Pleiotropy
प्लियोट्रोपी (ग्रीक से, 'अधिक', और, 'तरीका') तब होता है जब एक जीन दो या दो से अधिक असंबंधित प्रतीत होने वाले फेनोटाइपिक लक्षणों को प्रभावित करता है। ऐसा जीन जो कई फेनोटाइपिक अभिव्यक्ति प्रदर्शित करता है, उसे प्लियोट्रोपिक जीन कहा जाता है। प्लियोट्रोपिक जीन में उत्परिवर्तन का एक साथ कई लक्षणों पर प्रभाव पड़ सकता है, जो असंख्य कोशिकाओं या समान संकेत कार्य करने वाले विभिन्न लक्ष्यों द्वारा उपयोग किए जाने वाले उत्पाद के लिए जीन कोडिंग के कारण होता है। प्लियोट्रोपी कई अलग-अलग लेकिन संभावित रूप से अतिव्यापी तंत्रों से उत्पन्न हो सकती है, जैसे कि जीन प्लियोट्रोपी, विकासात्मक प्लियोट्रोपी और चयनात्मक प्लियोट्रोपी। जीन प्लीयोट्रॉपी तब होती है जब एक जीन उत्पाद कई अन्य प्रोटीनों के साथ बातचीत करता है या कई प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करता है। विकासात्मक प्लीयोट्रॉपी तब होती है जब उत्परिवर्तन के परिणामस्वरूप फेनोटाइप पर कई प्रभाव पड़ते हैं। चयनात्मक प्लीयोट्रॉपी तब होती है जब परिणामी फेनोटाइप का स्वास्थ्य पर कई प्रभाव पड़ता है (उम्र और लिंग जैसे कारकों के आधार पर)। प्लियोट्रोपी का एक उदाहरण फेनिलकेटोनुरिया है, जो एक वंशानुगत विकार है जो मानव शरीर में फेनिललैनिन के स्तर को प्रभावित करता है, जो एक एमिनो एसिड है जिसे भोजन से प्राप्त किया जा सकता है। फेनिलकेटोनुरिया के कारण शरीर में इस अमीनो एसिड की मात्रा बढ़ जाती है, जो बहुत खतरनाक हो सकता है। यह रोग गुणसूत्र 12 पर एकल जीन में एक दोष के कारण होता है जो एंजाइम फेनाइललैनिन हाइड्रॉक्सिलेस के लिए कोड करता है, जो कई प्रणालियों को प्रभावित करता है, जैसे कि तंत्रिका और पूर्णांक प्रणाली। प्लियोट्रोपिक जीन क्रिया बहुभिन्नरूपी विकास की दर को सीमित कर सकती है जब प्राकृतिक चयन, यौन चयन या एक विशेषता पर कृत्रिम चयन एक एलील का पक्ष लेता है, जबकि अन्य लक्षणों पर चयन एक अलग एलील का पक्ष लेता है। कुछ जीन विकास किसी जीव के लिए हानिकारक होता है। आनुवंशिक सहसंबंध और चयन के लिए प्रतिक्रियाएं अक्सर प्लीयोट्रॉपी का उदाहरण देती हैं। प्लियोट्रोपिक लक्षणों को पहले वैज्ञानिक समुदाय में मान्यता दी गई थी, लेकिन ग्रेगर मेंडेल के 1866 मटर पौधे के प्रयोग तक इसका प्रयोग नहीं किया गया था। मेंडेल ने माना कि मटर के पौधे के कुछ लक्षण (बीज कोट का रंग, फूलों का रंग और अक्षीय धब्बे) एक साथ विरासत में मिले प्रतीत होते हैं; हालाँकि, एक ही जीन के साथ उनका संबंध कभी साबित नहीं हुआ है। "प्लियोट्रोपी" शब्द पहली बार लुडविग प्लेट द्वारा अपने फेस्टस्क्रिफ्ट में गढ़ा गया था, जो 1910 में प्रकाशित हुआ था। उन्होंने मूल रूप से प्लियोट्रोपी को तब होने के रूप में परिभाषित किया जब "कई विशेषताएँ निर्भर होती हैं. [विरासत]; ये विशेषताएँ तब हमेशा एक साथ दिखाई देंगी और इस प्रकार सहसंबद्ध दिखाई दे सकती हैं।" यह परिभाषा आज भी प्रयोग की जाती है। प्लेट की परिभाषा के बाद, हंस ग्रूनबर्ग ने प्लियोट्रोपी के तंत्र का अध्ययन करने वाले पहले व्यक्ति थे। 