माध्यमिक जीवविज्ञान · Grades 10–12

26नातेदारी पढ़ना: जातिवृत्तीय वृक्ष

1837 में, किसी निजी नोटबुक के एक पन्ने पर, डार्विन ने कुछ टहनियों वाली एक शाखित रेखा खींची और उसके ऊपर तीन शब्द लिखे: “मुझे लगता है”। उस ख़ाके ने प्रस्ताव रखा कि जातियाँ आपस में वैसे ही संबंधित हैं जैसे किसी वृक्ष की टहनियाँ — यानी साझा शाखाओं से उतरकर — और यह कि उनकी नातेदारी फिर से गढ़ी जा सकती है। आज वह ख़ाका एक मानक औज़ार है: कोई जातिवृत्तीय वृक्ष, जो साझा लक्षणों और DNA से बनाया जाता है और नियमों के मुताबिक़ पढ़ा जाता है। यह अध्याय वे नियम सिखाता है: लक्षणों की किसी तालिका से वृक्ष कैसे बनाएँ, किसी वृक्ष को ग़लत पढ़े बिना कैसे पढ़ें, और अणु उसे किसी घड़ी में कैसे बदल देते हैं।

26.1 कोई वृक्ष क्या कहता है

परिभाषा 26.1 (जातिवृत्तीय वृक्ष)

जातिवृत्तीय वृक्ष जातियों (या दूसरे समूहों) के किसी समुच्चय की नातेदारी का आरेख है। उसके सिरे तुलना की गई जातियाँ हैं; हर वह गाँठ जहाँ दो शाखाएँ मिलती हैं उनका सबसे हाल का साझा पूर्वज दर्शाती है — यानी कोई काल्पनिक आबादी, न कि कोई ज्ञात जीवाश्म; और मूल सबका साझा पूर्वज है। दो जातियाँ किसी तीसरी से तब क़रीबी नातेदार हैं जब उनका साझा पूर्वज (उनकी गाँठ) उस गाँठ से हाल का हो जो वे उस तीसरी के साथ साझा करती हैं। नातेदारी गाँठों से पढ़ी जाती है, कभी भी सिरों की बाएँ-से-दाएँ जगह से नहीं।

प्रतिज्ञप्ति 26.2 (पढ़ने के नियम)

किसी वृक्ष को उसकी किसी भी गाँठ पर घुमाया जा सकता है और उसका अर्थ नहीं बदलता: सिरों का क्रम मनमाना है।
किसी गाँठ का कोई नाम नहीं होता और वह सिरों में से एक नहीं होती: वृक्ष पर कोई जाति किसी दूसरी जाति की पूर्वज कभी नहीं होती; दो सिरे सहोदर समूह हैं, जो किसी साझा पूर्वज से उतरे हैं।
किसी पूर्वज और उसके सारे वंशजों से बना समूह — यानी किसी एक गाँठ से आगे का सब कुछ — एक क्लेड है, और जातिवृत्तीय वर्गीकरण केवल इसी क़िस्म के समूह का नाम लेता है।
शाखाओं की लंबाइयाँ जानकारी तभी ढोती हैं जब वृक्ष ऐसा कहे (समय, या बदलावों की संख्या); वरना केवल शाखन का क्रम गिना जाता है।

उपपत्ति. इस स्तर पर स्वीकृत। ∎

एक ही वृक्ष के दो चित्रण। हर गाँठ पर शाखाएँ घुमाने से सिरों का क्रम बदलता है पर एक भी नातेदारी नहीं: दोनों में चूहा और मनुष्य सहोदर हैं, छिपकली उनकी सबसे क़रीबी नातेदार है, और मेंढक सबसे दूर। वृक्ष A से “छिपकली मेंढक और चूहे के बीच है” पढ़ना एक ग़लती होती।

उदाहरण 26.3 (जिन ग़लत पाठों से बचना है)

“मनुष्य चिंपैंज़ियों से उतरे हैं”: नहीं — वृक्ष पर मनुष्य और चिंपैंज़ी सहोदर सिरे हैं, जो किसी ऐसे साझा पूर्वज से उतरे हैं जो इनमें से कोई नहीं था। “मेंढक अधिक आदिम है”: नहीं — हर सिरा एक मौजूदा जाति है जिसके पास मूल के बाद से इतिहास की उतनी ही लंबाई है; मेंढक की वंशरेखा उतनी ही देर विकसित हुई है जितनी हमारी। “छिपकली चूहे से ज़्यादा मेंढक के पास है” (वृक्ष A से): नहीं — छिपकली और चूहा एक हाल की गाँठ साझा करते हैं।

26.2 लक्षणों से वृक्ष बनाना

परिभाषा 26.4 (पूर्वजी और व्युत्पन्न अवस्थाएँ)

