വെറും ഈച്ച നൽകുന്ന ജീവശാസ്ത്രപാഠങ്ങള്‍

Read Time:14 Minute

ഡോ.ഷീബ വാസു
പ്രൊഫസർ, ജവഹർലാൽ നെഹ്റു സെന്റർ ഫോർ അഡ്വാൻസ്ഡ് സയന്റിഫിക് റിസർച്ച്, ബെംഗളൂരു.

നമ്മുടെ വീടുകളിൽ അലസമായി ഇടുന്ന വാഴപ്പഴം, മറ്റു പഴക്കഷണങ്ങൾ എന്നിവ – നിരീക്ഷിച്ചുനോക്കൂ. കാന്തികവലയത്തിലെന്നോണം പഴത്തിനുചുറ്റും മൂളിയടുക്കുന്ന ധാരാളം ചെറു പഴയീച്ചകളെ കാണാം. ഇവ സാധാരണയായി വീടുകളിൽ കാണപ്പെടുന്ന വലിയ ഈച്ചകളല്ല. പഴുത്ത് അളിഞ്ഞ പഴങ്ങളിലും തൈര് പോലുള്ള പുളിച്ച ഭക്ഷണപദാർത്ഥങ്ങളിലും ധാരാളമായി കാണപ്പെടുന്നവയാണ് ഈ പഴയീച്ചകൾ.

ഉഷ്ണകാലാവസ്ഥയിൽ, ഡ്രോസോഫില അനാനാസ്സെ (Drosophila annanassae) ഇനത്തിൽപ്പെട്ട പഴയീച്ചകളാണ് ഇങ്ങനെ കാണപ്പെടുന്നവയിൽ ഏറെയും. എന്നാൽ മിതോഷ്ണ കാലാവസ്ഥയിൽ അതിനോട് നല്ല സാമ്യമുള്ള ഡ്രോസോഫില മെലനോഗാസ്റ്റർ (Drosophila melanogaster) എന്ന ഇനത്തിൽപ്പെട്ട പഴയീച്ചകളെയും കാണാം.

ഈ രണ്ടു പഴയീച്ചകളും ഏതാണ്ട് 10,000 – 15,000 വർഷം മുമ്പ് ആഫ്രിക്കയിൽ ജന്മമെടുത്തതായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു. ഡോസോഫില – മെലനോഗാസ്റ്റർ എന്നയിനം പഴയീച്ച ശാസ്തപഠനത്തിൽ പ്രത്യേകിച്ച് ജനിതകപഠനം, കോശ പഠനം, പരിസ്ഥിതിപഠനം, പരിണാമം, നാഡീവ്യൂഹ വ്യവസ്ഥ, കാൻസർ എന്നീ വിഭാഗങ്ങളിലെ പല പ്രശ്നങ്ങൾക്കും ഉത്തരം തരാൻ ഉതകുന്ന ഗവേഷണങ്ങൾക്കുള്ള പ്രധാന പണിയായുധമായി മാറിയിരിക്കുകയാണ്.

ലാറ്റിൻ നാമത്തിൽ നിന്നുത്ഭവിച്ച ‘ഡ്രോസോ ഫില’ എന്ന പദം അർത്ഥമാക്കുന്നത് ‘ഈറൻ – ഇഷ്ടപ്പെടുന്ന’ എന്നാണ്. അതുപോലെ ‘മെലനോഗാസ്റ്റർ’ അതിന്റെ ഇരുണ്ട നിറമുള്ള ഉദരത്തെയും സൂചിപ്പിക്കുന്നു. സാധാരണ ത്രിമാന സൂക്ഷ്മദർശിനിയിലൂടെ നോക്കുമ്പോൾ ഒരു ജോഡി വലിയ ചുവന്ന സംയുക്തനേത്രങ്ങളും ചെറിയ ഈച്ചയുടെ ഉടലിൽനിന്നും ഉയർന്നുവരുന്ന ഒരു ജോഡി മൃദുലമായ ചിറകുകളും കാണാം.

