കുറിപ്പ്: ഇത്
സയന്സില് ആവേശം കയറി എഴുതുന്നതാണ്; എനിക്ക് പരിചയമുള്ള ഒരു മേഖലയല്ല കൃത്രിമ
ജനിതകം, ജീവശാസ്ത്രത്തില് തന്നെ ഞാന് വളരെ മോശമാണ്. ആയതിനാല് ഈ ലേഖനത്തില് തെറ്റുകള്
ഉണ്ടാകാന് ധാരാളം സാധ്യതകളുണ്ട്; അതുകൊണ്ട് തന്നെ തെറ്റുകള് ഉണ്ട് എങ്കില്
ചൂണ്ടിക്കാട്ടണം എന്ന് പ്രത്യേകം സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
https://twitter.com/sciencemagazine |
ജീവിക്കാന് എത്ര ജീന് വേണം? അതായത്, ജീവന് എന്ന ജൈവശാസ്ത്ര നിര്വചനം പൂര്ത്തീകരിക്കാന്
എത്ര ജീന് വേണം? അതിജീവിക്കാന് മാത്രമുള്ള ജീനുകള് ഉള്ള ഒരു കോശം
സൃഷ്ടിക്കുന്നതില് ശാസ്ത്രജ്ഞര് വിജയിച്ചിരിക്കുന്നു. സയന്സ് മാഗസിന് 2016
മാര്ച്ച് 25-ല് പ്രസിദ്ധീകരിച്ച “Design and synthesis of a
minimal bacterial genome” എന്ന പേപ്പര് ആണ്
ഈ അവകാശവാദം ഉന്നയിക്കുന്നത്.1,2,3 473 ജീനുകള് മാത്രമാണ് JCVI-syn3.0 എന്ന് പേരിട്ടിരിക്കുന്ന ഈ ജീവിക്കുള്ളത്.2 JCVI അ സ്ഥാപനത്തിന്റെ പേരാണ്, J. Craig Venter Institute; syn എന്നത് കൃത്രിമം, synthetic, എന്നതിന്റെ
ചുരുക്കവും. (JCVI-syn1.0-നെ പറ്റി വഴിയേ പറയാം)
ജൈവോത്പത്തിയും കോശമുള്ള ജീവികളിലേക്കുള്ള പരിണാമവും മനസിലാക്കുന്നതില് ഒരു
പടി കൂടി ജീവശാസ്ത്രം മുന്നോട്ട് പോയിരിക്കുന്നു. ഒരു കോശം എന്നതിന്റെ അടിസ്ഥാന
ധര്മ്മങ്ങള് എന്ത് എന്നും കോശം ഇല്ലാത്ത ജീവനെ പറ്റിയും കൂടുതല് മനസിലാക്കാന് ഇതില്
നിന്ന് കഴിയും.3 ഇപ്പോഴുള്ള കോശത്തെ അഴിച്ചുമാറ്റിയും, പുതിയതായി കോശങ്ങളെ സൃഷ്ടിച്ചും പരീക്ഷണങ്ങള്
ഈ മേഖലയില് നടന്നുവരുന്നുണ്ട്.3,4 ജീവന്റെ
ഉത്പത്തിയും പരിണാമവും ജീനുകളുടെ മുഴുവന് രഹസ്യങ്ങളും നാം മനസിലാക്കാം എന്ന്
പ്രതീക്ഷിക്കാം.
1995-ല് മൈകൊപ്ലാസ്മ ജനിറ്റേലിയം (Mycoplasma genitalium) എന്ന ബാക്ടീരിയയുടെ മൊത്തം ജീനുകള് എത്ര എന്ന്
മനസിലാക്കുകയും, അന്നുവരെ അറിയുന്നതില് ഏറ്റവും ചെറിയ ജീനോം വലിപ്പം
ഉള്ള ജീവിയാണത് എന്ന് തിരിച്ചറിയുകയും ചെയ്തു.5 ജീനോം
വലിപ്പം എന്നാല് ജനിതകദ്രവ്യത്തില് എത്ര ഡി.എന്.എ. ഉണ്ട് എന്നതിന്റെ സൂചകമാണ്.6
ഈ ബാക്സ്ടീരിയയില് നിന്ന് ജീവന്റെ അടിസ്ഥാന തത്വങ്ങള് മനസിലാക്കാന് ശ്രമിക്കാം
എന്ന തിരിച്ചറിവില് പരീക്ഷണങ്ങള് ആരംഭിക്കുകയായിരുന്നു.
