2000 के दशक की शुरुआत में मानव जीनोम परियोजना के दौरान यह खोज कि हम मनुष्यों में केवल लगभग 20,000 प्रोटीन-कोडिंग जीन होते हैं - लगभग मिट्टी में रहने वाले छोटे नेमाटोड कृमि के बराबर, और चावल के पौधे के आधे से भी कम - एक झटके के रूप में सामने आए। . हालाँकि, हमारे गौरव पर लगा वह आघात इस विचार से कम हो गया था कि मानव जीनोम नियामक संबंधों में समृद्ध है। हमारे जीन एक घने नेटवर्क में परस्पर क्रिया करते हैं, जिसमें डीएनए के टुकड़े और वे अणु जिन्हें वे एन्कोड करते हैं (आरएनए और प्रोटीन) अन्य जीनों की "अभिव्यक्ति" को नियंत्रित करते हैं, जिससे यह प्रभावित होता है कि वे अपने संबंधित आरएनए और प्रोटीन बनाते हैं या नहीं। मानव जीनोम को समझने के लिए, हमें जीन विनियमन की इस प्रक्रिया को समझने की आवश्यकता है।

हालाँकि, यह कार्य जीनोम के अनुक्रम को डिकोड करने से कहीं अधिक कठिन साबित हो रहा है।

प्रारंभ में, यह संदेह था कि जीन विनियमन एक जीन उत्पाद का डिजिटल फैशन में दूसरे जीन के लिए ऑन/ऑफ स्विच के रूप में कार्य करने का एक साधारण मामला था। 1960 के दशक में, फ्रांसीसी जीवविज्ञानी फ्रांकोइस जैकब और जैक्स मोनोड ने पहली बार इसे स्पष्ट किया था एक जीन नियामक प्रक्रिया यंत्रवत विवरण में: में Escherichia कोलाई बैक्टीरिया, जब एक दमनकारी प्रोटीन डीएनए के एक निश्चित खंड से जुड़ता है, तो यह जीन के आसन्न सूट के प्रतिलेखन और अनुवाद को अवरुद्ध करता है जो चीनी लैक्टोज को पचाने के लिए एंजाइमों को एन्कोड करता है। यह नियामक सर्किट, जिसे मोनोड और जैकब ने नाम दिया झील ऑपेरॉन के पास एक साफ-सुथरा, पारदर्शी तर्क है।

लेकिन जटिल मेटाज़ोअन्स में जीन विनियमन - मनुष्यों जैसे जानवरों, जटिल यूकेरियोटिक कोशिकाओं के साथ - आम तौर पर इस तरह से काम नहीं करता है। इसके बजाय, इसमें अणुओं का एक समूह शामिल होता है, जिसमें पूरे गुणसूत्र से प्रोटीन, आरएनए और डीएनए के टुकड़े शामिल होते हैं, जो किसी तरह जीन की अभिव्यक्ति को नियंत्रित करने में सहयोग करते हैं।

ऐसा नहीं है कि यूकेरियोट्स में इस नियामक प्रक्रिया में आमतौर पर बैक्टीरिया और अन्य सरल, प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं की तुलना में अधिक खिलाड़ी होते हैं; ऐसा लगता है कि यह एक पूरी तरह से अलग प्रक्रिया है और ख़तरनाक है।

बायोफिजिसिस्ट और बायोइंजीनियर के नेतृत्व में स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय की एक टीम पोली फ़ोर्डिसे, ऐसा लगता है कि अब जीन विनियमन के इस अस्पष्ट तरीके के एक घटक का खुलासा हो गया है। उनके काम, पिछले सितंबर में प्रकाशित विज्ञान, सुझाव देता है कि जीन के पास का डीएनए विभिन्न नियामक अणुओं को फंसाने के लिए एक प्रकार के उथले कुएं के रूप में कार्य करता है, उन्हें कार्रवाई के लिए तैयार रखता है ताकि जरूरत पड़ने पर, वे जीन को सक्रिय करने के बारे में निर्णय में अपनी आवाज जोड़ सकें।

ये नियामक कुएं डीएनए के निश्चित रूप से विषम हिस्सों से बने हैं। इनमें ऐसे अनुक्रम होते हैं जिनमें डीएनए का एक छोटा सा खंड, एक से छह आधार जोड़े तक लंबा, कई बार दोहराया जाता है। इन "शॉर्ट टेंडेम रिपीट्स" (एसटीआर) की दसियों प्रतियों को इन अनुक्रमों में एक साथ पिरोया जा सकता है, जैसे एक ही छोटा "शब्द" बार-बार लिखा जाता है।

