जीवों के जनन के तंत्रों पर चर्चा करने से पहले, आइए एक और अधिक मूलभूत प्रश्न पूछें - जीव जनन क्यों करते हैं? आखिरकार, पोषण, श्वसन या उत्सर्जन जैसी आवश्यक जीवन प्रक्रियाओं के विपरीत, किसी व्यष्टि जीव के जीवन को बनाए रखने के लिए जनन आवश्यक नहीं है। दूसरी ओर, यदि कोई व्यष्टि जीव और अधिक व्यष्टियों का निर्माण करने वाला है, तो इस प्रक्रिया में उसकी बहुत सारी ऊर्जा खर्च होगी। तो फिर कोई व्यष्टि जीव उस प्रक्रिया पर ऊर्जा क्यों बर्बाद करे जिसकी उसे जीवित रहने के लिए आवश्यकता नहीं है? कक्षा में इस प्रश्न के संभावित उत्तरों पर चर्चा करना रोचक होगा!

इस प्रश्न का उत्तर चाहे जो भी हो, यह स्पष्ट है कि हम जीवों को इसलिए देख पाते हैं क्योंकि वे जनन करते हैं। यदि किसी विशेष प्रकार का केवल एक ही, जनन न करने वाला सदस्य होता, तो यह संदेहास्पद है कि हमने उसके अस्तित्व को देखा होता। किसी एक ही प्रजाति से संबंधित जीवों की बड़ी संख्या ही उन्हें हमारे ध्यान में लाती है। हम कैसे जानते हैं कि दो अलग-अलग व्यष्टि जीव एक ही प्रजाति के हैं? आमतौर पर, हम ऐसा इसलिए कहते हैं क्योंकि वे एक-दूसरे के समान दिखते हैं। इस प्रकार, जनन करने वाले जीव नए व्यष्टियों का निर्माण करते हैं जो उनके स्वयं के बहुत समान दिखते हैं।

7.1 क्या जीव स्वयं की हूबहू प्रतिलिपियाँ बनाते हैं?

जीव समान दिखते हैं क्योंकि उनकी देह योजनाएँ समान होती हैं। यदि देह योजनाएँ समान होनी हैं, तो इन योजनाओं के खाके (ब्लूप्रिंट) समान होने चाहिए। इस प्रकार, अपने सबसे मूलभूत स्तर पर जनन में देह योजना के खाकों की प्रतिलिपियाँ बनाना शामिल होगा। कक्षा IX में, हमने सीखा था कि कोशिका के केंद्रक में स्थित गुणसूत्रों में DNA (डीऑक्सीराइबो न्यूक्लिक अम्ल) अणुओं के रूप में माता-पिता से अगली पीढ़ी में लक्षणों के वंशागति हेतु सूचना होती है। कोशिका केंद्रक में स्थित DNA प्रोटीन बनाने के लिए सूचना स्रोत है। यदि सूचना बदल जाती है, तो भिन्न प्रोटीन बनेंगे। भिन्न प्रोटीन अंततः परिवर्तित देह योजनाओं को जन्म देंगे।

इसलिए, जनन में एक मूलभूत घटना DNA की एक प्रतिलिपि का निर्माण है। कोशिकाएँ अपने DNA की प्रतिलिपियाँ बनाने के लिए रासायनिक अभिक्रियाओं का उपयोग करती हैं। इससे एक जनन करने वाली कोशिका में DNA की दो प्रतिलिपियाँ बन जाती हैं, और उन्हें एक-दूसरे से अलग करने की आवश्यकता होगी। हालाँकि, DNA की एक प्रतिलिपि को मूल कोशिका में रखना और दूसरी को बस बाहर धकेल देना काम नहीं करेगा, क्योंकि बाहर धकेली गई प्रतिलिपि के पास जीवन प्रक्रियाओं को बनाए रखने के लिए कोई संगठित कोशिकीय संरचना नहीं होगी। इसलिए, DNA प्रतिलिपिकरण के साथ एक अतिरिक्त कोशिकीय तंत्र का निर्माण होता है, और फिर DNA प्रतिलिपियाँ अलग हो जाती हैं, प्रत्येक अपने स्वयं के कोशिकीय तंत्र के साथ। प्रभावी रूप से, एक कोशिका विभाजित होकर दो कोशिकाएँ उत्पन्न करती है।

