Read Time:15 Minute

Life Finds a Way

ജീവൻ ഒരു വഴി കണ്ടെത്തുന്നു

‘സിന്തറ്റിക്’ ജീവകോശം  ഒരു സാധാരണ ജീവകോശം പോലെ  തന്നെ പരിണാമവഴിയിൽ ഗണ്യമായ പരിണാമദൂരം പിന്നിട്ട ശാസ്ത്ര ഗവേഷണ കഥ

ഡോ. പ്രസാദ് അലക്സ് എഴുതുന്നു


ജുറാസിക് പാർക്ക് എന്ന സയൻസ് ഫിക്ഷൻ ചിത്രത്തിലെ സംഭാഷണ ശകലമാണ് തലക്കെട്ടായി എടുത്തിരിക്കുന്നത്. ഹോളിവുഡിലെ വിഖ്യാത ചലച്ചിത്രകാരൻ സ്റ്റീഫൻ സ്പീൽബർഗ് 1993 ലെ ചിത്രത്തിൽ ‘ജുറാസിക്’ യുഗത്തിലെ ദിനോസറുകളെ അവയുടെ പൗരാണിക ജനിതകശേഷിപ്പുകളിൽ ‘കൃത്രിമമായി’ ജീവൻ വയ്പിച്ച കഥയാണ് പറഞ്ഞത്. പ്രശസ്ത നടനായ ജെഫ് ഗോൾഡ്ബ്ലത്തിന്റെ  കഥാപാത്രമായ ഇയാൻ മാൽക്കം സഹപ്രവർത്തകരോട് പറയുന്ന സംഭാഷണത്തിൽ നിന്നാണ് തലക്കെട്ടിലെ വാചകമെടുത്തിരിക്കുന്നത്. സംഭാഷണം ഏതാണ്ടിങ്ങനെയാണ്.

“പരിണാമത്തിന്റെ ചരിത്രം നമ്മെ പഠിപ്പിക്കുന്ന ഒരു കാര്യമുണ്ടെങ്കിൽ അത് ജീവനെ ഒതുക്കിനിര്‍ത്തുക സാദ്ധ്യമല്ല എന്നതാണ്. ജീവൻ തടസ്സങ്ങൾ ഭഞ്ജിച്ച്‌ സ്വതന്ത്രമാകുന്നു. നവ മേഖലകളിലേക്ക് വികസിക്കുന്നു. പലപ്പോഴും അപകടകരമാംവിധം വിഘ്നങ്ങളിൽ കൂട്ടിയിടിച്ചും വീണുടഞ്ഞും വേദനാജനകമായിരിക്കും പ്രയാണം, പക്ഷേ ജീവൻ ഒരു വഴി കണ്ടെത്തുക തന്നെ ചെയ്യും”

“Listen, if there’s one thing the history of evolution has taught us, it’s that life will not be contained. Life breaks free–it expands to new territories and it crashes through barriers painfully, maybe even dangerously, I’m simply saying that life finds a way.”

ദിനോസറൊന്നുമല്ലെങ്കിലും ‘സിന്തറ്റിക്’ ജീവകോശം  ഒരു സാധാരണ ജീവകോശം പോലെ  തന്നെ പരിണാമവഴിയിൽ ഗണ്യമായ പരിണാമദൂരം പിന്നിട്ട ശാസ്ത്ര ഗവേഷണ കഥയാണ് ഇവിടെ പറയുന്നത്. ഒരു ഏകകോശജീവിയുടെ പരിമിതമായ ജനിതകഖണ്ഡങ്ങൾ കൂട്ടിച്ചേർത്ത് സൃഷ്ടിച്ചെടുത്ത ജീനോം മറ്റൊരു കോശത്തിൽ നിക്ഷേപിച്ചാണ് അത് സാദ്ധ്യമാക്കിയത്. അതിനെ വാച്യാർത്ഥത്തിൽ പൂർണ്ണമായും ‘കൃത്രിമജീവൻ‘ എന്ന് പറയാൻ കഴിയുമോ എന്നറിയില്ല. ഉത്ഭവകോശത്തിന്റെ ജീനോമിലെ പ്രോട്ടീനുകൾ കോഡ് ചെയ്യുന്ന യഥാർത്ഥ ജീനുകളിൽ 45 ശതമാനം ഒഴിവാക്കപ്പെട്ടിട്ടും, 300 ദിവസം നീണ്ടുനിന്ന ലബോറട്ടറി പരീക്ഷണത്തിൽ പരിതഃസ്ഥിതികളോട്‌ അനുകൂലനം നേടാനും പ്രതികൂല സാഹചര്യങ്ങളെ നേരിടാനുമുള്ള ശേഷി ആർജ്ജിക്കാനും അതിന് കഴിഞ്ഞു. ജനിതകമായി വരുത്തിയ പരിമിതികൾക്കിടയിലും പരിണാമം സംഭവിക്കുന്നുവെന്ന് പരീക്ഷണം സന്ദേഹങ്ങൾക്കിടയില്ലാതെ വ്യക്തമാക്കി.