मानव जीनोम में एसटीआर प्रचुर मात्रा में हैं: वे हमारे सभी डीएनए का लगभग 5% हिस्सा बनाते हैं। उन्हें एक बार "जंक" डीएनए का उत्कृष्ट उदाहरण माना जाता था क्योंकि केवल एसटीआर से बना दोहराव वाला डीएनए "पाठ" लगभग उतनी सार्थक जानकारी नहीं रख सकता है, जैसे, इसमें एक वाक्य बनाने वाले अक्षरों का अनियमित अनुक्रम। लेख।

और फिर भी, एसटीआर स्पष्ट रूप से महत्वहीन नहीं हैं: उन्हें हंटिंगटन रोग, स्पिनोबुलबार मस्कुलर एट्रोफी, क्रोहन रोग और कुछ कैंसर जैसी बीमारियों से जोड़ा गया है। पिछले कुछ दशकों में, सबूत जमा हुए हैं कि वे किसी तरह जीन विनियमन को बढ़ा या बाधित कर सकते हैं। रहस्य यह था कि इतनी कम सूचना सामग्री के साथ वे इतने शक्तिशाली कैसे हो सकते हैं।

जटिल कोशिकाओं के लिए जटिल नियंत्रण

यह समझने के लिए कि एसटीआर जीन विनियमन की बड़ी तस्वीर में कैसे फिट बैठते हैं, आइए एक कदम पीछे चलें। जीन नियमित रूप से डीएनए के टुकड़ों से घिरे होते हैं जो आरएनए या प्रोटीन को एन्कोड नहीं करते हैं लेकिन नियामक कार्य करते हैं। जीवाणु जीन में "प्रवर्तक" क्षेत्र होते हैं जहां पोलीमरेज़ एंजाइम आरएनए में आसन्न डीएनए के प्रतिलेखन को शुरू करने के लिए बाध्य हो सकते हैं। उनके पास नियमित रूप से "ऑपरेटर" क्षेत्र भी होते हैं, जहां दमनकारी प्रोटीन प्रतिलेखन को अवरुद्ध करने के लिए बाध्य हो सकते हैं, एक जीन को बंद कर सकते हैं, जैसा कि झील ऑपेरॉन.

मनुष्यों और अन्य यूकेरियोट्स में, नियामक अनुक्रम अधिक असंख्य, विविध - और भ्रमित करने वाले हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, एन्हांसर कहे जाने वाले क्षेत्र इस संभावना को प्रभावित करते हैं कि एक जीन का प्रतिलेखन किया जाएगा। एन्हांसर अक्सर प्रोटीन के लिए लक्ष्य होते हैं जिन्हें प्रतिलेखन कारक कहा जाता है, जो जीन अभिव्यक्ति को बढ़ावा देने या बाधित करने के लिए बाध्य हो सकते हैं। अजीब बात है, कुछ एन्हांसर उन जीनों से हजारों आधार जोड़े दूर होते हैं जिन्हें वे नियंत्रित करते हैं, और केवल एक पैक क्रोमोसोम में डीएनए के लूप के भौतिक पुनर्व्यवस्था के माध्यम से उनके करीब लाए जाते हैं।

यूकेरियोटिक जीन विनियमन में आम तौर पर डीएनए के इन कई विविध नियामक ब्लॉकों के साथ-साथ एक या अधिक प्रतिलेखन कारक और अन्य अणु शामिल होते हैं, सभी एक जीन के चारों ओर एकत्रित होते हैं जैसे कि एक समिति यह तय करने के लिए बुलाई जाती है कि उसे क्या करना चाहिए। वे एक ढीले, घने समूह में एकत्रित होते हैं।

अक्सर, आणविक प्रतिभागी आणविक जीव विज्ञान में आम तौर पर अत्यधिक चयनात्मक "ताला और चाबी" युग्मों के माध्यम से बातचीत नहीं करते हैं। इसके बजाय वे बहुत कम चयनात्मक होते हैं, बल्कि कमज़ोर और अचयनित ढंग से बातचीत करते हैं, मानो इधर-उधर घूम रहे हों और एक-दूसरे के साथ संक्षिप्त बातचीत कर रहे हों।

