डीएनेचं काव्य, शरीराचं संगीत

स्वजनक तयार झाले की आपल्या प्रतिकृतींनी सारं जग व्यापून टाकतात. अधाशासारखे त्यांचे घटक 'खाऊन' टाकतात. त्याचबरोबर त्यांची प्रतिकृती करण्याची प्रक्रिया अचूक नसल्याने त्यांच्या वेगवेगळ्या आवृत्त्या तयार होतात. मग घटक 'अन्ना'साठी त्या आवृत्त्यांमध्ये स्पर्धा सुरू होते. इथे स्पर्धा हा शब्द किती मर्यादित पातळीवर आहे हे आपण मागच्या लेखात बघितलं. ती निश्चितच दोन प्राण्यांमधल्या स्पर्धेप्रमाणे सदिश, विचारपूर्वक नाही. तिला इच्छा आकांक्षांचा पाया नाही. पण जर कोण टिकून राहिलं असा निकष लावला, आणि जे टिकले ते जिंकले असं म्हटलं तर त्यांच्यात स्पर्धा आहे असं मर्यादित अर्थाने म्हणता येईल. या मर्यादित अर्थापासून आत्ताच्या पूर्ण अर्थापर्यंतचा हळू बदलांतून झालेल्या प्रवासाचा मागोवा घेणं हे या लेखमालेचं एक मुख्य उद्दीष्ट आहे. ज्यांना जाणीव नाही अशा अनेक अचेतनांना आपण बोलण्यापुरतं सजीवत्व बहाल करतो. 'पावसाने मुंबईकरांना झोडपले' यात पाऊस हा कर्ता आहे. खरं तर 'मुंबईकर पावसामुळे झोडपले गेले' असं म्हटलं पाहिजे. पण आकलनासाठी अशी चेतनागुणोक्ती करावी लागते. त्याचा खरा अर्थ असतो की पावसामुळे जे झालं ते जणु काही एखाद्याने झोडपण्यासारखं होतं. अशी चेतनागुणोक्ती मी या व पुढच्या लेखांत दर वेळी "जणु काही" न म्हणता वापरणार आहे. कारण डीएनेतील 'माझे पुनरुत्पादन कसे कराल' हा संदेश जितका गहन आहे तितकाच विस्मयकारक. त्यामुळे दर वेळी तिथे रूक्ष भाषा वापरणं शक्य नाही, इष्टही नाही. जिथे गरज असेल तिथे मी त्याचं विश्लेषण देईन. या लेखात व त्याच्या पुढच्या भागांत डीएने कसा कार्य करतो, बदलतो कसा, त्या बदलांतले 'योग्य' टिकतात कसे, व त्याचे परिणाम क्लिष्टतेच्या वाढीत कसे होतात हे आपण पाहू.

प्रथम काही व्याख्या. मी गुणसूत्र हा शब्द साधारण अर्थाने वापरेन तर डीएने हा सध्याचा जैविक स्वजनक रेणू या अर्थाने वापरेन. डीएने हे एक प्रकारचं गुणसूत्र झालं. डीएने हा गोल जिन्यांच्या आकाराच्या लांबच लांब रेणूंचा संच असतो. म्हणजे जिन्याचे दोन पायऱ्यांनी जोडले जाणारे कळसूत्राप्रमाणे वर वर जाणारे आकार (हेलिकल). हा चार प्रकारच्या घटक रेणूंनी बनलेला असतो. अ, ट, क, ग अशी त्यांची नावं आहेत. जर जिन्याची उपमा दिली तर प्रत्येक पायरीच्या एका टोकाला यापैकी कुठचा तरी घटक असतो. जर पायरीच्या एका टोकाला अ असेल तर दुसऱ्या टोकाला केवळ ट असतो. व एका टोकाला क असेल तर दुसऱ्या टोकाला नेहेमी ग असतो. अ व ट ; क व ग या पूरक जोड्या आहेत. डीएनेचा रेणू हा प्रत्येक पेशीकेंद्रकात असतो. याचं स्वजननाचं काम दोन पद्धतीने चालतं. एक म्हणजे पेशींच्या द्विभाजनात स्वत:ची हुबेहुब प्रतिक्रिया करून. दुसरी अतिशय लांबलचक प्रक्रिया म्हणजे ज्या पेशीत असेल त्या पेशीचं कार्य सुरळीतपणे पार पाडण्यासाठी योग्य ती प्रथिनं तयार करणं. पर्यायाने शरीर तयार करणं. हे शरीर इतर अन्न शोधतं, बाह्य जगाला तोंड देतं, इतर शरीरं शोधतं आणि पुनरुत्पादन करतं. अशा आडवळणाच्या मार्गाने डीएनेतील गुणकांचं नव्या शरीरात रूपांतर करून पुढच्या पिढीत जातं. या दोन्ही पद्धतीत नक्की काय व्हायला पाहिजे याची माहिती डीएनेत साठवलेली असते. ती इतक्या अद्भुत रीतीने साठवलेली असते की निसर्गाने लिहिलेलं ते एक काव्यच आहे जणू. पण कवी कोणी नाही.