लक्षण वह विशेषता है जो तुलना की गई जातियों के बीच बदलती है (किसी कशेरुक दंड की मौजूदगी, चार पादों की, किसी उल्बी अंडे की, बालों की)। हर लक्षण की एक पूर्वजी अवस्था होती है — यानी वह जो उस समूह के साझा पूर्वज के पास थी — और एक या अधिक व्युत्पन्न अवस्थाएँ, जो बाद में किसी वंशरेखा में प्रकट हुईं। नातेदारी केवल साझा व्युत्पन्न अवस्थाएँ बताती हैं: कोई व्युत्पन्न अवस्था साझा करती दो जातियों ने वह उसी पूर्वज से विरासत में पाई जिसमें वह उठी थी। कोई साझा पूर्वजी अवस्था कुछ नहीं कहती, क्योंकि वह हर एक के पूर्वज के पास थी।

विधि 26.5 (किसी लक्षण-आव्यूह से किसी वृक्ष तक)

एक तालिका बनाइए: पंक्तियों में जातियाँ, स्तंभों में लक्षण, व्युत्पन्न अवस्था के लिए 1 और पूर्वजी के लिए 0। कौन-सी अवस्था पूर्वजी है यह किसी बाह्यसमूह से, यानी अध्ययन किए समूह के बाहर की किसी ज्ञात जाति से, तुलना करके तय कीजिए।
वह व्युत्पन्न अवस्था खोजिए जो सबसे अधिक जातियाँ साझा करती हैं: वही पहला, सबसे बड़ा क्लेड तय करती है। उसके भीतर, अगली सबसे व्यापक साझा व्युत्पन्न अवस्था खोजिए, और ऐसे ही आगे।
इन एक-दूसरे में बैठे क्लेडों को वृक्ष की तरह खींचिए: हर साझा व्युत्पन्न अवस्था एक गाँठ चिह्नित करती है, और वह लक्षण उस शाखा पर लिखा जाता है जहाँ वह प्रकट हुआ।
टकरावों की जाँच कीजिए: जो लक्षण ऐसी जातियों में साझा हो जिन्हें बाक़ी लक्षण अलग रखते हैं वह या तो दो बार उठा (अभिसरण) या एक बार खो गया। वह वृक्ष चुनिए जिसे कुल मिलाकर सबसे कम बदलाव चाहिए — यानी सबसे मितव्ययी वृक्ष।

आव्यूह से वृक्ष तक। जातियों के किसी समुच्चय की साझा हर व्युत्पन्न अवस्था (1) उनके साझा पूर्वज की गाँठ चिह्नित करती है; और लाल पट्टियाँ दिखाती हैं कि हर लक्षण कहाँ प्रकट हुआ। लैम्प्रे, जिसमें कोई व्युत्पन्न अवस्था नहीं है, वह बाह्यसमूह है जो पूर्वजी अवस्थाएँ तय करता है।

उदाहरण 26.6 (मितव्ययिता से सुलझा एक टकराव)

चमगादड़, कबूतर और चूहे वाले किसी आव्यूह में “पंख” जोड़िए। पंख चमगादड़ को कबूतर के साथ रखेंगे; और बाल तथा दूध चमगादड़ को चूहे के साथ। जिस वृक्ष में चमगादड़ और चूहा साथ हों उसे पंखों का दो बार उठना चाहिए (दो बदलाव); और जिसमें चमगादड़ तथा कबूतर साथ हों उसे बालों, दूध, स्तनधारी जबड़े और दर्जन भर दूसरे लक्षणों में से हर एक का दो बार उठना चाहिए। पहला वृक्ष कहीं अधिक मितव्ययी है: पंख एक अभिसरण हैं, और स्तनधारी लक्षण एक साझा विरासत। मितव्ययिता उस वृक्ष को साबित नहीं करती; वह सबसे कम असंभव वृक्ष चुनती है।

26.3 अणुओं से वृक्ष

प्रतिज्ञप्ति 26.7 (आणविक जातिवृत्त)

तुलना की गई सारी जातियों में साझा कोई जीन या प्रोटीन ख़ुद ही एक लक्षण-आव्यूह है: अनुक्रम की हर जगह एक लक्षण है, और हर न्यूक्लियोटाइड या ऐमीनो अम्ल एक अवस्था। अनुक्रमों को पंक्तिबद्ध करके हर जोड़ी के बीच अंतर गिनने से एक दूरी-आव्यूह मिलता है, जिससे सबसे पास वाली जोड़ियों को पहले जोड़कर वृक्ष बनाया जाता है। वह आणविक वृक्ष, जो ऐसे अनुक्रमों से गणित किया गया है जिनका शरीर-रचना से कोई लेना-देना नहीं, अधिकांश मामलों में शरीर-रचना वाले वृक्ष से मेल खाता है — यानी दोनों की सबसे मज़बूत जाँच।