वास्तव में, यूकेरियोट्स में प्रतिलेखन कारक डीएनए से कैसे जुड़ते हैं यह एक रहस्य रहा है। यह लंबे समय से माना जाता था कि प्रतिलेखन कारक का कुछ हिस्सा एक पहेली के टुकड़ों की तरह, डीएनए में बाध्यकारी "मोटिफ" अनुक्रम से निकटता से मेल खाना चाहिए। हालाँकि, ऐसे कुछ रूपांकनों की पहचान की गई है, लेकिन उनकी उपस्थिति हमेशा इस बात से बहुत अच्छी तरह से संबंधित नहीं होती है कि वैज्ञानिकों को कोशिकाओं में डीएनए से चिपके हुए प्रतिलेखन कारक कहां मिलते हैं। कभी-कभी प्रतिलेखन कारक बिना किसी रूपांकन वाले क्षेत्रों में टिके रहते हैं, जबकि कुछ रूपांकन ऐसे प्रतीत होते हैं मानो उन्हें प्रतिलेखन कारकों को मजबूती से बांधना चाहिए, वे खाली रह जाते हैं।

"परंपरागत रूप से जीनोमिक्स में, लक्ष्य जीनोमिक साइटों को प्रतिलेखन कारकों द्वारा 'बाउंड' या 'अनबाउंड' के रूप में [बाइनरी] तरीके से वर्गीकृत करना रहा है, फोर्डिस ने कहा। "लेकिन तस्वीर उससे कहीं अधिक सूक्ष्म है।" उन जीन नियामक "समितियों" के व्यक्तिगत सदस्य हमेशा अपनी बैठकों में उपस्थित या अनुपस्थित नहीं होते हैं, बल्कि उनके वहां होने या न होने की अलग-अलग संभावनाएँ होती हैं।

बायोफिजिसिस्ट ने कहा, यूकेरियोट्स में बड़े आणविक परिसरों के बीच इतने सारे विविध कमजोर इंटरैक्शन पर भरोसा करने के लिए जीन विनियमन की प्रवृत्ति "उन चीजों में से एक है जो सैद्धांतिक रूप से संभालना बेहद मुश्किल बनाती है।" थॉमस कुल्हमन कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, रिवरसाइड के, जिन्होंने लिखा एक टिप्पणी Fordyce लैब के पेपर पर विज्ञान. यह एक गहन पहेली है कि, इस प्रतीत होने वाली अराजक प्रक्रिया से, जीन को चालू और बंद करने के बारे में सटीक निर्णय कैसे सामने आते हैं।

उस निर्णय प्रक्रिया के रहस्यमय अस्पष्ट तर्क से परे, यह भी सवाल है कि समिति के सभी सदस्य सही कमरे तक कैसे पहुंचते हैं - और फिर वहां कैसे रहते हैं। अणु आम तौर पर कोशिका के चारों ओर प्रसार द्वारा घूमते हैं, अन्य सभी आसपास के अणुओं, जैसे कि पानी, से प्रभावित होते हैं और यादृच्छिक दिशाओं में घूमते हैं। हम उम्मीद कर सकते हैं कि ये ढीली समितियां अपना नियामक कार्य करने के लिए बहुत तेजी से अलग हो जाएंगी।

Fordyce और उनके सहयोगियों का मानना ​​है कि यहीं पर STR आते हैं। डीएनए पर एन्हांसर साइटों के भीतर STR बेहद आम हैं। अपने पेपर में, शोधकर्ताओं का तर्क है कि एसटीआर चिपचिपे पैच के रूप में कार्य करते हैं जो प्रतिलेखन कारकों को जोड़ते हैं और उन्हें भटकने से रोकते हैं।

चिपचिपाहट को ठीक करना

फोर्डिस के समूह ने व्यवस्थित रूप से जांच की कि एसटीआर अनुक्रम में अंतर प्रतिलेखन कारकों को एक बाध्यकारी रूपांकन से चिपकाने को कैसे प्रभावित करते हैं। उन्होंने दो कारकों पर ध्यान दिया - एक खमीर से, एक मनुष्यों से - जो एक विशेष छह-आधार रूपांकन से जुड़े होते हैं। शोधकर्ताओं ने उस बंधन की ताकत (या आत्मीयता) और उस दर दोनों को मापा जिस पर प्रतिलेखन कारक अटक और अनस्टक (काइनेटिक्स) हो जाते हैं जब आकृति को यादृच्छिक अनुक्रम के बजाय एसटीआर द्वारा फ़्लैंक किया जाता है। तुलना के लिए, उन्होंने देखा कि कारक अकेले एसटीआर और पूरी तरह से यादृच्छिक डीएनए अनुक्रम से कितनी आसानी से जुड़ते हैं।

