રંગૂસત્રો (chromosomes) (વનસ્પતિ) : સસીમ કેન્દ્રી (eukaryote) કોષોના (કોષ)કેન્દ્રમાં ન્યૂક્લીઇક ઍસિડો અને પ્રોટીનના અણુઓના સંયોજનથી બનેલ સૂત્રમય અંગ. અસીમ કેન્દ્રી (prokaryote) કોષોમાં રંગસૂત્ર હોતું નથી. તેના સ્થાને ગોળાકાર DNAનો એક અણુ કોષરસમાં પ્રસરેલો હોય છે. રંગસૂત્રમાં આવેલા DNAના અણુઓ કોષોમાં અગત્યના જનીનિક ઘટકો તરીકે આવેલા હોય છે અને તેઓ સાંકેતિક લિપિના સ્વરૂપમાં એક કોષમાંથી બીજા કોષમાં તેમજ એક સજીવમાંથી બીજા સજીવમાં આનુવંશિક લક્ષણોના સ્થાપન અંગેની માહિતીનું સંચારણ કરે છે. રંગસૂત્રમાં આવેલા RNAના અણુઓ કોષવિભાજન તેમજ કોષની કાર્યવાહી સાથે સંકળાયેલી ચયાપચયની પ્રક્રિયામાં અગત્યનો ભાગ ભજવે છે.
આકૃતિ 1 : રંગસૂત્રકેન્દ્રના સ્થાનને અનુલક્ષીને રંગસૂત્રના પ્રકારો
પ્રત્યેક રંગસૂત્રમાં DNAની એક લાંબી સાંકળ હોય છે. આ સાંકળ, જનીનો (આનુવંશિક લક્ષણોના સંચારણ માટેના જૈવરસાયણિક એકમો) તેમજ લક્ષણોના સંચારણની દૃષ્ટિએ નિરર્થક એવા DNAની બનેલી હોય છે. મોટા કદનાં રંગસૂત્રોમાં 90 % જેટલા DNAના અણુઓ નિરર્થક પ્રકારના હોય છે. રંગસૂત્રમાં આવેલા જનીનો ત્રણ પ્રકારના હોય છે : (1) બંધારણાત્મક જનીન-I (structural genes) : તેમના અનુલેખન(transcription)થી m-RNA(સંદેશવાહક – RNA)ની રચના થાય છે. તેમની અસર હેઠળ કોષોમાં આવેલા બહુલક-પેપ્ટાઇડોની સાંકળ નિર્માણ થાય છે. (2) બંધારણાત્મક જનીન-II તેમના અનુલેખનથી r-RNA (રિબોઝોમલ RNA) તેમજ t-RNA (ટ્રાન્સફર RNA અણુઓ) બને છે (3) નિયામક જનીનો (regulatory genes) : તેઓ DNAના પ્રતિકૃતિ-નિર્માણ (replication) અને અનુલેખન સાથે સંકળાયેલા ઉત્સેચકો, પ્રોટીનો અથવા કોષરસમાં આવેલા રસાયણિક ઘટકોનો પરિચય કરાવે છે.
કોઈ પણ સજીવના કોષોમાં આવેલાં રંગસૂત્રોની સંખ્યા નિશ્ચિત હોય છે. દાખલા તરીકે માનવીમાં રંગસૂત્રોની 23 જોડ હોય છે; જ્યારે ડ્રોસોફાઇલા(ફળમાખી-fruit fly)માં તેમની 4 જોડ હોય છે. રંગસૂત્રો દૈહિક રંગસૂત્રો (autosomes) અને લિંગી સૂત્રો (sex-chromosomes) એમ બે પ્રકારનાં હોય છે. માનવીમાં ‘X’ અને ‘Y’ એમ બે લિંગસૂત્રો આવેલાં છે. સ્ત્રીમાં આ રંગસૂત્રો ‘XX’ની જોડ તરીકે જ્યારે પુરુષમાં તે ‘XY’ની જોડ તરીકે આવેલાં હોય છે.