त्यातली स्वत:ची हुबेहुब प्रतिकृती करणं हे काम आत्तापर्यंत इतक्या स्वजनकांनी केलेलं आहे, की त्यात फारसं नावीन्य शिल्लक नाही. खरी जादू आहे ती डीएने शरीर कसं बनवतो/चालवतो यात. आपण 'सोपा' भाग आधी बघू नंतर शरीराकडे वळू. पेशीकेंद्रकात काही रासायनिक यंत्रं असतात. त्यातल्या एकाचं काम असं, की हे पायऱ्यांनी जोडलेले जिने एका टोकापासून खाली उतरत उतरत, त्यातल्या पायऱ्या काढून टाकायच्या. झिपर उलगडावी तशी एका टोकापासून ते दुसऱ्या टोकापर्यंत ते जिने एकेक पायरी तोडत सोडवले जातात. आता आपल्याकडे दोन हेलिकल साखळ्या शिल्लक राहिल्या. दुसरं यंत्र त्यापैकी एका साखळीवर बसतं व प्रत्येक अ ला दुसरा ट जोडतं, पुढे जातं, प्रत्येक क ला दुसरा ग जोडतं, पुढे जातं. असं करत सर्व घटकांना त्यांच्या पूरक जोड्या जमल्या की झाली नवीन दुहेरी साखळी तयार. हेच दोन्ही साखळ्यांच्या बाबतीत केलं की आपल्याला मूळ जिन्याच्या पायऱ्यांसकट दोन प्रतिकृती मिळतात. (हे खूप सोपं करून सांगितलं आहे) ही प्रक्रिया स्वजनकांनी खूप पूर्वीच आत्मसात केली असणार. जेव्हा त्यांनी स्वत:भोवती पेशी-आवरणासारखं कवच निर्माण केलं तेव्हाच त्या कवचाच्या आतमध्ये संप्रेरकाचं काम 'आउटसोर्स' करून फक्त अशी यंत्रं बनतील इतकंच काम अंगावर घेतलं असणार. ती यंत्रं एकदा बनली, की गुणसूत्रांवर स्वत:ची प्रतिकृती स्वत: करण्याची गरज शिल्लक राहिली नाही. याचा अर्थ, स्वजनक रेणू अधिक क्लिष्ट व्हायला मोकळीक मिळाली.