ഡ്രോസോഫില മെലനോഗാസ്റ്റർ (Drosophila melanogaster) – പെണ്ണും ആണും കടപ്പാട് വിക്കിപീഡിയ

ജനിതകരഹസ്യം വെളിപ്പെടുത്തുന്ന ഈച്ച

1800 കളുടെ അവസാനത്തോടെയും 1900-ന്റെ തുടക്കത്തിലുമായി ജനിതകശാസ്ത്രമേഖലയിൽ കേന്ദ്രസ്ഥാനത്തുള്ള തോമസ് ഹണ്ട് മോർഗൻ (Thomas Hunt Morgan 1866-1945) പഴയീച്ചയെ ജീവശാസ്ത്രഗവേഷണത്തിന്റെ മാതൃകാജീവജാലമായി പ്രതിഷ്ഠിച്ചു. മോർഗന്റെ കണ്ടുപിടുത്തങ്ങൾക്കുമുമ്പുതന്നെ ജീവൽപ്രവർത്തനങ്ങൾ മനസ്സിലാക്കുന്നതിൽ കാതലായ പല നേട്ടങ്ങളും കൈവരിക്കുവാൻ കഴിഞ്ഞിരുന്നു. ചാൾസ് ഡാർവിന്റെ പ്രകൃതിനിർധാരണം മൂലമുള്ള പരിണാമസിദ്ധാന്തം, ഗ്രിഗർ മെൻഡലിന്റെ അടിസ്ഥാന പാരമ്പര്യനിയമങ്ങൾ, എല്ലാ ജീവജാലങ്ങളും ഒരു കോശത്തിൽനിന്നും ഉരുത്തിരിഞ്ഞുവന്നതാണെന്ന ഭ്രൂണപഠനത്തിലെ വെളിപ്പെടുത്തൽ എന്നിവ ജീവശാസ്ത്ര മേഖലയിലെ ചില കുതിച്ചുചാട്ടങ്ങളായിരുന്നു. എന്നിരുന്നാലും എങ്ങനെയാണ് ഇത്തരം പ്രതിഭാസങ്ങൾ തമ്മിൽ ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത് എന്നത് ഒട്ടും വ്യക്തമായിരുന്നില്ല.

ഭൂണശാസ്ത്രം ഏറെ ഇഷ്ടപ്പെട്ടിരുന്ന മോർഗനെ, അദ്ദേഹത്തിന്റെ സുഹൃത്തായ എഡ്വിൻ വിൽസന്റെ പ്രചോദനവും, എങ്ങനെയാണ് ബീജ-അണ്ഡ സംയോജനത്തിലൂടെ സിക്താണ്ഡവും (zygote) അതിൽനിന്ന് പൂർണ് കായജീവിയും ഉടലെടുക്കുന്നതെന്ന് മനസ്സിലാക്കുവാനുള്ള താല്പര്യവും ജനിതകസ്വഭാവങ്ങളുടെ തലമുറകളിലൂടെയുള്ള കൈമാറ്റത്തെ ക്കുറിച്ചുള്ള പാരമ്പര്യപഠനത്തിലേക്കു നയിച്ചു.

പരീക്ഷണശാലകളിൽ അനായാസേന വളർത്തുവാൻ കഴിയുന്ന പഴയീച്ചകൾക്ക് തീവ്രമായ അത്തർപ്രജനനത്തിലൂടെ (inbreeding) ജനിതകവ്യതിയാനങ്ങൾക്ക് വിധേയമാക്കി പുതിയ ജീവി വർഗങ്ങളെ പൊടുന്നനെ സൃഷ്ടി ക്കുവാൻ കഴിയുമെന്ന് മോർഗൻ വിശ്വസിച്ചു. രണ്ടുവർഷത്തോളം നടത്തിയ പരീക്ഷണങ്ങളിൽ ഇത്തരം വ്യതിയാനങ്ങൾ നടക്കുന്നതായുള്ള ഒരു സൂചനയും ലഭിക്കാതെ വന്നപ്പോൾ പഴയീച്ചകളെ കുപ്പിയോടെ കളയാനിരിക്കെയാണ്, 1910 ഏപ്രിൽ-മെയ് മാസത്തിൽ ഒരു ദിവസം സാധാരണയിൽ നിന്നും വ്യത്യസ്തമായ വെള്ള നേത്രങ്ങളോടുകൂടിയ ഒരു ഈച്ചയെ വളർത്തു കുപ്പിക്കകത്ത് കാണാനിടയായത്.