1938 में ग्रूनबर्ग ने प्लियोट्रोपी को दो अलग-अलग प्रकारों में विभाजित करते हुए एक लेख प्रकाशित कियाः "वास्तविक" और "नकली" प्लियोट्रोपी। "वास्तविक" प्लीयोट्रॉपी तब होती है जब एक स्थान से दो अलग-अलग प्राथमिक उत्पाद उत्पन्न होते हैं। दूसरी ओर, "नकली" प्लीयोट्रॉपी या तो तब होती है जब एक प्राथमिक उत्पाद का विभिन्न तरीकों से उपयोग किया जाता है या जब एक प्राथमिक उत्पाद विभिन्न फेनोटाइपिक परिणामों के साथ घटनाओं के एक कैस्केड की शुरुआत करता है। ग्रूनबर्ग कंकाल उत्परिवर्तन वाले चूहों पर प्रयोग करने के बाद इन विशिष्टताओं पर आए। उन्होंने माना कि उत्परिवर्तन में "नकली" प्लीयोट्रॉपी मौजूद थी, जबकि "वास्तविक" प्लीयोट्रॉपी नहीं थी, इस प्रकार आंशिक रूप से उनके अपने मूल सिद्धांत को अमान्य कर दिया। बाद के शोध के माध्यम से, यह स्थापित किया गया है कि ग्रूनबर्ग की "नकली" प्लीयोट्रॉपी की परिभाषा को अब हम केवल "प्लीयोट्रॉपी" के रूप में पहचानते हैं। 1941 में अमेरिकी आनुवंशिकीविद् जॉर्ज बीडल और एडवर्ड टैटम ने ग्रूनबर्ग की "वास्तविक" प्लीयोट्रॉपी की परिभाषा को और अमान्य कर दिया, इसके बजाय "एक जीन-एक एंजाइम" परिकल्पना की वकालत की जिसे मूल रूप से 1903 में फ्रांसीसी जीवविज्ञानी लुसिएन क्यूनोट द्वारा पेश किया गया था। इस परिकल्पना ने प्लियोट्रोपी के बारे में भविष्य के शोध को इस ओर स्थानांतरित कर दिया कि कैसे एक एकल जीन विभिन्न फेनोटाइप का उत्पादन कर सकता है। 1950 के दशक के मध्य में रिचर्ड गोल्डस्मिड्ट और अर्न्स्ट हैडोर्न ने अलग-अलग व्यक्तिगत शोध के माध्यम से "वास्तविक" प्लीयोट्रॉपी की दोषपूर्णता को मजबूत किया। कुछ साल बाद, हैडोर्न ने प्लियोट्रोपी को एक "मोज़ेक" मॉडल (जिसमें कहा गया है कि एक लोकस सीधे दो फेनोटाइपिक लक्षणों को प्रभावित करता है) और एक "रिलेशनल" मॉडल (जो "नकली" प्लियोट्रोपी के अनुरूप है) में विभाजित किया। ये शब्द अब उपयोग में नहीं हैं लेकिन प्लियोट्रोपी की वर्तमान समझ में योगदान दिया है। एक जीन-एक एंजाइम परिकल्पना को स्वीकार करके, वैज्ञानिकों ने इसके बजाय इस बात पर ध्यान केंद्रित किया कि आनुवंशिक पुनर्संयोजन और उत्परिवर्तन से असंबद्ध फेनोटाइपिक लक्षण कैसे प्रभावित हो सकते हैं, इसे आबादी और विकास पर लागू करते हैं। प्लियोट्रोपी का यह दृष्टिकोण, "सार्वभौमिक प्लियोट्रोपी", जिसे अनिवार्य रूप से सभी लक्षणों को प्रभावित करने में सक्षम लोकस उत्परिवर्तन के रूप में परिभाषित किया गया है, पहली बार 1930 में रोनाल्ड फिशर के ज्यामितीय मॉडल द्वारा निहित किया गया था। यह गणितीय मॉडल दर्शाता है कि कैसे विकासवादी योग्यता यादृच्छिक परिवर्तनों (यानी उत्परिवर्तन) से फेनोटाइपिक भिन्नता की स्वतंत्रता पर निर्भर करती है। यह सिद्धांत देता है कि एक बढ़ती फेनोटाइपिक स्वतंत्रता इस संभावना में कमी के अनुरूप है कि एक दिए गए उत्परिवर्तन के परिणामस्वरूप फिटनेस में वृद्धि होगी। फिशर के काम का विस्तार करते हुए, सेवाल राइट ने अपनी 1968 की पुस्तक इवोल्यूशन एंड द जेनेटिक्स ऑफ पॉपुलेशनः जेनेटिक एंड बायोमेट्रिक फाउंडेशन में "यूनिवर्सल प्लियोट्रॉपी" के विचार का समर्थन करने के लिए आणविक आनुवंशिकी का उपयोग करके और अधिक सबूत प्रदान किए। विकास पर इन विभिन्न अध्ययनों की अवधारणाओं ने व्यक्तिगत स्वास्थ्य से संबंधित कई अन्य शोध परियोजनाओं को जन्म दिया है। 