എന്റെ ഇഷ്ട ക്രോമസോം

Read Time:15 Minute

കെ.പി.അരവിന്ദൻ

ഗ്രിഗർ മെൻഡലിന്റെ 200ാം ജന്മവാർഷികത്തിന്റെ ഭാഗമായി ലൂക്ക പ്രസിദ്ധീകരിക്കുന്ന ജനിതകശാസ്ത്ര ലേഖന പരമ്പര…

നമ്മുടെ കോശങ്ങളിൽ 46 ക്രോമസോമുകളാണുള്ളത്. ഓട്ടോസോമുകൾ എന്നു വിളിക്കുന്ന 22 ജോഡികൾക്ക് 1 മുതൽ 22 വരെ നമ്പർ ഇട്ട പേരുകളാണ് നൽകിയിരിക്കുന്നത്. പിന്നെയുള്ളത് രണ്ട് സെക്സ് ക്രോമസോമുകളാണ്. സ്ത്രീയ്ക്ക് രണ്ട് X ക്രോമസോമുകളും പുരുഷന് ഒരു X ക്രോമസോമും ഒരു Y ക്രോമസോമും. ക്രോമസോമുകളെ വേർതിരിച്ച് കാണാൻ വേണ്ടി ചെയ്യുന്നത് ചിലയിനം കോശങ്ങളെ (സാധാരണ ഉപയോഗിക്കുന്നത് രക്തത്തിലെ ലിംഫോസൈറ്റുകളെ) ലബോറട്ടറിയിൽ വളർത്തി, കോശവിഭജനം നടത്താൻ ഉത്തേജിപ്പിച്ച്, അങ്ങിനെ കോശവിഭജനം നടക്കുന്ന കോശങ്ങളെ പൊട്ടിച്ച് ക്രോമസോമുകളെ ഒരു ഗ്ലാസ്സ് സ്ളൈഡിൽ ചിതറിപ്പിക്കുകയാണ്. ചിത്രം 1 ൽ ഇടതു ഭാഗത്തു കാണുന്നതു പോലെയാണ് ഇതു മൈക്രോസ്കോപ്പിലൂടെ കാണുക. ക്രോമസോമുകൾ പഠിക്കുന്നവർ ഇതിന്റെ ഫോട്ടോ എടുത്ത് ഓരോ ക്രോമസോമുകളെയായി വലുപ്പവും ക്രോമസോമുകളുടെ രണ്ടു കൈകളെ ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന സെൻട്രോമിയറുകൾ എവിടെ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നു എന്നും അനുസരിച്ച് വേറെ വേറെയായി, ചിത്രത്തിന്റെ വലതുവശത്തു കാണുന്നതു പോലെ, ക്രമീകരിക്കുന്നു. ഏറ്റവും വലിയ ക്രോമസോം ആദ്യം. അതിന് ക്രോമസോം 1 എന്ന് പേര്. പിന്നെ ക്രോമസോം 2, പിന്നെ മൂന്ന് എന്നിങ്ങനെ 22 ഓട്ടോസോമുകൾ ആദ്യം. പിന്നെ X, Y എന്നിവയും. ഇങ്ങനെ ഉണ്ടാക്കുന്ന ചിത്രങ്ങളെ കാരിയോടൈപ്പ് (Karyotype) എന്നു വിളിക്കുന്നു. കാരിയോടൈപ്പുകൾ പഠിച്ചാണ് ഡൗൺ സിൻഡ്രോം പോലുള്ള പല ജനിതക തകരാറുകളും കണ്ടെത്തുന്നത്. ചൈനീസ് വംശജനായ ജോ ഹിൻ ടിജോ (Joe Hin Tjio) 1955ൽ ഹോളണ്ടിൽ വെച്ച് കണ്ടെത്തിയതാണ് കാരിയോടൈപ്പുകൾ ഉണ്ടാക്കുന്ന രീതി. മനുഷ്യന് 46 ക്രോമസോമുകളാണുള്ളത് എന്ന് ആദ്യമായി സ്ഥാപിച്ചതും അദ്ദേഹമാണ്.