साक्ष्य. अध्याय 6 ने कशेरुकियों की साइटोक्रोम c दूरियाँ दी थीं, जो उनके कंकालों से खींचे गए डिब्बे दोहरा देती हैं। नर-वानरों में दर्जनों जीनों के अनुक्रम सहमत हैं: मनुष्य और चिंपैंज़ी अपने DNA के लगभग 1.2% में अलग हैं, इनमें से कोई भी गोरिल्ला से 1.6% में, तीनों ओरंगउटान से 3% में, और महावानर मकाक से 7% में। इनमें से किसी भी एक जीन से बना वृक्ष उसी आकार का है; और जो थोड़े अपवाद हैं वे सबसे हाल की गाँठों से जुड़े हैं, जहाँ अंतर सबसे छोटे हैं। ∎

DNA तुलना से बना पाँच नर-वानरों का वृक्ष। मनुष्य और चिंपैंज़ी सहोदर समूह हैं; गोरिल्ला उनसे अगला जुड़ता है, फिर ओरंगउटान, फिर मकाक। हर शाखा पर लिखा प्रतिशत उन जातियों के बीच का DNA अंतर है जिन्हें वह जोड़ती है; और नीचे की तिथियाँ जीवाश्मों से अंशांकित आणविक घड़ी से आती हैं।

प्रतिज्ञप्ति 26.8 (आणविक घड़ी)

किसी दिए गए जीन के लिए दो वंशरेखाओं के बीच अंतर लंबी अवधियों पर लगभग स्थिर दर से जमा होते हैं, क्योंकि अधिकांश प्रतिस्थापन उदासीन हैं और अपवाह से उसी दर पर स्थिर हो जाते हैं जिस दर पर वे उठते हैं। इसलिए दो जातियों के बीच अंतरों की संख्या उनके साझा पूर्वज के बाद के समय के समानुपाती है। जीवाश्मों से तिथिबद्ध किसी एक गाँठ पर अंशांकित होकर वह घड़ी बाक़ियों को तिथि देती है — इस सावधानी के साथ कि दरें जीनों के बीच और वंशरेखाओं के बीच अलग होती हैं, और उस अंशांकन की अपनी अनिश्चितता होती है।

उपपत्ति. इस स्तर पर स्वीकृत। ∎

नर-वानरों में आणविक घड़ी: साझा पूर्वज की उम्र के सामने DNA अंतर। बिंदु लगभग 0.27% प्रति मिलियन साल वाली किसी सीधी रेखा के पास गिरते हैं; और वह रेखा बिना जीवाश्मों वाली किसी गाँठ को उसके DNA अंतर से तिथि देने देती है।

उदाहरण 26.9 (किसी गाँठ को तिथि देना)

दो जातियाँ अपने DNA के 4.5% में अलग हैं; 0.27% प्रति मिलियन साल पर उनका साझा पूर्वज कोई 17 मिलियन साल पहले जिया। यह आकलन मानकर चलता है कि नर-वानर वाली दर लागू होती है; दुगनी रफ़्तार से विकसित होते किसी जीन के लिए, या छोटी पीढ़ियों वाली किसी वंशरेखा में, वही 4.5% आधे समय का मतलब होता। कोई घड़ी उतनी ही अच्छी है जितना उसका अंशांकन।

26.4 वृक्षों से वर्गीकरण

प्रतिज्ञप्ति 26.10 (वंशक्रम से वर्गीकरण)

कोई जातिवृत्तीय वर्गीकरण केवल क्लेडों का नाम लेता है: यानी ऐसे समूहों का जो किसी गाँठ से तय होते हैं और उसके सारे वंशज समेटते हैं। जो जाने-पहचाने समूह इस जाँच में चूक जाएँ वे इस्तेमाल नहीं होते: “मछलियाँ” उन चतुष्पादों को छोड़ देती हैं जो उसी गाँठ से उतरे हैं; “सरीसृप” उन पक्षियों को छोड़ देते हैं जो उन्हीं के भीतर से उतरे हैं; और “अकशेरुकी” एक क्लेड को छोड़कर सब कुछ है। इसके नतीजे साफ़-साफ़ कहने लायक़ हैं: पक्षी डायनासोर हैं, फेफड़ा-मछली ट्राउट से ज़्यादा हमारे पास है, और मनुष्य वानरों की एक शाखा हैं, जो नर-वानरों की, स्तनधारियों की, उल्बधारियों की, चतुष्पादों की, कशेरुकियों की एक शाखा हैं।

