This blog is an attempt to put my research into layman terms. The motivation to write it comes from my frequent inability to explain what I did during my PhD into simpler terms or without using much jargon. And I firmly believe that the ability to explain something simply is the true test of understanding. 
The blog is also available to read in the Marathi below.

On a casual walk through a park, you might come across hundreds of different species—plants, birds, insects, and more. Some are obvious, while others, like tiny insects, may go unnoticed. Our planet is a treasure trove of biodiversity, with estimates suggesting there could be as many as 100 million species.

Humans have been observing nature for millennia, but it was only about 200 years ago that this curiosity grew into a formal scientific discipline: taxonomy. Thanks to the work of the Swedish biologist Carl Linnaeus, who is also known as the father of modern taxonomy, we gained a systematic way to classify life. He introduced binomial nomenclature, the system of giving every organism a scientific name made up of two words. For example, our own species is scientifically named Homo sapiens.

So how do scientists actually categorize organisms? The most intuitive way is by appearance. Traditional taxonomy relies on carefully examining features such as body shape, size, or even behavior, traits that help distinguish one species from another. In much the same way, our unique human features separate us from our closest ape relatives. But nature, as it turns out, is rarely so simple. Sometimes, two organisms look nearly identical, yet they belong to entirely different species with distinct evolutionary histories. In such cases, appearances alone can be misleading. Moreover, the decision to classify organisms into separate species often depends on the opinions of expert taxonomists who have spent years studying that particular group. This can introduce a degree of subjectivity into species identification. To truly understand the boundaries between species, we need to look beyond what we can see—into their genes.

DNA is often called the blueprint of life. It contains the instructions for everything in a living organism, from producing the proteins that keep our bodies functioning to determining traits like hair color. These instructions are stored in genes, which act like recipes, telling our cells which proteins to make.

So how can genes help us tell two organisms apart? This is where a bit of evolutionary biology comes in. All life on Earth shares a common ancestor, which means our DNA is related, whether we compare ourselves to reptiles, insects, or our closest relatives, the great apes. The further away a species is from us on the evolutionary tree, the more differences we see in our DNA. For example, our DNA is very different from that of a snake, but surprisingly similar to that of chimpanzees (98.8.% of our DNA matches to that of chimpanzees, accoring to research). Scientists can measure these differences to calculate something called evolutionary distance, which is essentially the number of DNA changes (or nucleotide differences) between two organisms. When this distance becomes large enough, it often signals that we are looking at two different species.

This idea forms the basis of my own research. Instead of studying just a single gene, I analyze thousands of genes at once to distinguish between species of butterflies and moths. Many of the species I study are considered “taxonomically difficult” because they look almost identical to one another. By sequencing and comparing their DNA, I can untangle their evolutionary relationships and investigate how new species are formed—even when their outward appearance offers very few clues.

A natural question one might ask is: why does it matter? Why put so much effort into categorizing species at all? The answer is yes—it really does matter (and I admit, I may be a little biased!). We are deeply connected to the natural world around us. We depend on it for food, for health, and even for recreation and wellbeing. Biodiversity is a direct indicator of how healthy an ecosystem is. And to protect biodiversity, we must begin with its basic unit: the species. Conservation of species starts with accurately defining, describing, and classifying them—because we cannot protect what we do not first understand.

कल्पना करा, की तुम्ही उद्यानात सहज फेरफटका मारत आहात. फिरताना जरासे बारीक निरीक्षण केलेत, तर तुम्हाला असंख्य वेगवेगळ्या प्रजाती दिसतील —झाडं, पक्षी, किडे, फुलपाखरु आणि अजून कितीतरी. यातील काही लगेच नजरेत भरतात, तर काही, जसे की अगदी बारीक कीटक, आपल्याला न दिसताच राहतात. आपली प्रुथ्वी अशाच असंख्य प्रजातींनी बनलेला जैवविविधतेचा खजिना आहे. शास्त्रज्ञांच्या मते पृथ्वीवर तब्बल १० कोटी प्रजाती असू शकतात.

मानवाने निसर्गाचं निरीक्षण शतकानुशतकं केलं आहे, पण साधारण २०० वर्षांपूर्वी हे निरीक्षण एका शास्त्रशाखेत रूपांतरित झालं — प्राणिवर्गीकरण, ज्याला इंग्रजीमध्ये taxonomy असं नाव आहे. या क्षेत्राचे जनक मानले जाणारे स्वीडिश जीवशास्त्रज्ञ कार्ल लिनियस यांनी प्रत्येक प्रजातीला शास्त्रीय ओळख(Scientific name) देण्यासाठी दोन शब्दांचं नाव (binomial nomenclature) देण्याची पद्धत सुरू केली. उदाहरणार्थ, आपल्या मानवजातीचं वैज्ञानिक नाव आहे Homo sapiens.

