***शैलेंद्र कवाडे***
प्राणास प्राणवायू दिल्याने शरीरात काय बदल होतो हा फार गुंतागुंतीचा आणि गूढ विषय आहे. या वर्षीचा शरीरविज्ञानातील किंवा औषधविज्ञानातील नोबेल पुरस्कार ज्या तीन शास्त्रज्ञांना विभागून दिला गेलाय, त्यांचे संशोधन हे त्याविषयीच्या प्रश्नांचे उत्तर शोधण्याच्या दिशेने टाकलेले महत्त्वाचे पाऊल आहे. विलियम केलीन, सर पीटर रॅटक्लिफ आणि ग्रेग समेंझा ह्या शास्त्रज्ञांना ह्या मोलाच्या कामगिरीबद्दल नुकताच हा पुरस्कार जाहीर झालाय. त्यानिमित्ताने या महत्त्वाच्या संशोधनाची ओळख करून देणारा लेख
आपल्या शरीराकडे आणि शरीर ज्यायोगे जिवंत समजले जाते, त्या प्राण नावाच्या संकल्पनेकडे पाहण्याचे अनेक दृष्टीकोन आहेत.
जिवंत शरीर आणि मृत शरीर ह्यात असा कोणता फरक असतो, ज्यामुळे सजीवत्वाच्या सगळ्या खुणा, मृत्यू ह्या घटिकेपाशी थांबतात? हालचाल, वाढ, पुनरुत्पादन, संवेदना ह्या सगळ्या गोष्टी मृत्यूपाशी थांबतात आणि आपण म्हणतो की प्राण निघून गेला.
अगदीच शास्त्रीयदृष्ट्या पाहिल्यास मृत्यू हा हजारो प्रकारच्या जीवरासायनिक अभिक्रियांच्या संचाचा अंत आहे. त्या अभिक्रिया चालाव्यात अशी परिस्थिती शरीरात न राहिल्याने त्या थांबतात, हे या अतिजटिल प्रश्नाचे अतिसोपे उत्तर आहे. आपण आपल्या शरीराकडे कसे बघतो यानुसार हे उत्तर कदाचित थोडेफार बदलूही शकते.
आता ह्या अभिक्रिया थांबतात ह्याचा दुसरा अर्थ हा आहे की शरीरातील ज्वलनप्रक्रिया थांबते. आपले शरीर म्हणजे एक सतत सुरू असलेली भट्टी असते. आपण जे अन्न ग्रहण करतो ते म्हणजे ह्या भट्टीत पडणारी समिधा. परंतु जाळायला काहीतरी आहे म्हणून अग्नी तेवत राहू शकत नाही. अग्नी ज्वलंत राहण्यासाठी त्याला हवा मिळणे आवश्यक असते. आणखी नेमकेपणाने सांगायचे तर हवेतील ऑक्सिजन मिळणे आवश्यक असते. म्हणूनच जर आपल्याला ऑक्सिजन मिळणे बंद झाले तर आपण गुदमरतो. आपले शरीर टप्प्याटप्प्याने विझायला लागते. शरीरातल्या पेशीत पेटलेली भट्टी बंद होते, पेशी मरायला लागतात. आपले अवयव हे पेशींनी बनलेले असतात. हळूहळू अवयव निकामी होतात. रासायनिक अभिक्रिया थांबतात. सामान्य भाषेत आपला मृत्यू ओढवतो. ओम् प्राणाय स्वाहा, म्हणजे खर्‍या अर्थाने आपल्या प्राणाचे ऑक्सिजन नावाच्या ह्या वायूशी असलेले अद्वैत आहे. म्हणूनच ऑक्सिजनला प्राणवायू म्हणतात.
परंतु जेव्हा हा ऑक्सिजन कमी किंवा जास्त प्रमाणात मिळतो तेव्हा शरीरात - किंबहुना पेशीत काय बदल घडतात? पेशी या ऑक्सिजनची मात्रा कशी ओळखतात? पेशी प्राणवायूच्या कमी-जास्त प्रमाणाला कसा प्रतिसाद देतात? त्याहीपेक्षा खोलात गेल्यास जनुकीय पातळीवर ह्या ऑक्सिजनच्या कमी-जास्त होण्याचे काय परिणाम होतात? जनुकांपासून जे प्रथिनांचे संश्लेषण होते त्या प्रक्रियेत ऑक्सिजनचा सहभाग कसा असतो?