उपपत्ति. इस स्तर पर स्वीकृत। ∎

चार्ल्स डार्विन, जिन्होंने जातियों की नातेदारी सबसे पहले किसी वृक्ष की तरह खींची और वह क्रियाविधि प्रस्तावित की, यानी प्राकृतिक वरण, जो उसे उगाती है। फ़ोटो हेनरी मॉल और जॉन फ़ॉक्स, लगभग 1854, सार्वजनिक डोमेन।

टिप्पणी 26.11 (वृक्ष क्या नहीं है)

कोई वृक्ष इतिहास के बारे में एक परिकल्पना है, जो मौजूदा जातियों से बनी है और हर नए लक्षण तथा हर नए अनुक्रम से जाँची जाती है; वे असहमत हों तो वह दोबारा खींचा जाता है, और वही दोबारा खींचना इस क्षेत्र का काम है। उसका कोई ऊपरी सिरा नहीं है और प्रगति की कोई दिशा नहीं: मनुष्य लाखों में से एक सिरे पर बैठे हैं, किसी और सिरे पर बैठी लैम्प्रे से न ऊँचे न अधिक पूरे। और उसके किसी भी सिरे पर कोई पूर्वज नहीं है: पूर्वज वे गाँठें हैं, यानी बीत चुकी आबादियाँ, जिनका होना वह वृक्ष अनुमानित करता है और जिनके जीवाश्म, जब मिलते हैं, शाखाओं पर नहीं बल्कि उनके बग़ल में बैठते हैं।

26.5 अभ्यास

अभ्यास 26.1 ★

किसी जातिवृत्तीय वृक्ष के सिरे, उसकी गाँठें और उसका मूल क्या दर्शाते हैं?

हल

हल — अभ्यास 26.1.

सिरे: तुलना की गई जातियाँ। गाँठें: उनके काल्पनिक सबसे हाल के साझा पूर्वज। मूल: उन सबका साझा पूर्वज।

अभ्यास 26.2 ★

पहले चित्र के वृक्ष A में छिपकली की सबसे क़रीबी नातेदार कौन-सी जाति है? मेंढक की?

हल

हल — अभ्यास 26.2.

छिपकली के सबसे क़रीबी नातेदार चूहा और मनुष्य मिलकर हैं (वे छिपकली की शाखा से ठीक नीचे वाली गाँठ साझा करते हैं)। और मेंढक की सबसे क़रीबी नातेदार बाक़ी तीनों का पूरा समूह है, बराबरी से।

अभ्यास 26.3 ★

किसी साझा व्युत्पन्न अवस्था की परिभाषा दीजिए और समझाइए कि कोई साझा पूर्वजी अवस्था नातेदारी क्यों नहीं बताती।

हल

हल — अभ्यास 26.3.

वह अवस्था जो किसी पूर्वज में प्रकट हुई और उसके वंशजों को विरासत में मिली; उसे साझा करने का मतलब उस पूर्वज को साझा करना है। पूर्वजी अवस्था पूरे समूह के पूर्वज के पास थी, इसलिए हर जाति उसे रख सकती थी: उसे साझा करना क़रीबी नातेदारी के बारे में कुछ नहीं दिखाता।

अभ्यास 26.4 ★

क्लेड क्या है? क्या “पक्षी” एक क्लेड है? और “सरीसृप” (रोज़मर्रा के अर्थ में)?

हल

हल — अभ्यास 26.4.

कोई पूर्वज और उसके सारे वंशज। पक्षी एक क्लेड हैं। रोज़मर्रा के अर्थ वाले “सरीसृप” नहीं: वे उन पक्षियों को छोड़ देते हैं जो उन्हीं के भीतर से उतरे हैं।

अभ्यास 26.5 ★

नर-वानर वाले वृक्ष से बताइए कि मनुष्य की सबसे क़रीबी नातेदार कौन-सी है, और कौन-सी गाँठ सबसे पुरानी है।

हल

हल — अभ्यास 26.5.

चिंपैंज़ी; और सबसे पुरानी गाँठ वह है जो मकाक को वानरों से जोड़ती है, 25 मिलियन साल पहले।

अभ्यास 26.6 ★★

पहले चित्र के वृक्ष A को ऊपर मनुष्य और नीचे मेंढक के साथ दोबारा खींचिए, और जाँचिए कि हर नातेदारी अनबदली है।

हल

हल — अभ्यास 26.6.

हर गाँठ पर घुमाइए: मूल मेंढक (नीचे) और बाक़ी में चिरता है; फिर छिपकली, फिर ऊपर चूहा और मनुष्य। चूहा और मनुष्य आज भी सबसे हाल की गाँठ साझा करते हैं, छिपकली उनसे अगली जुड़ती है, और मेंढक आख़िर में।

अभ्यास 26.7 ★★

दूसरे चित्र के आव्यूह में कबूतर (जबड़े 1, पाद 1, उल्ब 1, बाल 0, परों वाले पंख 1) जोड़िए और उसे वृक्ष पर रखिए। “परों वाले पंख” लक्षण क्या जोड़ता है?

