ગર્ભવિકાસ

ગર્ભવિકાસ (embryonic development) : વનસ્પતિઓમાં યુગ્મનજ(zygote)ના સમવિભાજનો અને વિભેદનો(differen-tiations)ને પરિણામે પૂર્ણ ગર્ભ (= ભ્રૂણ) બનવાની પ્રક્રિયા. પ્રજનન પ્રત્યેક સજીવનું એક આગવું લક્ષણ છે. લિંગી પ્રજનન કરતી દરેક વનસ્પતિનું જીવનચક્ર બે અવસ્થાઓમાં વહેંચાયેલું હોય છે. જન્યુજનક(gametophyte)અવસ્થા જન્યુઓ(gametes)નું નિર્માણ કરતી એકગુણિત (haploid) અવસ્થા છે; જ્યારે બીજાણુજનક-(sporophyte)અવસ્થા બીજાણુઓ(spores)નું નિર્માણ કરતી દ્વિગુણિત (diploid) અવસ્થા છે. વનસ્પતિના જીવનમાં આ બંને અવસ્થાઓ એકબીજીને એકાંતરે ગોઠવાયેલી હોય છે. આ ઘટનાને સંતતિઓનું એકાંતરણ કે એકાંતરજનન (alternation of generations) કહે છે.

નીચલી કક્ષાની વનસ્પતિઓમાં બીજાણુજનક અવસ્થા નર અને માદા જન્યુઓના યુગ્મનથી બનતા યુગ્મનજ પૂરતી જ મર્યાદિત હોય છે; પરંતુ વનસ્પતિસૃષ્ટિના ઉદ્વિકાસની સાથે યુગ્મનજનાં ક્રમિક વિભાજનો અને વિભેદનો થતાં ભ્રૂણનો વિકાસ થયો. ઉચ્ચ કક્ષાની વનસ્પતિઓના ભ્રૂણમાં પુખ્ત બીજાણુજનકનાં અંગો ઉત્પન્ન કરવાની કાર્યવહેંચણી પણ જોવા મળે છે. આમ, ભ્રૂણને તરુણ બીજાણુજનક પણ કહી શકાય. ભ્રૂણવિકાસ વનસ્પતિની જાતિ પર આધાર રાખીને વૈવિધ્યપૂર્ણ હોય છે.

સપુષ્પ આચ્છાદિત (આવૃત) બીજધારી વનસ્પતિઓમાં (angiosperms) દ્વિફલન (double fertilization) સર્વસામાન્ય છતાં અપૂર્વ ઘટના છે. તેમાં પુંજન્યુ (નરજનનકોષ – male gamete) અને અંડકોષના મિલનને સંયુગ્મન (syngamy) કહે છે. બીજો પુંજન્યુ (નરજન્યુ) ભ્રૂણપુટની મધ્યમાં રહેલા બે ધ્રુવીય કોષકેન્દ્રો (polar nuclei) સાથે જોડાઈને પ્રાથમિક ભ્રૂણપોષકેન્દ્ર (primary endospermi nucleus) રચે છે. આ આખી પ્રક્રિયા રસાયનાનુવર્તી પદાર્થોના નિયમનમાં હોય છે. ફલિત થયેલો અંડકોષ ચોક્કસ રીતે વિભાજનો અને વિભેદનો પામી ભ્રૂણ અથવા ગર્ભ ઉત્પન્ન કરે છે. અર્થાત્ યુગ્મનજમાં નર અને માદા લક્ષણોનું પુન:સંયોજન થાય છે. ત્રિસંલયન(triple fusion)માં પુંજન્યુ + ધ્રુવીય કોષકેન્દ્ર (બે અથવા વધારે) = પ્રાથમિક ભ્રૂણપોષ કેન્દ્ર બને છે.

