लुरिया-डेलब्रुक Experiment: चिकित्सा में भौतिकी की भूमिका

Introduction

क्या आप जानते हैं कि क्या mutations हमेशा random होते हैं, या क्या ये किसी selective pressure के कारण होते हैं? यह एक दिलचस्प सवाल है, जो हमें evolutionary biology की गहराइयों में ले जाता है। क्या mutations एक Darwinian प्रक्रिया हैं, जहाँ ये केवल संयोग से होते हैं और फिर natural selection उनमे से अच्छे traits को offspring में पास करता है, या फिर ये Lamarckian प्रक्रिया हैं, जहाँ mutations species की survival में मदद करने के लिए होते हैं? आइए इस जिज्ञासा को एक दिलचस्प experiment के माध्यम से समझते हैं।

Full Article

एक प्रसिद्ध experiment के बारे में सोचते हैं, जो इस सवाल को स्पष्ट करने में मदद कर सकता है। मान लीजिए कि हम एक individual से शुरू करते हैं, जो mutant नहीं है। हर parent के दो offspring होते हैं, और हम केवल तीन generations का विश्लेषण करते हैं। पहले दो generations में कोई selective pressure नहीं होता, जबकि तीसरी generation में यह pressure मौजूद होता है। मान लीजिए कि mutation की संभावना, जिसे हम p कहते हैं, बहुत छोटी है।

इस experiment में blue circles उन individuals का प्रतिनिधित्व करते हैं, जो हर generation में होते हैं। जब एक individual divide होता है, तो वह दो offspring बनाता है। green dashed line वह बिंदु है जब selective pressure शुरू होता है। यहाँ, हम एक great-grandparent, दो grandparents, चार parents, और आठ children देखते हैं। एक mutation को red circle द्वारा दर्शाया गया है।

जब p बहुत छोटा होता है, तो सबसे सामान्य परिणाम यह होता है कि कोई mutations नहीं होते।

अब, यदि mutations selective pressure के कारण होते हैं (Lamarckian), तो हम एक और दिलचस्प स्थिति का सामना कर सकते हैं। यहाँ, कोई भी individual जो dashed line के ऊपर है, mutation नहीं करता है। लेकिन dashed line के नीचे एक child में mutation हो सकता है।

आइए कुछ statistics की गणना करें। मान लीजिए कि n आखिरी generation में mutant offspring की संख्या है। हम average value, या mean, को के रूप में परिभाषित करते हैं।

हम देखते हैं कि अगर किसी individual में mutation नहीं होता है, तो उसकी probability (1 – p) है। आखिरी generation में 8 offspring हैं, इसलिए कोई mutation न होने की probability (1 – 8p) है। और एक mutation होने की probability 8p है।

इस तरह, mean की गणना की जाती है:
= (1 – 8p) (0) + 8p (1) = 8p

अब, हम variance की गणना करते हैं। Variance की गणना के लिए हमें <n²> की आवश्यकता होती है:
<n²> = (1 – 8p) (0)² + 8p (1)² = 8p

यहाँ पर variance को σ² के रूप में परिभाषित किया गया है:
σ² = <n²> – ² = 8p – (8p)²

लेकिन चूंकि p बहुत छोटा है, इसलिए अंतिम term negligible है।

अब, आइए Darwinian evolution पर ध्यान दें। यहाँ mutations random होते हैं, और आप Lamarckian case की सभी results को प्राप्त कर सकते हैं, लेकिन आप और भी परिणाम देख सकते हैं। अगर एक parent mutate होता है, तो उसकी mutation दोनों offspring को पास की जाएगी।

Statistics को फिर से देखते हैं। यहाँ, हमारे पास 14 cases हैं। कोई भी mutation न होने की probability (1 – 14p) है।

तो, mean number of mutants की गणना इस प्रकार है:
= (1 – 14p) (0) + 8p (1) + 4p (2) + 2p (4) = 24p

चूँकि variance 56p है, यह mean (24p) की तुलना में अधिक है।

Conclusion

इस experiment में, हम देख सकते हैं कि mutations का होना केवल एक random घटना नहीं है। बल्कि, यह एक गहन प्रक्रिया है जिसमें Darwinian evolution की महत्वपूर्ण भूमिका होती है। क्या इससे यह स्पष्ट नहीं होता कि mutations हमेशा selective pressure के बिना भी होते हैं? इस experiment ने हमें यह समझने में मदद की है कि Darwinian evolution का प्रभाव Lamarckian प्रक्रिया की तुलना में अधिक महत्वपूर्ण है।

FAQs Section

1. Mutation क्या है?

Mutation एक genetic बदलाव है जो DNA में होता है। यह बदलाव random हो सकता है और इससे किसी organism के traits में परिवर्तन हो सकता है।

2. क्या mutations हमेशा random होते हैं?

नहीं, mutations हमेशा random नहीं होते। कुछ mutations selective pressure के कारण भी होते हैं, जो organism को survival में मदद करते हैं।

3. Lamarckian और Darwinian evolution में क्या अंतर है?

Lamarckian evolution के अनुसार, mutations species की survival के लिए होते हैं, जबकि Darwinian evolution के अनुसार, mutations random होते हैं और natural selection उन्हें चुनता है।

4. क्या सभी mutations फायदेमंद होते हैं?

नहीं, सभी mutations फायदेमंद नहीं होते। कुछ mutations हानिकारक हो सकते हैं और organism के survival को प्रभावित कर सकते हैं।

5. क्या इस experiment का वास्तविक जीवन में कोई उदाहरण है?

हाँ, Salvador Luria और Max Delbrück ने E. coli bacteria पर इसी experiment को किया था, जो इस बात को साबित करता है कि mutations हमेशा random होते हैं।

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इस प्रकार से, हम न केवल mutations के बारे में समझते हैं, बल्कि इस विषय पर और अधिक गहराई से विचार करने की प्रेरणा भी प्राप्त करते हैं। और यदि आप इस विषय में और जानना चाहते हैं, तो [Vidyamag](https://www.vidyamag.com) पर जाएँ।