અણુજીવવિજ્ઞાન (molecular biology)

January, 2001

અણુજીવવિજ્ઞાન (molecular biology) : આણ્વિક કક્ષાએ સજીવોના બંધારણાત્મક ઘટકો અને જૈવી ક્રિયાઓનો ખ્યાલ આપતું વિજ્ઞાન. સજીવોના શરીરમાં ડી.એન.એ(DNA)ના અણુઓ, ઉત્સેચકો અને કેટલાંક અન્ય જૈવિક રસાયણો તેમજ પર્યાવરણિક બળોને અધીન, કોષમાં સુમેળથી થતી પ્રક્રિયાઓને લીધે કોષની ક્ષમતા જળવાય છે. તેથી આણ્વિક કક્ષાએ થતી સજીવોની મૂલગત પ્રક્રિયાઓની માહિતી મેળવવા તરફ ભૌતિક અને જૈવ-વૈજ્ઞાનિકોએ પોતાનું ધ્યાન કેન્દ્રિત કર્યું છે. અગાઉ આનુવંશિકતા સાથે સંકળાયેલ સમસ્યાઓના ઉકેલ માટે ‘જૈવ-સાંખ્યિકી’ પર આધાર રાખવામાં આવતો હતો પરંતુ આધુનિક વૈજ્ઞાનિકોએ સમસ્યાઓના ઉકેલ માટે જનીનતત્ત્વ ડી.એન.એ.ને મહત્ત્વનું સાધન બનાવ્યું છે. તેમણે જનીનિક સંકેતો(genetic codes)ને તારવીને, પ્રતિપોષી તંત્ર-સંકલિત પ્રોટીનસંશ્લેષણ કઈ રીતે થાય છે તેની માહિતી પ્રાપ્ત કરી. હાલમાં જૈવ તકનીકી(biotechnology)ના અભ્યાસ માટે જાતજાતના રિઍક્ટરો, વાયુવિશ્લેષકો, પરમાણુ અને અણુનિર્દેશક પ્રકાશમાપકો (photometers), ફોટો-સૂક્ષ્માલેખો (photomic-rographs) જેવાં અનેક સાધનો ઉપલબ્ધ છે. આ ઉપકરણોની સહાયથી જનીનવિજ્ઞાન અને સૂક્ષ્મજીવવિજ્ઞાન સહિત જીવવિજ્ઞાનના ક્ષેત્રે અનેરી સિદ્ધિ હાંસલ કરવામાં સફળતા મળી છે. પુનર્યોજક (recombinant) ડી.એન.એ.-તકનીકી વડે આજે સજીવકોષમાંથી એકાદ જનીનને અલગ કરી તેને અન્ય સજીવોના રંગસૂત્ર સાથે જોડી શકાય છે. ખાસ કરીને ઉચ્ચ કક્ષાના સજીવોના શરીરમાંથી આવા જનીનને બૅક્ટેરિયાના જનીનિક ઘટકના ભાગ રૂપે આવેલ પ્લાસ્મિડમાં ઉમેરી શકાય છે. આ પ્રયોગમાં સૌપ્રથમ ડી.એન.એ. અણુઓની બનેલ પ્લાસ્મિડના આ તંતુને વિશિષ્ટ સ્થળેથી કાપી કાઢી, આ કાપ વચ્ચે, અગાઉ અન્ય સજીવના શરીરમાંથી અલગ કરેલ જનીનને ગોઠવવામાં આવે છે. એક દાખલો લઈએ. માનવીના શરીરમાંથી અલગ કરેલ ‘ઇન્સ્યુલિન’ માટે જવાબદાર જનીનનું ઈ. કોલાઈ બૅક્ટેરિયાના પ્લાસ્મિડ સાથે સંયોજન કરવામાં આવે છે. આવા બૅક્ટેરિયા માનવ-ઇન્સ્યુલિન ઉત્પાદન કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. આ તકનીકીના ઉપયોગથી આજે મોટા પાયા પર ‘ઇન્સ્યુલિન’નું ઉત્પાદન કરવામાં આવે છે જે મધુપ્રમેહથી પીડાતા દર્દી માટે આશીર્વાદરૂપ નીવડ્યું છે.