આવૃત બીજધારીનું યુગ્મનજ ગર્ભપુટમાંથી બહાર કાઢીને તેને કશ નળીમાં કૃત્રિમ માધ્યમોમાં ઉછેરી ગર્ભ અને બીજાંકુર (seedling) ઉત્પન્ન કરવાનું કાર્ય પ્રાયોગિક ગર્ભવિદ્યાના ક્ષેત્રે સીમાચિહ્નરૂપ છે. યુગ્મનજ બંધાયા પછી સામાન્ય રીતે વિશ્રામ કરે છે. આ સમયગાળો વનસ્પતિની જાતિ અને કંઈક અંશે આસપાસના આંતરિક વાતાવરણ પર અવલંબે છે. યુગ્મનજનું પ્રથમ વિભાજન જો અનુપ્રસ્થ દીવાલથી થાય તો તેમાં અગ્રસ્થ (terminal કે apical cell) અને તલસ્થ (basal) એમ બે કોષો બને છે અને પ્રારંભના બંને કોષોમાં રચના અને કાર્યમાં ધ્રુવીયતા(polarity)નું નિર્માણ થાય છે. ત્યારપછી અગ્રસ્થ કોષનું ચતુષ્ક અને આઠ કોષોનું અષ્ટક બને છે. આ ચતુષ્કોષીય બાળગર્ભના કોષો (વ્યુત્પન્નો) પુખ્ત ગર્ભના વિવિધ અંગોના સર્જનમાં નિર્ધારિત ભાગ ભજવે છે; પરંતુ માત્રાત્મક અને રાસાયણિક પેશીવિદ્યા દર્શાવે છે કે દરેક કોષની કોષરાસાયણિક પરિસ્થિતિ સરખી જ હોય છે. તલસ્થકોષ (cb) ફક્ત થોડા કોષોનો નિલંબ (suspensor) બનાવે ત્યારે અગ્રસ્થ કોષ (ca) પુખ્ત ગર્ભનાં બીજપત્રો (એક અથવા બે) આદિસ્કંધ કે પ્રરોહઅગ્ર (plumule) અને આદિમૂળ કે ભ્રૂણમૂળ (radicle) સર્જે છે. ધરીના એક છેડા ઉપર પ્રરોહ અગ્ર અને બીજા છેડા ઉપર મૂલાગ્ર હોય. આથી આવી ધરી પણ ધ્રુવતા બતાવે અને ટોચ ઉપર વર્ધનશીલ પેશી ધરાવે. તે વનસ્પતિના મૃત્યુકાળ પર્યંત સક્રિય રહે છે. તે સર્વદા ભ્રૌણિક (embryonic) અવસ્થામાં જ રહે છે.

યુગ્મનજ કે ફલિતાંડ આયામ કે અનુપ્રસ્થ (transverse) કોષ દીવાલથી વિભાજિત થાય અને તેના તલસ્થ અને અગ્રસ્થ કોષ ગર્ભ કે ભ્રૂણના બંધારણમાં ફાળો આપે તેને આધારે ગર્ભના વિકાસના આઠ પ્રકારો નોંધાયા છે : પાઇપરેડ (Piperad), ક્રૂસિફર (Crucifer), એપોનોજેટોનેડ (Aponogetonad), ઍસ્ટરેડ (Asterad), સોલૅનેડ (Solanad), કૅરિયોફાયલેડ (Caryophyllad), ચીનોપૉડિયેડ (Chenopodiad) અને ગ્રામિનેડ (Graminad). તૃણ કે ઘાસનો ભ્રૂણ (ઓટ) પ્રા. બેટીજીનાએ દર્શાવેલ ભ્રૂણજનક ગ્રામિનેડ પ્રકારનું ઉદાહરણ છે. બીજપત્ર અત્યંત નાનું અને નાજુક હોવાથી શિંગોડાનો પુખ્ત ભ્રૂણ એકદળી જેવો લાગે છે. એટલે જંકસનો ભ્રૂણ ગોળાકાર હોય છે.