ഹോളിവുഡ് ചിത്രത്തിലെപ്പോലെ പതിയിരിക്കുന്ന വെലോസിറാപ്റ്ററുകളൊന്നും (Velociraptor)  പരിണാമ ജീവശാസ്ത്രജ്ഞനായ ജെയ് ടി. ലെനന്റെ (Jay T. Lennon) ലാബിൽ നമുക്ക് കണ്ടെത്താനാവില്ല. പക്ഷേ ഇൻഡ്യാന യൂണിവേഴ്‌സിറ്റി ബ്ലൂമിംഗ്‌ടണിലെ കോളേജ് ഓഫ് ആർട്‌സ് ആൻഡ് സയൻസിലെ ഡിപ്പാർട്ട്‌മെന്റ് ഓഫ് ബയോളജിയില്‍ പ്രൊഫസറായ ലെനനും അദ്ദേഹത്തിന്റെ സഹപ്രവർത്തകരും ജീവൻ തീർച്ചയായും ഒരു വഴി കണ്ടെത്തുന്നുവെന്ന് നമുക്ക് കാണിച്ചു തരുന്നു. ലെനന്റെ ഗവേഷക സംഘംകൃത്രിമമായി’ നിർമ്മിച്ചെടുത്ത ഒരു മിനിമൽ അഥവാ പരിമിത ജീവകോശമുപയോഗിച്ചാണ് ഗവേഷണം നടത്തിയത്. അതിന്റെ അവശ്യ ജീനുകൾ മാത്രം ബാക്കിയാക്കി മറ്റെല്ലാം നീക്കം ചെയ്തിരുന്നു. അത്തരമൊരു പരിമിത കോശത്തിന് സാധാരണ കോശത്തെപ്പോലെ വേഗത്തിൽ പരിണമിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് സംഘം കണ്ടെത്തി. വഴക്കത്തോടെ പരിതസ്ഥിതികളോട് അനുകൂലനപ്പെടാനുള്ള ശേഷി ഒട്ടും പ്രതീക്ഷിക്കാനാവത്ത പരിമിതമായ അസ്വാഭാവിക ജീനോം മാത്രമുണ്ടായിട്ടും പരിണാമത്തിലൂടെ ആർജ്ജിച്ചു. അതായത് ജീവൻ അതിന്റെ വഴി തേടി എന്നര്‍ത്ഥം.

ജെയ് ടി. ലെനൻ (Jay T. Lennon)

“ജീവനിൽ  ശരിക്കും തകരാതെ തുടരുന്ന  എന്തെങ്കിലും ഉണ്ടെന്ന് തന്നെ തോന്നുന്നു,” ലെനൻ പറയുന്നു. “നമുക്ക് ഇത് കേവലം അവശ്യകാര്യങ്ങളിലേക്ക് മാത്രമായി  ലഘൂകരിക്കാം, പക്ഷേ അത് പരിണാമ പ്രക്രിയ നടക്കുന്നതിനെ തടയുന്നില്ല.”

