मात्रात्मक लक्षण - गुणात्मक लक्षण और उनके बीच अंतर (QUANTITATIVE TRAITS - QUALITATIVE TRAITS AND DIFFERENCES BETWEEN THEM)

मात्रात्मक आनुवंशिकी (एकाधिक जीनों की वंशानुक्रम) (Quantitative genetics - Inheritance of Multiple Genes)

विभिन्न जीवों (organisms) के फेनोटाइपिक लक्षण (phenotypic traits) दो प्रकार के हो सकते हैं, अर्थात् गुणात्मक (qualitative) और मात्रात्मक (quantitative)। गुणात्मक लक्षण (qualitative traits) रूप (form) (जैसे, मटर के गोल या झुर्रीदार बीज); संरचना (structure) (जैसे, मवेशियों में सींग वाले या सींग रहित अवस्था); वर्णक (pigments) (जैसे, गिनी सूअरों के काले या सफेद कोट); और एंटीजन और एंटीबॉडी (antigens and antibodies) (जैसे, मनुष्य के रक्त समूह के प्रकार) आदि प्रकार के शास्त्रीय मेंडेलियन लक्षण (classical Mendelian traits) हैं। हम पिछले अध्यायों में पहले ही चर्चा कर चुके हैं कि प्रत्येक गुणात्मक लक्षण एक ही जीन के दो या कई एलीलों (alleles) के आनुवंशिक नियंत्रण (genetic control) में हो सकता है जिसमें जीन प्रभावों (gene effects) को अस्पष्ट (obscure) करने के लिए थोड़ा या कोई पर्यावरणीय संशोधन (environmental modifications) नहीं होता है। गुणात्मक लक्षण रखने वाले जीवों में अलग-अलग फेनोटाइपिक वर्ग (distinct phenotypic classes) होते हैं और उन्हें असतत भिन्नता (discontinuous variations) प्रदर्शित करने के लिए कहा जाता है।

हालांकि, मात्रात्मक लक्षण (quantitative traits) ऊंचाई (height), वजन (weight), त्वचा रंजकता (skin pigmentation), रोग संबंधी बीमारियों (pathological diseases) के प्रति संवेदनशीलता (susceptibility) या मनुष्य में बुद्धि (intelligence) जैसी डिग्री (degree) के आर्थिक रूप से महत्वपूर्ण मापने योग्य फेनोटाइपिक लक्षण (measurable phenotypic traits) हैं; पौधों या जानवरों आदि द्वारा उत्पादित फूल, फल, बीज, दूध, मांस या अंडे की मात्रा। मात्रात्मक लक्षणों को मीट्रिक लक्षण (metric traits) भी कहा जाता है। वे व्यक्तियों के बीच स्पष्ट रूप से अंतर नहीं दिखाते हैं और फेनोटाइप का एक स्पेक्ट्रम (spectrum) बनाते हैं जो निरंतर भिन्नता (continuous variations) का कारण बनने के लिए एक प्रकार से दूसरे प्रकार में अभेद्य रूप से मिश्रित (blend imperceptively) होते हैं। गुणात्मक लक्षणों के विपरीत, मात्रात्मक लक्षणों को पर्यावरणीय परिस्थितियों (environmental conditions) द्वारा विभिन्न रूप से संशोधित किया जा सकता है और आमतौर पर कई कारकों (factors) या जीनों (genes) (शायद 10 या 100 या अधिक) द्वारा नियंत्रित किया जाता है, प्रत्येक फेनोटाइप (phenotype) की इतनी छोटी मात्रा में योगदान देता है कि उनके व्यक्तिगत प्रभावों (individual effects) का पता मेंडेलियन विधियों (Mendelian methods) द्वारा नहीं बल्कि केवल सांख्यिकीय विधियों (statistical methods) द्वारा लगाया जा सकता है।

ऐसे जीन जो गैर-एलीलिक (non-allelic) हैं और एक एकल मात्रात्मक लक्षण (single quantitative trait) के फेनोटाइप को प्रभावित करते हैं, उन्हें पॉलीजीन (polygenes) या संचयी जीन (cumulative genes) कहा जाता है। पॉली जीन या मात्रात्मक लक्षणों की वंशानुक्रम को मात्रात्मक वंशानुक्रम (quantitative inheritance), एकाधिक कारक वंशानुक्रम (multiple factor inheritance), एकाधिक जीन वंशानुक्रम (multiple gene inheritance) या पॉलीजेनिक वंशानुक्रम (polygenic inheritance) कहा जाता है। गुणात्मक लक्षणों के आनुवंशिक अध्ययन (genetical studies) को गुणात्मक आनुवंशिकी (qualitative genetics) कहा जाता है।