1957 में विकासवादी जीवविज्ञानी जॉर्ज सी. विलियम्स ने सिद्धांत दिया कि एक जीव के जीवन चक्र के दौरान विरोधी प्रभाव प्रदर्शित किए जाएंगे यदि यह निकटता से जुड़ा हुआ है और प्लीयोट्रोपिक है। प्राकृतिक चयन उन जीनों का समर्थन करता है जो प्रजनन के बाद की तुलना में प्रजनन से पहले अधिक फायदेमंद होते हैं (जिससे प्रजनन सफलता में वृद्धि होती है)। यह जानते हुए, विलियम्स ने तर्क दिया कि यदि केवल निकट संबंध मौजूद था, तो प्राकृतिक चयन के कारण प्रजनन से पहले और बाद में दोनों में लाभकारी लक्षण दिखाई देंगे। हालाँकि, यह प्रकृति में नहीं देखा जाता है, और इस प्रकार विरोधी प्लीयोट्रोपी उम्र (बुढ़ापे) के साथ धीमी गिरावट में योगदान देती है। तंत्र प्लीयोट्रोपी कई फेनोटाइपिक लक्षणों पर एकल जीन के आनुवंशिक प्रभाव का वर्णन करता है। अंतर्निहित तंत्र वह जीन है जो एक ऐसे उत्पाद के लिए कोड करता है जिसका उपयोग या तो विभिन्न कोशिकाओं द्वारा किया जाता है या जिसमें कैस्केड जैसा संकेत कार्य होता है जो विभिन्न लक्ष्यों को प्रभावित करता है। पॉलीजेनिक लक्षण अधिकांश आनुवंशिक लक्षण प्रकृति में पॉलीजेनिक होते हैंः कई आनुवंशिक रूपों द्वारा नियंत्रित होते हैं, जिनमें से प्रत्येक का प्रभाव छोटा होता है। ये आनुवंशिक रूप जीनोम के प्रोटीन कोडिंग या गैर-कोडिंग क्षेत्रों में रह सकते हैं। इस संदर्भ में प्लियोट्रोपी उस प्रभाव को संदर्भित करता है जो एक विशिष्ट आनुवंशिक संस्करण, उदाहरण के लिए, एक एकल न्यूक्लियोटाइड बहुरूपता या एसएनपी, दो या दो से अधिक विशिष्ट लक्षणों पर होता है। जीनोम-वाइड एसोसिएशन स्टडीज (जी. डब्ल्यू. ए. एस.) और बड़े जीनोमिक डेटासेट के मशीन लर्निंग विश्लेषण ने ऊंचाई, हड्डी के घनत्व और कई रोग जोखिमों जैसे मानव लक्षणों के लिए एस. एन. पी. आधारित पॉलीजेनिक भविष्यवक्ताओं का निर्माण किया है। इसी तरह के भविष्यवक्ता पौधे और पशु प्रजातियों के लिए मौजूद हैं और कृषि प्रजनन में उपयोग किए जाते हैं। प्लीयोट्रॉपी का एक उपाय आनुवंशिक भिन्नता का अंश है जो दो अलग-अलग जटिल मानव लक्षणों के बीच आम हैः जैसे, ऊंचाई बनाम हड्डी का घनत्व, स्तन कैंसर बनाम दिल के दौरे का जोखिम, या मधुमेह बनाम हाइपोथायरायडिज्म का जोखिम। इसकी गणना सैकड़ों जोड़े लक्षणों के लिए की गई है, जिसके परिणाम तालिका में दिखाए गए हैं। अधिकांश मामलों में जांच की गई कि प्रत्येक विशेषता को नियंत्रित करने वाले जीनोमिक क्षेत्र काफी हद तक अलग-अलग होते हैं, जिसमें केवल मामूली ओवरलैप होता है। इस प्रकार, कम से कम अब तक जांचे गए जटिल मानव लक्षणों के लिए, प्लीयोट्रॉपी सीमा में सीमित है। उत्पत्ति के लिए मॉडल प्लियोट्रोपी की उत्पत्ति का एक मूल मॉडल एक निश्चित विशेषता की अभिव्यक्ति के लिए एक एकल जीन लोकस का वर्णन करता है। लोकस केवल अन्य लोकी की अभिव्यक्ति को बदलने के माध्यम से व्यक्त विशेषता को प्रभावित करता है। समय के साथ, वह स्थान दूसरे स्थान के साथ अंतःक्रिया करके दो लक्षणों को प्रभावित करेगा। एक ही समय अवधि के दौरान दोनों लक्षणों के लिए दिशात्मक चयन लक्षणों के बीच सकारात्मक सहसंबंध को बढ़ाएगा, जबकि केवल एक विशेषता पर चयन दो लक्षणों के बीच सकारात्मक सहसंबंध को कम करेगा। अंततः, एक साथ दिशात्मक चयन से गुजरने वाले लक्षणों को एक ही जीन द्वारा जोड़ा गया, जिसके परिणामस्वरूप प्लीयोट्रॉपी हुई। अन्य अधिक जटिल मॉडल कुछ बुनियादी मॉडल के निरीक्षण के लिए क्षतिपूर्ति करते हैं, जैसे कि कई लक्षण या धारणाएँ कि लोकी लक्षणों को कैसे प्रभावित करता है। वे इस विचार का भी प्रस्ताव करते हैं कि प्लीयोट्रॉपी दोनों लक्षणों के फेनोटाइपिक भिन्नता को