हल

हल — अभ्यास 26.7.

कबूतर के पास जबड़े, पाद और उल्ब हैं: वह छिपकली तथा चूहे के बग़ल में उल्बधारी क्लेड में घुसता है। परों वाले पंख, जो एक ही जाति में मौजूद हैं, यहाँ कोई समूह तय नहीं करते; और पक्षी जोड़े जाएँ तो वे पक्षियों को तय कर देते।

अभ्यास 26.8 ★★

किसी डॉल्फ़िन के पास किसी शार्क जैसी धारारेखित देह तथा मीनपक्ष हैं, और बाल, दूध तथा एक स्तनधारी जबड़ा भी। कौन-सा वृक्ष सबसे मितव्ययी है, और वे मीनपक्ष क्या हैं?

हल

हल — अभ्यास 26.8.

बाल, दूध और वह जबड़ा डॉल्फ़िन को स्तनधारियों में रखते हैं; उसे शार्क के साथ रखने पर सारे स्तनधारी लक्षणों का दो बार उठना ज़रूरी हो जाता। मीनपक्ष और धारारेखित देह दोनों वंशरेखाओं में अलग-अलग उठे: यानी एक अभिसरण।

अभ्यास 26.9 ★★

घड़ी वाले चित्र की मदद से उन दो जातियों के साझा पूर्वज को तिथि दीजिए जिनका DNA 2.2% में अलग है।

हल

हल — अभ्यास 26.9.

$2.2/0.27 \approx 8$ मिलियन साल।

अभ्यास 26.10 ★★

समझाइए कि “चिंपैंज़ी हमारा पूर्वज है” यह वाक्य उस वृक्ष को ग़लत क्यों पढ़ता है, और सही वाक्य लिखिए।

हल

हल — अभ्यास 26.10.

दोनों मौजूदा सिरे हैं; कोई भी दूसरे से नहीं उतरा। सही: मनुष्य और चिंपैंज़ी सहोदर जातियाँ हैं, जो किसी अब लुप्त साझा पूर्वज से उतरी हैं, जो लगभग छह मिलियन साल पहले जिया और जो न मनुष्य था न चिंपैंज़ी।

अभ्यास 26.11 ★★

दूसरे चित्र में लैम्प्रे को बाह्यसमूह की तरह क्यों इस्तेमाल किया गया है, और उसकी जगह चूहा लिया जाए तो क्या बिगड़ जाएगा?

हल

हल — अभ्यास 26.11.

लैम्प्रे के बारे में मालूम है कि वह जबड़े वाले कशेरुकियों के समूह के बाहर पड़ती है, इसलिए उनके लिए उसकी अवस्थाएँ पूर्वजी हैं। चूहे को बाह्यसमूह लेने पर बाल, उल्ब, पाद और जबड़े सब पूर्वजी पढ़े जाते और उनकी ग़ैरहाज़िरी व्युत्पन्न: वह वृक्ष उल्टा बन जाता।

अभ्यास 26.12 ★★★

दो जीन ऐसी तीन क़रीबी संबंधित जातियों के लिए अलग-अलग वृक्ष देते हैं जो एक-दूसरे से एक मिलियन साल के भीतर अलग हुईं। समझाइए कि यह किसी वृक्ष के “ग़लत” हुए बिना कैसे हो सकता है, और उसके लिए पूर्वज आबादी में युग्मविकल्पियों की फेंटाई इस्तेमाल कीजिए।

हल

हल — अभ्यास 26.12.

पूर्वज आबादी हर जीन के कई युग्मविकल्पी ढोती थी; और जब वह जल्दी-जल्दी दो बार चिरी, तो अलग-अलग जीनों पर अलग-अलग युग्मविकल्पी तीनों वंशजों में छँटे, इसलिए एक जीन का इतिहास जाति 1 को 2 के साथ रखता है और दूसरे का 2 को 3 के साथ। हर जीन-वृक्ष उस जीन के लिए सही है; और जाति-वृक्ष बहुत-से जीनों का बहुमत फ़ैसला है।

अभ्यास 26.13 ★★★

तेज़ी से विकसित होते किसी विषाणु की आणविक घड़ी 1% प्रति साल चलती है; और किसी स्तनधारी जीन की 0.3% प्रति मिलियन साल। समझाइए कि पहली किसी महामारी का पीछा करने में और दूसरी स्तनधारियों के उद्गम को तिथि देने में क्यों इस्तेमाल होती है, और कोई भी दूसरी का काम क्यों नहीं कर सकती।

हल

हल — अभ्यास 26.13.