ക്രോമസോമുകളെ കൂടുതൽ കൃത്യതയോടെ കാണാനായത് ബാൻഡിങ്ങ് എന്ന ലബോറട്ടറി രീതിയുടെ കണ്ടുപിടുത്തത്തോടെയാണ്. ലോറെ സെക്ക് (Lore zech) എന്ന ജർമൻ ശാസ്ത്രജ്ഞ 1968ൽ ടോബിയോൺ കാസ്പെർസന്റെ (Torbjörn Caspersson) സ്വീഡനിലുള്ള ലബോറട്ടറിയിലാണ് ഇതിനു തുടക്കമിട്ടത്. പലതരം ചായങ്ങൾ പിടിപ്പിച്ച് മൈക്രോസ്കോപ്പിലൂടെ നോക്കുമ്പോൾ ക്രോമസോമുകളിൽ ഇടവിട്ട് ചായം കൂടുതലുള്ളതും കുറവുള്ളതുമായ പല നീളത്തിലുള്ള ബാൻഡുകൾ കാണാം. ഇത് ബാർ കോഡു പോലെ ഓരോ ക്രോമസോമിനും തനതായ കൃത്യമായ രീതിയിലാണുള്ളത്. ഇതു വഴി ക്രോമസോമുകൾ ഓരോന്നിനേയും തിരിച്ചറിയാൻ കഴിയുന്നു എന്നു മാത്രമല്ല, ഏതെങ്കിലും ഒരു ക്രോമസോമിന്റെ ഒരു ഭാഗം നഷ്ടപ്പെട്ടിട്ടുണ്ടെങ്കിലോ (ഡിലീഷൻ – deletion), രണ്ടു ക്രോമസോമുകളിൽ നിന്ന് രണ്ടു കഷണങ്ങൾ പരസ്പരം കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെട്ടിട്ടുണ്ടെങ്കിലോ (ട്രാൻസ്ലൊക്കേഷൻ – translocation), രണ്ടു ക്രോമസോമുകൾ നീളത്തിൽ ഒട്ടിപ്പിടിച്ച് ഒന്നായിത്തീർന്നിടുണ്ടെങ്കിലോ (ഫ്യൂഷൻ – fusion) ഒക്കെ അത് എളുപ്പത്തിൽ മനസ്സിലാക്കാൻ സാധിക്കും. പല കാൻസറുകളിലും, കാൻസർ കോശങ്ങളിൽ സവിശേഷമായ ട്രാൻസ്ലൊക്കേഷനുകളും ഡിലീഷനുകളുമൊക്കെ കാണാറുണ്ട്. ബാൻഡിങ്ങ് രീതിയിലൂടെയാണ് നാം അതൊക്കെ കണ്ടെത്തുന്നത്. ചിത്രം 2ൽ ഇടത്തുവശത്ത് ലോറെ സെക്ക്, വലതുവശത്ത് ബാൻഡിങ്ങ് ചെയ്ത കാരിയോടൈപ്പ്.

എന്തുകൊണ്ടിഷ്ടം?

ഇനി എന്റെ ഇഷ്ട ക്രോമസോമിലേക്ക്. എന്തുകൊണ്ടാണിത് ഏറ്റവുമിഷ്ടം എന്ന് ആദ്യം പറയാം. ഒന്നാമത്തെ കാരണം ചരിത്രം എന്റെ ഇഷ്ടവിഷയമാണെന്നതാണ്. മാനവകുലത്തിന്റെ ഏറ്റവും നിർണായകമായ ഒരു നിമിഷം രേഖപ്പെടുത്തിയ ചരിത്രം ഈ ക്രോമസോമിൽ ഉറങ്ങിക്കിടക്കുന്നു! അപ്പോൾ എങ്ങിനെ ഇഷ്ടപ്പെടാതിരിക്കും? രണ്ടാമത്തെ കാരണം, മനുഷ്യൻ പരിണാമ പ്രക്രിയയുടെ സൃഷ്ടിയാണെന്നതിന്റെ തെളിവുകളിൽ ഏറ്റവും ശക്തമായൊന്ന് നൽകുന്നത് ഈ ക്രോമസോം ആണെന്ന വസ്തുതയാണ്.