"इस क्षेत्र की सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक उन असंख्य चरों को सुलझाना है जो जीनोम की एक विशिष्ट स्थिति पर [प्रतिलेखन कारक] बंधन को प्रभावित करते हैं," कहा डेविड सुटरस्विट्ज़रलैंड में स्विस फेडरल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी लॉज़ेन में एक आणविक जीवविज्ञानी। डीएनए का आकार, अन्य डीएनए खंडों से निकटता और डीएनए अणुओं में शारीरिक तनाव सभी प्रतिलेखन कारक बंधन में भूमिका निभा सकते हैं। इन मापदंडों के मान संभवतः जीनोम में हर स्थिति में भिन्न होते हैं, और शायद कोशिका प्रकारों के बीच और किसी एकल कोशिका के भीतर किसी दिए गए स्थान पर समय के साथ भिन्न होते हैं। सुटर ने कहा, "यह अज्ञात चरों का एक विशाल स्थान है जिसे मापना बहुत कठिन है।"

कुल्हमैन ने कहा, यही कारण है कि स्टैनफोर्ड टीम जैसे अच्छी तरह से नियंत्रित प्रयोग इतने उपयोगी हैं। आमतौर पर, जब शोधकर्ताओं को इस तरह की कमजोर अंतःक्रियाओं को मापने की आवश्यकता होती है, तो उनके पास दो विकल्प होते हैं: वे कुछ बहुत विस्तृत, बेहद सटीक माप कर सकते हैं और उनसे सामान्यीकरण कर सकते हैं, या वे बहुत सारे त्वरित और गंदे माप ले सकते हैं और गणितीय रूप से जटिल का उपयोग कर सकते हैं परिणाम निकालने के लिए सांख्यिकीय तरीके. लेकिन फोर्डिस और उनके सहयोगियों, कुहलमैन ने कहा, "दोनों दुनियाओं का सर्वश्रेष्ठ प्राप्त करने के लिए" उच्च-थ्रूपुट प्रयोगों के दौरान सटीक माप लेने के लिए एक स्वचालित, माइक्रोफ्लुइडिक चिप-आधारित प्रक्रिया का उपयोग किया।

स्टैनफोर्ड टीम ने पाया कि विभिन्न एसटीआर अनुक्रम डीएनए में प्रतिलेखन कारकों की बाध्यकारी समानता को 70 के कारक तक बदल सकते हैं; वे कभी-कभी बाइंडिंग मोटिफ के अनुक्रम को बदलने की तुलना में प्रतिलेखन कारक बाइंडिंग पर अधिक प्रभाव डालते हैं। और जिन दो अलग-अलग प्रतिलेखन कारकों पर उन्होंने गौर किया, उनके प्रभाव अलग-अलग थे।

इसलिए एसटीआर एक डीएनए साइट पर डॉक करने के लिए प्रतिलेखन कारकों की क्षमता को ठीक करने और इस प्रकार एक जीन को विनियमित करने में सक्षम प्रतीत होते हैं। लेकिन बिल्कुल कैसे?

जीन के पास एक प्रतीक्षालय

शोधकर्ताओं ने अनुमान लगाया कि प्रतिलेखन कारक का वह हिस्सा जो डीएनए को बांधता है वह एसटीआर के साथ कमजोर रूप से बातचीत कर सकता है, एसटीआर अनुक्रम के आधार पर उस आत्मीयता की सटीक ताकत के साथ। चूँकि ऐसा बंधन कमज़ोर होता है, इसलिए इसमें अधिक विशिष्टता नहीं होगी। लेकिन यदि एक प्रतिलेखन कारक को बार-बार एसटीआर द्वारा शिथिल रूप से पकड़ लिया जाता है और जारी किया जाता है, तो संचयी प्रभाव प्रतिलेखन कारक को जीन के आसपास रखना होता है ताकि जरूरत पड़ने पर मोटिफ क्षेत्र से सुरक्षित रूप से जुड़ने की अधिक संभावना हो।