દ્વિદળીમાં ભ્રૂણ વિકાસ (ક્રૂસિફર પ્રકાર) : કેપ્સેલા પ્રજાતિમાં યુગ્મનજના પ્રથમ વિભાજનથી તલસ્થ (basal) અને અંત્ય (terminal) કોષો બને છે. આ દ્વિકોષીય ગર્ભમાં તલસ્થ કોષ (આકૃતિ 3 cb) અનુપ્રસ્થ અને અગ્રીય કોષ (આકૃતિ 3 ca) આયામ રીતે વિભાજિત થાય છે તેથી ⊥ આકારનો ચતુષ્કોષીય પૂર્વભ્રૂણ (proembriyo) બને છે. આ બંને અંત્ય કોષો ફરીથી આયામ રીતે પ્રથમ વિભાજનને કાટખૂણે વિભાજન પામે છે. આ ચતુષ્ક અવસ્થા છે. આ ચતુષ્કનો દરેક કોષ અનુપ્રસ્થ વિભાજન કરી અષ્ટક બનાવે છે. આ અષ્ટકના નીચેના ચાર કોષોમાંથી વિકાસ થઈ પ્રકાંડ ટોચ અને બીજપત્રો બને છે, જ્યારે ઉપરના ચાર કોષોમાંથી અધરાક્ષ ઉત્પન્ન થાય છે. અષ્ટકના બધા જ કોષો પરિઘવર્તી વિભાજન કરે છે.

આ દરમિયાન ચતુષ્કોણીય ગર્ભના ઉપરના બે કોષો (આકૃતિ 3 ci અને m) વિભાજિત થઈને 6થી 10 કોષીય લંબાઈનો નિલમ્બ બનાવે છે – તેનો સૌથી ઉપરનો કોષ ફૂલીને કોથળી જેવો બને છે અને ચૂષકાંગ (haustorial) તરીકે કાર્ય કરે છે. નિલમ્બનો સૌથી નીચેનો કોષ અધોવર્ધ (hypophysis) તરીકે વર્તે છે. આ કોષ પાછળથી વિભાજિત થઈને અષ્ટકોષીય ભાગ બનાવે છે. તેમાંથી નીચેના ચાર કોષો મૂળના બાહ્યક પ્રદેશનું અને ઉપરના ચાર કોષો મૂળટોપી અને મૂલાધિસ્તરનું નિર્માણ કરે છે.

લિંગી પ્રજનન દરમિયાન યુગમકનું (2n) નિર્માણ થાય છે અને તેમાંથી નવી પેઢી ઉદભવે છે. યુગ્મનજના સમવિભાજન(mitosis)થી કોષોનો સમૂહ સર્જાય છે. તેમાંથી આગળ વિભાજન અને વિભેદનો થતાં ભ્રૂણના કોષોમાંથી વિવિધ પેશીઓ ઉત્પન્ન થાય છે. દા. ત., ભ્રૂણીય કોષોનું વિભેદન થતાં ક્રમશ: જલવાહિની, અન્નવાહિની, રોમ, મહાબીજાણુ વગેરે કોષો સર્જાય છે. આ સર્વેમાં કોષનો વ્યવહાર, અંગિકાઓનું વર્તન અને રંગસૂત્રોની સંખ્યા એકસરખી હોય છે. વનસ્પતિના કોઈ પણ ભાગના સ્થાયી પેશીના કોષોને અમુક પોષક દ્રાવણમાં રાખી વૃદ્ધિશીલ બનાવી શકાય છે. તેમના પર પેશીય સંવર્ધન(tissue culture)ની રીત અજમાવવાથી તે પોતાના ગુણધર્મ બદલે છે, વિભાજન પામે છે અને આખું અંગ કે નવો છોડ 2n સર્જે છે. એક કોષ યુગ્મનજની માફક જ આખી વનસ્પતિ ઉત્પન્ન કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. આ જીવ વિજ્ઞાનની મોટામાં મોટી સિદ્ધિ ગણાય છે. દ્વિગુણિત દરેક જીવંત કોષના આ ગુણધર્મને પૂર્ણ શક્તતા (totipotency) કહે છે. બીજું સોપાન તે પરાગરજમાંથી ભ્રૂણજનન (pollen embryogenesis) છે. દૈહિક (somatic) કોષોના કૃત્રિમ સંવર્ધનથી સર્જેલાં કેળાં તે ચંબુમાં છોડ ઉત્પન્ન બાદ તેના જમીનમાં વાવેતર દ્વારા વૃદ્ધિ અને વિકાસનું ર્દષ્ટાંત છે.