ये दो कोशिकाएँ निश्चित रूप से समान हैं, लेकिन क्या यह संभावना है कि वे बिल्कुल एक जैसी होंगी? इस प्रश्न का उत्तर इस बात पर निर्भर करेगा कि शामिल प्रतिलिपिकरण अभिक्रियाएँ कितनी सटीक रूप से घटित होती हैं। कोई भी जैव-रासायनिक अभिक्रिया बिल्कुल विश्वसनीय नहीं होती। इसलिए, यह केवल यही अपेक्षित है कि DNA की प्रतिलिपि बनाने की प्रक्रिया में हर बार कुछ विभिन्नताएँ होंगी। परिणामस्वरूप, उत्पन्न DNA प्रतिलिपियाँ समान होंगी, लेकिन मूल के समान नहीं हो सकती हैं। इनमें से कुछ विभिन्नताएँ इतनी भारी हो सकती हैं कि नई DNA प्रतिलिपि उस कोशिकीय तंत्र के साथ काम नहीं कर पाएगी जो उसे विरासत में मिला है। ऐसी नवजात कोशिका बस मर जाएगी। दूसरी ओर, DNA प्रतिलिपियों में अभी भी कई अन्य विभिन्नताएँ हो सकती हैं जो इतने भारी परिणाम की ओर नहीं ले जाएँगी। इस प्रकार, जीवित कोशिकाएँ एक-दूसरे के समान होती हैं, लेकिन सूक्ष्म रूप से भिन्न होती हैं। जनन के दौरान विभिन्नता की यह अंतर्निहित प्रवृत्ति विकास का आधार है, जैसा कि हम अगले अध्याय में चर्चा करेंगे।

7.1.1 विभिन्नता का महत्व

जीवों की आबादी जनन की अपनी क्षमता का उपयोग करते हुए पारिस्थितिकी तंत्र में सुस्पष्ट स्थानों, या स्थानिक आवासों (निचेस) को भरती है। जनन के दौरान DNA प्रतिलिपिकरण की निरंतरता उन देह योजना लक्षणों के रखरखाव के लिए महत्वपूर्ण है जो जीव को उस विशेष स्थानिक आवास का उपयोग करने में सक्षम बनाते हैं। इसलिए जनन प्रजातियों की आबादी की स्थिरता से जुड़ा हुआ है।

हालाँकि, जीवों के नियंत्रण से परे कारणों से स्थानिक आवास बदल सकते हैं। पृथ्वी पर तापमान बढ़ या घट सकता है, जल स्तर में उतार-चढ़ाव हो सकता है, या उल्कापिंडों के टकराव हो सकते हैं, कुछ उदाहरण सोचने के लिए। यदि जनन करने वाले जीवों की कोई आबादी किसी विशेष स्थानिक आवास के अनुकूल हो और यदि स्थानिक आवास में भारी परिवर्तन हो जाए, तो आबादी समाप्त हो सकती है। हालाँकि, यदि इन आबादियों में कुछ व्यष्टियों में कुछ विभिन्नताएँ मौजूद होतीं, तो उनके जीवित रहने की कुछ संभावना होती। इस प्रकार, यदि समशीतोष्ण जल में रहने वाले जीवाणुओं की कोई आबादी होती, और यदि वैश्विक तापन के कारण जल के तापमान में वृद्धि हो जाती, तो इनमें से अधिकांश जीवाणु मर जाते, लेकिन ऊष्मा प्रतिरोधी कुछ भिन्न रूप जीवित रहते और आगे बढ़ते। इस प्रकार, समय के साथ प्रजातियों के अस्तित्व के लिए विभिन्नता उपयोगी है।

7.2 एकल जीवों द्वारा उपयोग किए जाने वाले जनन के प्रकार

क्रियाकलाप 7.1

• लगभग $10 gm$ चीनी को $100 mL$ पानी में घोलें।
• एक परखनली में इस विलयन का $20 mL$ लें और इसमें खमीर के दानों की एक चुटकी मिलाएँ।
• परखनली के मुँह पर रुई का डाट लगाएँ और इसे गर्म स्थान पर रखें।
• 1 या 2 घंटे बाद, परखनली से खमीर संवर्धन की एक छोटी बूँद स्लाइड पर रखें और उसे कवरस्लिप से ढक दें।
• सूक्ष्मदर्शी के नीचे स्लाइड का अवलोकन करें।