ക്രെയ്ഗ് വെന്റര്https://www.washingtonpost.com |
ക്രെയ്ഗ് വെന്റര് (Craig Venter) എന്ന
ശാസ്ത്രജ്ഞനാണ് ആന്നുമുതലിന്നുവരെ ഈ പരീക്ഷണത്തിന്റെ ചുക്കാന് പിടിച്ചത്. ജനിതകശാസ്ത്രത്തില്
വിപ്ലവകരമായ മുന്നേറ്റങ്ങള് നടത്തുന്നതിനും അതിനെ നന്നായി പരസ്യം ചെയ്യാനും
അനിതരസാധാരണമായ കഴിവുള്ള വ്യക്തിയാണ് വെന്റര്.7 അദ്ദേഹത്തിന്റെ
പരിശ്രമങ്ങളുടെ ഭാഗമായി നാല് സ്ഥാപനങ്ങള് കൂട്ടിച്ചേര്ത്ത് 2006-ല് ജനിതക
ഗവേഷണത്തിനായി സ്ഥാപിച്ചതാണ് J. Craig Venter Institute.8 ഈ സ്ഥാപനമാണ് ഈ മുന്നേറ്റത്തിന്റെ മുന്നില്.
2008-ല് വെന്ററും നോബല് ജേതാവായ ഹാമില്ട്ടണ് സ്മിത്തും (Hamilton Smith) അടങ്ങുന്ന 20-ഓളം ശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ സംഘം കൃത്രിമമായ മൈകൊപ്ലാസ്മ ജീനോം സൃഷ്ടിച്ചു.9
(ജീനോം എന്നാല് ഒരു ജീവിയുടെ മൊത്തം ജനിതകദ്രവ്യത്തിന്റെ സംഘാതം അണ്.) 2010-ല് ഈ
ജീനോം ഒരു കോശത്തില് സന്നിവേശിപ്പിച്ച് ആദ്യമായി ഒരു പുതിയ ജീവിയെ
ഉണ്ടാക്കുന്നതിലും ഇവര് വിജയിച്ചു.10
JCVI-syn1.0 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3026460/figure/F1/ |
2010-ല് സൃഷ്ടിച്ച ആ ജീവിയാണ് മുന്പ് ഒരിക്കല് പറഞ്ഞ JCVI-syn1.0. ഇതിനെ ആദ്യ
കൃത്രിമ ജീവനായി വിശേഷിപ്പിക്കാറുണ്ട്. രാസവസ്തുക്കള് മാത്രം ഉപയോഗിച്ചാണ് ഇതിന്റെ
ജനിതകദ്രവ്യം സൃഷ്ടിച്ചത് എന്നതിനാല് ആ നിര്വചനം ഒരു പരിധി വരെ ശരിയാണ്. എന്നാല്
ഒരു ജീവിയുടെ കോശത്തില് ജനിതകദ്രവ്യം സന്നിവേശിപ്പിച്ചാണ് ഇതിനെ ആദ്യം
സൃഷ്ടിക്കുന്നത് (പിന്നെ സ്വയം പുനരുത്പാദനം നടത്തും)എന്നതിനാല് ഇതിനെ പൂര്ണമായ
കൃത്രിമ ജീവന് എന്ന് പറയുന്നത് ശരിയാകില്ല. ഭാഗീകമായ കൃത്രിമ ജീവന് എന്നാണ് സാങ്കേതികമായി
ശരിയാകുന്ന പേര്.