आपल्या आयुष्याशी, आरोग्याशी निगडित असलेले हे मूलभूत प्रश्न आहेत आणि या वर्षीचा शरीरविज्ञानातील किंवा औषधविज्ञानातील नोबेल पुरस्कार ज्या तीन शास्त्रज्ञांना विभागून दिला गेलाय, त्यांचे संशोधन हे ह्याच प्रश्नांचे उत्तर शोधण्याच्या दिशेने टाकलेले महत्त्वाचे पाऊल आहे. विलियम केलीन, सर पीटर रॅटक्लिफ आणि ग्रेग समेंझा ह्या शास्त्रज्ञांना ह्या मोलाच्या कामगिरीबद्दल नुकताच हा पुरस्कार जाहीर झालाय. त्यानिमित्ताने या महत्त्वाच्या संशोधनाची ओळख करून घेणे सयुक्तिक ठरेल, कारण पुढील काळात कॅन्सरसारख्या अनेक आजारांवर जी औषधे तयार होणार आहेत, त्यांचे मूळ ह्या संशोधनात असणार आहे.
खरे तर ऑक्सिजन आणि पेशींचे कार्य ह्यांचा अन्योन्य संबंध शास्त्रज्ञांना पूर्वीपासून ठाऊक आहे. लुई पाश्चर, ज्याने प्रथम देवीची लस तयार केली, त्यालाही हा संबंध जाणवला होता आणि त्याने तो ढोबळमानाने मांडलाही होता. इतकेच नव्हे, तर 1931 साली ऑटो वारबर्गला पेशींच्या श्वसनासंबंधी केलेल्या संशोधनाबद्दल नोबेल पुरस्कार मिळाला. तसेच 1938 साली परत कॉर्नल ह्येमनला श्वसनातील ऑक्सिजनला चेतासंस्थेच्या प्रतिसादाबद्दल नोबेल मिळाले. थोडक्यात, प्राणवायू आणि पेशींचे कार्य ह्यांच्या संबंधांचा वेध घेण्याचे शास्त्रीय प्रयत्न सतत सुरू होते.
मात्र ज्याला कोणत्याही सजीवाची ब्ल्यू प्रिंट म्हणता येईल, त्या जनुकीय प्रणालीवर ऑक्सिजनचा काय परिणाम होतो ते आजवर माहीत नव्हते. पुढे जाण्यापूर्वी जनुकीय प्रणाली इतकी महत्त्वाची का आहे, ते एकदा जाणून घेऊ या.
प्रत्येक पेशीच्या गाभ्यात तिचा सगळ्यात महत्त्वाचा भाग असतो. त्याला म्हणतात न्यूक्लियस (केंद्रक). ह्या न्यूक्लियसमध्ये आपल्या शरीराची, आरोग्याची कुंडली लिहिलेली असते. अर्थातच त्या कुंडलीची भाषा रासायनिक असते. ऊछअ नावाच्या एका लांबलचक रेणूवर अवघ्या चार अक्षरांच्या मदतीने ही संपूर्ण कुंडली रेखाटून ठेवलेली असते. प्रत्येक पेशीत ह्या ऊछअच्या दोन प्रती असतात. आपल्या आई-वडिलांकडून आलेला आपल्या शरीराचा नकाशा अशा प्रकारे साठवून ठेवलेला असतो.
आता आपण हा DNAकसा काम करतो ते पाहू. या भल्यामोठ्या DNAच्या ठराविक छोट्या भागाला म्हणतात जीन्स, मराठीत गुणसूत्र. या जीन्समधील काही भागापासून तयार होतात RNA आणि त्या RNAपासून तयार होतात प्रोटीन.
DNA /RNA /PROTEIN या क्रमाला म्हणतात Central Dogma of Life (जीवनाचे मध्यवर्ती सूत्र). एक लक्षात घ्या - हा एकदिशा मार्ग आहे. DNA पासून प्रोटीन तयार होते, मात्र प्रोटीनपासून वेगळा स्वतंत्र DNA तयार होत नाही.
शरीरातल्या सगळ्या घडामोडी घडवणारे रेणू मूलतः प्रोटीन्स असतात. हार्मोन्स, पाचक रस, एंझाइइम्स (विकर) आणि इतरही सगळे अ‍ॅक्टिव्ह रेणू प्रोटीन आहेत आणि ते वर सांगितल्याप्रमाणे जनुकीय ऊछअपासून तयार होतात. त्यामुळे आनुवांशिक गुण या सगळ्या ऊछअद्वारे वाहिले जातात व प्रोटीन्समार्फत अंमलात आणले जातात. आणि नेमक्या ह्याच कारणासाठी ऑक्सिजनचा ह्या ऊछअवर व पर्यायाने प्रोटीन्सवर कसा परिणाम होतो, जेव्हा ऑक्सिजन कमी असेल तेव्हा पेशी नेमके काय करते हे जाणून घेणे औषधनिर्माण व आरोग्यासाठी अत्यंत महत्त्वाचे आहे.