बढ़ाती है क्योंकि एक जीन पर एक एकल उत्परिवर्तन का प्रभाव दोगुना होगा। इवोल्यूशन प्लीयोट्रॉपी जीन और एलील आवृत्तियों की विकास दर को प्रभावित कर सकती है। परंपरागत रूप से, प्लियोट्रोपी के मॉडलों ने भविष्यवाणी की है कि जीन की विकास दर प्लियोट्रोपिया के साथ नकारात्मक रूप से संबंधित है-एक जीव के लक्षणों की संख्या बढ़ जाती है, जीव की आबादी में जीन की विकास दर कम हो जाती है। हालाँकि, अनुभवजन्य अध्ययनों में यह संबंध स्पष्ट रूप से नहीं पाया गया है। संभोग में, कई जानवरों के लिए यौन संचार के संकेत और रिसेप्टर्स दो स्वतंत्र जीनों पर चयन के परिणाम के बजाय एक ही जीन की अभिव्यक्ति के रूप में एक साथ विकसित हो सकते हैं, एक जो संकेत विशेषता को प्रभावित करता है और एक जो रिसेप्टर विशेषता को प्रभावित करता है। ऐसे मामले में, प्लीयोट्रॉपी संभोग और जीवित रहने की सुविधा प्रदान करेगी। हालाँकि, प्लीयोट्रोपी नकारात्मक रूप से भी कार्य कर सकती है। बीज भृंग पर एक अध्ययन में पाया गया कि इंट्रालोकस यौन संघर्ष तब उत्पन्न होता है जब एक जीन के कुछ एलील के लिए चयन जो एक लिंग के लिए फायदेमंद होते हैं, दूसरे लिंग में एक ही जीन द्वारा संभावित हानिकारक लक्षणों की अभिव्यक्ति का कारण बनते हैं, खासकर अगर जीन एक ऑटोसोमल गुणसूत्र पर स्थित है। प्लीयोट्रोपिक जीन प्रजातिकरण में एक मध्यस्थ बल के रूप में कार्य करते हैं। विलियम आर. राइस और एलेन ई. होस्टर्ट (1993) ने निष्कर्ष निकाला कि उनके अध्ययनों में देखा गया प्रीज़ाइगोटिक अलगाव अप्रत्यक्ष चयन में प्लियोट्रोपी की संतुलन भूमिका का एक उत्पाद है। सभी बंजर संकरित प्रजातियों के लक्षणों का अनुकरण करके, उन्होंने देखा कि उनके सभी आठ अलग-अलग अध्ययनों में अंडों के निषेचन को रोका गया था, जो कि प्रजनन पर प्लीयोट्रोपिक जीन का एक संभावित प्रभाव था। इसी तरह, प्लियोट्रोपिक जीन का स्थिरीकरण चयन एलील आवृत्ति को बदलने की अनुमति देता है। कवक विकासवादी जीनोमिक्स पर अध्ययनों ने प्लीयोट्रोपिक लक्षणों को दिखाया है जो एक साथ अनुकूलन और प्रजनन अलगाव को प्रभावित करते हैं, अनुकूलन को सीधे प्रजाति में परिवर्तित करते हैं। इस प्रभाव का एक विशेष रूप से बताने वाला मामला रोगजनक एस्कोमाइसेट्स में मेजबान विशिष्टता है और विशेष रूप से, वेंटुरिया में, सेब स्कैब के लिए जिम्मेदार कवक। ये परजीवी कवक प्रत्येक एक मेजबान के लिए अनुकूल होते हैं, और संसाधन प्राप्त करने के बाद ही एक साझा मेजबान के भीतर संभोग करने में सक्षम होते हैं। चूँकि एक एकल विष जीन या विषाणु एलील मेजबान को उपनिवेशित करने की क्षमता प्रदान कर सकता है, अनुकूलन और प्रजनन अलगाव को तुरंत सुविधा प्रदान की जाती है, और बदले में, प्लीयोट्रोपिक रूप से अनुकूली विशिष्टता का कारण बनता है। कवक विकासवादी जीनोमिक्स पर अध्ययन जीन प्रवाह के परिणामस्वरूप विचलन के प्रारंभिक चरणों को और स्पष्ट करेगा, और अन्य यूकेरियोट्स में प्लियोट्रोपिक रूप से प्रेरित अनुकूली विचलन में अंतर्दृष्टि प्रदान करेगा। विरोधी प्लीयोट्रॉपी कभी-कभी, एक प्लीयोट्रॉपिक जीन किसी जीव के लिए हानिकारक और फायदेमंद दोनों हो सकता है, जिसे विरोधी प्लीयोट्रॉपी के रूप में जाना जाता है। यह तब हो सकता है जब यह विशेषता जीव के प्रारंभिक जीवन के लिए फायदेमंद हो, लेकिन इसके अंतिम जीवन के लिए नहीं। इस तरह के "आदान-प्रदान" संभव हैं क्योंकि प्राकृतिक चयन जीवन में पहले व्यक्त किए गए लक्षणों को प्रभावित करता है, जब अधिकांश जीव जीवन में बाद में व्यक्त किए गए लक्षणों से अधिक उपजाऊ होते हैं। यह विचार विरोधी प्लीयोट्रोपी परिकल्पना के लिए केंद्रीय है, जिसे पहली बार जी. सी. द्वारा विकसित किया गया था। 