ആൾക്കുരങ്ങുകളുടെ ക്രോമസോമുകൾ

1972ൽ ടർലോ, ദി ഗ്രൂഷി (Turleau C, De Grouchy J) എന്നീ ഫ്രഞ്ച് ശാസ്ത്രജ്ഞർ ബാൻഡിങ്ങ് രീതി ഉപയോഗിച്ച് മറ്റ് ആൾക്കുരങ്ങുകളുടെ ക്രോമസോമുകൾ പരിശോധിച്ചു. അത്ഭുതകരമായിരുന്നു അവർ കണ്ട കാഴ്ച! ചിമ്പാൻസി, ഗോറില്ല, ഒറാങ്ങ്-ഉട്ടാൻ എന്നീ മൂന്ന് ആൾക്കുരങ്ങുകൾക്കും 48 ക്രോമസോമുകളാണുള്ളത്. അതായത് 23 ജോഡി ഓട്ടോസോമുകളും ഒരു ജോഡി സെക്സ് ക്രോമസോമുകളും.

അത്ഭുതമെന്താണന്നല്ലേ? 23 ജോഡിയിൽ 21 ജോഡി ഓട്ടോസോമുകളും ചിമ്പാൻസി, ഗോറില്ല, ഒറാങ്ങ് എന്നിവയിൽ മനുഷ്യന്റെ 21 ക്രോമസോമുകളുകടെ ഏതാണ്ട് അതേ പതിപ്പെന്നു തോന്നും വിധം! ഒറ്റനോട്ടത്തിൽ യാതൊരു വ്യത്യാസവുമില്ല എന്നു തന്നെ പറയാം. നാലു കൂട്ടരും തമ്മിൽ അതിസൂക്ഷ്‌മായി നോക്കിയാൽ വളരെ ചെറിയ ഏതാനും വ്യത്യാസങ്ങൾ മാത്രം. സെക്സ് ക്രോമസോമുകളിലും കാര്യമായ വ്യത്യാസങ്ങളൊന്നുമില്ല. നാലു കൂട്ടരുടേയും 21 ക്രോമസോമുകളും സെക്സ് ക്രോമസോമുകളും അതിവിദൂരമല്ലാത്ത ഒരു പൊതുപൂർവികനിൽ നിന്നു ലഭിച്ചതാണെന്ന പൊതു നിഗമനത്തിലാണ് നാം എത്തിപ്പെടുക. മറ്റ് യുക്തിസഹമായ വിശദീകരണങ്ങൾ ഇതിനില്ല.

അപ്പോൾ ബാക്കി വരുന്നത് മനുഷ്യന്റെ ഒരു ജോഡി ഓട്ടോസോമും മറ്റ് ആൾകുരങ്ങുകളുടെ രണ്ടു ജോഡിയും. മനുഷ്യന്റെ രണ്ടാം ക്രോമസോമിന്റെ സമാനമായി ആൾക്കുരങ്ങുകളിൽ ഒന്നില്ല. പകരമുള്ളത് രണ്ടു ജോഡി ചെറിയ ക്രോമസോമുകളാണ്. ടർലോയും ദി ഗ്രൂഷിയും ഈ രണ്ടു ചെറു ക്രോമസോമുകളും അറ്റത്തോടറ്റം ചേർത്തു വെച്ചു നോക്കിയപ്പോൾ അതിലെ ബാൻഡുകൾ കൃത്യമായി മനുഷ്യന്റെ രണ്ടാം ക്രോമസോമിന്റെ അതേ പോലെയിരിക്കുന്നു! (ചിത്രം 3 കാണുക).