આકૃતિ 2 : રક્તસંવર્ધન દ્વારા પ્રાપ્ત કરવામાં આવેલ મનુષ્ય(પુરુષ)નો રંગસૂત્ર પ્રતીક
રંગસૂત્રની રચના : પ્રત્યેક રંગસૂત્ર બે રંગસૂત્રિકાઓ(chromatids)નું બનેલું હોય છે. કોષવિભાજનની મધ્યાવસ્થા (metaphase) દરમિયાન તેઓ દેખાવમાં સરખાં હોય છે અને રંગસૂત્રકેન્દ્ર (centromere) નામની એક સામાન્ય અંગિકા સાથે જોડાયેલાં જોવા મળે છે. આ રંગસૂત્રકેન્દ્ર રંગસૂત્રના ઉપલા છેડા તરફ, સહેજ નીચે અથવા તો મધ્યભાગમાં આવેલું હોય છે. તેના આધારે રંગસૂત્રોને અનુક્રમે અંત્ય-કેન્દ્રી (telocentric). અધો મધ્ય-કેન્દ્રી (submetacentric) અને મધ્ય-કેન્દ્રી (metacentric) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. રંગસૂત્રોનો છેડા તરફનો ભાગ અત્યંત સાંકડો, નાનો અથવા સાવ ન જેવો હોય તો આવા રંગસૂત્રને અંત્યકેન્દ્રી કહે છે. રંગસૂત્રની લંબાઈ, તેનું કદ, તેના રંગસૂત્રકેન્દ્ર સાથે સંકળાયેલ ભાગની લંબાઈ, રંગસૂત્રકેન્દ્રનું સ્થાન, હોય ત્યારે દ્વિતીયક ખાંચ- (secondary constriction)નું સ્થાન જેવી બાબતોના આધારે રંગસૂત્રને વિશિષ્ટ ક્રમાંકથી નિર્દેશવામાં આવે છે. કદની લંબાઈમાં થતો ક્રમિક ઘટાડો, રંગસૂત્રકેન્દ્રનું નિશ્ચિત સ્થાન જેવી બાબતોના આધારે માનવીય રંગસૂત્રોનો ક્રમાંક નિશ્ચિત કરવામાં આવેલો છે. કમ્પ્યૂટરની મદદથી હવે માનવીના કોઈ પણ ક્રમાંકના રંગસૂત્રને શોધી કાઢવું એ સહેલું બન્યું છે. કોઈ પણ કોષ, વ્યક્તિ અથવા જાતિમાં આવેલ રંગસૂત્રના સમુચ્ચયની સંખ્યા, કદ તેમજ રંગસૂત્રકેન્દ્રનું સ્થાન અને આકારને આધારે ક્રમિક ગોઠવણી કરવામાં આવે છે. જેને રંગસૂત્ર-પ્રતીક (karyotype) કહે છે. રંગસૂત્ર-પ્રતીક વિશિષ્ટ વ્યક્તિ, જાતિ, પ્રજાતિ અથવા તો કોઈ વિશિષ્ટ સજીવોના સમૂહ માટે લગભગ સરખું હોય છે. દાખલા તરીકે, આવી સમાનતાના આધારે માનવી સમાજને કૉકાસાઇડ, માગોલૉઇડ અને નીગ્રૉઇડએવા ત્રણ મુખ્ય સમૂહો(race)માં વિભાજવામાં આવે છે. તે જ પ્રમાણે આવા વિભાગોને પણ પાછા યુરોપિયન, અમેરિકન, ઇંડિયન, પૉલિનિશિયન (તાહિતી), ઑસ્ટ્રેલિયન જેવા પેટા વિભાગોમાં વહેંચવામાં આવે છે. કેરીના પણ તેમનાં કેટલાંક સમાન લક્ષણોને આધારે તોતાપુરી, ગોલા, બદામ, લંગડો, આફૂસ, કેસર, પાયરી જેવા પ્રકારો નિર્દેશવામાં આવે છે.