1957 में विलियम्स। विलियम्स ने सुझाव दिया कि युवा, उपजाऊ जीव में फिटनेस में वृद्धि के लिए जिम्मेदार कुछ जीन जीवन में बाद में फिटनेस में कमी में योगदान करते हैं, जो बुढ़ापे के लिए एक विकासवादी व्याख्या दे सकते हैं। एक उदाहरण पी53 जीन है, जो कैंसर को दबा देता है लेकिन स्टेम कोशिकाओं को भी दबा देता है, जो खराब हो चुके ऊतकों को भर देता है। दुर्भाग्य से, विरोधी प्लीयोट्रोपी की प्रक्रिया के परिणामस्वरूप विलंबित अनुकूलन के साथ एक परिवर्तित विकासवादी मार्ग हो सकता है, इसके अलावा किसी भी एलील के समग्र लाभ में प्रभावी रूप से लगभग आधी कटौती हो सकती है। हालांकि, विरोधी प्लीयोट्रॉपी भी लाभकारी लक्षणों को नियंत्रित करने वाले जीनों को अधिक विकासवादी "रहने की शक्ति" प्रदान करती है, क्योंकि उन जीनों में उत्परिवर्तन वाले जीव के सफलतापूर्वक प्रजनन करने की संभावना कम हो जाती है, क्योंकि कई लक्षण प्रभावित होंगे, संभावित रूप से बदतर के लिए। सिकल सेल एनीमिया प्लियोट्रोपिक जीन की रहने की शक्ति द्वारा दिए गए मिश्रित लाभ का एक उत्कृष्ट उदाहरण है, क्योंकि एच. बी.-एस. में उत्परिवर्तन विषमयुग्मों के लिए मलेरिया प्रतिरोध का स्वास्थ्य लाभ प्रदान करता है, जबकि समयुग्मों की जीवन प्रत्याशा में काफी कमी आई है। चूँकि ये दोनों अवस्थाएँ एक ही उत्परिवर्तित जीन से जुड़ी हुई हैं, इसलिए आज बड़ी आबादी सिकल सेल के प्रति अतिसंवेदनशील है, इसके बावजूद कि यह एक स्वास्थ्य-बाधित आनुवंशिक विकार है। एल्बिनिज्म के उदाहरण टी. वाई. आर. जीन का उत्परिवर्तन है, जिसे टायरोसिनेज भी कहा जाता है। यह उत्परिवर्तन ऐल्बिनिज़म के सबसे आम रूप का कारण बनता है। उत्परिवर्तन मेलेनिन के उत्पादन को बदल देता है, जिससे पूरे जीव में मेलेनिन से संबंधित और अन्य आश्रित लक्षण प्रभावित होते हैं। मेलेनिन शरीर द्वारा बनाया गया एक पदार्थ है जिसका उपयोग प्रकाश को अवशोषित करने और त्वचा को रंग प्रदान करने के लिए किया जाता है। एल्बिनिज़म के संकेत मेलेनिन की कमी के कारण किसी जीव की आँखों, बालों और त्वचा में रंग की अनुपस्थिति हैं। ऐल्बिनिज़म के कुछ रूपों को ऐसे लक्षणों के लिए भी जाना जाता है जो तेजी से आंखों की गति, प्रकाश संवेदनशीलता और स्ट्रैबिस्मस के माध्यम से खुद को प्रकट करते हैं। जीन में ऑटिज्म और सिज़ोफ्रेनिया प्लीयोट्रोपी को कुछ मनोरोग विकारों के बीच भी जोड़ा गया है। गुणसूत्र 22 के 22q11.2 क्षेत्र में विलोपन स्किज़ोफ्रेनिया और ऑटिज्म से जुड़ा हुआ है। स्किज़ोफ्रेनिया और ऑटिज्म एक ही जीन विलोपन से जुड़े हैं लेकिन एक दूसरे से बहुत अलग प्रकट होते हैं। परिणामी फेनोटाइप जीवन के उस चरण पर निर्भर करता है जिस पर व्यक्ति विकार विकसित करता है। जीन विलोपन की बचपन की अभिव्यक्ति आमतौर पर ऑटिज्म से जुड़ी होती है, जबकि किशोरावस्था और बाद में जीन विलोपन की अभिव्यक्ति अक्सर सिज़ोफ्रेनिया या अन्य मनोवैज्ञानिक विकारों में प्रकट होती है। हालाँकि ये विकार आनुवंशिकी से जुड़े हुए हैं, लेकिन बचपन में ऑटिज्म का अनुभव करने वाले रोगियों में वयस्क सिज़ोफ्रेनिया का कोई खतरा नहीं पाया गया है। 