Fordyce और उनके सहयोगियों ने भविष्यवाणी की कि एसटीआर इस प्रकार एक "लॉबी" या कुएं के रूप में कार्य करते हैं जहां प्रतिलेखन कारक एक नियामक बाध्यकारी साइट के पास, क्षणिक रूप से, इकट्ठा हो सकते हैं। "एसटीआर की दोहरावपूर्ण प्रकृति किसी भी एकल बाइंडिंग साइट के कमजोर प्रभाव को बढ़ाती है जिससे यह बना है," कहा कॉनर हॉर्टन, अध्ययन के पहले लेखक, जो अब कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले में डॉक्टरेट छात्र हैं।

इसके विपरीत, उन्होंने कहा, कुछ एसटीआर प्रतिलेखन कारकों को नियामक अनुक्रमों से दूर खींचने के लिए भी कार्य कर सकते हैं, स्पंज की तरह प्रतिलेखन कारकों को कहीं और सोख सकते हैं। इस तरह, वे जीन अभिव्यक्ति को रोक सकते हैं।

स्यूटर ने कहा, यह कार्य, "स्पष्ट रूप से दर्शाता है कि एसटीआर सीधे इन विट्रो में प्रतिलेखन कारकों के बंधन को प्रभावित करते हैं।" इसके अलावा, स्टैनफोर्ड टीम ने यह दिखाने के लिए एक मशीन लर्निंग एल्गोरिदम का उपयोग किया कि उनके इन विट्रो प्रयोगों में देखे गए प्रभाव जीवित कोशिकाओं (यानी, विवो में) में भी होते प्रतीत होते हैं।

परंतु रॉबर्ट टीजियनबर्कले के एक बायोकेमिस्ट और हॉवर्ड ह्यूजेस मेडिकल इंस्टीट्यूट के एक अन्वेषक का मानना ​​है कि यह सुनिश्चित करना जल्दबाजी होगी कि किसी दिए गए एसटीआर-प्रतिलेखन कारक संयोजन का वास्तविक कोशिकाओं में जीन अभिव्यक्ति पर क्या प्रभाव पड़ता है।

त्जियान, जेवियर दारज़ैक और बर्कले में एक साथ चलने वाली प्रयोगशाला में उनके सहकर्मी इस बात से सहमत हैं कि एसटीआर जीन नियामक साइटों के पास प्रतिलेखन कारकों को केंद्रित करने का एक तरीका प्रदान करते हैं। फिर भी यह जाने बिना कि प्रतिलेखन को सक्रिय करने के लिए कारकों को कितना करीब होना चाहिए, उस परिणाम के कार्यात्मक महत्व को समझना मुश्किल है। टीजियन ने कहा कि वह यह देखना चाहेंगे कि क्या एक जीवित कोशिका में एसटीआर का परिचय लक्ष्य जीन की अभिव्यक्ति को अनुमानित रूप से प्रभावित करता है। वर्तमान में, उन्होंने कहा, वह "इस बात से सहमत नहीं हैं कि एसटीआर आवश्यक रूप से विवो में [नियामक] तंत्र का एक प्रमुख पहलू बनने जा रहे हैं।"

एक संयुक्त व्याकरण

एक लंबे समय तक रहने वाली पहेली यह है कि इस तरह का तंत्र विश्वसनीय रूप से सटीक जीन विनियमन का प्रकार कैसे प्रदान करता है जिसकी कोशिकाओं को आवश्यकता होती है, क्योंकि एसटीआर कुओं के भीतर प्रतिलेखन कारक बाइंडिंग की ताकत और चयनात्मकता दोनों कमजोर हैं। Fordyce का मानना ​​है कि प्रभाव की ऐसी विशिष्टता कई स्रोतों से आ सकती है - न केवल एसटीआर अनुक्रमों में अंतर से, बल्कि प्रतिलेखन कारकों और विनियमन में शामिल अन्य प्रोटीनों के बीच सहकारी बातचीत से भी।

हॉर्टन ने कहा, यह सब देखते हुए, यह स्पष्ट नहीं है कि किसी जीन की अभिव्यक्ति पर दिए गए एसटीआर-प्रतिलेखन कारक संयोजन के प्रभाव की भविष्यवाणी करना सीधा होगा। इस प्रक्रिया का तर्क वास्तव में अस्पष्ट है। हॉर्टन ने आगे कहा, और प्रभाव का "व्याकरण" संभवतः संयोजक है: परिणाम प्रतिलेखन कारकों और अन्य अणुओं के विभिन्न संयोजनों पर निर्भर करता है।

