Chemical Basis of Morphogenesis

 

 

તમને સવાલ પુછવામાં આવે કે ઝીબ્રા(zebra) નો કલર કયો છે? કાળો કે સફેદ? ઝીબ્રાના શરીર ઉપર આપણને વિવિધ પટ્ટા(લાઇનો) જોવા મળે છે. તો સવાલ ફરી એજ કે આ પટ્ટાઓ કયા રંગના હોય છે? કાળા કે સફેદ? જવાબ છે....ઝીબ્રાનો કલર કાળો છે અને તેમાં સફેદ પટ્ટાઓ છે. જી હાં, ઝીબ્રાનું નાનું બચ્ચું સામાન્યપણે કાળા કલરનું હોય છે. જેમજેમ તે મોટું થતું જાય તેમતેમ તેના શરીર ઉપર સફેદ લાઇનો આવવાની શરૂ થઇ જાય છે.

-

ઝીબ્રાના શરીર ઉપર આવી લાઇનોનું કારણ તો હજીસુધી વૈજ્ઞાનિકોને નથી ખબર પરંતુ આપણી ચર્ચા એ બાબતે છે કે આવી પેટર્ન રચાઇ કઇરીતે? આવી પેટર્ન ફક્ત ઝીબ્રામાં જ નહીં પરંતુ પ્રકૃતિમાં ઘણી જગ્યાએ નજરે ચઢે છે. જેમકે...ચિત્તો, પતંગિયા, જંતુઓ વગેરે જેવા સજીવોમાં. કેવળ સજીવોમાં જ નહીં પરંતુ બીજી ઘણી જગ્યાએ જેમકે...રણમાં, વાદળોમાં, પર્વતોમાં, સમુદ્રની લહેરોમાં ઇવન ગુરૂ ગ્રહ ઉપર પણ આવી પેટર્ન જોવા મળે છે.

-

આવી પેટર્નને સૌપ્રથમ ગણિત વડે સમજાવવાની કોશિશ કરી એલન ટ્યુરિંગે. મૂળભૂત રીતે તેઓ કમ્પ્યુટર વૈજ્ઞાનિક હતાં પરંતુ બાયોલોજીને ગણિત વડે પરિભાષિત કરવાનો તેમણે પ્રયત્ન કર્યોં(નીચે તેમના રિસર્ચ પેપરની PDF મૌજૂદ છે). આ પેપરમાં તેમણે જણાવ્યું કે આપણે કેટલાંક સમીકરણોની મદદ વડે આ પેટર્નને ઉકેલી શકીએ છીએ. આ સમીકરણોને તેમણે Reaction Diffusion equation એવું નામ આપ્યું.

-

તેમાં કેટલાંક રસાયણોનો ઉપયોગ થાય છે જેને morphogenesis કહે છે. આ morphogenesis બે કાર્ય કરે છે. (1) React(પ્રતિક્રિયા) કરે છે અને (2) Diffuse(પ્રસરણ) કરે છે પેશીઓ ઉપર. જો reaction નો દર અલગ હશે તો અલગ પેટર્ન બનશે અને જો diffusion નો દર અલગ હશે તો પણ અલગ પેટર્ન બનશે(જુઓ મુખ્ય ઇમેજ). આ પેટર્ન ગર્ભમાંથી જ બનવાની શરૂ થઇ જાય છે. ઉપરોક્ત બે સિવાય પણ ઘણાં ફેક્ટર છે જેના ઉપર પેટર્નની વિવિધતાનો આધાર રહેલો છે.

-

1952 માં જ્યારે ટ્યુરિંગે આ સંશોધન આપ્યું તો લોકોએ તેને અવગણી નાંખ્યું. કેમ? કેમકે લોકોનું માનવું હતું કે બાયોલોજીને ગણિત વડે સમજી ન શકાય. બાયોલોજી અલગ વસ્તુ છે અને ગણિત અલગ વસ્તુ છે. પરંતુ!! હવે વૈજ્ઞાનિકોએ ટ્યુરિંગના કાર્યને આગળ વધારવાનું શરૂ કર્યું છે. તેમણે નોંધ્યું કે મરઘાની કલગી, શાર્ક માછલીના દાંતની પેટર્નમાં પણ morphogenesis કાર્ય કરે છે. આ સમીકરણોને ફિલહાલ વિકસિત કરાઇ રહ્યાં છે. જેથી પ્રકૃતિમાં મૌજૂદ વિવિધ પેટર્નનો પણ અભ્યાસ થઇ શકે. ઘણાં વૈજ્ઞાનિકો માને છે કે આપણી પ્રકૃતિના નિયમો ગણિત વડે લખાયા છે પછી ભલે તે ફિઝિક્સ હોય, બાયોલોજી હોય, ખગોળશાસ્ત્ર હોય કે પછી chemistry હોય.

 

http://links.jstor.org/sici?sici=0080-4622%2819520814%29237%3A641%3C37%3ATCBOM%3E2.0.CO%3B2-I