2013 के एक अध्ययन ने आनुवंशिक रूप से स्किज़ोफ्रेनिया और ऑटिज्म सहित पांच मनोरोग विकारों को भी जोड़ा। यह कड़ी न्यूरॉन्स के साथ कैल्शियम चैनल सिग्नलिंग में शामिल दो जीनों की एकल न्यूक्लियोटाइड बहुरूपता थी। इनमें से एक जीन, सी. ए. सी. एन. ए. 1. सी. को संज्ञान को प्रभावित करने वाला पाया गया है। यह ऑटिज्म से जुड़ा हुआ है, साथ ही अध्ययनों में सिज़ोफ्रेनिया और द्विध्रुवी विकार से जुड़ा हुआ है। ये विशेष अध्ययन रोगियों के स्वयं या परिवारों के भीतर इन बीमारियों के समूह को दर्शाते हैं। स्किज़ोफ्रेनिया की अनुमानित विरासत 70 से 90 प्रतिशत है, इसलिए जीन की प्लीयोट्रॉपी महत्वपूर्ण है क्योंकि यह कुछ मनोवैज्ञानिक विकारों के लिए जोखिम बढ़ाती है और मनोवैज्ञानिक निदान में सहायता कर सकती है। फेनिलकेटोनुरिया (पी. के. यू.) प्लियोट्रोपी का एक सामान्य उदाहरण मानव रोग फेनिलकेटोनुरिया (पी. के. यू.) है। यह बीमारी मानसिक मंदता का कारण बनती है और बाल और त्वचा के रंग को कम करती है, और गुणसूत्र 12 पर एकल जीन में बड़ी संख्या में उत्परिवर्तन के कारण हो सकती है जो एंजाइम फिनाइललैनिन हाइड्रॉक्सिलेस के लिए कोड करती है, जो अमीनो एसिड फिनाइललैनिन को टायरोसिन में परिवर्तित करती है। इसमें शामिल उत्परिवर्तन के आधार पर, यह रूपांतरण कम हो जाता है या पूरी तरह से बंद हो जाता है। अपरिवर्तित फेनिलएलनिन रक्तप्रवाह में जमा हो जाता है और नवजात और शिशु बच्चों के विकासशील तंत्रिका तंत्र के लिए विषाक्त स्तर पैदा कर सकता है। इसके सबसे खतरनाक रूप को क्लासिक पी. के. यू. कहा जाता है, जो शिशुओं में आम है। बच्चा शुरू में सामान्य लगता है लेकिन वास्तव में स्थायी बौद्धिक अक्षमता से ग्रस्त है। यह मानसिक मंदता, असामान्य चाल और मुद्रा और विकास में देरी जैसे लक्षणों का कारण बन सकता है। चूंकि टायरोसिन का उपयोग शरीर द्वारा मेलेनिन (बालों और त्वचा में पाए जाने वाले वर्णक का एक घटक) बनाने के लिए किया जाता है, इसलिए फेनाइललैनिन के सामान्य स्तर को टायरोसिन में बदलने में विफलता से बाल और त्वचा साफ हो सकते हैं। इस रोग की आवृत्ति बहुत भिन्न होती है। विशेष रूप से, संयुक्त राज्य अमेरिका में, पी. के. यू. 10,000 जन्मों में लगभग 1 की दर से पाया जाता है। नवजात की जाँच के कारण, डॉक्टर जल्दी से बच्चे में पी. के. यू. का पता लगाने में सक्षम होते हैं। यह उन्हें जल्दी उपचार शुरू करने की अनुमति देता है, जिससे बच्चे को पी. के. यू. के गंभीर प्रभावों से पीड़ित होने से रोका जा सकता है। पी. के. यू. पी. ए. एच. जीन में एक उत्परिवर्तन के कारण होता है, जिसकी भूमिका शरीर को निर्देश देना है कि फेनिललैनिन हाइड्रॉक्सिलेस कैसे बनाया जाए। फेनिललैनाइन हाइड्रॉक्सिलेस वह है जो आहार के माध्यम से ली जाने वाली फेनिललैनाइन को अन्य चीजों में परिवर्तित करता है जिनका शरीर उपयोग कर सकता है। उत्परिवर्तन अक्सर उस प्रभावशीलता या दर को कम कर देता है जिस पर हाइड्रॉक्सिलेस फेनिललैनिन को तोड़ता है। यही कारण है कि शरीर में फेनिललैनिन का निर्माण होता है। सिकल सेल एनीमिया सिकल सेल एनीमिया एक आनुवंशिक बीमारी है जो सामान्य लचीले, गोल आकार के बजाय कठोर, अर्धचंद्र आकार के साथ विकृत लाल रक्त कोशिकाओं का कारण बनती है। यह एक न्यूक्लियोटाइड में परिवर्तन के