कथा अनुवंश विस्ताराची प्रगत पिंड

विवेक मराठी    06-Apr-2021
Total Views |
@सुवर्णा रावळ

प्राथमिक पेशी ते प्रगत पेशी निर्माण हा जनुकाचा (डीएनएचा) प्रवास चकित करणारा आहे तितकाच विलोभनीय आहे. प्रगत पेशीच्या (eukaryotic cellच्या) निर्मितीविषयी आणि त्याच्या अंतरंगाविषयी या भागात जाणून घेऊ या.

 

rawal_1  H x W:

 
जीवसृष्टीमध्ये उत्क्रांती विकास हा स्थायिभाव आहे व तो निरंतर चालणारा आहे. जनुकीय विज्ञानात नेहमी एक शाश्वत तत्त्व सांगितले जाते, ते म्हणजे "Nature always propogate the organism.' अर्थात, निसर्ग नेहमी जिवाच्या विकासाला-प्रसाराला पूरक असतो.


प्रत्येक जीव, मग तो सूक्ष्म असो की उन्नत, मोठा सतत नवत्याच्या शोधात मग्न असतो. हा नवत्याचा शोध त्याच्या मूलभूत गरजा जास्तीत जास्त सुलभतेने कशा पूर्ण करता येतील यासाठीच करत असतो. बाह्य विश्वाला (वातावरणाला) प्रतिसाद व प्रतिक्रिया देण्यासाठी तो त्याच्या बाह्यअंगात, भौतिक शरीरात बदल करीत असतो. हा बदल कधी सहज होतो, तर कधी जगण्यासाठी केलाच पाहिजे अशा भूमिकेतून होतो. जेव्हा बदल अनिवार्य होतो, तेव्हा पुढील पिढीमध्ये तो बदल स्थिरावतो, कायम (Permanant) राहतो, एका पिढीतून दुसर्‍या पिढीत हा बदल स्थायी गुण किंवा भाव होतो. हीच ती उत्क्रांती विकासाची प्रक्रिया (evolution) आणि नवीन प्रकारच्या जीव निर्माणाचे निमित्त. जिवाचे बाह्य रूप बदलाची प्रेरणा मात्र अंतस्थच असते. कर्ता-करविता पेशीच्या अंतरंगी असलेला तो जनुकच (DNA) असतो. जनुकाच्या अंतस्थ प्रकटनातील बदलच बाह्य बदलास कारणीभूत असतात. जनुक (डीएनए) प्रथिन निर्माणाचे केंद्र (फॅक्टरी) आहे. प्रथिन व प्रथिनांच्या संख्यात्मक व गुणात्मत बदलामुळेच जिवाच्या बाह्यरूपात आणि काही अंशी अंतरंगातही बदल दिसतात.

प्राथमिक पेशी ते प्रगत पेशी निर्माण हा जनुकाचा (डीएनएचा) प्रवास चकित करणारा आहे, तितकाच विलोभनीय आहे. प्रगत पेशीची (र्शीज्ञरीूेींळल लशश्रश्रची) निर्मिती नेमकी कशी झाली असावी, याबद्दल शास्त्रज्ञांमध्ये अनेक मतमतांतरे आहेत. एक मत असे आहे की प्राथमिक पेशीचे सरळ एका दिशेने जाणार्‍या उत्क्रांती विकासाच्या टप्प्याटप्प्यात प्रगत पेशी निर्माण झाली, तर दुसरे मत असे आहे की प्राथमिक पेशींच्या (एकापेक्षा जास्त संख्येच्या) सौहार्दामुळे प्रगत पेशी निर्माण झाली. परंतु मला मात्र हे अर्धसत्य वाटते. कारण आजपर्यंत ज्या प्रगत पेशींचा शोध लागला आहे किंवा माहीत आहेत, त्यामध्ये एकच जनुक (डीएनए) असणारी संपूर्ण प्रगतिशील पेशी व अनेक जनुके असणारी किंवा जनुकांच्या साखळ्या असणारी प्रगत पेशी. याच जनुकांच्या साखळीला गुणसूत्र (क्रोमोझोम) म्हटले गेले. ही गुणसूत्रे कशी तयार झाली? या प्रश्नाचे उत्तर समजण्याअगोदर प्रगत पेशीचे अंतरंग जाणून घेऊ या.

 

प्राथमिक पेशीची निर्मिती आणि अंतरंग स्वरूप आपण मागील लेखात जाणून घेतले. प्राथमिक पेशीच्या आतला जो जनुक (डीएनए) आहे, तो त्याच्या जादूचे नवनवीन प्रयोग दाखविण्यात इतका मग्न होता, त्याने प्रत्येक जैविक क्षणात किती रूपे बदलली असतील याची गणना करणे अशक्य. त्याने आणखी एक किमया अशी दाखविली की त्याने त्याला व संपूर्ण पेशीला ऊर्जा पूर्तता करणारा एक व नंतर अनेक कारखानेच (Power plants) तयार केले.