ഇതെങ്ങിനെയാണ് വിശദീകരിക്കാൻ പറ്റുക? ആൾക്കുരങ്ങുകളുടെ പരിണാമ യാത്രയിൽ ഒരു ഘട്ടത്തിൽ ഒരു കൂട്ടത്തിൽ രണ്ടു ക്രോമസോമുകൾ അറ്റത്തോടറ്റം ഒട്ടി ഒന്നായിത്തീർന്നെന്നും ആ കൂട്ടമായിരുന്നു മനുഷ്യനായി പരിണമിച്ചത് എന്നും അനുമാനിക്കുകയാണ് എന്തുകൊണ്ടും യുക്തിസഹം. ചിമ്പാൻസി, ഗോറില്ല, ഒറാങ്ങ്-ഉട്ടാൻ എന്നിവയുടെ പൂർവികർ വഴി പിരിഞ്ഞതിനു ശേഷമാണ് ഈ ക്രോമസോം ഫ്യൂഷൻ നടന്നതെന്നും നമുക്ക് മനസ്സിലാക്കാം (ചിത്രം 4 കാണുക)

ക്രോമസോം 2 ലെ തെളിവുകൾ

മനുഷ്യന്റെ രണ്ടാം ക്രോമസോം ആണ് ഈ കഥയിലെ നായിക എന്നിനി പ്രത്യേകം പറയേണ്ടതില്ലല്ലോ. മേൽ വിവരിച്ച വസ്തുതകളിൽ നിന്ന് മനുഷ്യനും മറ്റ് ആൾക്കുരങ്ങുകൾക്കും താരതമ്യേന അടുത്ത കാലത്ത് ഒരു പൊതുപൂർവിക/ൻ ഉണ്ടായിരുന്നെന്നും മനുഷ്യനിലേക്കുള്ള താവഴിയിൽ ഒരു ഘട്ടത്തിൽ മുൻപുണ്ടായിരുന്ന രണ്ട് ചെറിയ ക്രോമസോമുകൾ തമ്മിൽ കൂടിച്ചേർന്ന് ഒന്നായി എന്നും അനുമാനിക്കാവുന്നതാണ്. ഇതല്ലാതുള്ള സ്വാഭാവിക വിശദീകരണങ്ങൾ മറ്റൊന്നുമില്ല എന്നു തന്നെ പറയാം. ശക്തമായ ഈ അനുമാനത്തിന് തെളിവുകൾ ഉണ്ടോ എന്നതാണ് അടുത്ത ചോദ്യം. ഭാഗ്യവശാൽ അത്തരം തെളിവുകൾ കണ്ടെത്താനുള്ള സാങ്കേതിക വിദ്യകൾ ഇന്ന് ലഭ്യമാണ് – ജിനോമിക്സിന്റെ സങ്കേതങ്ങളിലൂടെ.

ഓരോ ക്രോമസോമിൻ്റേയും രണ്ട് കൈകൾക്കിടയിൽ ഉള്ള വീതി കുറഞ്ഞ ഭാഗമാണ് സെൻട്രോമിയർ. സെൻട്രോമിയറിന്റെ സ്ഥാനം കൂടി പരിഗണിച്ചാണ് കാരിയോടൈപ്പ് ക്രമവും അതിൽ ക്രോമസോമിന്റെ സ്ഥാനവും നിർണയിക്കുന്നതെന്ന് നേരത്തെ സൂചിപ്പിച്ചിരുന്നല്ലോ. രണ്ടു കൈയും സമാനമായ നീളമുള്ള ക്രോമസോമുകളിൽ സെൻട്രോമിയർ മധ്യഭാഗത്താണ് (Metacentric chromosome). ചിലതിൽ ഒരു അറ്റത്തോടടുത്തും (Acrocentric chromosome) മറ്റു ചിലതിൽ തികച്ചും അറ്റത്തുമാണ് (Telocentric chromosome).