सगळ्या विकसित सजीवांसाठी ऑक्सिजन हा प्राणवायू आहे. प्राणवायूशिवाय आपण कदाचित काही क्षणच जगू शकतो. मात्र ह्याचा अर्थ असा नाही की आपल्याला सतत समान प्रमाणात ऑक्सिजन मिळतो. उदाहरणार्थ, आपण जेव्हा उंचावर जातो तेव्हा हवा विरळ असते, आपण एखाद्या भुयारात जातो तेव्हा हवा कमी असते. आपले शरीर पटकन ह्या बदललेल्या ऑक्सिजनच्या प्रमाणाला अनुकूल होऊन जाते, जे अनेकदा आपल्याला कळतही नाही. हे जसे अचानक घडते, तसेच काही वेळा आपण सतत अशा परिस्थितीत वावरत असतो. उदाहरणार्थ, सपाटीवरील लोक पर्वतांवर चढून जातात किंवा खाणीत काम करायला जाणारे कामगार. अर्थातच शरीर आपल्या पातळीवर अनुकूलन साधते. मात्र हे अनुकूलन साधण्यासाठी पेशीय पातळीवर नक्की काय घडते, ते आजवर माहीत नव्हते.
जेव्हा शरीराला अशा प्रकारे प्राणवायूची कमतरता भासते, तेव्हा त्या परिस्थितीला हायपोक्सिया म्हणतात. शरीर दोन प्रकारे ह्या आव्हानाचा मुकाबला करते - पहिला प्रकार म्हणजे रक्तवाहिन्यांचे वाढीव जाळे पसरवणे. हा प्रकार आपल्याला जखम झाल्यावर, हृदयात ब्लॉक्स झाल्यावरही पाहायला मिळतो. ह्याद्वारे पेशींना जास्त रक्त व जास्त ऑक्सिजन पुरवला जातो. दुसरा प्रकार जरासा किचकट आहे. त्याला म्हणतात हायपोक्सिक व्हेंटिलेटरी रिस्पॉन्स (कतठ) किंवा सोप्या भाषेत प्राणवायूच्या कमतरतेमुळे बदललेला वायुविजन प्रतिसाद.
जेव्हा अतिउंचावर किंवा इतर कारणाने हवा विरळ असते, तेव्हा कमी असलेला ऑक्सिजन आपल्या मूत्रपिंडातील काही पेशींना जाणवतो. मग त्या इरिथ्रोपोयेटीन नावाचे एक हार्मोन स्रवतात. हे हार्मोन एझज नावाच्या जीनमुळे तयार होते. ह्या हार्मोनमुळे बोन मॅरोमधील लाल रक्तपेशींचा जन्मदर वाढतो, त्या जास्त ऑक्सिजन शोषून घेतात आणि शरीराला तो योग्य प्रमाणात मिळतो.
मात्र ऑक्सिजन कमी मिळण्याचे कारण केवळ उंचावर राहावे लागणे हेच नाहीये. कित्येक आजारांमध्ये आपल्या पेशींना, अवयवांना ऑक्सिजन कमी मिळतो. हृदयविकारात हृदयाला किंवा कॅन्सरमध्ये जिथे ट्युमर असेल तिथे किंवा साधे इन्फेक्शन झाले असेल तरी ऑक्सिजनचे प्रमाण बदलते. आपण व्यायाम केला, धावलो तरी सगळ्या स्नायूंना मिळत असलेल्या ऑक्सिजनच्या प्रमाणात घट होते.
ह्या कमतरतेचा जनुकीय पातळीवर काय परिणाम होतो हे समजणे फार महत्त्वाचे आहे, कारण जिनोम ही प्रोटीन्सची फॅक्टरी आहे. ऑक्सिजनच्या बदललेल्या प्रमाणाला जवळपास 300 जीन्स प्रतिसाद देतात, म्हणजेच त्याच प्रमाणात प्रोटीन्स तयार होतात. त्यांचा एकमेकांशी असलेला ताळमेळ विस्मयचकित करणारा आहे.