રંગસૂત્રોની ક્રિયાત્મકતા : પ્રત્યેક રંગસૂત્રમાં હજારોની સંખ્યામાં જનીનો આવેલા હોય છે; પરંતુ તે બધા સક્રિય હોતા નથી. તેઓ પર્યાવરણીય અસર હેઠળ અને સજીવની જરૂરિયાતને અનુલક્ષીને કાર્ય કરતા હોય છે; દાખલા તરીકે, બાલ્યાવસ્થામાં વૃદ્ધિને લગતા જનીનો વધુ ક્રિયાશીલ રહે છે; જ્યારે યુવાવસ્થામાં વંશવૃદ્ધિ સાથે સંકળાયેલા જનીનો સક્રિય બને છે. આથી ઊલટું, વૃદ્ધાવસ્થામાં અપચયી પ્રક્રિયા વેગીલી બને છે; શરીર નબળું પડે છે અને છેલ્લે શરીર મૃત્યુ પામે છે.
અન્ય જનીનોની જેમ દૈનિક વ્યવહારમાં પણ જરૂરિયાતને અનુલક્ષીને પ્રતિપોષી તંત્રના નિયમન હેઠળ કાર્ય કરતું હોય છે; દાખલા તરીકે જઠરમાં ખોરાકના પ્રવેશ સાથે હાઇડ્રોક્લોરિક ઍસિડના સ્રાવ સાથે સંકળાયેલ જનીનો ક્રિયાશીલ બની જવાથી માત્ર જરૂર પૂરતો ઍસિડનો સ્રાવ થાય છે. વળી શરીરમાં પ્રવેશેલ વિશિષ્ટ ખોરાકના પાચન સાથે સંકળાયેલા પાચક રસો પ્રવેશેલ ખોરાકના ઘટકોના પ્રમાણને અનુલક્ષીને જે તે પ્રકારની પાચનપ્રક્રિયા કરે છે.
ઇન્સ્યુલિન અંત:સ્રાવની અસર હેઠળ ગ્લુકોઝના અણુઓ શરીરમાં પ્રવેશ પામતા હોય છે. ઇન્સ્યુલિનના પૂરતા પ્રમાણના અભાવમાં, અંગો દ્વારા ગ્લુકોઝનું શોષણ ઓછું થતાં, તે શરીરનાં અંગોમાં પ્રવેશવાને બદલે મૂત્ર વાટે બહાર નીકળે છે અને એ રીતે પ્રાણી મધુમેહના વ્યાધિનો ભોગ બને છે. ઇન્સ્યુલિનનો વધુ પ્રમાણમાં થતો સ્રાવ પણ શરીર માટે ઘાતક નીવડે છે. અન્ય પ્રક્રિયાઓની જેમ શરીરમાં પ્રતિપોષી તંત્રના નિયમન હેઠળ ઇન્સ્યુલિનના સ્રાવ સાથે સંકળાયેલા કોષો જરૂર પૂરતા ક્રિયાશીલ બને છે.
અસાધારણ (abnormal) રંગસૂત્રો : રંગસૂત્રોમાં આવેલા આનુવંશિક ઘટકોની સ્થિરતા(constancy)ના આધારે જનીનિક તંત્ર પોતાની કાર્યવહી કરે છે. આ સ્થિરતામાં સહેજ પણ વધઘટ થાય તો રંગસૂત્ર-પ્રતીક ભિન્ન સ્વરૂપ ધારણ કરે છે.
જનીનિક ઘટકોના સાતત્યના અભાવમાં સજીવો સામાન્ય કરતાં જુદાં લક્ષણો ધારણ કરે છે. મુખ્યત્વે રંગસૂત્રની સંખ્યામાં બદલો થવાથી, અથવા તો રંગસૂત્રની રચનામાં ફેરફાર થવાથી તેની અસર જનીનિક ઘટકો પર થાય છે.
