പാർശ്വ ജീൻ വിനിമയം

ഒരു ജീവിയിൽ നിന്നും തികച്ചും വ്യത്യസ്തമായ മറ്റൊരു ജീവിയിലേക്ക് നടക്കുന്ന ജനിതക വസ്തുവിന്റെ കൈമാറ്റപ്രക്രിയ. പ്രധാനമായും ബാക്റ്റീരിയ, പ്രോട്ടിസ്റ്റുകൾ തുടങ്ങിയ സൂക്ഷ്മജീവികളിലാണ് ഇത്തരം ജീൻകൈമാറ്റം നടക്കുന്നത്. എന്നാൽ ഫംഗസ്, ചില സസ്യങ്ങൾ, അപൂർവം ചില ജന്തുക്കൾ എന്നിവയിലും ഇത്തരം ജീൻ വിനിമയം നടക്കുന്നുണ്ട്. സാധാരണ ജീൻകൈമാറ്റ രീതിയിൽ ലൈംഗിക-അലൈംഗിക പ്രത്യുത്പാദന പ്രക്രിയകളിലൂടെ മാതാപിതാക്കളിൽ നിന്നും സന്തതികളിലേക്ക് ലംബമായാണ് ജീനുകൾ പ്രേഷണം (vertical transfer) ചെയ്യപ്പെടുന്നത്. എന്നാൽ പാർശ്വ ജീൻ വിനിമയത്തിലാകട്ടെ വ്യത്യസ്ത സ്പീഷീസിൽപ്പെട്ടതോ ജനുസിൽപ്പെട്ടതോ ആയ ജീവികൾ തമ്മിൽപ്പോലും ജനിതകവ്യം കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. (ഉദാ. അഗ്രോബാക്റ്റീരിയം സ്പീഷീസിൽ മാത്രം കാണപ്പെട്ടിരുന്ന ‘rol’ എന്ന ജീനിനെ പുകയിലച്ചെടിയിലും കണ്ടുവരുന്നു.) ജീവിയുടെ ജനിതകദ്രവ്യത്തിലെ വളരെ ചെറിയ ഒരു ശതമാനം ജീനുകൾ മാത്രമേ ഈ രീതിയിൽ കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നുള്ളു.

1960-കളുടെ തുടക്കത്തിലാണ് പാർശ്വ ജീൻ വിനിമയത്തിന്റെ സാധ്യതയെപ്പറ്റി ശാസ്ത്രലോകം മനസ്സിലാക്കുന്നത്. പാർശ്വജീൻ വിനിമയം ഏറ്റവും കൂടുതൽ നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ളതും പഠനവിധേയമാക്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ളതും ബാക്റ്റീരിയങ്ങളിലാണ്. പ്രധാനമായും വൈറസുകൾ, പ്ലാസ്മിഡുകൾ എന്നിവ വഴിയാണ് ഇത്തരം ജീൻ കൈമാറ്റം സാധ്യമാകുന്നത്. ഇതുകൂടാതെ രൂപാന്തരീകരണം (transformation), പരിവർത്തനം (transduction), സംയോജനം (conjugation) എന്നീ പ്രവർത്തനങ്ങളിലുടെയും പാർശ്വ ജീൻവിനിമയം നടക്കുന്നുണ്ട്. ഇത്തരം ജീൻ വിനിമയത്തിലൂടെ രോഗകാരികളായ ബാക്റ്റീരിയങ്ങൾക്കു ലഭിക്കുന്ന ജീനുകൾ അവയെ ഔഷധങ്ങളോട് പ്രതിരോധശേഷിയുള്ളവ (antibiotic resistant)യാക്കി മാറ്റുന്നുണ്ട്.

എന്റമീബിയ ഹിസ്റ്റോളിക്ക് എന്ന പ്രോട്ടിസ്റ്റയിൽ നടത്തിയ ജനിതക പരിശോധനയിൽ 96 ജീനുകൾ വിവിധ പ്രോകാരിയോട്ടുകളിൽ നിന്നും പാർശ്വ ജീൻവിനിമയത്തിലൂടെ ഇവയ്ക്കു ലഭിച്ചവയാണെന്ന് കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്. യൂകാരിയോട്ടുകളിലെ പാർശ്വ ജീൻവിനിമയം ഏറ്റവും പഠനവിധേയമാക്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ളത് ഫംഗസുകളിലാണ്. വായുരഹിത അവസ്ഥയിൽ പിരമിഡിൻ ബേസുകൾ നിർമിക്കാനുള്ള കഴിവ് യീസ്റ്റിനു (Saccharomyces cerevisiae)ലഭിച്ചത് ഒരു ബാക്റ്റീരിയയിൽ നിന്നും പാർശ്വജീൻ വിനിമയത്തിലൂടെയാണെന്ന് മനസ്സിലാക്കാൻ കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്.

