જીવોમાં બદલાવ

 

સઘળા જીવ શારીરિક અથવા વ્યવ્હાર સંબંધી નવી વિશેષતાઓને કઇરીતે ગ્રહણ કરે છે? આ માટે આપણે જીવનના મુખ્ય આધાર DNA ની કાર્યપ્રણાલી સમજવી પડશે. આપણે જાણીએ છીએ કે વૃક્ષો, જાનવર, મનુષ્ય વગેરે સઘળા જીવિત પ્રાણી કોષ(Cell) વડે બન્યા છે. DNA મૂળભૂત રીતે અનેક પરમાણુઓ વડે બનેલ એક અણુ માત્ર છે. જે કોષની અંદર કેન્દ્રકમાં 46 અલગ-અલગ સંરચનાઓમાં પેક હોય છે. આ 46 સંરચનાઓને ગુણસૂત્ર અથવા ક્રોમોઝોમ કહે છે.

-

DNA મુખ્યત્વે ચાર પ્રકારના ન્યુક્લિયોટાઇડ બેસ વડે બનેલ સર્પાકાર સીડી જેવી સંરચના હોય છે. આ ચાર ન્યુક્લિયોટાઇડ બેસના નામ એડિનિન, ગ્વાનિન, સાઇટોસિન અને થાયમિન(Adenine, Guanine, Cytosine, Thymine) છે. આગળ સુવિધા ખાતર આપણે તેમને A-G-C-T વડે જ સંબોધિત કરીશું. સઘળા 46 રંગસૂત્રોમાં કુલ મળીને લગભગ ત્રણ અબજ ન્યુક્લિયોટાઇડ્સ મૌજૂદ હોય છે. આ ત્રણ અબજ AGCT અક્ષરોના સમ્મિલિત કોડને જીનોમ(Genome) કહેવાય છે.

-

DNA ની બંન્ને પટ્ટીઓમાં નાઇટ્રોજન બેઝ (AGCT) એકબીજા સાથે જોડાઇને નાઇટ્રોજન બેઝ સમુહનું નિર્માણ કરે છે. અહીં નોંધવાલાયક વાત એ છે કે એડિનિન(A) ફક્ત થાયમિન(T) સાથે જ જોડાઇ શકે છે જ્યારે સાઇટોસિન(C) કેવળ ગ્વાનિન(G) સાથે જ જોડાઇ શકે છે(જુઓ નીચેની ઇમેજ). અર્થાત જો તમને DNA ની એક પટ્ટીમાં મૌજૂદ અક્ષરોની જાણકારી હોય તો બીજી સમકક્ષ પટ્ટીમાં મૌજૂદ અક્ષરોનું અનુમાન સ્વયં લગાવી શકો છો. DNA ના નાના-નાના ભાગોને જીન(Gene) કહે છે. આ જીન આંખોના રંગથી લઇને આપણાં વ્યવ્હાર સુધ્ધાને નિયંત્રિત કરે છે. મનુષ્યોમાં લગભગ 20000 જીન મળી આવે છે કે જે 300 થી લઇને લાખો ન્યૂક્લિયોટાઇડ્સ વડે બનેલ હોય શકે છે. DNA જીવ માટે બ્લૂપ્રિન્ટનો રોલ અદા કરે છે. આખરે માઇક્રોસ્કોપ વડે જોઇ શકાતો એક નાનો અમસ્તો અણુ વૃક્ષો, ડાયનાસોર અથવા આપણાં મનુષ્યો જેવી જટિલ સંરચનાઓની કાર્યપ્રણાલીને કઇરીતે નિયંત્રિત કરી શકે છે?

-

આ માટે આપણે એમિનો એસિડનો પરિચય પ્રાપ્ત કરવો જરૂરી છે. કોષિકામાં લગભગ 20 પ્રકારના એમિનો એસિડ મળી આવે છે. આ 20 એમિનો એસિડ આપસમાં જોડાઇને લાખો પ્રકારના પ્રોટીનોનું નિર્માણ કરવામાં સક્ષમ છે. પ્રોટીન અન્ય રસાયણો સાથે જોડાઇને કોષિકાઓનું નિર્માણ કરે છે. કોષિકાઓ માંસપેશીઓનું નિર્માણ કરે છે. માંસપેશીઓ આપસમાં મળી અંગોનું નિર્માણ કરે છે અને અંગો એકબીજા સાથે જોડાઇને જીવનું નિર્માણ કરે છે. પ્રોટીનના યોગ્ય રીતે કાર્ય કરવા માટે જરૂરી છે કે પ્રોટીનનો આકાર અને માળખું એકદમ યોગ્ય હો. તો પછી એમિનો એસિડને આખરે કઇરીતે ખબર પડે છે કે કેવા પ્રકારના પ્રોટીનનું નિર્માણ કરવું? અહીં DNA મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે.