1% प्रति साल पर महीनों के अंतर से लिए गए विषाणु नमूने पहले ही नापने लायक़ अलग होते हैं: वह विषाणु-वृक्ष किसी महामारी के भीतर सुलझा देता है कि किसने किसे संक्रमित किया, पर लाखों साल पर वह अनुक्रम कई बार ऊपर से लिखा जा चुका होता। और 0.3% प्रति मिलियन साल पर कोई स्तनधारी जीन किसी महामारी के भीतर कुछ भी दिखने के लिए बहुत धीरे बदलता है पर 200 मिलियन साल पर एक पढ़ने लायक़ अभिलेख रखता है।

अभ्यास 26.14 ★★★

दाँतों और लंबी हड्डीली पूँछ वाला किसी पक्षी का एक जीवाश्म 150 मिलियन साल पुरानी चट्टानों में मिलता है। समझाइए कि वह वृक्ष की किसी शाखा के बग़ल में क्यों रखा जाता है, किसी गाँठ पर क्यों नहीं, और वह उस गाँठ के बारे में क्या बताता है।

हल

हल — अभ्यास 26.14.

कोई जीवाश्म अपनी ही एक जाति है, अपनी व्युत्पन्न अवस्थाओं समेत, और ज़रूरी नहीं कि वह पूर्वज आबादी हो; वह उस गाँठ के पास किसी बग़ल की शाखा पर बैठता है जहाँ परों वाले पंख प्रकट हुए। वह दिखाता है कि वह गाँठ — यानी पक्षियों और उनके सबसे क़रीबी सरीसृप नातेदारों का साझा पूर्वज — कम से कम 150 मिलियन साल पुरानी है और यह कि पर दाँतों तथा पूँछ के खोने से पहले आए।

अभ्यास 26.15 ★★★

“जीवन के वृक्ष के ऊपरी सिरे पर मनुष्य हैं।” पढ़ने के नियमों, सिरों की बराबर उम्र और सिरों की संख्या की मदद से एक अनुच्छेद में विवेचना कीजिए।

हल

हल — अभ्यास 26.15.

वृक्ष का कोई ऊपरी सिरा नहीं होता: किसी भी गाँठ को घुमाने से मनुष्य बिना किसी नातेदारी को बदले नीचे चले जाते हैं। हर मौजूदा सिरा मूल के बाद से उतनी ही देर विकसित हुआ है, इसलिए कोई भी अधिक उन्नत नहीं है। और मनुष्य लाखों सिरों में से एक हैं, वानरों की एक शाखा पर; वृक्ष का आकार वंशक्रम दर्ज करता है, दर्जा नहीं।

26.6 समस्या: छह जातियाँ और एक घड़ी

समस्या 26.1

सप्ताहांत समस्या — एक वृक्ष दो बार बनाया गया, एक लक्षण-तालिका से और DNA दूरियों से, दोनों की तुलना हुई, और गाँठों को तिथि दी गई

छह जातियाँ: शार्क, सामन, सैलामैंडर, मगरमच्छ, कबूतर, बिल्ली। बाह्यसमूह लैम्प्रे है। लक्षण तालिका (1 = व्युत्पन्न):

	हड्डीला कंकाल	चार पाद	उल्बी अंडा	परों वाले पंख	बाल	खोपड़ी का छिद्र
शार्क	0	0	0	0	0	0
सामन	1	0	0	0	0	0
सैलामैंडर	1	1	0	0	0	0
मगरमच्छ	1	1	1	0	0	0
कबूतर	1	1	1	1	0	0
बिल्ली	1	1	1	0	1	1

किसी एक जीन के लिए DNA अंतर (%):

	सामन	सैलामैंडर	मगरमच्छ	कबूतर	बिल्ली
शार्क	30	31	30	31	30
सामन		24	25	25	24
सैलामैंडर			19	20	19
मगरमच्छ				8	15
कबूतर					15

भाग I — लक्षणों से।

कौन-सी व्युत्पन्न अवस्था सबसे अधिक जातियाँ साझा करती हैं? वह जो क्लेड तय करती है उसका और बाहर छूटी जातियों का नाम लीजिए। (आख़िरी लक्षण खोपड़ी के बग़ल में वह इकलौता छिद्र है जो स्तनधारियों के पास होता है।)
अगली सबसे व्यापक साझा अवस्थाओं के साथ आगे बढ़िए और एक-दूसरे में बैठे क्लेड सूचीबद्ध कीजिए।
परों वाले पंख, बाल और खोपड़ी का छिद्र, हर एक किसी एक ही जाति में मिलता है। क्या वे यह वृक्ष बनाने में मदद करते हैं? उन्हें उपयोगी क्या बनाता?
वह वृक्ष खींचिए, और हर लक्षण उस शाखा पर लिखिए जहाँ वह प्रकट हुआ।
इस तालिका के मुताबिक़ मगरमच्छ की सबसे क़रीबी नातेदार कौन-सी जाति है? कौन-सी जोड़ी अकेली तालिका से नहीं सुलझाई जा सकती?

