पक्षियों, छाल और कालिख ने मॉथ का रंग कैसे बदल दिया

सिमुलेशन का उपयोग कैसे करें

1. बाईं ओर पेड़ की छाल देखिए। हर छोटी आकृति एक मॉथ है: कुछ हल्के, कुछ गहरे। छाल के नीचे की पट्टी कालिख का स्तर दिखाती है, और छाल का रंग उसी के साथ बदलता है।
2. प्ले दबाइए। हर पीढ़ी कुछ सेकंड चलती है। एक पक्षी छाल पर झपट्टा मारता है, पकड़े गए मॉथ धुँधले हो जाते हैं, और बचे हुए संतान पैदा करते हैं। दाईं ओर का ग्राफ़ गहरे मॉथ का अनुपात दर्ज करता है।
3. कालिख का स्लाइडर बढ़ाइए। छाल गहरी होगी, हल्के मॉथ आसानी से दिखेंगे, और गहरे रूप की रेखा अधिक तीखी चढ़ेगी। घटाने पर उलटा होता है।
4. चयन की तीव्रता का स्लाइडर खींचिए। भूखा पक्षी दिखने वाले मॉथ का बड़ा हिस्सा पकड़े तो बदलाव बहुत तेज़ होता है; शून्य पर कुछ नहीं बदलता।
5. शुरू में गहरे मॉथ का अनुपात बदलिए और देखिए कि पूरी रेखा दाएँ-बाएँ खिसक जाती है।
6. ग्राफ़ के नीचे जीवित रहने की पट्टियाँ और रीडिंग देखिए: दोनों रूपों के बचने की संभावना, चयन गुणांक और लाभ वाले रूप को 90% तक पहुँचने में कितनी पीढ़ियाँ लगती हैं। रीसेट दबाने पर मान मूल स्थिति में लौटते हैं, तब हल किए गए सवालों से मिलाइए।

वह मॉथ जिसका रंग बदल गया

एक हल्के रंग के पेड़ के तने की कल्पना कीजिए, जो हल्की काई से ढका है, और उस पर दिन में एक छोटा मॉथ बैठा है। हल्का मॉथ वहाँ लगभग दिखता ही नहीं। गहरा मॉथ सफ़ेद कमीज़ पर काले धब्बे की तरह उभर आता है। भूखा पक्षी तने को खंगालता है, हल्के मॉथ को नहीं देख पाता और गहरे को खा जाता है।

अब तने को पास के कारखानों की कालिख से ढक दीजिए। काई मर जाती है, छाल काली हो जाती है और तस्वीर पलट जाती है। गहरा मॉथ छाल में घुल जाता है, और हल्का मॉथ अब कमीज़ का धब्बा है। वही पक्षी, वही मॉथ, उलटा नतीजा।

यही पेप्पर्ड मॉथ की कहानी है, जीव विज्ञान के सबसे जाने-पहचाने उदाहरणों में से एक। ब्रिटेन के औद्योगिक शहरों के आसपास पेड़ साफ़ थे तब हल्के मॉथ आम थे। कालिख जमने के साथ गहरे मॉथ आम हो गए। प्रदूषण घटा तो हल्के मॉथ फिर लौट आए। बाद के क्षेत्र प्रयोगों ने दिखाया कि पक्षियों द्वारा शिकार इस बदलाव का एक मुख्य कारण था।

ध्यान दीजिए कि क्या नहीं हुआ। किसी मॉथ ने ज़रूरत पड़ने पर खुद को गहरा नहीं कर लिया। मॉथ का रंग उसे मिले जीन तय करते हैं। बदला सिर्फ़ यह कि कौन-से मॉथ इतने समय तक जीवित रहे कि वे जीन संतान को दे सकें।

चार तत्व, चारों ज़रूरी

डार्विन और वॉलेस ने देखा कि चयन के लिए ठीक चार चीज़ें चाहिए। एक भी न हो तो प्राकृतिक चयन से विकास नहीं होता। सिमुलेशन में चारों हैं, और स्लाइडर हिलाकर कुछ को बंद भी किया जा सकता है।