ગર્ભના વિકાસની પ્રારંભની અવસ્થાઓમાં એકદળી અને દ્વિદળી વનસ્પતિઓ તેના સમમિત ગર્ભમાં કોઈ ખાસ મૂળભૂત તફાવતો કે ફેરફારો દર્શાવતા નથી. બંનેમાં સમમિત પૂર્વભ્રૂણ એકસરખો લાગે છે. તે એકદળીનો છે કે દ્વિદળીનો તે પારખી શકાતું નથી. આથી એકદળી કે દ્વિદળીની ઉત્પત્તિ એકજાતિ-વિકાસક (monophyletic) માનવામાં આવે છે. અર્થાત્ એકદળી અને દ્વિદળીમાં ભ્રૂણજનન સરખા જ પાયાના સિદ્ધાંતોને અનુસરે છે અને પૂર્વભ્રૂણ (globular embryo) સખત અને સતત જનીન કાર્યરતતા (activity) દર્શાવે છે.

દરેક પુખ્ત ભ્રૂણ એક ધરી અને એકદળીમાં એક તથા દ્વિદળીમાં બે બીજપત્રો ધરાવે છે. આ પાયાના સિદ્ધાંતને અનુસરીને જ્યૉર્જ બેન્થામ અને જૉસેફ ડાલ્ટન હુકરે આવૃત બીજધારી વનસ્પતિઓના બે વર્ગો પાડ્યા. તે એકદળી અને દ્વિદળી વર્ગો હજી સુધી કાયમ રહેલા છે. બીજપત્રોની પર્ણોની માફક કાયમ પાર્શ્ર્વ બાજુએ ઉદભવે છે. એકદળીમાં હેનસ્ટાઇનના મત પ્રમાણે ધરી છેડે મૂલાગ્ર અને બીજા છેડે બીજપત્ર ધરાવે છે. પરંતુ હજુ સુધી એક પણ વનસ્પતિ એવી નોંધાયેલી નથી જે અગ્રમાં પર્ણ ધરાવે. દ્વિદળીની માફક એકદળીની ધરીના બંને છેડા ઉપર મૂલાગ્ર અને પ્રરોહઅગ્ર જોવા મળે છે. આ વિચારધારા સ્વીકારતા એક – અને દ્વિદળીમાં બીજપત્ર પાર્શ્વીયજ (lateral) હોય, ઉપરાંત, એકદળીનું બીજપત્ર વ્યક્તિવિકાસ (ontogeny) ક્રમમાં બીજપત્રના ધરીના અગ્રે બેસતું સાબિત થતું નથી. તેને પ્રાક વાહક એધાની (provascular cambium) ગોઠવણીનો પણ પુરાવો સાંપડે છે. વિવિધ મતો મુજબ એકદળીમાં ભ્રૂણના અવયવોની સ્થિતિ કે સ્થાન નીચે પ્રમાણે રહે છે :

દ્વિદળીમાં તો આદિમૂળ અને આદિસ્કંધ અગ્રસ્થ અને બંને બીજપત્રો પાર્શ્વીય હોય છે.

કુસુમ વ્યાસ

ઈન્દુમતી શાહ