भाग II — DNA से।

जातियों की किस जोड़ी की दूरी सबसे छोटी है? उन्हें पहले जोड़िए।
उस जोड़ी से अगली कौन-सी जाति जुड़ती है? वृक्ष पूरा होने तक आगे बढ़िए।
DNA वाले वृक्ष की लक्षण वाले वृक्ष से तुलना कीजिए: वे कहाँ सहमत हैं, और DNA वह क्या तय कर देता है जो लक्षण नहीं कर सके?
शार्क की बाक़ी सबसे दूरियाँ लगभग बराबर हैं। वृक्ष के आकार से समझाइए कि क्यों।
मगरमच्छ–कबूतर दूरी (8) मगरमच्छ–बिल्ली दूरी (15) से छोटी है। यह रोज़मर्रा के समूह “सरीसृप” के बारे में क्या कहता है?

भाग III — वह घड़ी। जीवाश्म सैलामैंडर वंशरेखा के उल्बधारियों से अलग होने की तिथि 340 मिलियन साल बताते हैं।

सैलामैंडर–उल्बधारी दूरियों (लगभग 19%) की मदद से उस घड़ी की दर प्रतिशत प्रति मिलियन साल में निकालिए। (दोनों वंशरेखाएँ बदलती रही हैं: वह दूरी दोनों शाखाओं के बदलाव गिनती है।)
मगरमच्छ–कबूतर गाँठ को और उल्बधारी गाँठ को (मगरमच्छ/कबूतर बनाम बिल्ली) तिथि दीजिए।
सामन गाँठ को और शार्क गाँठ को तिथि दीजिए।
जीवाश्म मगरमच्छ–पक्षी बँटवारे के लिए लगभग 250 मिलियन साल और उल्बधारी बँटवारे के लिए 310 देते हैं। अपनी तिथियों से तुलना कीजिए और किसी एक-जीन घड़ी की सटीकता पर टिप्पणी कीजिए।
शार्क दूरियाँ (30–31%) सामन वाली दूरियों (24–25%) से मुश्किल से ही आगे जाती हैं, हालाँकि शार्क गाँठ कहीं पुरानी है। कोई व्याख्या प्रस्तावित कीजिए, और बताइए कि इस जीन से बहुत पुरानी गाँठों को तिथि देने के लिए इससे क्या निकलता है।

भाग IV — पढ़ना और नाम देना।

अपने वृक्ष के वे क्लेड सूचीबद्ध कीजिए जिनमें बिल्ली है, सबसे छोटे से सबसे बड़े तक।
क्या “मछलियाँ” (शार्क और सामन) एक क्लेड हैं? और “उल्बधारी”? उचित ठहराइए।
कोई विद्यार्थी कहता है कि सैलामैंडर “मछलियों और सरीसृपों के बीच की कोई मध्यवर्ती चीज़” है। उस कथन को वृक्ष की भाषा में ठीक कीजिए।
हड्डीले कंकाल, चार पादों और बिना किसी उल्बी अंडे वाला एक जीवाश्म मिलता है, जिसकी तिथि 360 मिलियन साल है। वह वृक्ष के मुक़ाबले कहाँ बैठता है, और उसकी तिथि किस बात की पुष्टि करती है?
परिणाम लिखिए: छहों जातियों का वृक्ष (एक-दूसरे में बैठे कोष्ठकों के रूप में), वह एक नातेदारी जो DNA ने तय की, और मगरमच्छ–कबूतर बँटवारे की आकलित तिथि।

हल

हल — समस्या 26.1.

1. हड्डीला कंकाल (पाँच जातियाँ): यानी हड्डीले कशेरुकी; और शार्क बाहर है।

2. चार पाद: चतुष्पाद (सैलामैंडर, मगरमच्छ, कबूतर, बिल्ली)। उल्बी अंडा: उल्बधारी (मगरमच्छ, कबूतर, बिल्ली)। एक-दूसरे में बैठे: हड्डीले कशेरुकी $\supset$ चतुष्पाद $\supset$ उल्बधारी।

3. नहीं: किसी अकेली जाति में बैठी कोई अवस्था कुछ भी समूहित नहीं करती। उन्हें साझा करती और जातियाँ हों (दूसरे पक्षी, दूसरे स्तनधारी, दूसरे सरीसृप) तो वे उपयोगी होतीं।