હાલમાં આવા જનીન-ઉમેરણના પ્રયોગો વનસ્પતિસૃષ્ટિમાં મોટા પાયા પર કરવામાં આવે છે. તેનો બહોળો ઉપયોગ કૃષિ-વિજ્ઞાનક્ષેત્રે થઈ રહ્યો છે. પરિણામે ઓછા ખર્ચે આર્થિક અને ખોરાકની દૃષ્ટિએ ઉચ્ચતર એવાં ફળ, અનાજ, કઠોળ, ફૂલ વગેરેનો મબલક પાક મેળવવાનું સહેલું બન્યું છે. વિષાણુજન્ય રસીના ઉત્પાદનથી ચેપી રોગોના નિવારણ માટે પગલાં ભરાયાં છે. ભારતમાંથી શીતળા રોગ નાબૂદ કરવામાં સફળતા મળી છે અને બાળલકવાની નાબૂદી માટે યોજના ઘડી કાઢવામાં આવી છે.

આયુર્વિજ્ઞાન ક્ષેત્રે આણ્વિક કક્ષાએ યોજાયેલાં એવાં કેટલાંક સંશોધનો જોઈએ :

સ્રાવરોધક જૈવી અણુ : માનવરુધિરમાં સ્રાવરોધક (coagulant) ઘટક Factor-VIII, લોહી જામવામાં અગત્યનો ભાગ ભજવે છે. આ ઘટકના સંશ્લેષણ સાથે સંકળાયેલ જનીનને ઢોરના રંગસૂત્રમાં ઉમેરવાના પ્રયોગો થઈ રહ્યા છે. આમ આ જનીન ઉમેરવાથી ઢોરના દૂધમાં Factor-VIIIનો ઉમેરો થશે એવી ધારણા છે. જો આ સંશોધન સફળ થાય, તો આવા ઢોરના દૂધનું પ્રાશન કરવાથી, રક્તસ્રાવથી પીડિત દર્દીના રક્તસ્રાવને અટકાવી શકશે.

એઇડ્ઝને પડકાર : 1995માં અમેરિકન વૈજ્ઞાનિક ગૅલોએ, HIVનું ગુણન અટકાવી શકે તેવા કેમોકાઇન નામે ઓળખાતા, માનવ-શ્વેતકણો દ્વારા વિમોચન થતા એવા, ત્રણ રોધક્ષમ જૈવ-અણુઓને શોધી કાઢ્યા છે.

1996માં બેથેસ્ડાના સંશોધક, ઍન્થની ફૉસીએ માનવીના રોધક્ષમ તંત્ર(immune system)માં HIVના પ્રવેશ માટે અગત્યનો એવો સહઘટક શોધી કાઢ્યો છે. આ ઘટક HIV વિષાણુની મૂળભૂત જૈવ ક્રિયાનો ખ્યાલ મેળવવામાં સહાયભૂત થશે.

આ બંને શોધો માનવ-સૃષ્ટિમાં હાહાકાર મચાવતા AIDS રોગને અટકાવવામાં મદદરૂપ થશે તેમાં શંકા નથી.

સ્તનકૅન્સરકારક જનીનો : ઈ. સ. 1994માં માનવ-સ્તનના કૅન્સર માટે કારણભૂત BRCA-1 જનીન શોધી કાઢ્યું. જ્યારે 1995માં બ્રિટન અને અમેરિકાના વૈજ્ઞાનિકોએ એક બીજું જનીન BRCA-2 શોધ્યું છે. હાલમાં માનવ-સ્ત્રીમાં આ જનીનોના અસ્તિત્વની જાણકારી આપી શકે તેવી દવાઓની શોધ કરવાની યોજના ઘડાઈ ચૂકી છે.

સ્થૂળતા (obesity) ઉપજાવનાર જનીન : ‘ob’ જનીન શરીરની સ્થૂળતા સાથે સંકળાયેલું હોય છે. રૉકફેલર યુનિવર્સિટી અને અન્ય વૈજ્ઞાનિકોના સંશોધન મુજબ, આ જનીનની અસર હેઠળ સ્થૂળતા માટે જવાબદાર પ્રોટીનનું નિર્માણ થાય છે. આ પ્રોટીનની અસર અટકાવવાની દવાઓ શોધવાની દિશામાં પ્રયત્નો ચાલુ છે.