-

વાત થોડી ટેકનિકલ છે માટે ધ્યાનથી વાંચવું પડશે....પ્રોટીન નિર્માણની પ્રક્રિયાના પ્રથમ ચરણમાં કેન્દ્રકમાં ડીએનએ(અથવા કહીએ તો ડીએનએ ના ભાગ જીન) દ્વારા 'ડીએનએ નિર્દેશ' ની એક નાની કોપી તૈયાર થાય છે. આ કોપીમાં ડીએનએ ની ફક્ત એક જ પટ્ટી મૌજૂદ હોય છે માટે તેને M-RNA(Messenger-Ribonucleic Acid) પણ કહે છે. અહીં નોંધનીય વાત એ છે કે M-RNA ના નિર્માણમાં થાયમિન(T) ના સ્થાને યૂરેસિલ(U) હોય છે, કે જે થાયમિનનું જ methylated રૂપ હોય છે. કેન્દ્રકથી બહાર નીકળી આ M-RNA કોપી સાઇટોપ્લાઝ્મમાં પહોંચે છે. જ્યાં રાઇબોઝોમ નામક સંરચનામાં આ M-RNA code ને વાંચી એમિનો એસિડ વડે પ્રોટીન નિર્માણની પ્રક્રિયા સંપન્ન થાય છે. રાઇબોઝોમ આ કોડના ત્રણ અક્ષરોને વાંચી એક પછી એક કોષિકાદ્રવ્યમાં ફરી રહેલ એમિનો એસિડનો ઉપયોગ કરી પોલીપેપ્ટાઇડ ચેનનું નિર્માણ કરે છે. જે ચેન અંતે વિભિન્ન પ્રોટીનોમાં પરિવર્તિત થાય છે.

-

અત્યારસુધી આપણે જાણ્યું કે શરીરની સઘળી કાર્યપ્રણાલિઓને પ્રોટીન આખરી ઓપ આપે છે. પ્રોટીનને બનાવવાનો નિર્દેશ ડીએનએ અથવા જીન્સ દ્વારા નિર્મિત M-RNA દ્વારા રાઇબોઝોમને આપવામાં આવે છે. શું થાય જો નિર્દેશોની આ શ્રૃંખલાના કેટલાક અક્ષર(ન્યૂક્લિયોટાઇડ્સ)ને અન્ય અક્ષરો વડે બદલી નાખીએ તો? ડીએનએ કોડમાં અક્ષરોના બદલાવની પ્રક્રિયા દુર્લભ નથી. આપણાં શરીરમાં જૂની કોષિકાઓ મૃત પામતી રહે છે અને તેમની જગ્યાએ નવી કોષિકાઓ જન્મે છે. આ પ્રક્રિયામાં જૂની કોષિકાઓ ડીએનએ ની એક કોપી તૈયાર કરે છે જે નવી કોષિકાઓમાં ફોરવર્ડ થાય છે. સામાન્યપણે તો કોષિકાઓ ડીએનએ કોપીની પ્રક્રિયા ખુબ સફાઇથી કરે છે છતાં ઘણીવખત ભૂલ પણ થઇ જાય છે. પરિણામે ડીએનએના ત્રણ અબજ માંથી લગભગ 120000 ન્યૂક્લિયોટાઇડ્સ મૂળ ડીએનએ થી અલગ હોય છે. 99.99% ભૂલો કોષિકાઓ દ્વારા auto correct થઇ જાય છે. તેમ છતાં ઘણીવાર કેટલીક ભૂલો રહી જવા પામે છે.

-

અર્થાત કોપી થયા બાદ ડીએનએમાં ઉદાહરણ તરીકે એડિનિન(A) ને બદલે ગ્વાનિન(G)નું દેખાય જવું બેહદ દુર્લભ ઘટના નથી. ડીએનએ કોપીની પ્રક્રિયામાં ડીએનએ ના અક્ષરોના બદલાઇ જવાની આ ઘટનાને point mutation કહે છે. પોઇન્ટ મ્યૂટેશન ક્રમરહિત, અનિયમિત તેમજ random હોય છે. તો શું આ મ્યૂટેશન આપણાં શરીરમાં કોઇ બદલાવ લાવે છે? સામાન્યપણે નહીં પરંતુ અમુક કિસ્સાઓમાં હાં.

-

તમે જોયું હશે કે મોટાભાગના શેરી કૂતરાઓ રૂંવાટી(fur) વગરના હોય છે પરંતુ પોમેરિયન જેવા કેટલાંક કૂતરાઓ આમાં અપવાદ હોય છે જેમના શરીર ઉપર અપેક્ષાકૃત મોટા વાળ(fur) મૌજૂદ હોય છે. આપણે જાણીએ છીએ કે કૂતરાઓનો વિકાસ વરૂઓના વંશથી થયો છે અને હજારો વર્ષોથી મનુષ્યો દ્વારા પશુપાલનના લીધે તેઓ વર્તમાન સ્વરૂપમાં આવ્યા છે. 700 કૂતરાઓની પ્રજાતિ તથા વરૂઓના ડીએનએ અધ્યયન બાદ વૈજ્ઞાનિકોએ જાણ્યું કે તેઓમાં રહેલ એક જીન FGF5 માં થયેલ એક પોઇન્ટ મ્યૂટેશન માત્રએ પોમેરિયન જેવા કૂતરાઓને લાંબા વાળ પ્રદાન કર્યાં.