मात्रात्मक वंशानुक्रम की कुछ विशेषताएं (Certain Characteristics of Quantitative Inheritance)

मात्रात्मक वंशानुक्रम में निम्नलिखित विशेषताएं हैं:

1. अलगाव की घटना (segregation phenomenon) अनिश्चित काल तक बड़ी संख्या में जीन लोकी (gene loci) में होती है।
2. यदि जीन लोकस (gene locus) में एलील (allele) का प्रतिस्थापन (substitution) होता है तो ऐसे एलीलिक प्रतिस्थापन के गौण प्रभाव (trivial effects) होते हैं।
3. एकाधिक लक्षण (multiple trait) के लिए जीनों में अलग-अलग जैव रासायनिक कार्य (biochemical functions) होते हैं, लेकिन समान फेनोटाइपिक प्रभाव (phenotypic effects) होते हैं, इसलिए, जीन प्रतिस्थापन (gene substitutions) के फेनोटाइपिक प्रभाव विनिमेय (interchangeable) होते हैं।
4. जीनों के ब्लॉक (Blocks of genes) व्युत्क्रमण (inversions) द्वारा एक साथ बंधे होते हैं और उलटा हेटेरोज़ायगोट्स (inversion heterozygotes) से उनकी संतानों (progeny) तक इकाइयों (units) के रूप में प्रेषित (transmitted) होते हैं, लेकिन ऐसे ब्लॉक सम्मिलन होमोजाइगोट्स (insersion homozygotes) में क्रॉसिंग ओवर (crossing over) द्वारा टूट जाते हैं।
5. पॉलीजीन में प्लियोट्रोपिक प्रभाव (pleiotropic effects) होते हैं; अर्थात्, एक जीन एक से अधिक फेनोटाइपिक लक्षण (phenotypic trait) को संशोधित या दबा (suppress) सकता है। एक एकल एलील रासायनिक रूप से (chemically) केवल एक ही काम कर सकता है लेकिन अंततः कई वर्णों (characters) को प्रभावित कर सकता है।
6. पर्यावरणीय परिस्थितियों का मात्रात्मक लक्षणों के लिए पॉली जीन (poly genes) की फेनोटाइपिक अभिव्यक्ति (phenotypic expression) पर काफी प्रभाव पड़ता है। उदाहरण के लिए, कई पौधों (जैसे, मकई, टमाटर, मटर, गेंदा) में ऊंचाई आनुवंशिक रूप से नियंत्रित मात्रात्मक लक्षण है, लेकिन मिट्टी, उर्वरता (fertility), बनावट (texture), और पानी, तापमान, घटना प्रकाश की अवधि (duration) और तरंग दैर्ध्य (wavelength), परजीवियों की घटना (occurrence of parasites) आदि जैसे कुछ पर्यावरणीय कारक भी ऊंचाई को प्रभावित करते हैं। इसी तरह, समान जीनोटाइप (identical genotypes) वाले समान जुड़वां (identical twins), यदि विभिन्न प्रकार के वातावरण में बड़े होते हैं, तो अलग-अलग बुद्धि भागफल (intelligence quotients) दिखाते हैं।

मात्रात्मक वंशानुक्रम के उदाहरण (Examples of Quantitative Inheritance)

1. गेहूं में कर्नेल का रंग (Kernel Colour in Wheat)

निलसन-एहले (Nilsson-Eble) (1909) और ईस्ट (East) (1910, 1916) ने गेहूं पर अपने व्यक्तिगत कार्यों द्वारा मात्रात्मक वंशानुक्रम का पहला महत्वपूर्ण सुराग (significant clue) दिया। उन्होंने लाल कर्नेल गेहूं के पौधे (red kernel wheat plant) के एक स्ट्रेन (strain) को सफेद कर्नेल (white kernel) के दूसरे स्ट्रेन के साथ पार किया। F1 से अनाज समान रूप से लाल था, लेकिन पैतृक पीढ़ी (parental generation) के लाल और सफेद के बीच एक छाया मध्यवर्ती (shade intermediate) का। यह अपूर्ण प्रभुत्व (incomplete dominance) का सुझाव दे सकता है, लेकिन जब F1 संतानों (offsprings) को आपस में पार किया गया, तो F2 जाइगोट्स (zygotes) ने 1 : 4 : 6 : 4:1 के अनुपात (ratio) में पांच अलग-अलग फेनोटाइपिक वर्ग (phenotypic classes) दिखाए।