ഈ ജീവിയുടെ ജനിതകദ്രവ്യത്തെ തിരിച്ചറിയാന് അതില് ചില കോഡുകള് ഉപയോഗിച്ച് ശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ
പേരും ചില പ്രശസ്ത ഉദ്ധരണികളും ജനിതകദ്രവ്യത്തില് ചെര്ത്തിട്ടുണ്ടായിരുന്നു.11
അങ്ങനെയാണ് പുനരുത്പാദനം നടത്തി ഉണ്ടാകുന്നവയും syn1.0 തന്നെയാണ് എന്ന് സ്ഥിതീകരിച്ചത്. ഇതിനും മറ്റ്
മൈകൊപ്ലാസ്മ ജീനസ് (ഇതില് ജനിറ്റേലിയം
മാത്രമല്ല, മറ്റ് സ്പീഷീസുകളും ഉണ്ട്) ബാക്ടീരിയ മൂലമായ
ലാബ് സൃഷ്ടികള്ക്കും ശാസ്ത്രനാമം പറയാറ് മൈകൊപ്ലാസ്മ ലബോറട്ടോറിയം (Mycoplasma laboratorium) എന്നാണ്.11
ക്ലൈഡ് ഹാച്ചിസണ്https://www.quantamagazine.org/ |
അങ്ങനെ കൃത്രിമമായി ജീവന് സൃഷ്ടിക്കുന്നതില് വിജയിച്ച വെന്ററും സ്മിത്തും കൂട്ടാളികളും ക്ലൈഡ് ഹാച്ചിസണ് (Clyde A. Hutchison III) എന്ന
ശാസ്ത്രജ്ഞന്റെ നേതൃത്വത്തില് ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ബാക്ടീരിയ കോശം (Universal Minimal Bacterial
Cell) എന്ന ലക്ഷ്യം നിറവേറ്റുന്ന ഒരു ജീനോം സൃഷ്ടിച്ച്
സന്നിവേശിപ്പിക്കാന് ശ്രമിച്ചു. എന്നാല് നമ്മുടെ അറിവുകള് കൊണ്ട് ആ കൃത്യം
എളുപ്പമല്ല എന്ന് വളരെ പെട്ടന്ന് തന്നെ അവര് തിരിച്ചറിഞ്ഞു.
“Our initial attempt to
design a minimal genome was based on the
current collective knowledge of molecular biology,
in combination with limited data concerning
transposon disruption of genes, which provided
additional information about gene
essentiality. … results convinced us that initially, we did not have sufficient
knowledge to design a functional minimal genome from first principles.”
- എന്ന് ഈ പരീക്ഷണത്തിന്റെ പേപ്പറിലെ നിഗമനങ്ങളില് കാണാം.2
അതായത്, ഇന്ന് തന്മാത്ര ജീവശാസ്ത്രത്തിന്റ അറിവുകള് മാത്രം ഉപയോഗിച്ച് രാസികമായി
ഒരു മിനിമല് ജീനോം ഉണ്ടാക്കാന് കഴിയില്ല.
http://science.sciencemag.org/content/351/6280/aad6253 |
ഈ തിരിച്ചറിവിന്റെ വെളിച്ചത്തില് JCVI-syn1.0 ബാക്ടീരിയത്തില് നിന്നും ജനിതകദ്രവ്യം എടുത്തുമാറ്റി
പരീക്ഷണങ്ങള് ആരംഭിച്ചു. അതായത്, ആദ്യം ഒരു വീടിന്റെ ഏറ്റവും പ്രധാനപെട്ട
വസ്തുതകള് എന്ത് എന്ന് വീടുണ്ടാക്കി നോക്കി എങ്കില് ഇപ്പോള് ഓരോരോ വസ്തുക്കള്
ആയി എടുത്ത് പുറത്തിട്ടിട്ട് നോക്കും പോലെ.