क्रियाकलाप 7.2

• ब्रेड का एक टुकड़ा गीला करें, और इसे ठंडे, नम और अंधेरे स्थान पर रखें।
• आवर्धक काँच से टुकड़े की सतह का अवलोकन करें।
• एक सप्ताह तक अपने प्रेक्षण अभिलेखित करें।

तुलना करें और विरोधाभास दर्शाएँ कि पहले मामले में खमीर कैसे बढ़ता है, और दूसरे में फफूंद कैसे बढ़ती है।

जनन प्रक्रियाओं के कार्य करने के संदर्भ पर चर्चा करने के बाद, आइए अब जाँच करें कि विभिन्न जीव वास्तव में कैसे जनन करते हैं। विभिन्न जीवों द्वारा जनन के प्रकार जीवों की देह योजना पर निर्भर करते हैं।

7.2.1 विखंडन

एककोशिकीय जीवों के लिए, कोशिका विभाजन, या विखंडन, नए व्यष्टियों के निर्माण की ओर ले जाता है। विखंडन के कई अलग-अलग प्रारूप देखे गए हैं। कई जीवाणु और प्रोटोजोआ कोशिका विभाजन के दौरान बस दो समान भागों में विभाजित हो जाते हैं। अमीबा जैसे जीवों में, विभाजन के दौरान दो कोशिकाओं का विभाजन किसी भी तल में हो सकता है।

क्रियाकलाप 7.3

• सूक्ष्मदर्शी के नीचे अमीबा की एक स्थायी स्लाइड का अवलोकन करें।
• इसी तरह अमीबा की द्विखंडन दर्शाती एक अन्य स्थायी स्लाइड का अवलोकन करें।
• अब, दोनों स्लाइडों के प्रेक्षणों की तुलना करें।

चित्र 7.1(a) अमीबा में द्विखंडन

चित्र 7.1(b) लीशमानिया में द्विखंडन

हालाँकि, कुछ एककोशिकीय जीव अपने शरीर के कुछ अधिक संगठन को दर्शाते हैं, जैसा कि लीशमानिया (जो कालाजार का कारण बनता है) में देखा जाता है, जिसके कोशिका के एक सिरे पर कोड़े जैसी संरचना होती है। ऐसे जीवों में, इन संरचनाओं के संबंध में एक निश्चित अभिविन्यास में द्विखंडन होता है। अन्य एककोशिकीय जीव, जैसे मलेरिया परजीवी, प्लाज्मोडियम, बहुखंडन द्वारा एक साथ कई पुत्री कोशिकाओं में विभाजित हो जाते हैं।

चित्र 7.2 प्लाज्मोडियम में बहुखंडन

दूसरी ओर, खमीर, जैसा कि हमने क्रियाकलाप 7.1 में देखा, छोटी कलियाँ बाहर निकाल सकता है जो अलग हो जाती हैं और आगे बढ़ती हैं।

7.2.2 खंडन

क्रियाकलाप 7.4

• एक झील या तालाब से पानी एकत्र करें जो गहरा हरा दिखाई दे और तंतुमय संरचनाएँ समाहित करता हो।
• एक स्लाइड पर एक या दो तंतु रखें।
• इन तंतुओं पर ग्लिसरीन की एक बूँद डालें और इसे कवरस्लिप से ढक दें।
• सूक्ष्मदर्शी के नीचे स्लाइड का अवलोकन करें।
• क्या आप स्पाइरोगाइरा तंतुओं में विभिन्न ऊतकों की पहचान कर सकते हैं?

अपेक्षाकृत सरल देह संगठन वाले बहुकोशिकीय जीवों में, सरल जनन विधियाँ अभी भी काम कर सकती हैं। उदाहरण के लिए, स्पाइरोगाइरा परिपक्वता पर बस छोटे-छोटे टुकड़ों में टूट जाता है। ये टुकड़े या खंड नए व्यष्टियों में वृद्धि करते हैं। क्या हम क्रियाकलाप 7.4 में जो देखा उसके आधार पर इसका कारण जान सकते हैं?