यह देखते हुए कि F2 का 1/16 रंग में किसी भी पैतृक पौधे (parental plants) (लाल या सफेद) के रूप में चरम (extreme) था, उन्होंने सिद्धांत (theorized) दिया कि इस क्रॉस में काम करते समय लाल वर्णक (red pigment) के उत्पादन को नियंत्रित करने वाले जीनों के दो जोड़े। प्रत्येक जीन में दो एलील होने चाहिए थे। एक एलील लाल वर्णक की एक दी गई मात्रा का उत्पादन करता है, जबकि इसके समकक्ष (counterpart) ने कोई वर्णक पैदा नहीं किया। वर्णक के उत्पादन या उत्पादन की कमी में सभी एलील समान रूप से शक्तिशाली (potent) थे। यदि हम बड़े अक्षरों A और B के साथ लाल रंग के जीनों का प्रतीक (symbolize) करते हैं और वर्णक उत्पादन की कमी (lack of pigment production) के परिणामस्वरूप उनके एलील a और b द्वारा करते हैं: हम इस क्रॉस के परिणामों को निम्नानुसार चित्रित कर सकते हैं: या 1/16 लाल (Red) : 4/16 गहरा (Dark) : 6/16 मध्यम (Medium) : 4/16 हल्का (Light) : 1/16 सफेद (White)।

माता-पिता (P): लाल (Red - AABB) x सफेद (White - aabb)
युग्मक (Gametes): (AB) , (ab)
F1: मध्यम (Medium - AaBb) x मध्यम

3. मनुष्य में त्वचा का रंग (Skin Colour in Man)

पॉलीजेनिक इनहेरिटेंस का एक और शास्त्रीय उदाहरण डैवेनपोर्ट (Davenport) (1913) द्वारा जमैका (Jamaica) में दिया गया था। उन्होंने पाया कि जीनों के दो जोड़े, A-a और B-b नीग्रो (Negro) और कोकेशियान (Caucasian) लोगों के बीच त्वचा रंजकता में अंतर का कारण बनते हैं। इन जीनों को योगात्मक तरीके (additive fashion) से लक्षण को प्रभावित करने वाला पाया गया। इस प्रकार, एक सच्चे नीग्रो में चार प्रमुख जीन (dominant genes), AABB होते हैं, और एक सफेद में चार अप्रभावी जीन (recessive genes) aabb होते हैं। aabb के AABB के साथ संभोग (mating) की F1 संतान, सभी AaBb हैं और मुलाट्टो (mulatto) नामक एक मध्यवर्ती त्वचा का रंग (intermediate skin colour) है। ऐसे दो मुलाट्टो के संभोग से संतानों में त्वचा के रंग की एक विस्तृत विविधता (wide variety) पैदा होती है, जिसमें मूल नीग्रो माता-पिता के रूप में अंधेरे से लेकर मूल सफेद माता-पिता के रूप में सफेद तक की खाल होती है। इस क्रॉस के परिणाम इस प्रकार हैं:

माता-पिता (Parents): नीग्रो (Negro - AABB) x सफेद
F1: मुलाट्टो (Mulatto - AaBb) x मुलाट्टो

F2 परिणाम (F2 results):

ये परिणाम स्पष्ट रूप से दिखा रहे हैं कि A और B जीन त्वचा का लगभग समान मात्रा में कालापन (darkening) पैदा करते हैं; और इसलिए, A और B जीनों में वृद्धि या कमी F2 में 1 नीग्रो : 4 गहरा : 6 मध्यवर्ती : 4 हल्का : 1 सफेद के अनुपात में चर फेनोटाइप (variable phenotypes) का कारण बनती है।

4. मनुष्य में ऊंचाई (Height in Man)