ഇഷ്ടികയുടെ ചുവപ്പുനിറമുള്ള നേത്രങ്ങളാണ് സാധാരണയായി അവയ്ക്കുണ്ടാവുക. ഈ വ്യതിയാനം പാരമ്പര്യസ്വഭാവമുള്ളതാണോ എന്നും ഈ സ്വഭാവം പ്രകടമാകുന്നതിന് ലിംഗവുമായി ബന്ധമുണ്ടോ എന്നും അദ്ദേഹം പഠനവിധേയമാക്കി. വ്യതിയാനവിധേയമായ ഈച്ചയും- (വെളുത്ത കണ്ണ്) സാധാരണ ഈച്ചയും (ചുവപ്പ് – കണ്ണ്) സങ്കരണവിധേയമാക്കിയുള്ള ഒന്നാംതലമുറ മുഴുവൻ സാധാരണ പഴയീച്ചകളായിരുന്നു (ചുവപ്പ് കണ്ണ്). ഇത് ഗ്രിഗർ മെൻഡലിന്റെ പാരമ്പര്യനിയമത്തിലെ പ്രകടിത (dominant) സ്വഭാവം ഗുപ്ത (recessive) സ്വഭാവത്തെ മറച്ചുവെക്കുന്നു എന്ന ആശയത്തെ ബലപ്പെടുത്തുന്നതായിരുന്നു.

ക്രോമസോം crossing over – മോർഗന്റെ 1916 ലെ A Critique of the Theory of Evolution പ്രബന്ധത്തിൽ നിന്നും കടപ്പാട് വിക്കിപീഡിയ

ക്രോമസോമുകളുടെ പ്രാധാന്യം

എന്നാൽ ഒന്നാം തലമുറയിലുള്ള ഈച്ചകൾ തമ്മിൽ സങ്കരണവിധേയമാക്കിയപ്പോൾ രണ്ടാം തലമുറയിൽ മുഴുവൻ പെൺ ഈച്ചകൾക്കും സാധാരണ നേത്രങ്ങളും (ചുവപ്പ്) ആൺ ഈച്ചകളിൽ പകുതിക്ക് വ്യതിയാനവിധേയമായ നേത്രങ്ങളും (വെള്ള) ബാക്കി പകുതിക്ക് ചുവപ്പ് നേത്രങ്ങളും ഉള്ളവയായിരുന്നു. അതായത് 2:1:1 എന്ന തോതിൽ. ഇതിൽനിന്നും വെളുത്ത നേത്രങ്ങൾ ഗുപ്തസ്വഭാവമുള്ളതാണെന്നും ചുവപ്പ് നേത്രങ്ങൾ പ്രകടിത സ്വഭാവമുള്ളതാണെന്നും ഇതിന്റെ ജനിതകഘടകം ലിംഗക്രോമസോമുക ളുമായി ബന്ധിപ്പിക്കപ്പെട്ടതാണെന്നും വ്യക്തമാകുന്നു.