ह्या ताळमेळाचा अभ्यास आपल्यासमोर अनेक शारीरिक क्रियांचे गुपित उघडू शकतो, मग त्यात एखाद्या अवयवाचे निर्माण व पुनर्निर्माण असो, पेशींचे किंवा ऊतींचे चयापचय, त्यांच्यातील ज्वलनाचे नियंत्रण असो किंवा रोगप्रतिकारशक्तीची आजवर न कळलेली गुपिते असोत. हा ताळमेळ इथे मांडणे विस्तारभयास्तव अशक्य आहे मात्र त्यातील काही खास गोष्टींचा उल्लेख करण्याचा मोह टाळता येत नाही.
विलियम केलीन, सर पीटर रॅटक्लिफ आणि ग्रेग समेंझा ह्या तिघा शास्त्रज्ञांचा मुख्य शोध हा कखऋ (हायपोक्सिया इंड्युसीबल फॅक्टर- वायुकमतरतेमुळे तयार होणारा घटक) ह्या परावर्ती घटकाच्या कार्याबद्दल आहे. हा कखऋ ज्या एझज जीनमुळे तयार होतो, त्या जीनचा रासायनिक अनुक्रम, तिचे कार्य, नियंत्रण हे सगळे शोध साधारण 1991पासून हळूहळू ह्या शास्त्रज्ञांनी उलगडत नेले. ह्याच दरम्यान त्यांना तकङ नावाच्या प्रोटीनचा आणि जीनचा परिचय झाला. हे तकङ म्हणजे पेशीतील सफाई कामगार आहे. गरज नसलेले कखऋ तोडून पेशी साफ करणे हे तकऋचे काम. म्हणजे एका अर्थी ऑक्सिजनचे प्रमाण ठरवण्यात त्याचाही निर्विवाद सहभाग आहे.
शास्त्रज्ञांनी हे सगळे प्रोटीन्स आणि जीन्सही उंदरांच्या शरीरात टोचले. त्यांना झालेले कॅन्सर, त्या गाठींवर ह्या घटकांचा परिणाम अभ्यासला. ह्या ताळमेळाचा निव्वळ कॅन्सरवर नव्हे, तर जखमा बर्‍या होणे, हृदयविकार, संसर्ग ह्यावर होणारा परिणामही अभ्यासला. त्यानुसार काही निष्कर्ष काढले गेले. काही घटक कमी-जास्त केल्यास शरीरावर, रोगांवर काय परिणाम होईल त्याचा अंदाज घेतला गेला. त्यावर आधारित औषधांच्या चाचण्या आता सुरू आहेत. लवकरच अशी औषधे उपलब्ध होतील अशी अपेक्षा आहे.
लक्षात घ्या, ह्या विषयातील शोधांचा प्रवास 1882 साली सुरू झाला. ज्या शास्त्रज्ञांना नोबेल मिळालेय, त्यांनीही त्यांचे शोध 1992पासून टप्प्याटप्प्याने प्रसिद्ध केले. शास्त्रीय शोध, त्यातही जीवशास्त्रातले शोध आणि त्यांचे महत्त्व जाणून घेणे ही एक किचकट प्रक्रिया असते. आज शोध लागला आणि उद्या नोबेल मिळाले असे होत नाही. तुमचे काम किती महत्त्वाचे आहे हे ठरायला किमान 10-15 वर्षेलागतात. जर तुम्ही केलेल्या कामाला इतर शास्त्रज्ञांनी पुढे नेले, त्यातून समाजासाठी काही भरीव सापडले तरच तुमच्या शोधाचे महत्त्व असते. आजचा वैज्ञानिक हा कालच्या माहितीचा वापर करतो आणि उद्याचा वैज्ञानिक ह्याच वैज्ञानिकाच्या खांद्यावर बसून जग पाहतो आणि समाजाला दाखवतो. हाच विज्ञानाचा वारसा आहे, हेच मानवी समाजाचे भविष्य आहे.
प्राणास प्राणवायू दिल्याने शरीरात काय बदल होतो हा फार गुंतागुंतीचा आणि गूढ विषय आहे. आज लागलेले शोध हा त्यातील एक छोटासा टप्पा आहे. हे शरीर अविनाशी नाही, ही पृथ्वी अविनाशी नाही, हा सूर्यही अविनाशी नाही. मानवी वंशाला मात्र अमर होण्याची इच्छा आहे. जर आपल्याला ही सूर्यमाला ओलांडून पलीकडे जायचे असेल, तर आपल्या शरीराला ह्या प्राणवायूच्या बंधनातून मुक्त करावे लागेल. त्यासाठी ते बंधन जाणून घेणे महत्त्वाचे आहे.
हे आपल्या भविष्यातील प्रवासाच्या दिशेने एक महत्वाचे पाऊल आहे.