പഠനത്തിനായി, ലെനന്റെ സംഘം മൈകോപ്ലാസ്മ മൈകോയിഡ്സ് (Mycoplasma mycoides) JCVI-syn3B എന്ന ‘സിന്തറ്റിക്’ ഏക കോശ ജീവിയെയാണ് ഉപയോഗിച്ചത്.  ആടുകളുടെയും സമാനമായ മറ്റു  മൃഗങ്ങളുടെയും കുടലിൽ സാധാരണയായി കാണപ്പെടുന്ന എം.മൈകോയിഡുകൾ എന്ന ബാക്ടീരിയയുടെ ഒരു ചുരുക്കിയ പതിപ്പ് എന്ന് പറയാം. സഹസ്രാബ്ദങ്ങളായി, പരാദമായി തുടർന്ന ബാക്ടീരിയയ്ക്ക് സ്വാഭാവികമായി തന്നെ പരിണാമത്തിൽ അതിന്റെ പല ജീനുകളും നഷ്ടപ്പെട്ടിരുന്നു. കാരണം അത് പോഷണത്തിനായി ആശ്രയിച്ചിരുന്നത് അതിന്റെ ആഥിതേയ ജീവിയെയാണ്. കാലിഫോർണിയയിലെ ജെ ക്രെയ്ഗ് വെന്റർ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ടിലെ ഗവേഷകരാണ് ഈ ജീൻ ശോഷണം ‘കൃത്രിമമായി’ ഒരു പടി കൂടി മുന്നോട്ട് കൊണ്ട് പോയത്. 2016-ൽ, അവർ 901 ജീനുകളിൽ 45 ശതമാനവും പ്രകൃതിദത്തമായ M. mycoides ജീനോമിൽ നിന്ന് ഒഴിവാക്കി. സ്വധർമ്മനിർവ്വഹണ ശേഷിയുള്ള  കോശജീവിതത്തിന് ആവശ്യമായ ഏറ്റവും ചുരുങ്ങിയ ജീനുകൾ മാത്രം അടങ്ങിയ ജീനോം സൃഷ്ടിച്ചെടുത്തു. 493 ജീനുകൾ മാത്രമുള്ള, M. mycoides JCVI-syn3B ന്റെ  ജീനോം അറിയപ്പെടുന്ന ഏതൊരു സ്വതന്ത്ര ജീവിയുടേതിനേക്കാളും ചെറുതാണ്. താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, സ്വതന്ത്ര ജീവികളായ ബാക്ടീരിയകളിൽ 1500 മുതൽ 7500 വരെയൊക്കെയാണ് ജീനുകളുടെ എണ്ണം. മനുഷ്യ ജീനോമിനെക്കുറിച്ചുള്ള ഇപ്പോഴത്തെ അനുമാനം 40000 ത്തോടടുത്താണ്. പൊതുവെ പല മൃഗങ്ങളുടെയും സസ്യങ്ങളുടെയും ജീനോമുകളിൽ 20,000-ത്തിലധികം ജീനുകൾ അടങ്ങിയിട്ടുണ്ട്.

mycoides JCVI-syn3B -കോശങ്ങളുടെ കൂട്ടം – 15,000 മടങ്ങ് വലുതാക്കിയ ഇലക്‌ട്രോൺ മൈക്രോഗ്രാഫ് ചിത്രം. mycoides JCVI-syn3B – ൽ 500-ൽ താഴെ ജീനുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. Credit : Tom Deerinck and Mark Ellisman 

തത്വത്തിൽ, ഏറ്റവും ലളിതമായ ജീവരൂപത്തിന് പ്രവർത്തനപരമായ ആവർത്തനങ്ങൾ വഹിക്കുന്ന ഘടകങ്ങളൊന്നും ഉണ്ടാകില്ല, മാത്രമല്ല ജീവന് ആവശ്യമായ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ജീനുകൾ മാത്രമേ അത് വഹിക്കുന്നുണ്ടാവുകയുമുള്ളൂ. അത്തരത്തിലുള്ള ഒരു ജീവിയിലെ ഏതെങ്കിലും ജനിതക മാറ്റം  ഒന്നോ അതിലധികമോ കോശ പ്രവർത്തനങ്ങളെ മാരകമായി തടസ്സപ്പെടുത്താൻ സാദ്ധ്യത വളരെ കൂടുതലാണ്. തന്മൂലം പരിണാമം പ്രവർത്തനക്ഷമമാകുന്നതിന് വെല്ലുവിളികള്‍ ഉണ്ടാകുന്നു. ഇങ്ങനെ അവശ്യ ശ്രേണികൾ മാത്രം വഹിക്കുന്ന ജീനോമുകളുള്ള ജീവികൾക്ക് പോസിറ്റീവ് സെലക്ഷൻ പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയുന്ന വളരെ കുറച്ച് ലക്ഷ്യജീനുകളാണുണ്ടാവുക. അങ്ങനെ അനുകൂലനപ്പെടാനുള്ള അവസരങ്ങൾ അവയ്ക്ക് പരിമിതപ്പെടുന്നു.