स्टैनफोर्ड टीम सोचती है कि शायद 90% प्रतिलेखन कारक एसटीआर के प्रति संवेदनशील हैं, लेकिन मानव जीनोम में एसटीआर के प्रकारों की तुलना में कई अधिक प्रकार के प्रतिलेखन कारक हैं। हॉर्टन ने कहा, "एसटीआर अनुक्रम को बदलने से उस सेल प्रकार में 20 अलग-अलग प्रतिलेखन कारकों के बंधन पर असर पड़ सकता है, जिससे किसी विशिष्ट प्रतिलेखन कारक को प्रभावित किए बिना उस पास के जीन के प्रतिलेखन में समग्र कमी आ सकती है।"

तो वास्तव में, स्टैनफोर्ड टीम टीजियन से सहमत है कि जीवित कोशिकाओं में जीन विनियमन एक एकल, सरल तंत्र द्वारा संचालित नहीं होने वाला है। बल्कि, प्रतिलेखन कारक, उनके डीएनए बाइंडिंग साइट और अन्य नियामक अणु घने समूहों में एकत्रित हो सकते हैं जो सामूहिक रूप से अपना प्रभाव डालते हैं।

"अब ऐसे कई उदाहरण हैं जो इस विचार का समर्थन करते हैं कि डीएनए तत्व प्रतिलेखन कारकों को उस बिंदु तक एकत्रित कर सकते हैं जहां वे सह-कारकों के साथ संघनन बनाते हैं," ने कहा। रिचर्ड यंग, मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के व्हाइटहेड इंस्टीट्यूट में एक सेल जीवविज्ञानी। एन्हांसर उस भीड़ को उत्पन्न करने के लिए कई प्रतिलेखन कारकों को बांधते हैं। एसटीआर एक घटक हो सकता है जो प्रतिलेखन कारकों को एक जीन के पास एकत्रित करने में मदद करता है, लेकिन वे पूरी कहानी नहीं होंगे।

प्रोकैरियोट्स में हावी नियामक प्रोटीन और डीएनए साइटों के बीच मजबूत और विशिष्ट इंटरैक्शन पर भरोसा करने के बजाय, जीन को इस जटिल तरीके से क्यों विनियमित किया जाए? यह संभव है कि इस तरह की अस्पष्टता ने ही बड़े जटिल मेटाज़ोअन को संभव बनाया है।

व्यवहार्य प्रजाति बनने के लिए, जीवों को विकसित होने और बदलती परिस्थितियों के अनुकूल ढलने में सक्षम होना चाहिए। यदि हमारी कोशिकाएं जीन विनियामक अंतःक्रियाओं के किसी विशाल लेकिन कड़ाई से निर्धारित नेटवर्क पर निर्भर होती हैं, तो पूरे उपकरण को बाधित किए बिना इसमें कोई भी बदलाव करना मुश्किल होगा, जैसे कि अगर हम किसी को हटा दें (या थोड़ा सा भी विस्थापित कर दें) तो स्विस घड़ी जब्त हो जाएगी। इसके असंख्य दांतेदार पहिए। हालाँकि, यदि नियामक आणविक अंतःक्रियाएँ ढीली और अनिर्दिष्ट हैं, तो प्रणाली में उपयोगी शिथिलता है - जैसे कि एक समिति आम तौर पर एक अच्छे निर्णय पर आ सकती है, भले ही उसका कोई सदस्य बीमार हो।

Fordyce का कहना है कि बैक्टीरिया जैसे प्रोकैरियोट्स में, प्रतिलेखन कारकों के लिए उनकी बाध्यकारी साइटों को ढूंढना अपेक्षाकृत आसान हो सकता है क्योंकि खोजा जाने वाला जीनोम छोटा होता है। लेकिन जैसे-जैसे जीनोम बड़ा होता जाता है, यह कठिन होता जाता है। यूकेरियोट्स के बड़े जीनोम में, "आप अब उस जोखिम को बर्दाश्त नहीं कर सकते हैं कि आप क्षणिक रूप से 'गलत' बंधन स्थल पर फंस जाएंगे," फोर्डिस ने कहा, क्योंकि इससे बदलती पर्यावरणीय परिस्थितियों पर तुरंत प्रतिक्रिया करने की क्षमता से समझौता हो जाएगा।