സെൻട്രോമിയറിൽ പ്രത്യേക രീതിയിലുള്ള ആവർത്തിത ഡി.എൻ.എ ക്രമങ്ങൾ (repetitive dna sequences) ഉണ്ട്. ആൾക്കുരങ്ങുകളിൽ കാണുന്ന രണ്ട് അക്രോസെൻട്രിക് ക്രോമസോമുകൾ കൂടിച്ചേർന്നാണ് മനുഷ്യന്റെ രണ്ടാം ക്രോമസോം എന്ന മെറ്റാസെൻട്രിക് ക്രോമസോം ഉണ്ടായിരിക്കുന്നത്. അപ്പോൾ ക്രോമസോം 2ൽ രണ്ടു സെൻട്രോമിയറുകൾ കാണേണ്ടതല്ലേ? പ്രവർത്തിക്കുന്ന രണ്ട് സെൻട്രോമിയറുകൾ സാധ്യമല്ലെങ്കിൽ ഒരു സെൻട്രോമിയറിനു പുറമേ ഒന്നിന്റെ അവശിഷ്ടങ്ങളെങ്കിലും കാണില്ലേ? നല്ല സയൻസിന്റെ ലക്ഷണങ്ങളിലൊന്നാണ് പ്രവചനാത്‌മകത (predictability). ഒരു ഹൈപ്പോത്തീസിസ് ശരിയെങ്കിൽ ഇന്ന ഇന്ന നിരീക്ഷണങ്ങളോ പരീക്ഷണഫലങ്ങളോ കാണുമെന്ന് പ്രവചിക്കാൻ കഴിയും. അത്തരം ഒരു പ്രവചനമാണ് സെൻട്രോമിയർ അവശിഷ്ടങ്ങളുടെ കണ്ടെത്തൽ.

അതു പോലെ തന്നെയുള്ള മറ്റൊരു പ്രവചനമാണ് ടീലോമിയറുകളെ പറ്റിയുള്ളത്. എല്ലാ ക്രോമസോമുകളുടെയും രണ്ട് അറ്റങ്ങളിലുമുള്ള ആവർത്തിത സീക്വെൻസുകളാണ് ടീലോമിയറുകൾ. ടീലോമിയറുകളിൽ TTAGGG എന്ന ഡി.എൻ.എ ന്യൂക്ളിയോടൈഡ് ക്രമം പല തവണ ആവർത്തിക്കപ്പെടുന്നു. രണ്ടു ക്രോമസോമുകൾ അറ്റത്തോടറ്റം ചേർന്ന് ഒന്നാവുകയാണെങ്കിൽ അങ്ങിനെ രൂപികരിക്കപ്പെടുന്ന ക്രോമസോമിന്റെ നടുവിൽ ടീലോമിയർ സീക്വെൻസുകളോ അതിന്റെ അവശിഷ്ടമോ കണ്ടെത്തണ്ടേ?

ഹ്യൂമൻ ജിനോം പ്രോജക്ടിന്റെ ഭാഗമായി അരങ്ങേറിയ സാങ്കേതികവിദ്യകളിലൂടെ ഈ രണ്ടു പ്രവചനങ്ങളും ശരിയെന്നു തെളിഞ്ഞു. ക്രോമസോം 2 ൽ ഒരു പ്രവർത്തിക്കുന്ന സെൻട്രോമിയറിനു പുറമേ മറ്റൊരിടത്ത് സെൻട്രോമിയർ സീക്വെൻസുകൾ ഉണ്ടെന്ന് കണ്ടെത്തി. അതു പോലെ ക്രോമസോം 2ന്റെ കൃത്യം നടുക്കു തന്നെ ടീലോമിയർ ആവർത്തന ക്രമങ്ങളും പ്രവചനം ശരി വെച്ചു കൊണ്ട് ഉണ്ടായിരുന്നു. ചിത്രം 5ൽ ഇവ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.