कारण होता है, जो एच. बी. बी. जीन में एक बिंदु उत्परिवर्तन है। एच. बी. बी. जीन हीमोग्लोबिन की बीटा-ग्लोबिन उप-इकाई बनाने के लिए जानकारी को कूटबद्ध करता है, जो प्रोटीन लाल रक्त कोशिकाएं हैं जो पूरे शरीर में ऑक्सीजन ले जाने के लिए उपयोग की जाती हैं। सिकल सेल एनीमिया तब होता है जब एच. बी. बी. जीन उत्परिवर्तन के कारण हीमोग्लोबिन की दोनों बीटा-ग्लोबिन उप-इकाइयाँ हीमोग्लोबिन एस. (एच. बी. एस.) में बदल जाती हैं। सिकल सेल एनीमिया एक प्लीयोट्रोपिक बीमारी है क्योंकि एक एकल उत्परिवर्तित एच. बी. बी. जीन की अभिव्यक्ति पूरे शरीर में कई परिणाम पैदा करती है। उत्परिवर्तित हीमोग्लोबिन एक साथ पॉलिमर और गुच्छे बनाता है जिससे डीऑक्सीजेनेटेड सिकल लाल रक्त कोशिकाएं विकृत सिकल आकार धारण करती हैं। नतीजतन, कोशिकाएं लचीली होती हैं और रक्त वाहिकाओं के माध्यम से आसानी से प्रवाहित नहीं हो सकती हैं, जिससे रक्त के थक्कों का खतरा बढ़ जाता है और संभवतः महत्वपूर्ण अंगों को ऑक्सीजन से वंचित कर दिया जाता है। सिकल सेल एनीमिया से जुड़ी कुछ जटिलताओं में दर्द, क्षतिग्रस्त अंग, आघात, उच्च रक्तचाप और दृष्टि की हानि शामिल हैं। सिकल लाल रक्त कोशिकाओं का जीवनकाल भी कम होता है और वे समय से पहले मर जाती हैं। मार्फन सिंड्रोम मार्फन सिंड्रोम (एम. एफ. एस.) एक ऑटोसोमल प्रमुख विकार है जो 5-10,000 लोगों में से 1 को प्रभावित करता है। एम. एफ. एस. एफ. बी. एन. 1 जीन में एक उत्परिवर्तन से उत्पन्न होता है, जो ग्लाइकोप्रोटीन फाइब्रिलिन-1 के लिए कूटबद्ध होता है, जो बाह्य कोशिकीय माइक्रोफाइब्रिल का एक प्रमुख घटक है जो संयोजी ऊतक बनाता है। एफ. बी. एन. 1 में 1,000 से अधिक विभिन्न उत्परिवर्तनों के परिणामस्वरूप फाइब्रिलिन का असामान्य कार्य पाया गया है, जो परिणामस्वरूप संयोजी ऊतकों के उत्तरोत्तर बढ़ने और कमजोर होने से संबंधित है। चूँकि ये तंतु पूरे शरीर के ऊतकों में पाए जाते हैं, इस जीन में उत्परिवर्तन का कंकाल, हृदय और तंत्रिका तंत्र के साथ-साथ आंखों और फेफड़ों सहित कुछ प्रणालियों पर व्यापक प्रभाव पड़ सकता है। चिकित्सा हस्तक्षेप के बिना, मार्फन सिंड्रोम का पूर्वानुमान मध्यम से लेकर जानलेवा तक हो सकता है, जिसमें हृदय संबंधी जटिलताओं और ह्रदय संबंधी विफलता से संबंधित निदान किए गए रोगियों में मृत्यु के 90 प्रतिशत ज्ञात कारण हो सकते हैं। एम. एफ. एस. की अन्य विशेषताओं में बाहों की अवधि में वृद्धि और ऊपरी से निचले शरीर अनुपात में कमी शामिल है। "मिनी-मसल" एलील हाल ही में प्रयोगशाला के घर चूहों में खोजा गया एक जीन, जिसे "मिनी-मसल" कहा जाता है, जब उत्परिवर्तित होता है, तो इसके प्राथमिक प्रभाव के रूप में पिछले अंग की मांसपेशियों में 50 प्रतिशत की कमी होती है (फेनोटाइपिक प्रभाव जिसके द्वारा इसे मूल रूप से पहचाना गया था)। छोटे पिछले अंग की मांसपेशियों के द्रव्यमान के अलावा, उत्परिवर्ती चूहे शारीरिक गतिविधि के दौरान कम हृदय गति और उच्च सहनशक्ति प्रदर्शित करते हैं। लघु मांसपेशी चूहे भी बड़े गुर्दे और यकृत प्रदर्शित करते हैं। ये सभी रूपात्मक विचलन चूहे के व्यवहार और चयापचय को प्रभावित करते हैं। उदाहरण के लिए, मिनी मसल उत्परिवर्तन वाले चूहों में उच्च प्रति ग्राम एरोबिक क्षमता देखी गई। लघु-मांसपेशी एलील एक मेन्डेलियन अप्रभावी व्यवहार दिखाता है। उत्परिवर्तन मायोसिन भारी