पहले ये शब्द जान लीजिए

विकास की शब्दावली आसानी से गड़बड़ा जाती है। संख्याओं से पहले इन्हें सीख लीजिए।

सिमुलेशन कैसे काम करता है

हर पीढ़ी में छाल पर 60 मॉथ होते हैं। मॉथ या तो गहरा है या हल्का, और वह अपना रंग बिना बदले संतान को देता है। असली आनुवंशिकी में एक जीन के प्रभावी और अप्रभावी एलील होते हैं, यह उसका सरलीकरण है। पर इससे हिसाब साफ़ रहता है और पैटर्न स्पष्ट दिखता है।

कौन-सा मॉथ आसानी से दिखेगा, यह दो संख्याएँ तय करती हैं। कालिख छाल का गहरापन है, 0% (साफ़, हल्की) से 100% (काली) तक। गहरे मॉथ की दृश्यता इस पर निर्भर है कि छाल कितनी हल्की है, यानी 100% घटा कालिख। हल्के मॉथ की दृश्यता कालिख के बराबर है। 80% कालिख पर गहरे मॉथ की दृश्यता केवल 20% है और हल्के की 80%।

दूसरी संख्या चयन की तीव्रता है: पूरी तरह दिखने वाले मॉथ का वह हिस्सा जो पक्षी एक पीढ़ी में पकड़ता है। 40% पर पूरी तरह दिखने वाला मॉथ हर 100 में 40 बार पकड़ा जाता है। मॉथ के बचने की संभावना है 1 घटा (तीव्रता × दृश्यता)। इसलिए डिफ़ॉल्ट पर गहरा मॉथ 92% संभावना से बचता है और हल्का 68% से।

पक्षियों के खाने के बाद जो बचते हैं वे प्रजनन करते हैं। नई पीढ़ी का अनुपात ठीक बचे हुओं जैसा होता है। मॉडल बस इतना करता है: पकड़ो, प्रजनन कराओ, फिर दोहराओ।

आवृत्ति ग्राफ़ कैसे पढ़ें

ग्राफ़ में नीचे पीढ़ी और बगल में जनसंख्या का अनुपात है। दो रेखाएँ हमेशा जुड़कर 100% होती हैं: गहरा रूप और हल्का रूप।

• रेखा कहाँ से शुरू होती है? आपके चुने अनुपात से। यहाँ 10% गहरे, यानी 90% हल्के।
• आकार कैसा है? S जैसा। शुरू में धीमा, क्योंकि लाभ वाला रूप कम है तो गुणन कम। बीच में सबसे तेज़, जब दोनों रूप बहुत हैं। अंत में फिर धीमा, क्योंकि कम उपयुक्त रूप इतना घट गया कि पक्षियों को मुश्किल से मिलता है।
• क्या रेखा 100% पर पहुँचती है? सिद्धांत में बस पास जाती है। मॉडल कम उपयुक्त रूप का आख़िरी मॉथ कभी नहीं हटाता, इसीलिए असली जनसंख्याओं में थोड़ी विविधता बनी रहती है।
• सबसे तीखा हिस्सा कहाँ है? हमेशा वहाँ जहाँ दोनों रूप बराबर हैं, 50% पर, क्योंकि वहाँ चयन के पास काम करने को सबसे अधिक विविधता होती है।

कालिख का स्लाइडर: वही मॉथ, अलग फ़ैसला

चयन जीव का अकेला गुण नहीं, जीव और उसकी जगह का गुण है। स्लाइडर हिलाइए तो वही गहरा मॉथ बोझ से फ़ायदे में बदल जाता है।

तीव्रता का स्लाइडर: कितनी तेज़ी से, किस दिशा में नहीं

कालिख दिशा तय करती है। चयन की तीव्रता गति तय करती है। कमज़ोर शिकारी प्रक्रिया को रेंगने पर मजबूर कर देता है, और निर्मम शिकारी कुछ ही पीढ़ियों में काम पूरा कर देता है।