इसके अलावा, एसटीआर स्वयं अत्यधिक विकसित होते हैं। उनके अनुक्रम को लंबा या छोटा करना, या "प्रतिलेखन कारक कुएं" के आकार और गहराई में परिवर्तन, डीएनए प्रतिकृति या मरम्मत में गड़बड़ी, या गुणसूत्रों के यौन पुनर्संयोजन के माध्यम से आसानी से हो सकता है। Fordyce के लिए, यह सुझाव देता है कि एसटीआर "इसलिए नए नियामक तत्वों को विकसित करने और संवेदनशील ट्रांसक्रिप्शनल कार्यक्रमों के लिए मौजूदा नियामक मॉड्यूल को ठीक करने के लिए कच्चे माल के रूप में काम कर सकते हैं," जैसे कि जानवरों और पौधों के विकास को नियंत्रित करने वाले।

कमजोर अंतःक्रियाओं की शक्ति

इस तरह के विचार आणविक जीवविज्ञानियों को जीनोम में कमजोर और अपेक्षाकृत अचयनात्मक अंतःक्रियाओं पर अधिक ध्यान देने के लिए प्रेरित कर रहे हैं। इनमें से कई में ऐसे प्रोटीन शामिल होते हैं, जिनकी एक निश्चित और सटीक संरचना होने के बजाय, वे ढीले और फ़्लॉपी होते हैं - "आंतरिक रूप से अव्यवस्थित", जैसा कि जैव रसायनज्ञ कहते हैं। यदि प्रोटीन केवल कठोर संरचनात्मक डोमेन के माध्यम से काम करता है, तो यंग ने समझाया, यह न केवल नियामक प्रणालियों को कितनी अच्छी तरह विकसित कर सकता है, बल्कि जीवन में देखे जाने वाले गतिशील विनियमन के प्रकार को भी बाधित करेगा। यंग ने कहा, "आपको कोई जीवित जीव - या यहां तक ​​कि एक वायरस - केवल स्विस घड़ी जैसे स्थिर संरचनात्मक तत्वों के साथ काम करते हुए नहीं मिलेगा।"

शायद विकास यूकेरियोट्स में जीन विनियमन के ऐसे जटिल लेकिन अंततः अधिक प्रभावी समाधान के एक घटक के रूप में एसटीआर पर अटक गया। एसटीआर स्वयं कई तरीकों से उत्पन्न हो सकते हैं - उदाहरण के लिए, डीएनए प्रतिकृति में त्रुटियों के माध्यम से या डीएनए खंडों की गतिविधि के माध्यम से जिन्हें ट्रांसपोज़ेबल तत्व कहा जाता है जो पूरे जीनोम में अपनी प्रतियां बनाते हैं।

कुल्हमैन ने कहा, "ऐसा हुआ कि प्रोटीन और दोहराव वाले अनुक्रमों के बीच परिणामी कमजोर बातचीत कुछ ऐसी थी जो ... उन कोशिकाओं को चयनात्मक लाभ प्रदान कर सकती थी जहां यह हुआ था।" उनका अनुमान है कि यह अस्पष्टता संभवतः यूकेरियोट्स पर थोपी गई थी, लेकिन "वे बाद में अपने फायदे के लिए इसका फायदा उठाने में सक्षम थे।" बैक्टीरिया और अन्य प्रोकैरियोट्स अच्छी तरह से परिभाषित "डिजिटल" नियामक तर्क पर भरोसा कर सकते हैं क्योंकि उनकी कोशिकाएं केवल कुछ सरल, विशिष्ट अवस्थाओं में मौजूद होती हैं, जैसे कि चारों ओर घूमना और प्रतिकृति बनाना।

लेकिन मेटाज़ोअन के लिए अलग-अलग कोशिका अवस्थाएँ "बहुत अधिक जटिल और कभी-कभी एक सातत्य के करीब होती हैं," सुटर ने कहा, इसलिए उन्हें फ़ज़ीर "एनालॉग" विनियमन द्वारा बेहतर सेवा प्रदान की जाती है।

"ऐसा प्रतीत होता है कि बैक्टीरिया और यूकेरियोट्स में जीन नियामक प्रणालियाँ काफी हद तक भिन्न हो गई हैं," त्जियान ने सहमति व्यक्त की। जबकि कहा जाता है कि मोनोड ने एक बार टिप्पणी की थी कि "क्या सच है।" ई. कोलाई हाथी के लिए सच है," ऐसा लगता है कि हमेशा ऐसा नहीं होता है।