पॉलीपेप्टाइड 4 जीन के एक इंट्रॉन में एक एकल न्यूक्लियोटाइड बहुरूपता (एसएनपी) है। डी. एन. ए. मरम्मत प्रोटीन डी. एन. ए. मरम्मत मार्ग जो कोशिकीय डी. एन. ए. को नुकसान की मरम्मत करते हैं, कई अलग-अलग प्रोटीन का उपयोग करते हैं। इन प्रोटीनों में अक्सर डी. एन. ए. की मरम्मत के अलावा अन्य कार्य होते हैं। मनुष्यों में, इनमें से कुछ बहुआयामी प्रोटीनों में दोष व्यापक रूप से भिन्न नैदानिक फेनोटाइप का कारण बन सकते हैं। एक उदाहरण के रूप में, एक्स. पी. बी. जीन में उत्परिवर्तन जो बेसल ट्रांसक्रिप्शन कारक II एच की सबसे बड़ी उप-इकाई को कूटबद्ध करता है, के कई प्लीयोट्रोपिक प्रभाव होते हैं। एक्स. पी. बी. उत्परिवर्तन डी. एन. ए. के न्यूक्लियोटाइड छेदन मरम्मत और जीन प्रतिलेखन की काफी अलग प्रक्रिया में कमी के लिए जाने जाते हैं। मनुष्यों में, एक्स. पी. बी. उत्परिवर्तन कैंसर-प्रवण विकार जेरोडर्मा पिगमेंटोसम या गैर-कैंसर-प्रवण मल्टीसिस्टम विकार ट्राइकोथियोडिस्ट्रोफी को जन्म दे सकता है। मनुष्यों में एक और उदाहरण ई. आर. सी. सी. 6 जीन है, जो एक प्रोटीन को कूटबद्ध करता है जो पूरे शरीर में डी. एन. ए. मरम्मत, प्रतिलेखन और अन्य कोशिकीय प्रक्रियाओं में मध्यस्थता करता है। ई. आर. सी. सी. 6 में उत्परिवर्तन आंख (रेटिना डिस्ट्रॉफी), हृदय (कार्डियक एरिथमिया) और प्रतिरक्षा प्रणाली (लिम्फोसाइट इम्यूनोडेफिशिएंसी) के विकारों से जुड़े होते हैं। मुर्गियाँ प्लियोट्रोपिक जीन से प्रभावित विभिन्न लक्षणों को प्रदर्शित करती हैं। कुछ मुर्गियाँ चट्टानी पंखों की विशेषता प्रदर्शित करती हैं, जहाँ उनके सभी पंख शरीर के खिलाफ सपाट लेटने के बजाय बाहर और ऊपर की ओर मुड़ते हैं। शीश पंख को α-केराटिन के लिए जीनोमिक क्षेत्र कोडिंग में एक विलोपन से उत्पन्न पाया गया था। ऐसा लगता है कि यह जीन प्लियोट्रोपिक रूप से अन्य असामान्यताओं का कारण बनता है जैसे चयापचय में वृद्धि, उच्च भोजन का सेवन, हृदय गति में तेजी और यौन परिपक्वता में देरी। पालतू मुर्गियों को एक तेजी से चयन प्रक्रिया से गुजरना पड़ा जिसके कारण असंबंधित फेनोटाइप में उच्च सहसंबंध थे, जो प्लियोट्रोपिक, या कम से कम निकट संबंध, प्रजनन क्षमताओं से संबंधित कंघी द्रव्यमान और शारीरिक संरचनाओं के बीच प्रभाव का सुझाव देते हैं। बड़े कंघी वाले नर और मादा दोनों में हड्डी का घनत्व और ताकत अधिक होती है, जो महिलाओं को अंडे के खोल में अधिक कैल्शियम जमा करने की अनुमति देती है। इस संबंध का प्रमाण इस तथ्य से मिलता है कि दो जीन, एच. ए. ओ. 1 और बी. एम. पी. 2, जो मेडुलर हड्डी को प्रभावित करते हैं (हड्डी का वह हिस्सा जो कैल्शियम को अंडे के खोल विकसित करने में स्थानांतरित करता है) उसी स्थान पर स्थित होते हैं जो जीन कंघी द्रव्यमान को प्रभावित करता है। एच. ए. ओ. 1 और बी. एम. पी. 2 आम तौर पर वांछित घरेलू मुर्गी व्यवहार के साथ प्लीयोट्रोपिक प्रभाव भी प्रदर्शित करते हैं; वे मुर्गियां जो हड्डी के ऊतकों में इन दो जीनों के उच्च स्तर को व्यक्त करती हैं, वे अधिक अंडे का उत्पादन करती हैं और अंडे के ऊष्मायन व्यवहार को कम प्रदर्शित करती हैं। सिस-रेगुलेटरी एलिमेंट एनहांसर (जेनेटिक्स) एपिस्टेसिस आनुवंशिक सहसंबंध मेटाबोलिक नेटवर्क मेटाबोलिक सुपरमिस पॉलीजीन संदर्भ बाहरी लिंक प्लियोट्रोपी 100 साल पुरानी विकासात्मक जीवविज्ञान आनुवंशिकी अवधारणा है।