പ്രധാനമായും പരാദങ്ങൾ, ധ്യതരൂഹങ്ങൾ (epiphytes) എന്നിവയാണ് സസ്യങ്ങളിലെ പാർശ്വജീൻ വിനിമയ വർത്തികൾ. വിവിധതരം സസ്യസ്പീഷീസ് തമ്മിലും ഒരു സസ്യവും അതിനെ ആശ്രയിച്ച് ജീവിക്കുന്ന ഫംഗസ് പോലുള്ള സൂക്ഷ്മജീവികൾ തമ്മിലും പാർശ്വ ജീൻ വിനിമയം നടക്കുന്നുണ്ട്. ഉദാഹരണമായി അർബുദത്തിനെതിരായി പ്രവർത്തിക്കാൻ ശേഷിയുള്ള ടാക്സോൾ എന്ന പദാർഥം ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന ഒരു വൃക്ഷമാണ് ടാക്സസ് ബക്സേറ്റ. ഈ വൃക്ഷത്തിൽ പരാദമായി ജീവിക്കുന്ന ചില ഫംഗസുകളിൽ “ടാക്സോൾജീനിന്റെ സാന്നിധ്യം നിർണയിച്ചിട്ടുണ്ട്. റിട്രോ വൈറസുകൾ, റിട്രോ ട്രാൻസ്പോസോണുകൾ, ചാടുന്ന ജീനുകൾ (jumping genes) തുടങ്ങിയവയും സസ്യങ്ങളിലെ പാർശ്വ ജീൻവിനിമയത്തിനു കാരണമാകുന്നവയാണ്. റിട്രോവൈറസുകൾ ആതിഥേയ ജീവിയുടെ ന്യൂക്ലിയസിൽ വച്ച് ഡിഎൻഎ നിർമിക്കുകയും ആതിഥേയ ഡിഎൻഎയിൽ കയറികൂടുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇങ്ങനെ ആതിഥേയ ഡിഎൻഎയിൽ കാണപ്പെടുന്ന വൈറൽ ഡിഎൻഎ പ്രോവൈറസ് എന്നറിയപ്പെടുന്നു. ഒരു കോശത്തിലുള്ള മൈറ്റോകോൺഡ്രിയ, ക്ലോറോപ്ലാസ്റ്റ് എന്നിവയിൽ നിന്നും ജനിതകവസ്തുക്കൾ മറ്റു കോശങ്ങളിലെ ന്യൂക്ലിയസിലേക്കു കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നതും ഒരു തരത്തിലുള്ള പാർശ്വ ജീൻവിനിമയമായി പരിഗണിച്ചുവരുന്നു.

ജന്തുക്കളിൽ പാർശ്വ ജീൻ വിനിമയത്തിന്റെ തോത് താരതമ്യേന വളരെക്കുറവാണ്. ട്രാൻസ്പോസോണുകളാണ് ഇത്തരം ജീൻവിനിമയത്തിനു പ്രധാന ഉദാഹരണം. ഹൈഡ്ര, പ്രാണികൾ, നിമറ്റോഡുകൾ എന്നീ വിവിധ വിഭാഗങ്ങളിൽപ്പെടുന്ന ജീവികളിൽ ഒരേതരം ജീനുകൾ കാണപ്പെടുന്നത് പാർശ്വ ജീൻവിനിമയത്തിനു ഉദാഹരണമായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു. കല്ലോസോബ്രക്കസ് ചൈനൻസിസ് എന്ന ഷഡ്പദത്തിൽ പരാദമായി ജീവിക്കുന്ന വോൾബാച്ചിയ എന്ന ബാക്റ്റീരിയയിലുള്ള ചില ജീനുകൾ ഈ ഷഡ്പദത്തിന്റെ X ക്രോമസോമിൽ കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്. ഇത് ജീവികളിലെ പാർശ്വ ജീൻവിനിമയത്തിനു തെളിവാണ്.

ഓരോ ജീവിയുടെയും വംശാവലി നിശ്ചയിക്കുന്നതിൽ അതിന്റെ ജനിതകവസ്തുക്കൾക്കുള്ള പങ്ക് സുപ്രധാനമാണ്. അതിനാൽ ജീൻ വേർതിരിച്ചെടുക്കലും (gene isolation) അതിന്റെ അനുക്രമ പരിശോധന നടത്തുന്നതുമെല്ലാം ആ ജീവിയുടെ പരിണാമപ്രക്രിയയെക്കുറിച്ച് മനസ്സിലാക്കാൻ ശാസ്ത്രജ്ഞരെ വളരെയധികം സഹായിക്കുന്നുണ്ട്. എന്നാൽ പാർശ്വ ജീൻവിനിമയം, ഒറ്റ ജീൻ ആധാരമാക്കിയുള്ള വംശവൃക്ഷത്തിൽ ചില പൊരുത്തക്കേടുകൾ സൃഷ്ടിക്കാറുണ്ട്. ഉദാഹരണമായി 16S rRNA എന്ന ജീനിനെ ആധാരമാക്കിയാണ് ബാക്റ്റീരിയങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള വംശാവലി ബന്ധം പൊതുവേ നിർണയിക്കുന്നത്. എന്നാൽ പാർശ്വ ജീൻവിനിമയത്തിലൂടെ ഈ ജീൻ തികച്ചും വ്യത്യസ്തമായ മറ്റൊരുവിഭാഗം ബാക്റ്റീരിയയിലേക്ക് കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടാനുള്ള സാധ്യതയുണ്ട്. അങ്ങനെ സംഭവിച്ചാൽ ഈ ജീനിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള വംശ വൃക്ഷത്തിൽ രണ്ട് വ്യത്യസ്തവിഭാഗത്തിൽപ്പെടുന്ന ബാക്റ്റീരിയങ്ങളെ ഒരേ വിഭാഗത്തിൽ ഉൾപ്പെടുത്തേണ്ടതായി വരും. ഇത് വംശ വൃക്ഷത്തിന്റെ ആധികാരികതയെപ്പോലും ബാധിക്കാം. ഈ പ്രശ്നം പരിഹരിക്കാനായി, ഒരു ജീനിനു പകരം ഒരു ജീവിയുടെ ജീനോം മുഴുവനായിത്തന്നെയും പഠനവിധേയമാക്കി വർഗീകരണം നടത്താനും പരിണാമപ്രക്രിയയെപ്പറ്റി കൂടുതൽ മനസ്സിലാക്കാനുമാണ് ശാസ്ത്രജ്ഞർ ഇപ്പോൾ ശ്രമിക്കുന്നത്.

---