यह सभी बहुकोशिकीय जीवों के लिए सत्य नहीं है। वे बस कोशिका-दर-कोशिका विभाजित नहीं हो सकते। कारण यह है कि कई बहुकोशिकीय जीव, जैसा कि हमने देखा है, कोशिकाओं का केवल एक यादृच्छिक संग्रह नहीं हैं। विशिष्ट कोशिकाएँ ऊतकों के रूप में संगठित होती हैं, और ऊतक अंगों में संगठित होते हैं, जिन्हें तब शरीर में निश्चित स्थानों पर रखा जाना होता है। इतनी सावधानी से संगठित स्थिति में, कोशिका-दर-कोशिका विभाजन अव्यावहारिक होगा। इसलिए, बहुकोशिकीय जीवों को जनन के अधिक जटिल तरीकों का उपयोग करने की आवश्यकता होती है।

बहुकोशिकीय जीवों में उपयोग की जाने वाली एक मूलभूत रणनीति यह है कि विभिन्न कोशिका प्रकार विभिन्न विशिष्ट कार्य करते हैं। इस सामान्य प्रारूप का अनुसरण करते हुए, ऐसे जीवों में जनन भी एक विशिष्ट कोशिका प्रकार का कार्य है। यदि जीव स्वयं कई कोशिका प्रकारों से मिलकर बना है, तो एक ही कोशिका प्रकार से जनन कैसे प्राप्त किया जाना है? उत्तर यह है कि जीव में एक एकल कोशिका प्रकार होना चाहिए जो सही परिस्थितियों में वृद्धि करने, प्रसार करने और अन्य कोशिका प्रकार बनाने में सक्षम हो।

7.2.3 पुनर्जनन

कई पूर्णतः विभेदित जीवों में अपने शरीर के अंगों से नए व्यष्टि जीव उत्पन्न करने की क्षमता होती है। अर्थात्, यदि व्यष्टि किसी तरह कट जाता है या कई टुकड़ों में टूट जाता है, तो इनमें से कई टुकड़े अलग-अलग व्यष्टियों में वृद्धि करते हैं। उदाहरण के लिए, हाइड्रा और प्लैनेरिया जैसे सरल जंतुओं को किसी भी संख्या में टुकड़ों में काटा जा सकता है और प्रत्येक टुकड़ा एक पूर्ण जीव में वृद्धि करता है। इसे पुनर्जनन के रूप में जाना जाता है (चित्र 7.3 देखें)। पुनर्जनन विशिष्ट कोशिकाओं द्वारा किया जाता है। ये कोशिकाएँ प्रसार करती हैं और बड़ी संख्या में कोशिकाएँ बनाती हैं। कोशिकाओं के इस समूह से, विभिन्न कोशिकाएँ परिवर्तित होकर विभिन्न कोशिका प्रकार और ऊतक बन जाती हैं। ये परिवर्तन एक संगठित अनुक्रम में होते हैं जिसे परिवर्धन कहा जाता है। हालाँकि, पुनर्जनन जनन के समान नहीं है, क्योंकि अधिकांश जीव सामान्य रूप से जनन करने में सक्षम होने के लिए कटे जाने पर निर्भर नहीं रहेंगे।

चित्र 7.3 प्लैनेरिया में पुनर्जनन

7.2.4 मुकुलन

हाइड्रा जैसे जीव मुकुलन की प्रक्रिया में जनन के लिए पुनर्जनक कोशिकाओं का उपयोग करते हैं। हाइड्रा में, एक विशिष्ट स्थल पर बार-बार कोशिका विभाजन के कारण एक मुकुल बाहर की ओर वृद्धि के रूप में विकसित होता है (चित्र 7.4)। ये मुकुल छोटे व्यष्टियों में विकसित होते हैं और जब पूरी तरह से परिपक्व हो जाते हैं, तो माता-पिता के शरीर से अलग हो जाते हैं और नए स्वतंत्र व्यष्टि बन जाते हैं।

