेषणात्मक प्रक्रियाओं के माध्यम से उत्पन्न होने वाली) और विभाजन, विकासात्मक प्रणालियाँ सुविधा प्रदान करती हैं (अर्थात। आनुवंशिक उत्परिवर्तन या नवीन पर्यावरणीय स्थितियों द्वारा चुनौती दिए जाने पर कार्यात्मक और अनुकूली) फेनोटाइपिक भिन्नता। संरक्षित मुख्य घटक पशुओं को घटकों के एक उपकरण किट से बनाया जाता है (जैसे। लेगो ईंटों की तरह)। अधिकांश मुख्य घटक पशु साम्राज्य के विविध प्रकारों में संरक्षित हैं। मुख्य घटकों के उदाहरण हैंः डी. एन. ए. प्रतिकृति, आर. एन. ए. में डी. एन. ए. प्रतिलेखन, आर. एन. ए. का प्रोटीन में रूपांतरण, माइक्रोफिलामेंट और माइक्रोट्यूबुल साइटोस्केलेटन का निर्माण, कोशिका-कोशिका संकेत मार्ग, कोशिका आसंजन प्रक्रियाएं, एंटरोपोस्टीरियर अक्ष गठन अतिरिक्त मुख्य प्रक्रियाएं, जैसे कि क्रमशः आर्थ्रोपोड्स और टेट्रापोड्स में उपांग और अंग का निर्माण, नए नियामक विन्यास में जुड़ी विभिन्न संरक्षित कोर प्रक्रियाओं के संयोजन हैं, और उनकी संपूर्णता में संरक्षित हैं। कमजोर नियामक संबंध विभिन्न मूल प्रक्रियाएं अंतर विनियमन के माध्यम से, विभिन्न संयोजनों में जुड़ी होती हैं, और नई शारीरिक और शारीरिक विशेषताओं को उत्पन्न करने के लिए विभिन्न मात्राओं, अवस्थाओं, समय और स्थानों में काम करती हैं। इन नियामक संबंधों को आसानी से बनाया और बदला जा सकता है, एक ऐसी घटना जिसे किर्शनर और गेरहार्ट "कमजोर नियामक संबंध" कहते हैं। जटिल प्रतिक्रियाओं को प्राप्त करने के लिए नियामक संकेत मुख्य घटकों को चालू और बंद कर सकते हैं। यद्यपि संकेत प्रतिक्रिया को नियंत्रित करता प्रतीत होता है, आम तौर पर प्रतिक्रिया देने वाली मुख्य प्रक्रिया स्वयं उत्पादन का उत्पादन कर सकती है लेकिन ऐसा करने से खुद को रोकती है। सभी संकेत इस आत्म-अवरोध में हस्तक्षेप करते हैं। विनियामक परिवर्तन आसानी से प्रभावित होता है क्योंकि संरक्षित मूल प्रक्रियाओं में स्विच जैसे व्यवहार और वैकल्पिक आउटपुट पहले से ही उनमें निर्मित होते हैं, जिसका अर्थ है कि विनियमन को कार्यात्मक आउटपुट के साथ सह-विकसित करने की आवश्यकता नहीं है। अन्वेषणात्मक प्रक्रियाएँ कुछ संरक्षित मूल प्रक्रियाएँ, जिन्हें "अन्वेषणात्मक प्रक्रियाएँ" कहा जाता है, में कई अलग-अलग फेनोटाइपिक परिणाम या अवस्थाएँ उत्पन्न करने की क्षमता होती है। उदाहरणों में शामिल हैंः सूक्ष्मनलिका संरचनाओं का गठन, तंत्रिका तंत्र का विकास (अर्थात। अक्षतंतु और लक्षित अंगों को जोड़ना), सिनेप्स उन्मूलन, मांसपेशियों का प्रतिरूपण, रक्त वाहिकाओं का उत्पादन, कशेरुकी प्रतिरक्षा प्रणाली, पशु सीखने की अन्वेषणात्मक प्रक्रियाएं पहले बहुत बड़ी मात्रा में शारीरिक भिन्नता उत्पन्न करती हैं, अक्सर यादृच्छिक रूप से, और फिर सबसे उपयोगी का चयन या स्थिरीकरण करती हैं, बाकी गायब हो जाते हैं या वापस मर जाते हैं। इसलिए, अन्वेषणात्मक प्रक्रियाएं विकास के दौरान काम करने वाली डार्विनियन प्रक्रिया से मिलती-जुलती हैं। उदाहरण के लिए, जैसे-जैसे संवहनी प्रणाली विकसित होती है, रक्त वाहिकाएं अपर्याप्त ऑक्सीजन आपूर्ति वाले क्षेत्रों में फैलती हैं। शरीर में रक्त वाहिकाओं के वितरण के लिए कोई पूर्व निर्धारित आनुवंशिक रूप से निर्दिष्ट मानचित्र नहीं है, लेकिन संवहनी प्रणाली हाइपोक्सिक ऊतकों से संकेतों का जवाब देती है, जबकि अच्छी तरह से ऑक्सीजन वाले ऊतकों में अनावश्यक वाहिकाएं वापस मर जाती हैं। अन्वेषणात्मक प्रक्रियाएँ शक्तिशाली होती हैं क्योंकि वे