पेशींमध्ये त्या त्या पेशीला आवश्यक घटकांची निर्मिती डीएने कशी करतो हे खरोखरंच थक्क करून सोडणारं आहे. डीएनेची रचना म्हणजे अ, ट, क, ग ही मूळाक्षरं असलेल्या एका अगम्य भाषेतल्या काव्य आहे. त्या काव्यावर पेशीच्या आत रायबोसोम्सचं नृत्य होतं व अनेक 'अवीट चक्रे बाहुपाश हे दातादातांतुनी गोवून' करत नवीन प्रथिनांच्या संगीताची निर्मिती होते. पेशींच्या आतल्या अनेक प्रक्रिया 'चकाकणारे अबलख् पिस्टन हिसके घेती मारित मिटक्या' या यंत्रवत निश्चिततेने 'संज्ञेवाचुन संभोग' करत आयुष्याला जन्म देतात. मर्ढेकरांनी या पंक्ती अविरत, अव्याहत, अपरिहार्यपणे चालणाऱ्या कारखान्यातल्या यंत्रयुगापुढे नतमस्तक होत लिहिल्या होत्या. जनुकीय कोडं हे त्यांच्या मृत्यूनंतर उलगडलं. ते जर आधी सुटलं असतं तर खात्रीने 'तांबट पितळी सृष्टी'ऐवजी त्यांनी रेण्वीय जीवशास्त्राला त्यांच्या अथांग प्रतिभेने वंदन केलं असतं.

थोडक्यात ती प्रक्रिया अशी होते. डीएने आपली एक विशिष्ट प्रकारची प्रतिकृती काढतो - आरेने. आरेने हा रेणू डीएनेच्या एका भागाची प्रतिकृती असते - तात्पुरती केलेली. म्हणजे लायब्ररीतून पुस्तक बाहेर काढण्याऐवजी फक्त त्याची प्रतिकृती घेऊन जावं तसं. यात डीएनेचीच रचना असते, फक्त अ, ट, क, ग या घटक रेणूंऐवजी अ, उ, क, ग ही अक्षरं असतात. म्हणजे प्रत्येक ट च्या जागी उ असतो. ही साखळी हजारो रेणूघटकांची असू शकते. हा असा डीएनेचा तुकडा - जो एका विशिष्ट प्रथिनाची निर्मिती करतो त्याला तूर्तास एक जनुक म्हणता येईल. आरेनेचे अनेक प्रकार आहेत त्यातला एक रेणू एमारेने - 'निरोप्या' आरेने. डीएने हा निरोप्या, एमारेने तयार करून केंद्रकाबाहेर पेशीच्या मुख्य भागात पाठवतो.

या अक्षरांचं 'वाचन' करणारे, त्यांचा अर्थ लावणारे रेणू म्हणजे रायबोजोम्स. हे पेशीकेंद्रकाबाहेर असतात. ही एमारेनेची माळ किंवा पट्टी ही कॅसेट टेपसारखी आहे अशी कल्पना करा. त्यावर टेप-हेड प्रमाणे हे रायबोजोमचे अजस्र रेणू बसतात. आणि तीन तीन अक्षरांचा एक शब्द याप्रमाणे अर्थ लावून ते त्यातून संगीत निर्माण करतात. हे संगीत म्हणजे पेशीमध्ये रोजच्या वापरात येणारी वेगवेगळी प्रथिनं. ही प्रथिनं बनण्यासाठी त्यांच्या घटकांची गरज असते. प्रत्येक तीन अक्षरी शब्दामागे एक घटक याप्रमाणे ही प्रथिनांची माळ जोडली जाते. प्रत्येक तीन अक्षरी शब्दाला चिकटू शकणारे रेणू (टीआरेने - आरेनेचाच आणखी एक प्रकार) पेशीमध्ये भटकत असतात. त्यांच्या दुसऱ्या टोकाला त्या तीन अक्षरांचं भाषांतर असलेला प्रथिनांचा घटक असतो. रायबोजोम या क्षणी ज्या शब्दावर असेल तिथे त्या शब्दाला लागू असा टीआरेने चिकटतो, प्रथिनघटक काढून घेतला जातो, टीआरेने निघून जातो व आपलं टेपहेड कवायतीच कदम उचलुनी पुढे सरकतं. पुन्हा नव्या शब्दाबाबतीत हेच होते. प्रथिनाचा नवीन घटक आधीच्या घटकाला जोडला जातो व अव्याहतपणे ही प्रथिनाची मालिका वाढत जाते. या चलच्चित्रात ही प्रक्रिया कळायला मदत होते. त्यात खाली बारीक दिसणारी 'माळ' म्हणजे डीएनेची प्रतिकृती - एमारेने. चिकटून निघून जाणारे तुकडे म्हणजे टीआरेने. वर बाहेर पडणारी माळ म्हणजे गुंफलं जाणारं प्रथिन.