काय केले माहितेय, सुरुवातीला पेशीचे स्वतंत्र अस्तित्व दीर्घकाळ टिकण्यासाठी जनुकाने त्याच्याभोवती जो स्राव (लाळ) पसरविली होती, त्याच लाळेचे किंवा लाळेमध्ये ठिकठिकाणी अशी प्रथिने व स्निग्ध पदार्थ तयार केले की त्याचे पातळ पडदे किंवा पडद्याची पट्टी (द्विस्तरीय) तयार झाली व त्याच्या कांड्या तयार झाल्या. त्यालाच प्राणिपेशीमध्ये मायटोकाँड्रिया (Mitochondria) म्हणतात, तर वनस्पती पेशीमध्ये याला क्लोरोप्लास्ट (Chloroplast) म्हणतात. तयार होण्याची प्रक्रिया सारखीच. याचे रूप म्हणजे आपला पझल गेम (Puzzle game) असतो, ज्याला आपण भूलभुलैया खेळ म्हणतो, तसे वळणावळणाचे त्याचे अंतरंग असते. या मायटोकाँड्रियाचा उल्लेख पेशीचे पॉवर हाउस’ (Power house of cell) असाच केला जातो. पेशीमध्ये अनेक रासायनिक प्रक्रिया सतत होत असतात. या प्रत्येक रासायनिक प्रक्रियेला योग्य विशिष्ट प्रकारची व योग्य प्रकारची शक्ती (energy) लागत असते. त्याची पूर्तता हे पॉवर हाउस करते. याची संख्या व आकार स्थिर नाही. गरजेनुसार या मायटोकाँड्रियांची संख्या कमी-जास्त होते. पेशीचा जन्म-मृत्यू व मधल्या काळातील अस्तित्व टिकविण्यासाठी शक्तीची गरज लागतेच, त्यामुळे हे शक्तिकेंद्र प्राथमिक पेशीत आणि प्रगत पेशीत असते.

 

प्राथमिक ते प्रगत पेशीच्या निर्माणाची घटना ही पेशीच्या आतला जनुक स्वतःच्या सभोताली पातळ पडद्याचे कवच बनवत जातो. हे थरावर थर वेटोळे निर्माण होऊ लागतात. सतत स्रवणे हा जनुकाचा कर्तव्याचा भाग असला, तरी यातून निर्माण होणारी प्रथिने विविध प्रकारची व गरजेनुसार किती व कोणती प्रथिने बनवायची याची अचूकता इतकी काटकोर असते की विज्ञान विश्व उच्च पातळीवर जाऊनही आजपर्यंत कुणाला त्याचा अंदाज घेता आलेला नाही. प्रथिने बनतात, पापुद्रे बनतात, ती विशिष्ट आकार घेतात व विशिष्ट कर्तव्य निभावतात. कधी, किती, किती काळ, काय तयार करायचे हे सारे पेशीच्या व पेशीच्या सभोतालच्या स्थितीवरून जैविक संकेतानुसार जनुक हे कार्य करीत असतो.

 

जीवपेशीचे किंवा जिवाचे निर्माण होणे, जगणे, मरणे किंवा परावर्तित होणे याचा चालक-मालक-कामगार, देणारा, घेणारा सर्वेसर्वा जनुकच आहे.

प्रगत पेशीमध्ये हेच जनुकाचे कार्य व्यापक झाले. जनुकाने स्वतःभोवती पापुद्य्राचे (स्रावापासून बनलेले) थर बनविले आणि हा जनुक पेशीच्या केंद्रस्थानी (मध्यभागी) आला. यालाच पुढे पेशीचे केंद्रक म्हटले गेले. या केंद्रकाच्या भोवती पापुद्य्रांचे थर - वेटोळे तयार होत गेले आणि त्यालाच एंडोप्लास्मिक रेटिक्युलम - म्हणजे अंतःप्राकळ जालक (Endoplasmic reticulum) तयार झाले. त्यावर अनेक ठिकाणी अनेक कण चिकटलेले दिसतात. गोलाकारात असणारे हे कण म्हणजे रायबोझोम होय. ते आरएनए आणि प्रथिने यांच्या संयुगाने बनलेले असतात. सरळ आरएनएची साखळी अशा प्रकारे गुंडाळी होते की ती दोन गोल एकावर एक ठेवल्यावर जसे दिसते, तसा आकार असतो. असे कण पेशीच्या अंतरंगात पसरलेले असतात. कधी कोठे एकटे एकटे, तर कधी पुंजक्यामध्ये. परंतु जे कण अंतःप्राकल जाळ्यावर असतात, तेच प्रथिने उत्पादन प्रकियेत सहभागी होऊ शकतात. याचा अर्थ असा आहे की अंतःप्राकल हे या कणांना सशक्त, तरबेज (energetic, active) करण्याचे काम करते. प्रथिन उत्पादन प्रक्रियेत हे रायबोझोमचे कण कामगाराची भूमिका निभावत असतात. त्यांना प्रशिक्षित करून तरबेज करण्याचे काम एंडोप्लास्मिक रेटिक्युलम करते. या रायबोझोम कणाचे निरीक्षण, शोध इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपच्या आधारे 1941 साली क्लाउड (Claude) या शास्त्रज्ञाने बघितले. रॉबिन्सन आणि ब्राउन यांनी 1953 साली वनस्पतीच्या बियांमध्ये त्याचा अभ्यास केला, तर 1950च्या काळात रोमानिअन-अमेरिकन जीवशास्त्रज्ञ जॉर्ज इमील पॅलॅडे (George Ermil Palacde) यांनी त्याचे प्राणिपेशीमध्ये निरीक्षण केले, तेही इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपच्या आधारे. ही प्रेरणा त्यांनी क्लाउड यांच्याकडून घेतल्याचे त्यांनी नमूद केले. 1974मध्ये पॅलॉडे यांना Physiology Medicineमधले नोबेल पारितोषिक मिळाले.