એકકીયતા(haploidy) : જનનકોષોમાં રંગસૂત્રની સંખ્યા એક-ગુણિત (haploid) હોય છે. મોટાભાગની મધમાખોની માદાઓ અફલિત ઈંડાંમાંથી પેદા થાય છે. તેથી આવી માદા એકગુણિત હોય છે અને તે વંધ્ય જીવન પસાર કરે છે; પરંતુ નર ફલિત ઈંડાંના વિકાસથી ઉત્પન્ન થતા હોવાથી તેમનાં રંગસૂત્રો સામાન્ય એટલે કે દ્વિગુણિત (diploid) હોય છે.
કોષવિભાજનની ઉત્તરાવસ્થા દરમિયાન સમાન રંગસૂત્રો બે કોષોમાં અલગ થવાને બદલે એક જ કોષમાં ભેગાં થાય છે; જેથી એક કોષમાં બે રંગસૂત્રોની જોડના બદલે ત્રણ રંગસૂત્રો ભેગાં થાય છે. આવા સંજોગોમાં સજીવ દ્વિગુણિત હોવા છતાં તેમાં રંગસૂત્રની ત્રણની સંખ્યાને કારણે તે વિશિષ્ટ બને છે આ સજીવને ત્રિ-સૂત્રીય (trisomic) કહે છે. આથી ઊલટું, જોડમાંના એક રંગસૂત્રના અભાવવાળા સજીવને એકસૂત્રીય (monosomic) કહે છે.
બહુગુણિતા (polyploidy) : સજીવમાં એક કરતાં વધારે એકકીય સમુચ્ચયો એકત્ર થાય તેવા સજીવને બહુગુણિત (polyploid) કહે છે. સપુષ્પી વનસ્પતિઓમાં ઘણી વાર બહુગુણિતા જોવા મળે છે. પ્રાણીઓમાં બહુગુણિતા વિરલ હોય છે. પ્રાણીની બહુગુણિત અવસ્થામાં અલિંગી રંગસૂત્રોની જનીનિક સમતુલા અવ્યવસ્થિત બને છે અને વાંઝિયાપણાને લીધે સંતાનના અભાવમાં પ્રાણી લુપ્ત થાય છે. ઉભયજીવીઓની ઘણી જાતિઓમાં બહુગુણિતા સામાન્ય હોય છે.
પરબહુગુણિતા (allopolyploidy) : બે જુદી જાતના સજીવોના પરફલન(cross-fertilization)થી સંતાન જન્મી શકે છે; દાખલા તરીકે, ઘોડી અને ગધેડાના સમાગમથી ખચ્ચર જન્મે છે; પરંતુ ખચ્ચરનાં રંગસૂત્રોની સંખ્યા માત-પિતાનાં કરતાં સાવ જુદી રહેવાથી, ખચ્ચર વંધ્ય બને છે.
અસુગુણિતા (aneuploidy) : અર્ધસૂત્રણ દરમિયાન જો રંગસૂત્રો જુદાં ન થાય, તો એક કોષમાં એક રંગસૂત્ર ઓછું થાય છે, જ્યારે બીજા કોષમાં ત્રણ રંગસૂત્રો ભેગાં થાય છે. સસ્તનોમાં દેખાતાં અર્બુદો (tumour) અસુગુણિતાના પરિણામસ્વરૂપે ઉદભવે છે. આવાં અર્બુદો દુર્દમ (malignant) હોય કે ન પણ હોય. માનવમાં ઉદભવતી રંગસૂત્રીય અસાધારણતા કેટલીક વાર કોષવિભાજન દરમિયાન ઉદભવતી ખામીને લીધે પેદા થાય છે. માનવીમાં જોવા મળતી સિકલ એલ ઍનિમિયા અવસ્થા કે બી-થૅલાસ્મિયા જેવા વ્યાધિ અસાધારણતાને લીધે પેદા થાય છે. ખાસ કરીને કદમાં મોટાં એવાં રંગસૂત્રોમાં અસાધારણતા પેદા થાય તો માનવ શારીરિક વ્યંગતા, માનસિક નબળાઈ, વંધ્યપણું, આકસ્મિક ગર્ભપાત (spontaneous abortion) જેવાનો ભોગ બને છે.