mycoides JCVI-syn3B ലബോറട്ടറി സാഹചര്യങ്ങളിൽ വളരാനും വിഭജിക്കാനും കഴിയുമെന്ന് വ്യക്തമായിട്ടുള്ളതാണ്. എങ്കിലും, കാലക്രമേണ പരിണാമത്തിന്റെ സമ്മർദ്ദങ്ങളോട് ഒരു ‘പരിമിത കോശം‘ എങ്ങനെ പ്രതികരിക്കുമെന്ന് അറിയാൻ ലെനനും സഹപ്രവർത്തകരും താല്പര്യപ്പെട്ടു. പ്രത്യേകിച്ച് പ്രകൃതിനിർദ്ധാരണം പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയുന്ന പരിമിതമായ ലക്ഷ്യസ്ഥാനങ്ങളുടെയും. പുതിയ മ്യൂട്ടേഷനുകൾ സൃഷ്ടിക്കാവുന്ന, അനുമാനിക്കാനാവത്ത അനന്തരഫലങ്ങളുടെയും സാഹചര്യത്തിൽ കാര്യങ്ങൾ എങ്ങനെയാകുമെന്നറിയാൻ കൂടുതൽ ഔത്സുക്യമുണ്ടായിരുന്നു.

mycoides JCVI-syn3B-യെ പരാമർശിച്ച് ലെനൻ പറയുന്നു, “അതിന്റെ ജീനോമിലെ ഓരോ ജീനും അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്. മ്യൂട്ടേഷനുകൾക്ക് ഒന്ന് ചലിക്കാൻ പോലും ഇടമില്ലെന്ന പരികല്പന ഒരാൾക്ക് സ്വീകരിക്കാം, അത് ആ ജീവി പരിണമിക്കാനുള്ള സാധ്യത തുലോം പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു.”

പക്ഷേ M. mycoides JCVI-syn3B ന് വാസ്തവത്തിൽ, ഉയർന്ന മ്യൂട്ടേഷൻ നിരക്ക് ഉണ്ടെന്നാണ് ഗവേഷകർ കണ്ടെത്തിയത്. അതിനായി 2000 ബാക്ടീരിയൽ തലമുറകൾ, അതായത് ഏകദേശം 40,000 വർഷത്തെ മനുഷ്യ പരിണാമത്തിന് തുല്യമായ 300 ദിവസത്തേക്ക് പരീക്ഷണശാലയിൽ വളർന്ന് സ്വതന്ത്രമായി പരിണമിക്കാൻ അനുവദിച്ചു. അങ്ങനെയാണ് ഉയർന്ന പരിണാമ നിരക്കുണ്ടെന്ന് കണ്ടെത്തിയത്.

300 ദിവസം പരിണമിച്ച ഇവയെ ഏറ്റവും യഥാർത്ഥ, നോൺ-മിനിമൽ എം. മൈകോയ്ഡുകളുമായും  അതുപോലെ തന്നെ പരിണമിച്ചിട്ടില്ലാത്ത പുതിയ മിനിമൽ  കോശങ്ങളുടെ സ്ട്രെയിനുമായും താരതമ്യപ്പെടുത്തുന്ന പരീക്ഷണങ്ങളണായിരുന്നു അടുത്ത ഘട്ടം. താരതമ്യ പരിശോധനകളിൽ, ഗവേഷകർ ഒറ്റ പരീക്ഷണമാധ്യമത്തിൽ തുല്യ അളവിലുള്ള സ്ട്രെയിനുകൾ ഒരുമിച്ച് വളരാനനുവദിച്ച് വിലയിരുത്തി. പരിതസ്ഥിതിക്ക് ഏറ്റവും അനുയോജ്യമായ സ്ട്രെയിൻ കൂടുതൽ അംഗസംഖ്യയുള്ളതായി മാറി.

ബാക്ടീരിയയുടെ നോൺ-മിനിമൽ പതിപ്പ്, അതായത് ജീനോമിൽ കൃത്രിമമായി മാറ്റങ്ങൾ വരുത്താത്ത പരിണാമ വിധേയമാവാത്ത മിനിമൽ പതിപ്പിനെ എളുപ്പത്തിൽ മറികടക്കുന്നതായി കണ്ടെത്തി. എന്നാൽ 300 ദിവസം പരിണമിച്ച മിനിമൽ ബാക്‌ടീരിയ നോൺ മിനിമൽ പതിപ്പിനോട് ഏറെക്കറെയൊക്കെ താരതമ്യം ചെയ്യാവുന്ന രീതിയിൽ മെച്ചപ്പെട്ടിരുന്നു. ജീനോം ശോഷണം കാരണം നഷ്‌ടപ്പെട്ട മിക്ക ശേഷിയും ഫലപ്രദമായി വീണ്ടെടുത്തിരുന്നു. അവയിൽ പരിണാമത്തിലൂടെ ഏറ്റവും കൂടുതൽ വ്യതിയാനമുണ്ടായിരുന്ന ജീനുകളെ ഗവേഷകർ തിരിച്ചറിഞ്ഞു. ഈ ജീനുകളിൽ ചിലത് കോശത്തിന്റെ ഉപരിതലം നിർമ്മിക്കുന്നതിൽ ഉൾപ്പെട്ടതാണ്, മറ്റു പലതിന്റെയും പ്രവർത്തനങ്ങൾ വെളിവായിട്ടില്ല.