 

हे कीथ पोर्टर (Keith Porter) यांनी 1953 साली अंतःप्राकल जाळ्याचे निरीक्षण नोंदविले. या जाळ्याचे अनेक गुणविशेषही त्यांनी नोंदविले. हेही शक्य झाले ते इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपमुळेच.

 

या अंतःप्राकल जाळ्याजवळच त्याच्यासारखेच दुसरे जाळे (गुंडाळ्या) असते. कॅमिलो गॉलगी यांनी मेंदूच्या पेशीमध्ये (Nerve cellsमध्ये) 1898 साली हे निरीक्षण नोंदविले. या शास्त्रज्ञाच्या नावावरून या अंतःप्राकल जाळ्याला गॉलगी बॉडी किंवा अ‍ॅपरेटस (Golgi body or Golgi Apparatus) नाव दिले गेले. हे साखर, प्रथिने यांनी व्यापलेले असते. पेशीच्या आंतर्द्रव्यापासूनच हे सर्व प्रापुद्रे तयार झालेले आहेत. त्यांची नावे वेगवेगळी असली तरी, त्याचे पेशीतले ठिकाण, कर्तव्ये, त्यांचे दिसणे, ज्या शास्त्रज्ञांनी जी निरीक्षणे केली व नोंदविली, यांच्या आधारे विविध प्रकारचे अफाट कार्य करणारी ही अंतःप्राकल जाळी पेशीमध्ये विखुरलेली आढळतात. गरजेनुसार संस्थेने कमी-जास्त होत असतात.


अशाच पापुद्य्रांनी बनलेली दुसरे अंतःप्राकल म्हणजे लायझोसोम्स
, याला मौत का कुआँ (Suicide bags)ही म्हटले जाते. गोल पिशव्यांच्या आकारांचे लायझोसोम म्हणजे पेशीला आंतरिक सुरक्षा देणारे व त्यांची स्वच्छता करणारे, स्वच्छताकर्मी किंवा आंतरिक सुरक्षा रक्षकच. यांना मौत का कुआँका म्हटले जाते? कारण या पिशव्या नको असलेले, मेलेले, गरजेपेक्षा जास्त झालेले, अनाहूतपणे पेशीच्या आत कुणी अन्य जीव - जीवाणू, विषाणू शिरले, तर ते या पिशव्या गिळंकृत करतात. चक्क खातात. त्यांचे हेच अन्न आहे. एक पिशवी भरली की दुसरी पिशवी तयार होते. असे जेव्हा जेवढी गरज असेल तेव्हा या मृत्यूच्या पिशव्या कमी-जास्त तयार होता.

 

एकदंरीत काय, तर या जनुकाच्या कला इतक्या अफाट आहेत की मोजमाप करणे कठीण. जनुकाचे साम्राज्य आणि या साम्राज्यात कोण-कोण व काय आहे, ते किती गुणयुक्त आहे याचा शोध घेण्याचे कार्य शास्त्रज्ञ सतत करीतच आहेत.

 

पेशीमध्ये जनुक केंद्रक आणि ठळक केंद्रक निर्माण झाले आणि त्यालाच प्रगत पेशी (Eukaryotic cell) म्हटले गेले. तरीही मी एका कणाचीच गोष्ट सांगते आहे. या कणाची किमयाच अशी आहे की शब्द अपुरे पडतात.

प्रगत पेशीच्या निर्माणानंतर उन्नत (प्रगत) जीव निर्माण होण्यास सुरुवात झाली. एकाच वेळी विविध प्रकारचे प्रगत जीव सृष्टीवर निर्माण झाले, याला कारण जनुकाने आपली आतापर्यंत गुणात्मक वाढ दाखविली होती. आता हा डीएनए संख्यात्मक वाढीची किमया आणि त्यामुळे जीवसृष्टीची प्रकट झालेली व्याप्ती आपण पुढच्या लेखात पाहणार आहोत - कथा गुणसूत्रांच्या संख्यात्मक विस्ताराची.