डिफ़ॉल्ट 40% पर गहरे रूप को 90% तक पहुँचने में 15 पीढ़ियाँ लगती हैं। 80% पर 6 लगती हैं और 20% पर 33। ध्यान दीजिए कि तीनों में मंज़िल एक है, केवल समय अलग है।

असली विकास में भी यही सच है। किसी नई बीमारी जैसा प्रबल दाब जनसंख्या को तेज़ी से बदल सकता है। कमज़ोर दाब में इतनी पीढ़ियाँ लग सकती हैं कि संयोग जैसी दूसरी ताकतें बीच में आ जाती हैं।

मॉडल ने क्या छोड़ा है

हर मॉडल एक सरलीकरण है। यहाँ के बड़े सरलीकरण नीचे हैं, ताकि तस्वीर को पूरा सच न मान लें।

• असली रंग जीन में प्रभावी और अप्रभावी एलील होते हैं, जो गहरे मॉथ में हल्के एलील को छिपा देते हैं। इससे दुर्लभ एलील का घटना धीमा हो जाता है।
• उत्परिवर्तन नई विविधता बना सकता है। यहाँ विविधता वही है जिससे आप शुरू करते हैं।
• संयोग की भूमिका है। छोटी जनसंख्या में कोई रूप सिर्फ़ किस्मत से खो सकता है या फैल सकता है, इसे आनुवंशिक अपवाह कहते हैं। यह मॉडल निर्धारित है, इसलिए अपवाह नहीं पकड़ता।
• मॉथ एक इलाके से दूसरे में जाते हैं, इसलिए प्रदूषित शहर और पास के साफ़ गाँव के बीच मॉथ का आदान-प्रदान होता है। इसे जीन प्रवाह कहते हैं।
• शिकारी सीखते हैं, और दुर्लभ शिकार कभी-कभी नज़र से बच जाता है। मिश्रण बदलने पर चयन की तीव्रता भी बदल सकती है।

प्राकृतिक चयन और उसके आसपास की गलत धारणाएँ

ज्याँ-बैप्टिस्ट लैमार्क ने कहा था कि जीव अपने जीवनकाल में बदल सकता है और वह बदलाव संतान को दे सकता है, जैसे जिराफ़ का गर्दन खींचकर लंबा होना। मॉथ पर यह सच होता तो कालिख वाली छाल पर बैठा मॉथ गहरा होकर गहरी संतान पैदा करता। पर ऐसा नहीं होता। जीवनकाल में शरीर में आया बदलाव संतान के जीनों में वापस नहीं लिखा जाता।

डार्विन का विचार अलग है। विविधता पहले से मौजूद है, और पर्यावरण उसे छानता है। डार्विन के अनुसार जिराफ़ की कहानी यह है कि जो लंबी गर्दन के साथ पैदा हुए, उन्हें ज़्यादा पत्तियाँ मिलीं और उन्होंने ज़्यादा संतान छोड़ी।

एक और आम भूल है यह सोचना कि चयन का कोई लक्ष्य होता है। छाल ने गहरे मॉथ नहीं चाहे थे। उसने बस हल्के मॉथ को खाना आसान कर दिया। कोई योजना नहीं है, बस जो बचा वही रहा।

सिमुलेशन में खुद आज़माइए

दस मिनट इन प्रयोगों में लगाइए। हर एक परीक्षक का सवाल हो सकता है।

• सब कुछ डिफ़ॉल्ट पर रखिए। गहरे रूप को 90% तक पहुँचने में कितनी पीढ़ियाँ लगती हैं? अपनी रीडिंग को 15 से मिलाइए।
• कालिख का स्लाइडर 0% पर ले जाकर प्ले दबाइए। अब कौन-सा रूप जीतता है? क्या ग्राफ़ अब भी S जैसा है?
• कालिख ठीक 50% कीजिए। क्या होता है, और क्यों?
• चयन की तीव्रता सबसे कम, फिर सबसे अधिक कीजिए। क्या बदलता है: दिशा या गति?
• 90% गहरे मॉथ और 20% कालिख से शुरू कीजिए। हल्के मॉथ को कब्ज़ा करने में कितना समय लगता है?
• गहरे रूप के फैलने पर प्रति पीढ़ी पकड़े गए मॉथ की संख्या देखिए। यह बढ़ती है या घटती है, और क्यों?
• कालिख अधिक और तीव्रता कम रखिए। 30 पीढ़ियों में ग्राफ़ कितना आगे जाता है?