प्रजाती ओळखण्याची पारंपारिक आणि पुर्वापार चालत आलेली पद्धत म्हणजे त्यांच्या बाह्यरूपाचा तपशीलवार अभ्यास करणे. त्यांच्या शरीराची रचना, आकार किंवा काही वर्तनवैशिष्ट्यं यांच्या आधारे तज्ञ (taxonomists) प्रजाती एकमेकांपासून वेगळ्या ओळखायचे, आणि अजूनही ओळखतात. पण निसर्ग इतका सोपा नाही. अनेक वेळा दोन वेगवेगळ्या प्रजाती दिसायला जवळजवळ सारख्याच असतात. अशावेळी बाह्यरूप पुरेसं ठरत नाही. आणि त्यातून त्या प्रजातीचा अभ्यास करणारे दोन वेगवेगळे तज्ञ त्यांना स्वतंत्र प्रजाती मानतीलच असं नाही. त्यामुळं खरी ओळख पटवण्यासाठी आपल्याला प्रजातींच्या DNA मधल्या जनुकांकडे, म्हणजेच genes कडे, पाहावं लागतं. 

DNA म्हणजे जीवनाचा आराखडा. त्यात शरीराचं नीट कार्य होण्यासाठी लागणाऱ्या प्रथिनांपासून ते आपले डोळ्यांचा रंग, केसांचा रंग अशा सर्व वैशिष्ट्यांच्या सूचना साठवलेल्या असतात. या सूचना जनुकांमध्ये असतात—ज्या आपल्या पेशींना कोणतं प्रथिन तयार करायचं हे सांगतात. 

उत्क्रांतीचं शास्त्र (Evolutionary biology) सांगतं की सगळ्या सजीवांचा उगम एका सामान्य पूर्वजापासून झाला आहे. हे जर खऱं मानलं, तर आपल्या DNA मध्ये त्या पूर्वजांच्या DNA मधील बदल साठलेले असतात. म्हणजेच आपला DNA काळानुसार बदलत गेला आणि आजच्या स्वरूपात आला. त्यामुळे जर तुलना केली, आपलं DNA अगदी दूरच्या नातलगांशी (उदा. सापांसोबत) देखील काही प्रमाणात जुळतो, आणि आपल्या जवळच्या नातलगांशी (उदा. चिंपांझी) तर फारच जास्त जुळतो. DNA मधील हे साम्य आणि फरक मोजून आपण दोन प्रजातींमधलं genetic distance किंवा जनुकीय अंतर ठरवू शकतो—यालाच evolutionary distance असही म्हणतात. हे अंतर जर ठराविक मर्यादेपेक्षा जास्त असेल, तर दोन प्रजातींना स्वतंत्र मानता येतं. 

माझ्या संशोधनात मी हाच दृष्टिकोन वापरला. पण एकाच gene कडे पाहण्याऐवजी मी हजारो genes अभ्यासले. मी ज्या फुलपाखरं आणि पतंगांचा (moths)अभ्यास केला, त्यापैकी अनेकांना “वर्गीकरणासाठी अवघड” मानलं जातं, कारण ते दिसायला जवळजवळ सारखे असतात. त्यांच्या DNA चं अनुक्रमण (sequencing) करून मी त्यांच्यातील नातेसंबंध उलगडले आणि नवीन प्रजाती कशा तयार होतात हे समजून घेण्याचा प्रयत्न केला.

इथे एक स्वाभाविक प्रश्न पडतो—हे सगळं खरंच इतकं महत्त्वाचं आहे का? प्रजाती वर्गीकृत करणं आवश्यक आहे का? उत्तर आहे—होय. कारण आपण निसर्गाशी घट्ट जोडलेले आहोत. आपलं अन्न, आरोग्य आणि जीवनमान या सगळ्या गोष्टींसाठी आपण जैवविविधतेवर अवलंबून आहेत. जैवविविधता ही परिसंस्थेच्या आरोग्याचं थेट द्योतक आहे. आणि ही विविधता जपायची असेल, तर तिच्या मूलभूत घटकापासून —प्रजातींपासून, सुरुवात करावी लागते. प्रजातींचं संरक्षण करण्यासाठी सर्वप्रथम त्यांना योग्यरीत्या ओळखणं, वर्णन करणं आणि वर्गीकरण करणं आवश्यक आहे. कारण आपण ज्या गोष्टीला ओळखत नाही, तिचं रक्षण कसं करणार?