मनुष्य में त्वचा का रंग (Skin colour) पॉलीजेनिक वंशानुक्रम का एक सरल उदाहरण है क्योंकि इसमें केवल दो जोड़ी जीन शामिल हैं। मनुष्य में ऊंचाई की वंशानुक्रम एक अधिक जटिल घटना (complex phenomenon) है जिसमें शायद दस या अधिक जोड़े जीन शामिल हैं। लंबापन (tallness) का लक्षण छोटेपन (shortness) के लिए अप्रभावी (recessive) है, इस प्रकार, एक व्यक्ति जिसमें अधिक प्रमुख जीनों का जीनोटाइप है, उसमें छोटेपन का फेनोटाइप होगा। क्योंकि, यह मात्रात्मक लक्षण (quantitative trait) जीनों के कई जोड़े द्वारा नियंत्रित होता है और विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों से विभिन्न रूप से प्रभावित होता है। वयस्कों की ऊंचाई (heights of adults) 140 सेमी से 203 सेमी तक होती है।

यदि कोई एक हजार वयस्क पुरुषों की ऊंचाई को मापता है और प्रत्येक की ऊंचाई को सेंटीमीटर (centimeters) में ऊंचाई के विरुद्ध आलेखित (plotted) किया जाता है और बिंदुओं (points) को जोड़ा जाता है, तो एक घंटी के आकार का वक्र (bell-shaped curve) उत्पन्न होता है जिसे सामान्य वितरण का वक्र (curve of normal distribution) कहा जाता है और यह मात्रात्मक वंशानुक्रम की विशेषता है।

6. अन्य उदाहरण (Other Examples)

इसी तरह, यदि कोई एक ही प्रजाति (same species) के हजार समुद्री गोले (sea shells) की लंबाई मापता है, या मकई (corn) के एक हजार कानों में प्रति कान (ear) गुठली (kernels) की संख्या गिनता है, या एक हजार लिटर (liters) में प्रति लिटर सूअरों की संख्या (number of pigs), या एक हजार मुर्गी के अंडे (hen's egg) का वजन करता है, तो प्रत्येक मामले में वितरण का एक सामान्य वक्र (normal curve of distribution) मिलेगा।

गुणात्मक वर्ण (Qualitative characters)

निपटने के लिए सबसे आसान वर्ण, या लक्षण (traits), वे हैं जिनमें असतत (discontinuous), या गुणात्मक, अंतर शामिल हैं जो एक या कुछ प्रमुख जीनों (major genes) द्वारा शासित (governed) होते हैं। ऐसे कई वंशानुक्रम में मिले (inherited) अंतर मौजूद हैं, और उनका अक्सर पौधे के मूल्य (value) और उपयोग (utilization) पर गहरा प्रभाव (profound effects) पड़ता है। उदाहरण के लिए स्टार्चयुक्त बनाम शर्करायुक्त गुठली (starchy versus sugary kernels) (क्रमशः क्षेत्र और मीठे मकई की विशेषता) और हरी बीन्स (green beans) में वृद्धि की निर्धारक (determinant) बनाम अनिश्चित आदत (indeterminant habit) (निर्धारक किस्में यांत्रिक कटाई - mechanical harvesting के लिए अनुकूलित हैं)। इस तरह के अंतरों को आसानी से देखा जा सकता है और जल्दी से मूल्यांकन (evaluated) किया जा सकता है, और लक्षणों की अभिव्यक्ति (expression) पर्यावरण की परवाह किए बिना (regardless of the environment) समान रहती है जिसमें पौधा बढ़ता है। इस प्रकार के लक्षणों को अत्यधिक वंशानुगत (highly heritable) कहा जाता है।

एक गुणात्मक लक्षण (qualitative trait) गुणात्मक (qualitatively) रूप से व्यक्त किया जाता है, जिसका अर्थ है कि फेनोटाइप विभिन्न श्रेणियों (categories) में आता है। इन श्रेणियों का आवश्यक रूप से एक निश्चित क्रम (certain order) नहीं है। एक गुणात्मक लक्षण के लिए वंशानुक्रम का प्रतिरूप (pattern of inheritance) आमतौर पर मोनोजेनेटिक (monogenetic) होता है, जिसका अर्थ है कि लक्षण केवल एक जीन (single gene) से प्रभावित होता है। एकल उत्परिवर्तन (single mutations) के कारण होने वाले वंशानुगत रोग (Inherited diseases) गुणात्मक लक्षणों के अच्छे उदाहरण हैं। एक अन्य रक्त प्रकार (blood type) है। इन लक्षणों के फेनोटाइप पर पर्यावरण का बहुत कम प्रभाव (very little influence) पड़ता है।

दोनों के बीच प्रमुख अंतर निम्नलिखित हैं (The major differences between the two are following):