അതായത്, ആദ്യം syn1.0 എടുത്ത് അതിലെ ജനിതകദ്രവ്യം കമ്പ്യൂട്ടറില് അവലോകനം
ചെയ്തു. അതില് അനാവശ്യം എന്ന് തോന്നിയവ കോഡുകള് എടുത്തുമാറ്റി. ആ കോഡുകള് ഉപയോഗിച്ച് ജീനുകള്
ഉണ്ടാക്കി. ഇങ്ങനെ ഉണ്ടാക്കിയ ജീനുകള് ജീവന് ഉണ്ടോ
എന്ന് ബാക്ടീയയില് സന്നിവേശിപ്പിച്ച് പരീക്ഷിച്ചു. കിട്ടുന്ന ഫലങ്ങള് അവലോകനം
ചെയ്ത് അതിനെ പിന്നെയും മുറിച്ച് ഡിസൈന് ചെയ്ത് പരീക്ഷിച്ച് മുറിച്ച് ചെറുതാക്കി.
അങ്ങനെ പല ഘട്ടങ്ങളില് ആയി പലതരം അവലോകനങ്ങളിലൂടെ syn1.0-യുടെ അതിജീവനത്തിന് ആവശ്യം അല്ലാത്ത 428 ജീനുകള് മുറിച്ചുമാറ്റി.
http://science.sciencemag.org/content/351/6280/aad6253 |
അങ്ങനെ, അടിസ്ഥാനപരമായ അതിജീവനത്തിന്റെ ധര്മ്മങ്ങള് മാത്രം നിര്വഹിക്കുന്ന
473 ജീനുകള് മാത്രമുള്ള ഒരു കുറഞ്ഞ ബാക്ടീരിയ
കോശം (Minimal Bacterial Cell) സൃഷ്ടിച്ചു.
ഇതാണ് JCVI-syn3.0 എന്ന കോശം.
syn3.0 അതിന്റെ മാതൃകയായ syn1.0-ല് നിന്നും
വ്യതസ്തമായ പല സ്വഭാവങ്ങളും കാട്ടുന്നുണ്ട്. പ്രത്യേകിച്ച് കോശങ്ങള് ഇരട്ടിക്കല്
(Cell Doubling) പതിയെയാണ്. ശരാശരി ഒരു മണിക്കൂര് മാത്രം മതിയായിരുന്നു syn1.0 കോശം ഇരട്ടിപ്പിന് എങ്കില് syn3.0 ശരാശരി മൂന്ന് മണിക്കൂര് സമയം എടുക്കുന്നു.2
ചെറുതാക്കുമ്പോള് കോശം ഇരട്ടിപ്പ് വേഗത കുറയല് പ്രതീക്ഷിച്ചിരുന്നു എങ്കിലും
അപ്രക്ഷീതമായ ചില സ്വഭാവങ്ങളും syn3.0 കാട്ടുന്നുണ്ട്.
http://science.sciencemag.org/content/351/6280/aad6253 |
ഉദാഹരണത്തിന് syn1.0 ഒറ്റയായി വളരുന്ന സന്ദര്ഭങ്ങളില് syn3.0 കൂട്ടം കൂടുകയും ഇടപെടാതിരുന്നാല് നീണ്ട
ചരടുകള് പോലുള്ള രൂപങ്ങളും വലിയ കൂട്ടങ്ങളും ഉണ്ടാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ചിത്രം
കാണാം. തുടക്കത്തില് അനക്കം തട്ടിയാല് ഈ ഘടനകള് ഉണ്ടാകള് തടസപ്പെടുന്നതായും
നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടു.2 syn3.0 ഇപ്പോഴും നിരീക്ഷണവിധേയമായിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നു. (അറിയാനും
വളരെയധികമുണ്ട്, അതിനെ പറ്റി വഴിയേ പറയാം)
ഇത് ഏറ്റവും ചെറിയ കോശം എന്ന് അവകാശപ്പെടാന് വെന്റര് തയ്യാറല്ല.3 കാരണം, മറ്റൊരു ബാക്ടീരിയം ആണ് പരീക്ഷണത്തിനെടുക്കുന്നത്
എങ്കില് ഇതിലും ചെറിയ കോശം ഉണ്ടാകാം. എല്ലാ ജീവികളും അടിസ്ഥാനപരമായി ഒരേ കാര്യം
തന്നെയാണ് ചെയ്യുന്നതെങ്കിലും അവ ഉപയോഗിക്കുന്ന ജീന് നിര്ദേശങ്ങള് വ്യത്യസ്തമാണ്.