വെള്ളയീച്ചകളിൽ വന്ന ഉത്പരിവർത്തനം (mutation) കടപ്പാട് വിക്കിപീഡിയ

ഇതിനോടൊപ്പം മറ്റു രണ്ടു വ്യതിയാനങ്ങളായ ചിറകിന്റെ ആകൃതി, ശരീരനിറം എന്നീ സ്വഭാവ ങ്ങളെയും നിയന്ത്രിക്കുന്ന ‘ജീനുകൾ’ ഒരേ ക്രോമസോമുകളിലാണെന്നും അദ്ദേഹം ഉന്നയിക്കുകയുണ്ടായി. ഇതിലുപരി, സൂക്ഷ്മദർശിനിയുടെ സഹായത്താൽ നാലുജോഡി ക്രോമസോമുകളിൽ ഒരെണ്ണം, ആൺ-പെൺ ഈച്ചകളിൽ വ്യത്യസ്തമാണെന്നും അദ്ദേഹം നിരീക്ഷിച്ചു. തന്റെ വിദ്യാർത്ഥികളായ എ. എച്ച്. സ്റ്റാർട്ട്വന്റ്, എച്ച്. ജെ. മുള്ളർ, സി. ബി. ബ്രിഡ്ജസ് എന്നിവർക്കൊപ്പം മോർഗൻ ഒരുകൂട്ടം ശാസ്ത്രപ്രസിദ്ധീകരണങ്ങളിൽ മെൻഡലിന്റെ പാരമ്പര്യസ്വഭാവങ്ങൾ നിർണയിക്കുന്ന ഘടകങ്ങൾ അഥവാ ജീനുകൾ – ക്രോമസോമുകളിലാണെന്ന് എഴുതി. അവയുടെ തലമുറകളിലൂടെയുള്ള കൈമാറ്റങ്ങൾക്ക് ശക്തമായ തെളിവുകളും വാദങ്ങളും ലേഖനങ്ങളിൽ നിരത്തുകയും ചെയ്തു.

പഴയീച്ചയുടെ (Drosophila melanogaster)യുടെ ജെനറ്റിക് ലിങ്കേജ് മാപ്പ് കടപ്പാട് വിക്കിപീഡിയ

പെരുമാറ്റത്തിന്റെ ജനിതക അടിസ്ഥാനം അറിയാൻ

തുടർന്ന്, ബ്രിഡ്ജസ് എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞൻ പഴയീച്ചയുടെ പുഴുദശയുടെ ഉമിനീർ ഗ്രന്ഥികളിൽ കാണപ്പെടുന്ന അസാമാന്യ വലിപ്പമുള്ള, ധാരാളം തന്തുക്കളോടുകൂടിയ, സ്റ്റെയിൻ (നിറം) ചെയ്യുമ്പോൾ വിവിധ കെട്ടുകൾ (band) രൂപപ്പെടുന്ന നാല് ക്രോമസോമുകളുടെ ജീൻ മാപ്പ് (gene map) രൂപപ്പെടുത്തി. പ്രകൃത്യാ നടക്കുന്ന ഉൽപരിവർത്തനത്തിനു കാത്തിരിക്കാതെ വികിരണ (radiation) വിധേയമാക്കി ഉൽപരിവർത്തനം നടത്തിയ ഈച്ചകളെ സൃഷ്ടിക്കുവാനുള്ള വിദ്യയ്ക്ക് എച്ച്. ജെ. മുള്ളർ, ഏതാണ്ട് ആ സമയത്തുതന്നെ രൂപംകൊടുക്കുകയും ചെയ്തു. തുടർന്നുള്ള ദശകങ്ങളിൽ ഈച്ചകളെ ഉൽപരിവർത്തനം നടത്തുവാൻ, കൃത്യമായ മാർഗങ്ങൾ വികസിപ്പിച്ചെടുക്കുകയും അവ പഠനത്തിനുള്ള മാതൃകാജീവിയായി അതിവേഗം ഉയരുകയും ചെയ്തു. ജീവശാസ്ത്രത്തിന്റെ വിഭിന്നമേഖലകളിൽ വെളിച്ചമേകാൻ, ഏതാനും വർഷങ്ങൾകൊണ്ട് ഈ ‘ഈച്ചയ്ക്ക് സാധ്യമായി. ഈച്ചകളിൽ ഉൽപരിവർത്തനം നടത്തിയ ഫലങ്ങൾ ക്രോഡീകരിച്ച് ഭൂണ വളർച്ചയെക്കുറിച്ച് നടത്തിയ പഠനങ്ങൾക്കും സമാനപ്രവർത്തനങ്ങൾ മനുഷ്യരടക്കമുള്ള ഇതര ജീവികളിൽ നടക്കുന്നുവെന്ന വെളിപ്പെടുത്തലിനുമായി 1995 ൽ മൂന്നു ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് നൊബേൽ പുരസ്കാരം ലഭിക്കുകയുണ്ടായി.