चित्र 7.4 हाइड्रा में मुकुलन

7.2.5 कायिक प्रवर्धन

ऐसे कई पादप हैं जिनमें जड़, तना और पत्तियाँ जैसे भाग उपयुक्त परिस्थितियों में नए पादपों में विकसित हो जाते हैं। अधिकांश जंतुओं के विपरीत, पादप वास्तव में जनन के लिए ऐसे प्रकार का उपयोग कर सकते हैं। कायिक प्रवर्धन के इस गुण का उपयोग कृषि उद्देश्यों के लिए गन्ना, गुलाब, या अंगूर जैसे कई पादपों को उगाने के लिए लेयरिंग या ग्राफ्टिंग जैसी विधियों में किया जाता है। कायिक प्रवर्धन द्वारा उगाए गए पादप बीजों से उत्पन्न पादपों की तुलना में पहले फूल और फल दे सकते हैं। ऐसी विधियाँ केले, संतरा, गुलाब और चमेली जैसे पादपों के प्रवर्धन को भी संभव बनाती हैं जिन्होंने बीज उत्पन्न करने की क्षमता खो दी है। कायिक प्रवर्धन का एक अन्य लाभ यह है कि उत्पादित सभी पादप आनुवंशिक रूप से माता-पिता पादप के इतने समान होते हैं कि उसके सभी लक्षण होते हैं।

क्रियाकलाप 7.5

• एक आलू लें और उसकी सतह का अवलोकन करें। क्या खाँचे (नॉच) देखी जा सकती हैं?
• आलू को छोटे-छोटे टुकड़ों में काटें जैसे कि कुछ टुकड़ों में एक खाँच या कली हो और कुछ में न हो।
• एक ट्रे पर कुछ रूई फैलाएँ और उसे गीला करें। आलू के टुकड़े इस रूई पर रखें। ध्यान दें कि कलियों वाले टुकड़े कहाँ रखे गए हैं।
• अगले कुछ दिनों में इन आलू के टुकड़ों में होने वाले परिवर्तनों का अवलोकन करें। सुनिश्चित करें कि रूई को नम रखा जाए।
• कौन से आलू के टुकड़े ताजी हरी शाखाएँ और जड़ें उत्पन्न करते हैं?

चित्र 7.5 कलिकाओं वाली ब्रायोफिलम की पत्ती

इसी तरह, ब्रायोफिलम की पत्ती के किनारे के साथ खाँचों में उत्पन्न कलियाँ मिट्टी पर गिरती हैं और नए पादपों में विकसित होती हैं (चित्र 7.5)।

क्रियाकलाप 7.6

• एक मनी-प्लांट (मनीप्लांट) का चयन करें।
• कुछ टुकड़े इस तरह काटें कि उनमें कम से कम एक पत्ती हो।
• दो पत्तियों के बीच के कुछ अन्य भाग काट लें।
• सभी टुकड़ों का एक सिरा पानी में डुबोएँ और अगले कुछ दिनों तक अवलोकन करें।
• कौन से बढ़ते हैं और ताजी पत्तियाँ उत्पन्न करते हैं?
• आप अपने प्रेक्षणों से क्या निष्कर्ष निकाल सकते हैं?

क्या आप जानते हैं?

ऊतक संवर्धन

ऊतक संवर्धन में, एक पादप के बढ़ते शीर्ष से ऊतक को हटाकर या कोशिकाओं को अलग करके नए पादप उगाए जाते हैं। कोशिकाओं को तब एक कृत्रिम माध्यम में रखा जाता है जहाँ वे तेजी से विभाजित होकर कोशिकाओं का एक छोटा समूह या कैलस बनाती हैं। कैलस को वृद्धि और विभेदन के लिए हार्मोन युक्त दूसरे माध्यम में स्थानांतरित किया जाता है। पादपिकाओं (प्लांटलेट्स) को तब मिट्टी में रखा जाता है ताकि वे परिपक्व पादपों में वृद्धि कर सकें। ऊतक संवर्धन का उपयोग करके, एक माता-पिता से कई पादप रोग-मुक्त स्थितियों में उगाए जा सकते हैं। यह तकनीक आमतौर पर सजावटी पादपों के लिए प्रयोग की जाती है।