काही तीन अक्षरी शब्द हे प्रथिनघटक दर्शवण्याऐवजी पूर्णविराम म्हणून कार्य करतात. आता तुम्ही म्हणाल की रायबोजोमला हा पूर्णविराम आहे, इथे थांबायचं हे कसं कळतं? त्यात कळण्याचा काहीच प्रश्न नाही, खाली पडणाऱ्या दगडाला जमीन आली की थांबायचं हे जसं 'कळतं' तसंच. त्याच जमिनीचा चेंडूसाठी 'अर्थ' दिशा बदल असा होऊ शकतो. दगड आणि चेंडूला आपण जमिनीतून वेगवेगळे अर्थ काढणारी यंत्रणा म्हणू शकू. अर्थ काढण्यासाठी जी यंत्रणा असते तिच्यात अर्थ जाणण्याची क्षमता असेलच असं नाही. ती यांत्रिकपणे कार्य करते - भाषांतर होत जातं. टेप-प्लेयरला किंवा टेप-हेडला संगीताचा अर्थ कळत नाही तसंच. त्या पातळीला फक्त चुंबकीय क्षेत्रं असतात त्यांचं भाषांतर विशिष्ट विद्युतदाबांमध्ये होतं. त्यांचं रूपांतर ध्वनिलहरीत होतं व त्यांच्या रचनेतून आपल्याला संगीत ऐकू येतं. ही खूपच वरची पातळी झाली. प्रथिनांसाठी ही उपमा लागू पडते - प्रथिनं ही रायबोजोमप्रमाणे शरीरात वेगवेगळी कामं करणारी यंत्रं आहेत. काही प्रथिनं केवळ पेशींच्या आतल्या भिंती, खांब होतात. इतर प्रथिनांच महत्त्वाचं काम म्हणजे पेशीमध्ये होणाऱ्या विविध प्रक्रियांचं नियंत्रण करणं - संप्रेरक म्हणून कार्य करून. आणि हे संप्रेरकाचं कार्य त्यांच्या विशिष्ट पद्धतीने गुंडाळलं गेल्यामुळे होतं. त्यांच्यात योग्य ठिकाणी 'खड्डे' तयार होतात, ज्यात विशिष्ट प्रकारचेच रेणू फिट बसून त्यांची एकमेकांशी प्रतिक्रिया होते. भाषांतर केलेली घटक म्हणजे स्वर मानले, तर त्या स्वरांच्या ताना, आरोह अवरोह, आणि संपूर्ण गाणं याने परिणाम होतो. तसंच प्रथिनांच्या बाबतीत तीत कुठचे घटक आहेत यावरून ती मालिका गुंडाळून, वळून काय आकार होतील - त्या आकाराच्या विशिष्ट 'जागां'मधून त्यांचं कार्य ठरतं.

मुळात ही भाषांतरशक्ती कुठून येते? ती आपल्या महान डीएनेसाहेबांनीच तयार केलेली असतात - योग्य भाषांतर करणारे टीआरेने हे डीएनेपासूनच तयार होतात. भाषांतराचं ज्ञान हे त्या संदेशातच दडलेलं असतं! नुसतं तेवढंच नाही, तर भाषांतरासाठी यंत्रं कशी तयार करायची याचं नुसतं ज्ञानच नाही, पण ती यंत्रणादेखील तो संदेश निर्माण करतो. कारण रायबोजोम्स देखील डीएनेनेच तयार केलेले. सर्वच अतर्क्य वाटतं. पण खरं आहे.