മൂന്നാമതൊരു പ്രവചനം കൂടി സാധ്യമാണ്. അതായത് ക്രോമസോമുകൾ കൂടിച്ചേർന്ന കൃത്യ സ്ഥലത്ത്, അതായത്, ടീലോമിയറുകൾ കൂട്ടിമുട്ടുന്നിടത്ത്, രണ്ടു ക്രോമസോമുകളിലേയും സീക്വെൻസുകൾ എതിർദിശയിൽ ആയിരിക്കണം ഉണ്ടാവേണ്ടത്. കൂടിച്ചേർന്ന ഫ്യൂഷൻ പൊയിൻ്റിന്റെ ഒരു വശത്ത് ക്രമം

TTAGGG TTAGGG TTAGGG TTAGGG എന്നിങ്ങനെയെങ്കിൽ മറുഭാഗത്ത് GGGATT GGGATT GGGATT GGGATT എന്നായിരിക്കണം. ക്രോമസോം 2 ൽ അതു തന്നെയാണ് നമുക്ക് കാണാനാവുന്നത്! (ചിത്രം 6 – ഡി.എൻ.എ യ്ക്ക് രണ്ടു ഇഴകളുണ്ട്. ഇതിൽ ചുവന്ന നിറത്തിൽ കൊടുത്തിരിക്കുന്ന ഇഴകളുടെ ക്രമം ശ്രദ്ധിക്കുക).

പണ്ടൊക്കെ മണ്ണിനടിയിലെ ഫോസ്സിലുകളാണ് പരിണാമത്തിന്റെ പ്രധാന തെളിവുകളായിരുന്നതെങ്കിൽ ഇന്ന് മറ്റൊരുതരം ഫോസ്സിലുകളാണ് അതിശക്തമായ തെളിവുകൾ നൽകിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നത് – കോശങ്ങൾക്കുള്ളിലെ മോളിക്യുലർ ഫോസ്സിലുകൾ! നമ്മുടെ ഓരോ ക്രോമസോമുകളിലും ഇതു പോലെ ഉറങ്ങിക്കിടക്കുന്ന തെളിവുകളുണ്ട്. റിട്രോട്രാൻപോസോണുകളും റിട്രോവൈറസുകളും സ്യൂഡോജീനുകളും മറ്റും മറ്റും മറ്റും. എന്നാൽ ഏറ്റവും നാടകീയമായത് ക്രോമസോം 2 തന്നെ!

വാനരകുലത്തിൽ ആൾക്കുരങ്ങുകളുടെ ശാഖയിൽ നമ്മുടെ സ്ഥാനം കൃത്യമായി രേഖപ്പെടുത്തുന്ന ക്രോമസോം രണ്ടിനോട് ഇഷ്ടം ഇഷ്ടം ഇഷ്ടം.

അധികവായനയ്ക്ക്

Tijo JH, Levan A. The Chromosome Number in Man. Hereditas 1956;42(1‐2):1 – 6.
Caspersson T, Zech L, Johansson C, et al. Identification of human chromosomes by DNA-binding fluorescent agents. Chromosoma. 1970;30(2):215–227.
Turleau C, de Grouchy J. New observations on the human and chimpanzee karyotypes. Identification of breakage points of pericentric inversions. Humangenetik. 1973;20(2):151-7.
Hillier LW, Graves TA et al. Generation and annotation of the DNA sequences of human chromosomes 2 and 4. Nature. 2005;434(7034):724-31
Miga KH. Chromosome-Specific Centromere Sequences Provide an Estimate of the Ancestral Chromosome 2 Fusion Event in Hominin Genomes. J Hered. 2017;108(1):45-52.