ક્લાઇન ફેલ્ટર સિન્ડ્રોમ : આ વ્યાધિથી પીડાતા નર માનવમાં લૈંગિક રંગસૂત્રો (XXY) ત્રણ અને રંગસૂત્રોની કુલ સંખ્યા 47 બને છે. આવા પુરુષોના શુક્રપિંડો કદમાં નાના હોય છે, જ્યારે સ્તનો મોટાં બને છે; જ્યારે આનુષંગિક લૈંગિક લક્ષણો અવિકસિત રહે છે.
ટર્નર્સ સિન્ડ્રોમ : આવા માનવીમાં રંગસૂત્રોની કુલ સંખ્યા 45 હોય છે અને કોઈમાં એક જ ‘X’ લિંગસૂત્ર આવેલું હોય છે. આવી સ્ત્રીઓમાં આનુષંગિક લૈંગિક લક્ષણો વિકાસ પામતાં નથી, જ્યારે અંડકોષોમાં જનન-કોષો(germ cells)નો અભાવ હોય છે અને તેઓ ઋતુસ્રાવથી વંચિત રહે છે.
મૉંગોલિઝમ : આવા માનવમાં 21 ક્રમાંકનાં ત્રણ રંગસૂત્રો આવેલાં હોવાથી, કુલ રંગસૂત્રોની સંખ્યા 47 બને છે. આવા માનવીમાં બે આંખો વચ્ચેનું અંતર સહેજ વધે છે, નાક ચપટું બને છે; જ્યારે કાન ખામીવાળા હોય છે. વળી તેમની જીભ બહાર નીકળે છે, જ્યારે મોઢું ખુલ્લું રહે છે.
સમજનીનીકરણ (cloning) : સારાં લક્ષણો માટે કારણભૂત એવાં જનીનો સંતાનો પણ ધારણ કરે તે ઇચ્છવાજોગ છે; પરંતુ જોડમાં આવેલાં રંગસૂત્રોમાંથી એક માતા અને બીજું પિતાની દેણ તરીકે સંતાનોમાં ઊતરે છે; તેથી રંગસૂત્રમાં આવેલા DNAના અણુઓ જુદા હોય છે; પરંતુ હાલમાં પ્રયોગો દ્વારા જનીનોની દૃષ્ટિએ પણ બંને સરખા હોય તેવાં રંગસૂત્રો સંતાનોમાં ઊતરે એવા પ્રયોગો સફળ નીવડ્યા છે. બે વ્યક્તિઓના બધા જનીનો સમાન હોય તો તેમને સમજનીનકો (clones) કહે છે.
રંગસૂત્રમાં પરિવર્તન : જનીનિક ઇજનેરી(genetic engineering)માં થયેલ પ્રગતિના કારણે સજીવોનાં રંગસૂત્રોમાં એક નવું જનીન ઉમેરી શકાય અથવા તો એકાદ જનીનને રંગસૂત્રમાંથી અલગ પણ કરી શકાય છે.
E. કોલી જેવા બૅક્ટૅરિયામાં બંધ (closed) એવા દેહકણ (plasmid) નામે ઓળખાતા બે સૂત્રકોના બનેલા જનીનિક ઘટકો આવેલા હોય છે. આ દેહકણમાં વિશિષ્ટ જગ્યાએ એક કાપ મૂકી, ત્યાં એક બીજા સજીવમાંના આવેલ જનીનનું પ્રસ્થાપન કરી શકાય છે. દાખલા તરીકે, E. કોલીના દેહકણમાં માનવીના ઇન્સ્યુલિનના ઉત્પાદન માટે અગત્યના જનીનનું પ્રસ્થાપન કરવાથી આ E. કોલીના શરીરમાંથી ઇન્સ્યુલિન સ્રવે છે. આમ, E. કોલીમાંથી થતું ઇન્સ્યુલિનનું ઉત્પાદન મધુમેહથી પીડાતા દર્દીઓને આશીર્વાદરૂપ નીવડ્યું છે.
મ. શિ. દૂબળે