1000 പ്രോകാര്യോട്ടുകളില് (ന്യൂക്ളിയസിന് ആവരണം ഇല്ലാത്ത ജീവികള്) നടത്തിയ ഒരു
പഠനം എല്ലാ ജീവികള്ക്കും ഒറ്റ ജീന് പോലും പൊതുവായി ഇല്ല എന്ന് തെളിയിച്ചിരുന്നു.12
അതായത്, ഒരേ കാര്യം ചെയ്യാന് അനേകം ജീന് കൂട്ടങ്ങള്ക്ക് സാധ്യമാണ്. അതിനാല്
തന്നെ മറ്റ് ബാക്ടീരിയ ഉപയോഗിച്ച് ഇതേ പരീക്ഷണം ആവര്ത്തിക്കേണ്ടിയിരിക്കുന്നു
എന്ന് പറയാതെ വയ്യ.
അങ്ങനെ മറ്റ് മിനിമം കോശങ്ങള് ഉണ്ടാക്കി ജീവന് എന്ന് നാം പൊതുവായി നിര്വചിക്കുന്ന
പ്രതിഭാസത്തിന്റെ വ്യക്തമായ അടിസ്ഥാന കോശ ധര്മ്മങ്ങള് എന്ത് എന്ന് വ്യക്തമാകും.
ഇന്ന് നാം ജീവനെ ആന്തരിക സമസ്ഥിതി, രൂപീകരണം, ഉപാപചയം, വളര്ച്ച, അനുകൂലനം, ഉദ്ദീപനത്തിന്
പ്രതികരണം, പരിണാമം (Homeostasis, Organization, Metabolism, Growth,
Adaptation, Response to Stimuli, Evolution) എന്നീ സ്വഭാവങ്ങള് കാട്ടുന്നത് എന്ന് നിര്വചിക്കുന്നു13 എങ്കില് നാളെ ജനിതക ധര്മ്മങ്ങള്
ഉപയോഗിച്ച് കൃത്യമായ നിര്ണ്ണയം സാധ്യമാകാം. ജീവശാസ്ത്രത്തില് ഒരു പുതിയ
വെളിച്ചമാകും ഈ പരീക്ഷണങ്ങളില് നിന്നും ഉണ്ടാകുക.
സയന്സിലെ ഏത് മുന്നേറ്റവും പോലെ ഈ കണ്ടെത്തല് അനേകം ചോദ്യങ്ങളും ഉയര്ത്തുന്നുണ്ട്.
ഉള്ള 473 ജീനുകളില് 149 എണ്ണം എന്തുകൊണ്ട് അതിജീവനത്തിന് അനിവാര്യമാകുന്നു,
അവയുടെ കൃത്യമായ ജനിതക ധര്മം എന്ത് എന്ന് വ്യക്തമല്ല.2,3 അവയില്
തന്നെ 79 ജീനുകളെ വ്യക്തമായി തരം തിരിക്കാന് പോലും കഴിഞ്ഞിട്ടില്ല.1,2
പരീക്ഷണം വിജയിച്ചു എങ്കിലും ഈ ജീവന്റെ അടിസ്ഥാന ജീനുകളെ പറ്റി 32% അജ്ഞത ഈ പഠനം വെളിവാക്കി
എന്ന് വെന്റര് പറയുന്നു.14 (“Our attempt to design and create a new species,
while ultimately successful, revealed that 32% of the genes essential for
life in this cell are of unknown function, and showed that many are highly
conserved in numerous species.”)