हल किए हुए सवाल

हर हल में पहले सूत्र, फिर संख्याएँ। हर मान उसी कोड से निकला है जो सिमुलेशन चलाता है।

आम गलतियाँ

इन चूकों से हर साल अंक कटते हैं।

• यह कहना कि हर मॉथ ने छाल से मेल खाने के लिए रंग बदल लिया। नहीं बदला। जनसंख्या का मिश्रण बदला।
• यह लिखना कि जीव ज़रूरत पड़ने पर विकसित होते हैं। ज़रूरत विविधता नहीं बनाती; चयन केवल उसी को छाँटता है जो पहले से है।
• “योग्यतम की उत्तरजीविता” को सबसे ताकतवर की जीत समझना। योग्यता का अर्थ अधिक संतान छोड़ना है, और छोटा छद्मावरण वाला मॉथ भी सबसे योग्य हो सकता है।
• अर्जित लक्षणों को वंशागत मानना। जीवनकाल में आए बदलाव संतान को नहीं जाते।
• पर्यावरण का नाम लिए बिना किसी लक्षण को अच्छा या बुरा कहना। गहरा रंग केवल गहरी छाल पर फ़ायदेमंद है।
• समय भूल जाना। एक पीढ़ी बहुत छोटा कदम है; S-आकार इसे बार-बार दोहराने से आता है।
• प्राकृतिक चयन (छलनी) और उत्परिवर्तन (नई विविधता का स्रोत) को गड्डमड्ड करना।

असल ज़िंदगी में कहाँ दिखता है

जो जीवाणु एंटीबायोटिक सहकर बच जाते हैं, वे बचने वाले जीन संतान को देते हैं। इलाज के कई दौरों के बाद बचे हुए प्रतिरोधी जीवाणु ही होते हैं। यह मॉथ वाला ही इंजन है, जिसमें एंटीबायोटिक पक्षी की भूमिका में है।

एक ही कीटनाशक साल दर साल पड़े तो कीट भी वही छलनी झेलते हैं। किसान देखते हैं कि स्प्रे हर मौसम में कम असर करता है। कीट ने कुछ सीखा नहीं; संवेदनशील वाले बस हट गए हैं।

फ़सलों और पालतू पशुओं में इसका मानवीय रूप चलता है, जिसे कृत्रिम चयन कहते हैं। किसान सबसे अच्छे पौधों के बीज रखते हैं और सबसे अच्छे पशुओं से नस्ल बढ़ाते हैं। यहाँ इंसान पक्षी की भूमिका में हैं।

मॉथ से व्यावहारिक सबक यह है: अगर किसी जनसंख्या पर प्रबल चयन है और उसमें विविधता है, तो बदलाव की उम्मीद रखिए।

परीक्षा का कोना

आम सवाल, और पूरे अंक वाले उत्तर में क्या होता है।

पुनरावृत्ति सार

प्राकृतिक चयन के लिए चाहिए विविधता, आनुवंशिकता, असमान उत्तरजीविता और समय। मॉथ मॉडल में कालिख तय करती है कि हर रंग कितना दिखता है, और किसी रूप के बचने की संभावना है 1 − तीव्रता × दृश्यता। 80% कालिख और 40% चयन पर गहरे मॉथ 92% बचते हैं और हल्के 68%, इसलिए गहरा अनुपात एक पीढ़ी में 10% से 13.1% होता है और 15 पीढ़ियों में 90%। कालिख दिशा तय करती है, तीव्रता गति, और 50% कालिख पर कुछ नहीं बदलता। व्यक्ति नहीं बदलते; जनसंख्या का मिश्रण बदलता है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न