जीवों को अनुकूलन के लिए एक जबरदस्त गुंजाइश प्रदान करती हैं। विभाजन प्राचीन नियामक प्रक्रियाएं (पूर्व-कैम्ब्रियन जानवरों में विकसित) शरीर के कुछ क्षेत्रों में या विकास के कुछ समय में विभिन्न संयोजनों, मात्राओं और अवस्थाओं में मुख्य प्रक्रियाओं के पुनः उपयोग की अनुमति देती हैं, जबकि जीव में कहीं और विघटनकारी या दुर्भावनापूर्ण प्लीयोट्रोपिक प्रभाव पैदा करने की उनकी संभावना को कम करती हैं। प्रतिलेखन विनियमन और कोशिका-कोशिका संकेत का स्थानिक विभाजन उदाहरण हैं। कशेरुकी भ्रूण को स्थानिक रूप से शायद 200 डिब्बों में व्यवस्थित किया जाता है, प्रत्येक को विशिष्ट रूप से एक या कुछ प्रमुख जीन एन्कोडिंग प्रतिलेखन कारकों या संकेत अणुओं की अभिव्यक्ति द्वारा परिभाषित किया जाता है। कम्पार्टमेंटेशन का एक उदाहरण विकासशील रीढ़ की हड्डी में पाया जाता हैः सभी कशेरुकों में हड्डी बनाने वाली कोशिकाएं होती हैं, लेकिन छाती में वे पसलियां बनाती हैं, जबकि गर्दन में वे नहीं होती हैं, क्योंकि वे अलग-अलग डिब्बों में उत्पन्न होती हैं (अलग-अलग हॉक्स जीन व्यक्त करती हैं)। विनियामक विभाजन के अन्य रूपों में विभिन्न प्रकार की कोशिकाएं, विकासात्मक चरण और लिंग शामिल हैं। उदाहरण के लिएः पंख गेरहार्ट और किर्शनर का विकास एक टेट्रापॉड अग्रांग से एक पक्षी या चमगादड़ के पंख के विकास का उदाहरण देता है। वे बताते हैं कि कैसे, यदि आनुवंशिक उत्परिवर्तन के परिणामस्वरूप हड्डियों की लंबाई और मोटाई में नियामक परिवर्तन होता है, तो मांसपेशियां, नसें और वास्कुलेचर स्वतंत्र नियामक परिवर्तन की आवश्यकता के बिना उन परिवर्तनों को समायोजित करेंगे। अंग विकास के अध्ययनों से पता चलता है कि मांसपेशियों, तंत्रिका और संवहनी संस्थापक कोशिकाएं भ्रूण के तने में उत्पन्न होती हैं और विकासशील अंग कली में स्थानांतरित होती हैं, जिसमें शुरू में केवल हड्डी और डर्मिस अग्रदूत होते हैं। मांसपेशियों के अग्रदूत अनुकूलनीय होते हैं; वे डर्मिस और हड्डी के विकास से संकेत प्राप्त करते हैं और जहां भी होते हैं, उनके सापेक्ष स्थिति लेते हैं। फिर, जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, बड़ी संख्या में अक्षतंतु तंत्रिका रज्जु से कली में फैलते हैं; कुछ संयोग से मांसपेशियों के लक्ष्यों से संपर्क करते हैं और स्थिर हो जाते हैं, और बाकी वापस सिकुड़ जाते हैं। अंत में, संवहनी पूर्वज प्रवेश करते हैं। जहाँ भी अंग कोशिकाएँ हाइपोक्सिक होती हैं, वे संकेतों का स्राव करती हैं जो आस-पास की रक्त वाहिकाओं को उनके आसपास के क्षेत्र में बढ़ने के लिए प्रेरित करती हैं। अन्वेषणात्मक प्रक्रियाओं द्वारा प्रदत्त अनुकूलनशीलता के कारण, हड्डियों, मांसपेशियों, नसों और रक्त वाहिकाओं के सह-विकास की आवश्यकता नहीं है। चयन को कई स्वतंत्र रूप से अलग-अलग भागों का समन्वय करने की आवश्यकता नहीं है। इसका मतलब न केवल यह है कि व्यवहार्य फेनोटाइप आसानी से कम आनुवंशिक परिवर्तन के साथ उत्पन्न किए जा सकते हैं, बल्कि यह भी कि आनुवंशिक उत्परिवर्तन के घातक होने की संभावना कम है, कि बड़े फेनोटाइपिक परिवर्तनों को चयन द्वारा पसंद किया जा सकता है, और यह कि फेनोटाइपिक भिन्नता कार्यात्मक और अनुकूली है (यानी। 