ഈച്ചകളെ ഉപയോഗിച്ച് നൈസർഗികമായ രോഗപ്രതിരോധശക്തി പ്രവർത്തനക്ഷമമാക്കുവാൻ നടത്തിയ പഠനങ്ങൾക്ക് 2011 ൽ യൂൾസ് ഹോഫ്മാനും നൊബേൽ സമ്മാനം പങ്കിടുകയുണ്ടായി. ഇതിനുപരി, പെരുമാറ്റത്തിന്റെ ജനിതക അടിസ്ഥാനത്തിനും പരിണാമപഠനത്തിനും വൈദ്യരംഗത്തും നാഡീവ്യൂഹസംബന്ധമായ രോഗങ്ങൾ, കാൻസർ മുതലായ മേഖലയിലെ പഠന ങ്ങൾക്കും പഴയീച്ച വളരെ ഉപകാരപ്രദമായി.

ജീവശാസ്ത്രം പഠിക്കാൻ ‘ഈച്ച’

പരീക്ഷണശാലകളിൽ ജീവശാസ്ത്രത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനതത്വങ്ങൾ പഠിക്കുവാൻ ഉതകുന്ന ഉത്തമജീവിയാണ് പഴയീച്ച. കാരണം, ഇവയെ എളുപ്പത്തിൽ വളർത്തുവാനും പരീക്ഷണശാലകളിൽ കുറഞ്ഞചെലവിൽ നിലനിർത്തുവാനും പരീക്ഷണങ്ങൾ നടത്തുവാനും കഴിയുന്നു. ഇവയെ പഞ്ചസാര, ധാന്യമാവ്, യീസ്റ്റ്, അഗാർ എന്നീ ചേരുവകൾ ഉപയോഗിച്ചുണ്ടാക്കുന്ന ഭക്ഷണത്തിൽ വളർത്തുവാനും ഐസ് മുതലായ വസ്തു ക്കൾ ഉപയോഗിച്ചു മയക്കുവാനും ത്രിമാന സൂക്ഷ്മദർശിനി ഉപയോഗിച്ച് നിരീക്ഷിക്കുവാനും കഴിയുന്നു. ഇവയെ ഗ്ലാസ് കുപ്പുകളിൽ വളർത്തുവാനും അന്തരീക്ഷ ഊഷ്ടാവിൽ (22°C-26°C) നിലനിർത്തുവാനും കഴിയും. ഈച്ചകളെ ഉപയോഗിച്ച് പ്രകാശമുള്ളിടത്തേക്ക് അവയ്ക്ക് സഞ്ചരിക്കുവാനുള്ള ആസക്തി (positive phototaxis), ഭക്ഷണത്തിന്റെ അടുത്തേക്ക് നീങ്ങുവാനുള്ള കഴിവ് എന്നിവ പരീക്ഷിക്കുവാനും ഉൽപരിവർത്തനം നടത്താത്ത സാധാരണ ഈച്ചകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തി പെരുമാറ്റപൂചകം കണ്ടുപിടിക്കുവാനും ക്ലാസ് മുറികളിൽ നമുക്ക് സാധിക്കും.

പാഠ്യപദ്ധതി അനുവദിക്കുകയാണെങ്കിൽ, ഉൽപരിവർത്തനം നടത്തിയ ജീനുകൾ എങ്ങനെ തലമുറകളിലൂടെ കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നുവെന്നും ഈച്ചസമൂഹത്തിൽ എന്തുമാത്രം നിലനില്ക്കുന്നുവെന്ന് കണ്ടെത്തുവാനും തന്മൂലം പരിണാമപ്രക്രിയയുടെ ഒരു ചിത്രം ചെറിയ കാലയളവുകൊണ്ട് (3-4 മാസം) വിദ്യാർത്ഥികൾക്ക് നിരീക്ഷിക്കുവാനും കഴിയും. അങ്ങനെ, പഴയീച്ചയ്ക്ക് ജീവശാസ്ത്രത്തിലെ വിവിധ ആശയങ്ങളുടെ പഠനം ആവേശജനകവും വെല്ലുവിളി നിറഞ്ഞതുമായ അനുഭവമാക്കി മാറ്റുവാൻ സാധിക്കും.

പരിഭാഷ: ഡോ. അരവിന്ദൻ താരമ്മൽ- കടപ്പാട് 2018 ആഗസ്റ്റ് ലക്കം ശാസ്ത്രകേരളം