डीएनेमध्ये ज्या क्लिष्टतेने हा प्रथिनांचा अर्थ साठवलेला असतो ते पाहून थक्क व्हायला होतं. काही वेळा एकच मालिका दोन वेगवेगळ्या प्रथिनांना जन्म देऊ शकते. समजा

रा जे श घा स क ड वी रा जे श घा स क ड वी रा जे श घा स क ड वी रा जे श घा स क ड वी रा जे श घा स क ड वी रा जे श घा स क ड वी अशी मालिका असेल तर
राजेश घासक डवीरा जेशघा सकड वीराजे शघास कडवी राजेश घासक डवीरा जेशघा सकड वीराजे शघास कडवी असे शब्द पाडून एक प्रथिन तयार होतं.
रा जेशघा सकड वीराजे शघास कडवी राजेश घासक डवीरा जेशघा सकड वीराजे शघास कडवी राजेश घासक डवी असे शब्द पाडून दुसरं प्रथिन तयार होत.

संगीताच्या रूपकात सांगायचं झालं तर ते असं. राजेश घासक इ. आठ शब्दांना आपण सा रे ग म प ध नी सां असे स्वर दिले तर

सा रे ग म प ध नी सां सा रे ग म प ध नी सां - हे एक गाणं (प्रथिन)
म प ध नी सां सा रे ग म प ध नी सां सा रे ग - हे दुसरं गाणं (प्रथिन) दोन्ही कानाला गोड लागणारी गाणी. (उपयुक्त प्रथिनं)
किंवा एकाच परिच्छेदातल्या शब्दांधल्या रिकाम्या जागा एक अक्षराने सरकवून नवीनच अर्थाचा परिच्छेद होतो... काही वेळा एका मोठ्या जनुकाच्या आतमध्ये दुसरा छोटा जनुक असतो... तेही याच पद्धतीने होतं.

आता प्रश्न असा उरतो की सर्व पेशी सारख्या का होत नाहीत? याचं कारण म्हणजे काही पेशींमध्ये डीएनेच्या संदेशाचा काही भाग एका प्रकारच्या प्रथिनांनी झाकलेला असतो. त्यामुळे त्यातली काही जनुकं काही पेशीतच प्रकट होतात. ही झाकणारी प्रथिनं निर्माण होतात ती पुन्हा विशिष्ट जनुकांपासून - ज्यांच्यासाठी पुन्हा विशिष्ट झाकणारी प्रथिनं लागतात. अशी साखळी मागे नेत नेत गर्भाशयातल्या विशिष्ट परिस्थितीतने पहिली प्रथिनं ठरतात. आणि ही गर्भाशयं कोण तयार करतं - पुन्हा (अप्रत्यक्षरीत्या) डीएनेमहाशयच! कोंबडी आधी की अंडं आधी याचे इतके नमुने आपल्याला दिसून येतात की विचारता सोय नाही. अधिक माहितीसाठी हा दुवा पहा.

मी वर्णन केलेलं चित्र थोडं जास्त सोपं करून सांगितलेलं आहे, काही रूपकं देखील वापरलेली आहेत. आपल्या सचेतनापर्यंतच्या प्रवासासाठी सध्याचा जैविक स्वजनक - डीएने कसा काम करतो याची जुजबी माहीती मिळाली. डीएने हा एक संदेश असतो. पेशीत अनेक यंत्रं असतात, जी तो संदेश वाचून त्याबर हुकूम प्रथिनं तयार करतात. कुठची प्रथिनं तयार होतात व कुठची होत नाहीत यावर पेशीचं कार्य ठरतं. पेशींच्या गुणधर्मावरून शरीराचे गुणधर्म ठरतात. पुढच्या लेखात आपण बदल कसे होतात हे पाहू. लहान बदलांचे मोठे परिणाम कसे होतात, हे आपण केलेल्या उत्क्रांतीच्या प्रयोगातून दिसलल्या बदलांचा आधार घेऊ

(ताजा खबर - आजच बातमी दिसली. छोटा आरेने रेणू नुकताच सापडला - फक्त ५ घटकांचा )