કોલેસ્ટેરૉલ ઘટાડવાથી થતા ફાયદા : ગ્લાસ્ગો યુનિવર્સિટીના સંશોધન (1995) મુજબ, જો રુધિરમાં કોલેસ્ટેરૉલનું પ્રમાણ ઘટાડવામાં આવે તો, હૃદયધમની-રોગ(coronary artery disease)ની અસર હેઠળ થતા હૃદયરોગના હુમલાથી બચી શકાય. કોલેસ્ટેરૉલનું પ્રમાણ ઘટાડવાની દિશામાં સંશોધનો ચાલે છે.

સમજનીનીકરણ(cloning)ના પ્રયોગો : જો ખોરાકની ર્દષ્ટિએ લાભકારક એવાં લક્ષણો ધરાવતાં ઢોર, ઘેટાં, મરઘી વગેરેની સંખ્યા વધારી શકાય તો માનવી માટે દૂધ, માંસ, ઈંડાં જેવાં પોષક ખોરાકી તત્ત્વો સહેલાઈથી પ્રાપ્ત થાય. તેથી જ ઉપર્યુક્ત લક્ષણો માટે કારણભૂત જનીનો ધરાવતાં પ્રાણીઓ વિપુલ સંખ્યામાં પ્રાપ્ત થાય તે અંગે હાલમાં અનેક પ્રયોગો યોજવામાં આવ્યા છે. સમજનીનો ધરાવતી પ્રજા વધારવાને લગતા પ્રયોગોને સમજનીનીકરણ કહે છે.

ઈ. સ. 1996માં રોજલિન ઇન્સ્ટિટ્યૂટ, એડિનબરોના વૈજ્ઞાનિકો સારી જાતની ઘેટીના એક ભ્રૂણ(embryo)માંથી બે સમજનીનકો પ્રાપ્ત કરવામાં સફળ થયા. જ્યારે માર્ચ 1997માં આ જ ઇન્સ્ટિટ્યૂટના વૈજ્ઞાનિકોએ એક જ ઘેટીના થાન અને અંડકોષમાંથી મેળવેલ રંગસૂત્રોનું સંયોજન કરી, નિર્માણ થયેલ ભ્રૂણના વિકાસથી ‘ડૉલી’ નામની એક ઘેટી જન્મ પામી. આ જ પ્રયોગશાળામાં આજે ડૉલીના 6 જેટલા સમજનીનકોને ઉપજાવી શકાયા છે. આમ હવે નર પ્રજનકની મદદ વિના એક જ માદાના શરીરમાં આવેલા બે કોષોના સંયોજનથી, ઘણા સમજનીનકો પ્રાપ્ત કરી શકાય તેમ છે.

સમજનીનીકરણ વડે વંધ્ય યુગલ સંતાન પ્રાપ્ત કરી શકવાની શક્યતા વધી છે. જો ભ્રૂણ-પોષી (surrogate) માતાના અંડકોષમાંથી કોષકેન્દ્રને કાઢી નાખી તેની જગ્યાએ સંતાન-ઇચ્છુક માદાના અંડકોષમાંથી અલગ કરેલ કોષકેન્દ્રને ઉમેરવામાં આવે, તો ભ્રૂણપોષી માતાના શરીરમાં આ અંડકોષના વિકાસથી જન્મ પામતું બાળક સંતાન-ઇચ્છુક માતા-પિતાનાં લક્ષણો ધારણ કરશે.

વનસ્પતિસૃષ્ટિમાં સમજનીનીકરણના પ્રયોગો સહેલાઈથી થાય તેમ છે. સારી જાતની વનસ્પતિની પેશીમાંથી અનેક ટુકડા કરી અથવા તો કોષોને અલગ કરી પ્રત્યેકનો ઉછેર સ્વતંત્ર રીતે પેશી-સંવર્ધન (tissue culture) વડે કરી અનેક વૃક્ષો મેળવી શકાયાં છે.

મ. શિ. દૂબળે