4. मूल: शार्क बनाम बाक़ी (हड्डीला कंकाल); फिर सामन बनाम चतुष्पाद (चार पाद); फिर सैलामैंडर बनाम उल्बधारी (उल्बी अंडा); और उल्बधारियों के भीतर एक अनसुलझा तीन-तरफ़ा चिराव, जिसमें परों वाले पंख कबूतर की शाखा पर और बाल तथा खोपड़ी का छिद्र बिल्ली की शाखा पर।

5. वह तालिका मगरमच्छ, कबूतर और बिल्ली को साथ रखती है पर उन्हें क्रम में नहीं रख सकती: मगरमच्छ की सबसे क़रीबी नातेदार अनिर्णीत है।

6. मगरमच्छ–कबूतर, 8%।

7. बिल्ली (हर एक से 15%); फिर सैलामैंडर (19–20%); फिर सामन (24–25%); फिर शार्क (30–31%)।

8. वे हर घोंसलेदार बैठक पर सहमत हैं; और DNA उल्बधारियों को सुलझा देता है: मगरमच्छ तथा कबूतर सहोदर हैं, और बिल्ली उनसे अगली जुड़ती है।

9. शार्क की वंशरेखा बाक़ी सबके आपस में अपसरित होने से पहले अलग हुई; उनमें से हर एक शार्क से उतनी ही देर से अलग है और वही दूरी दिखाता है।

10. मगरमच्छ बिल्ली से ज़्यादा कबूतर का क़रीबी नातेदार है — और उसी तर्क से किसी छिपकली से भी ज़्यादा; पक्षियों के बिना “सरीसृप” कोई क्लेड नहीं हैं।

11. शाखा के $2 \times 340$ मिलियन सालों पर 19%: यानी लगभग 0.028% प्रति मिलियन साल प्रति वंशरेखा, यानी 0.056% प्रति मिलियन साल अलगाव।

12. मगरमच्छ–कबूतर $8/0.056 \approx 140$ मिलियन साल; और उल्बधारी गाँठ $15/0.056 \approx 270$ मिलियन साल।

13. सामन $24.5/0.056 \approx 440$ ; शार्क $30.5/0.056 \approx 540$ मिलियन साल।

14. जीवाश्म: 250 और 310; जबकि घड़ी 140 और 270 देती है। क्रम सही है और पुरानी तिथि पास है, पर मगरमच्छ–पक्षी वाली तिथि कहीं बहुत नई है: किसी एक जीन की दर वंशरेखाओं के बीच बदलती है, और एक जीन ज़्यादा से ज़्यादा एक मोटी घड़ी देता है।

15. बड़ी दूरियों पर बहुत-सी जगहें एक से अधिक बार बदल चुकी होती हैं, इसलिए अंतर जुड़ते नहीं रहते: वह घड़ी संतृप्त हो जाती है। इस जीन से पुरानी गाँठें कम आँकी जाती हैं; इसके लिए कोई धीमा जीन, या बहुत-से जीन, चाहिए।

16. (बिल्ली, (मगरमच्छ, कबूतर)) बिल्ली वाला सबसे छोटा क्लेड है: यानी उल्बधारी; फिर चतुष्पाद; फिर हड्डीले कशेरुकी; फिर शार्क समेत सारी छहों।

17. “मछलियाँ” कोई क्लेड नहीं हैं: शार्क और सामन को जोड़ती गाँठ वही मूल है, जिसके वंशजों में सब कुछ है। उल्बधारी एक क्लेड हैं: मगरमच्छ, कबूतर, बिल्ली और उनका साझा पूर्वज।

18. सैलामैंडर एक मौजूदा जाति है, कोई मध्यवर्ती चीज़ नहीं; वह उल्बधारियों का सहोदर समूह है, जो उनके साथ चतुष्पाद पूर्वज साझा करता है और जिसके पास वह उल्बी अंडा नहीं जो बाद में उनकी रेखा में उठा।

19. चतुष्पाद गाँठ और उल्बधारी गाँठ के बीच वाली शाखा के बग़ल में: यानी ऐसा चतुष्पाद जो उल्बधारी नहीं है। उसकी तिथि पुष्ट करती है कि चार पाद 360 मिलियन साल पहले तक मौजूद थे और वह उल्बी अंडा बाद में प्रकट हुआ।

20. (शार्क, (सामन, (सैलामैंडर, (बिल्ली, (मगरमच्छ, कबूतर))))); DNA ने तय किया कि मगरमच्छ और कबूतर सहोदर हैं; और उनका बँटवारा, इस जीन के हिसाब से, लगभग 140 मिलियन साल पर पड़ता है (जीवाश्म 250 कहते हैं)।

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