http://science.sciencemag.org/content/351/6280/aad6253 |
ഈ 149-ല് 70 ജീനുകളെ പല ഗണങ്ങളില് ആയി തരം തിരിക്കാം. എന്നാല് 79 എണ്ണം, ഏതാണ്ട്
17%, എന്ത് ഗണത്തില് പെടുത്തണം എന്ന് പോലും വ്യക്തമല്ല. ഇതുകൊണ്ട് തന്നെയാകണം
ആദ്യം സ്വയം ഡിസൈന് ചെയ്യാന് ശ്രമിച്ചത് വിജയിക്കാതിരുന്നത്. ഇവയുടെ ധര്മ്മം
മനസിലാക്കല് ജനിതക ശാസ്ത്രത്തിന് വരും നാളുകളില് അതീവ പ്രാധാന്യമര്ഹിക്കുന്ന ലക്ഷ്യമാകും
എന്ന് സംശയമില്ല.
അതിനാല് തന്നെ ഈ പഠനം അവസാനിച്ചു എന്ന് പറയാന് കഴിയില്ല. ഇനിയും ഈ
വിഷയത്തില് ധാരാളം പഠനങ്ങള് ഉണ്ടാകും എന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കാം. അതുണ്ടാകും എന്ന്
തന്നെയാണ് ഹച്ചിസന്റെ വാക്കുകള് സൂചിപ്പിക്കുന്നത്.
“This paper represents more than five years of work by an
amazingly talented group of people. Our goal is to have a cell for which the
precise biological function of every gene is known.”14
മറ്റൊരു നാഴികക്കല്ല് കൂടി ജൈവശാസ്ത്രം താണ്ടിയിരിക്കുന്നു. സയന്സിലെ ഏതൊരു
കണ്ടെത്തലും പോലെ അറിവിനൊപ്പം എളിമയും നമ്മുടെ വികസിക്കുന്ന വിജ്ഞാനം നല്കുന്നു.
കൂടുതല് അറിവുകള്ക്കും അതിലും വലിയ നിഗൂഢതകള്ക്കും നമുക്ക് കാതോര്ത്തിരിക്കാം...
പിന്കുറിപ്പ്:
ഈ വാര്ത്ത ചൂണ്ടിക്കാട്ടിയതിന് എന്റെ അച്ഛന് വളരെ നന്ദി.
അവലംബം
- http://www.thehindu.com/sci-tech/science/scientists-create-bacterium-with-fewest-number-of-genes/article8393809.ece
- http://science.sciencemag.org/content/351/6280/aad6253
- https://www.quantamagazine.org/20160324-in-newly-created-life-form-a-major-mystery/
- https://www.quantamagazine.org/20160317-david-deamer-origins-of-life/
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/7569993
- https://en.wikipedia.org/wiki/Genome_size
- https://en.wikipedia.org/wiki/Craig_Venter
- http://www.jcvi.org/cms/about/overview/
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18218864
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20488990
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20093288
- https://en.wikipedia.org/wiki/Mycoplasma_laboratorium
- https://en.wikipedia.org/wiki/Life#Biology
- http://www.jcvi.org/cms/press/press-releases/full-text/article/first-minimal-synthetic-bacterial-cell-designed-and-constructed-by-scientists-at-venter-institute-an/
Good effort
ReplyDeleteശാസ്ത്രത്തിന്റെ നേട്ടങ്ങൾ ജനങ്ങളിലേക്കെത്തിക്കാൻ കണ്ണൻ നടത്തുന്ന ശ്രമങ്ങൾ വളരെ നന്നായിട്ടുണ്ട്. ഗവേഷണ ലോകത്തേ വിവരങ്ങൾ അറിയുന്നതിനും ആ കാര്യങ്ങൾ ശ്രദ്ധിക്കുന്നതിനും ഞങ്ങളേപ്പോലുള്ളവർക്ക് താങ്കളുടെ ബ്ലോഗ് വളരേ ഉപകാരപ്രദമാണ്
ReplyDelete