'सुविधाजनक')। कम्प्यूटेशनल विश्लेषण सुविधाजनक भिन्नता के सिद्धांत को नियामक नेटवर्क के विकास के कम्प्यूटेशनल विश्लेषण द्वारा समर्थित किया जाता है। ये अध्ययन इस बात की पुष्टि करते हैं कि फेनोटाइपिक परिवर्तनशीलता को उच्च फिटनेस के साथ फेनोटाइप की ओर निर्देशित किया जा सकता है, तब भी जब उत्परिवर्तन यादृच्छिक रूप से वितरित किए जाते हैं, और तब भी जब नई पर्यावरणीय स्थितियों के साथ चुनौती दी जाती है। पार्टर एट अल। यह प्रदर्शित करें कि कैसे सुगम भिन्नता सिद्धांत के प्रमुख तत्व, जैसे कि कमजोर नियामक संबंध, प्रतिरूपता, और उत्परिवर्तन की कम प्लियोट्रॉपी, यथार्थवादी परिस्थितियों में अनायास विकसित होते हैं। सुगम विविधता और विकास शास्त्रीय डार्विनवादी दृष्टिकोण में, बड़ी संख्या में क्रमिक उत्परिवर्तन, जिनमें से प्रत्येक को जीव के अस्तित्व के लिए इसकी उपयोगिता के लिए चुना जाता है, की आवश्यकता होती है ताकि पंख, अंग या मस्तिष्क जैसी नई संरचनाओं का उत्पादन किया जा सके। वैकल्पिक रूप से, सुगम परिवर्तन इस बात पर जोर देता है कि मुख्य प्रक्रियाओं और गुणों जैसे कि कमजोर संबंध और अन्वेषणात्मक प्रक्रियाओं की शारीरिक अनुकूलन क्षमता प्रोटीन, कोशिकाओं और शरीर की संरचनाओं को कई तरीकों से परस्पर क्रिया करने में सक्षम बनाती है जिससे सीमित संख्या में जीन और सीमित संख्या में उत्परिवर्तन के साथ नवीनता का निर्माण हो सकता है। इसलिए, उत्परिवर्तन की भूमिका अक्सर भ्रूण और वयस्क के विकास के दौरान जीन को कैसे, कहाँ और कब व्यक्त किया जाता है, इसे बदलना होता है। विकास में रचनात्मकता का बोझ केवल चयन पर नहीं पड़ता है। मूल प्रक्रियाओं के अपने प्राचीन प्रदर्शनों के माध्यम से, जानवर का वर्तमान फेनोटाइप नियामक परिवर्तन के जवाब में जानवर द्वारा उत्पन्न किए जा सकने वाले फेनोटाइपिक भिन्नता के प्रकार, मात्रा और व्यवहार्यता को निर्धारित करता है। जीवों की अनुकूलन क्षमता और उत्परिवर्तन या पर्यावरणीय परिवर्तन के बावजूद भी कार्यात्मक फेनोटाइप का उत्पादन करने की उनकी क्षमता पर जोर देते हुए, किर्शनर और गेरहार्ट का सिद्धांत जेम्स बाल्डविन (बाल्डविन प्रभाव), इवान शमलहाउसेन, कॉनराड वैडिंगटन (आनुवंशिक आत्मसात और समायोजन), और मैरी जेन वेस्ट-एबरहार्ड ('जीन नेता नहीं बल्कि अनुयायी हैं') के पहले के विचारों पर आधारित है। हाल ही में, सुविधाजनक भिन्नता के सिद्धांत को एक विस्तारित विकासवादी संश्लेषण के अधिवक्ताओं द्वारा अपनाया गया है, और गैर-यादृच्छिक फेनोटाइपिक भिन्नता ('विकासात्मक पूर्वाग्रह') उत्पन्न करने में इसकी भूमिका पर जोर दिया गया है। हालांकि, कुछ विकासवादी जीवविज्ञानी इस बात पर संदेह करते हैं कि क्या सुविधाजनक भिन्नता विकासवादी सिद्धांत में बहुत कुछ जोड़ती है। बुद्धिमान डिजाइन रचनाकारों और बुद्धिमान डिजाइन के अधिवक्ताओं ने तर्क दिया है कि पहले से मौजूद कार्यात्मक प्रणालियों में क्रमिक छोटे संशोधनों के माध्यम से जटिल लक्षण विकसित नहीं हो सकते हैं। सुगम भिन्नता का सिद्धांत अपरिवर्तनीय जटिलता के इस विचार को यह समझाकर चुनौती देता है कि कैसे यादृच्छिक उत्परिवर्तन एक प्रजाति के भीतर पर्याप्त और अनुकूली परिवर्तन का कारण बन सकता है। यह बताता है कि कैसे व्यक्तिगत जीव प्राकृतिक चयन के एक निष्क्रिय लक्ष्य से विकास के 3 अरब साल के इतिहास में एक सक्रिय खिलाड़ी में बदल सकता है। किर्शनर और गेरहार्ट का सिद्धांत इस प्रकार विकास के आधुनिक आलोचकों को एक वैज्ञानिक खंडन प्रदान करता है जो बुद्धिमान डिजाइन का समर्थन करते हैं। विकासात्मकता रचनात्मक विकास (जीव विज्ञान) विस्तारित विकासवादी संश्लेषण संदर्भ विकासवादी जीव विज्ञान विस्तारित विकासवादी संश्लेषण भी देखें।