-

ડીએનએ કોડમાં થનારા નાના મ્યૂટેશન જીવમાં મોટા બદલાવને જન્મ નથી આપતા. જીવમાં મોટાં બદલાવ માટે જીનની સંરચનામાં મોટો બદલાવ આવશ્યક હોય છે. અર્થાત ડીએનએ નિર્દેશોમાં મોટો બદલાવ જીવોમાં બિલકુલ નવી જ વિશેષતાઓને જન્મ આપી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે....મનુષ્ય સહિત અધિકતર જીવોના મુખમાં મૌજૂદ લાળગ્રંથિઓ એવી પ્રોટીનયુક્ત લાળનું નિર્માણ કરે છે જે આપણાં મોં ને સૂકાવાથી બચાવવાની સાથેસાથે ભોજન પચાવવામાં પણ મદદ કરે છે. પરંતુ!! ઘણી સર્પ પ્રજાતિઓના મુખમાં મૌજૂદ લાળગ્રંથિઓ factor-10 નામક પ્રોટીનનું નિર્માણ કરે છે. જે પ્રોટીન સામાન્યપણે સુષુપ્તાવસ્થામાં આપણાં લોહીમાં મળી આવે છે તથા ઇજા થતાં જાગ્રત થઇને લોહીના ગઠ્ઠા બનાવી ઇજાગ્રસ્ત સ્થાને લોહીને થીજવી દે છે. પરિણામે ઘા માંથી લોહીનો પ્રવાહ વહેતો અટકી જાય છે અને પ્રાણરક્ષા થાય છે. પરંતુ સર્પોના મુખમાં મૌજૂદ લાળગ્રંથિઓ સુષુપ્તને બદલે જાગ્રત factor-10 પ્રોટીનનું નિર્માણ કરે છે. સર્પદંશના શિકાર થયેલ જીવોના લોહીમાં આ પ્રોટીન દાખલ થઇ ઝડપથી લોહીને થીજવતું થોડી જ ક્ષણોમાં પ્રવાહી લોહીને ઠોસ/થીજેલ લોહીમાં બદલી નાંખે છે. જેના કારણે જીવનું મૃત્યુ થાય છે. વૈજ્ઞાનિકોએ જાણ્યું કે factor-10 નામક જીનમાં આવેલ મોટા બદલાવના કારણે જે પ્રક્રિયા અન્ય જીવોમાં જીવરક્ષક હતી તે જ પ્રક્રિયા સર્પોમાં જીવન હરનારા રૂપમાં વિકસિત થઇ ગઇ.

-

જીનમાં બદલાવ આવવાના ઘણાં કારણ હોય શકે છે. જેમકે...લાખો વર્ષો સુધી સંચિત થયેલ પોઇન્ટ મ્યૂટેશન, એક જીનનું બે ભાગમાં વિભક્ત થઇ જવું અથવા બે જીનનું જોડાઇને એક થઇ જવું અથવા ડીએનએના એક ભાગથી કોઇક જીનનું કોપી થઇને બીજા ભાગ ઉપર સ્થાપિત થઇ જવું વગેરે. ડીએનએ વિવિધતાનું અન્ય મુખ્ય કારણ લૈંગિક પ્રજનન પણ છે.

-

ટૂંકમાં વાતનો સાર એ છે કે સમય વીતતા ની સાથે પ્રાકૃતિક કારણો જેવાકે ભોજનની ઉપલબ્ધતા, પર્યાવરણ, શિકારીઓથી જીવનરક્ષા વગેરે થી જીવોના ડીએનએ માં બદલાવ આવે છે. મોટેભાગે આ બદલાવ રેન્ડમ એટલેકે અનિયમિત હોય છે પરંતુ કેટલીક વિશેષ પરિસ્થિતિઓમાં મોટા બદલાવ અચાનક પણ આવી શકે છે. બધા બદલાવ એક જેવા નથી હોતાં. કેટલાંક બદલાવ સારા હોય છે તો કેટલાંક નુકસાનકર્તા. પ્રકૃતિ ભેદભાવ રાખ્યા વગર સઘળા ડીએનએધારી જીવોને જન્મ આપે છે. જે જીવ પ્રાકૃતિક પરિસ્થિતિ સાથે તાલમેલ જાળવે છે તેમની પેઢીઓ જ જીવન-શ્રૃંખલામાં આગળ વધે છે. જે જીવો આ જીવન સંઘર્ષમાં પાછળ રહી જાય છે તેમનું અસ્તિત્વ મટી જાય છે. જીવનના સફરમાં પહાડ ઉપર ચઢવામાં તે જ સફળ થાય જે પહાડને પોતાના લાયક બનાવવાના બદલે સ્વયંને પહાડના અનુકૂળ બનાવી લે. આજ પ્રાકૃતિક પસંદગીનો સિદ્ધાંત છે.

(મિત્ર વિજય દ્વારા)