7.2.6 बीजाणु निर्माण

चित्र 7.6 राइजोपस में बीजाणु निर्माण

यहाँ तक कि कई सरल बहुकोशिकीय जीवों में भी, विशिष्ट जनन अंगों की पहचान की जा सकती है। ऊपर क्रियाकलाप 7.2 में ब्रेड पर विकसित हुई धागे जैसी संरचनाएँ ब्रेड मोल्ड (राइजोपस) की कवकजाल (हाइफी) हैं। वे जनन अंग नहीं हैं। दूसरी ओर, छड़ी पर लगी छोटी गोलाकार संरचनाएँ जनन में शामिल हैं। गोलाकार संरचनाएँ बीजाणुधानी (स्पोरैन्जिया) हैं, जिनमें कोशिकाएँ, या बीजाणु (स्पोर्स) होते हैं, जो अंततः नए राइजोपस व्यष्टियों में विकसित हो सकते हैं (चित्र 7.6)। बीजाणु मोटी दीवारों से ढके होते हैं जो उनकी रक्षा करते हैं जब तक कि वे किसी अन्य नम सतह के संपर्क में नहीं आते और वृद्धि शुरू कर सकते हैं।

जनन के सभी प्रकार जिन पर हमने अब तक चर्चा की है, एक ही व्यष्टि से नई पीढ़ियों के निर्माण की अनुमति देते हैं। इसे अलैंगिक जनन के रूप में जाना जाता है।

7.3 लैंगिक जनन

हम जनन के उन प्रकारों से भी परिचित हैं जो एक नई पीढ़ी के निर्माण से पहले दो व्यष्टियों की भागीदारी पर निर्भर करते हैं। बैल अकेले नए बछड़े पैदा नहीं कर सकते, न ही मुर्गियाँ अकेले नए चूजे पैदा कर सकती हैं। ऐसे मामलों में, नई पीढ़ियों को उत्पन्न करने के लिए दोनों लिंगों, नर और मादा, की आवश्यकता होती है। जनन के इस लैंगिक प्रकार का क्या महत्व है? क्या अलैंगिक जनन के प्रकार की कोई सीमाएँ हैं, जिस पर हम ऊपर चर्चा कर रहे हैं?

7.3.1 लैंगिक जनन प्रकार क्यों?

एक कोशिका से दो नई कोशिकाओं के निर्माण में DNA के साथ-साथ कोशिकीय तंत्र की प्रतिलिपि बनाना शामिल है। DNA प्रतिलिपिकरण तंत्र, जैसा कि हमने नोट किया है, बिल्कुल सटीक नहीं हो सकता, और परिणामी त्रुटियाँ जीवों की आबादी में विभिन्नताओं का एक स्रोत हैं। प्रत्येक व्यष्टि जीव को विभिन्नताओं द्वारा संरक्षित नहीं किया जा सकता है, लेकिन एक आबादी में, प्रजातियों के अस्तित्व को सुनिश्चित करने के लिए विभिन्नताएँ उपयोगी हैं। इसलिए यह समझ में आएगा यदि जीव जनन के ऐसे प्रकार लेकर आए जो अधिक से अधिक विभिन्नताएँ उत्पन्न करने की अनुमति देते हैं।

जबकि DNA-प्रतिलिपिकरण तंत्र बिल्कुल सटीक नहीं हैं, वे विभिन्नता के उत्पादन को एक काफी धीमी प्रक्रिया बनाने के लिए पर्याप्त सटीक हैं। यदि DNA प्रतिलिपिकरण तंत्र कम सटीक होते, तो परिणामी DNA प्रतिलिपियों में से कई कोशिकीय तंत्र के साथ काम करने में सक्षम नहीं होतीं, और मर जातीं। तो फिर भिन्न रूप बनाने की प्रक्रिया को कैसे तेज किया जा सकता है? प्रत्येक नई विभिन्नता एक DNA प्रतिलिपि में बनाई जाती है जिसमें पहले से ही पिछली पीढ़ियों से संचित विभिन्नताएँ होती हैं। इस प्रकार, एक आबादी में दो अलग-अलग व्यष्टियों के