ലളിതമായ ജീനോമുകളുള്ള ജീവികൾ പരിണാമപരമായ വെല്ലുവിളികളെ എങ്ങനെ തരണം ചെയ്യുന്നു എന്ന് മനസ്സിലാക്കുന്നത് ജീവശാസ്ത്ര രംഗത്തെ ഗവേഷണങ്ങളെ മുന്നോട്ട് കൊണ്ട് പോകാൻ പല രീതിയിൽ സഹായകരമാവുമെന്നാണ് പ്രതീക്ഷ.  ദീർഘകാലമായി ഉത്തരം കിട്ടാത്ത പ്രശ്നങ്ങൾക്ക് സുപ്രധാനമായ തുമ്പുകൾ കിട്ടുമെന്ന് ഗവേഷകർ കരുതുന്നു. രോഗകാരികൾ മൂലമുള്ള രോഗങ്ങളുടെ ക്ലിനിക്കൽ ചികിത്സ, ആതിഥേയ ജീവിയിൽ  എൻഡോസിംബയോണ്ടുകളുടെ (endosymbiont) നൈരന്തര്യം, (എൻഡോസിംബയോണ്ട്  എന്നത് മറ്റൊരു ജീവിയുടെ ശരീരത്തിനോ കോശത്തിനോ ഉള്ളിൽ, എല്ലായ്പ്പോഴും അല്ലെങ്കിലും, പരസ്പര ബന്ധത്തിൽ ജീവിക്കുന്ന ജീവിയാണ്) ജനിതക എൻജിനിയറിംഗിലെ സൂക്ഷമാണുക്കളുടെ ഫലപ്രദമായ പരിഷ്കരണം, ജീവന്റെ ഉത്ഭവത്തെക്കുറിച്ചുള്ള ഗവേഷണം തുടങ്ങിയ മേഖലകളിലൊക്കെ വലിയ മുന്നേറ്റങ്ങൾക്ക് സഹായകരമാവുമെന്നാണ് പ്രതീക്ഷ.  എന്തായാലും ലെനണും സംഘവും നടത്തിയ ഗവേഷണം, വളരെ ലളിതമായ ജീവികളിൽ അതിജീവന ശേഷി വേഗത്തിൽ ഉത്തമീകരിക്കുന്നതില്‍   പ്രകൃതി നിര്‍ധാരണത്തിന്‍റെ ശക്തി തെളിയിക്കുന്നു. മറ്റൊരു വിധത്തിൽ പറഞ്ഞാൽ, ജീവൻ അതിന്റെ പ്രയാണത്തിന് ഒരു വഴി കണ്ടെത്തുന്നു.

പഠനം നേച്ചർ മാഗസിനിൽ ജൂലൈ അഞ്ചിന് പ്രസിദ്ധീകരിച്ചിട്ടുണ്ട്. ഗവേഷണ പ്രബന്ധത്തിന്റെ പ്രഥമരചയിതാവായ റോയ് മോഗർ റയ്ഷർ പഠന സമയത്ത് ലെനന്റെ ലാബിലെ പി എച്ച് ഡി വിദ്യാർത്ഥിയായിരുന്നു.


അധിക വായനയ്ക്ക്

  1. Evolution of a minimal cell” by R. Z. Moger-Reischer, J. I. Glass, K. S. Wise, L. Sun, D. M. C. Bittencourt, B. K. Lehmkuhl, D. R. Schoolmaster Jr, M. Lynch and J. T. Lennon, 5 July 2023, Nature.

Happy
Happy
20 %
Sad
Sad
0 %
Excited
Excited
40 %
Sleepy
Sleepy
0 %
Angry
Angry
20 %
Surprise
Surprise
20 %

Leave a Reply

Previous post ആനി ജംപ് കാനൺ : പെണ്ണായതുകൊണ്ട് മാത്രം
Next post എണ്ണ കുടിയൻ ഈച്ചകൾ
Close