विकासाची जैविक नोंद
विकसित होत असलेल्या उंदराच्या भ्रूणातील पेशींचा वांशिक वृक्ष, भ्रूणाच्या स्वतःच्या DNA ला त्याच्या इतिहासाच्या नोंदीत रूपांतरित करून, संशोधकांनी पुन्हा तयार केला आहे. या कामात DNA Typewriter नावाच्या मागोवा घेणाऱ्या तंत्रज्ञानाचा वापर करण्यात आला. विकासादरम्यान पेशी विभाजित होऊन विशिष्ट भूमिका स्वीकारत असतानाही हे तंत्रज्ञान त्यांच्यात टिकून राहिले.
ही नोंद फलित अंडे दोन पेशींमध्ये विभाजित झाल्यापासून सुरू होते आणि विकासाच्या 13.5 दिवसांपर्यंत चालते. तोपर्यंत उंदराचे शरीर आणि अवयव आकार घेतलेले असतात. उंदराची पूर्ण गर्भधारणा साधारण 19 ते 21 दिवसांची असते; त्यामुळे हा प्रयोग भ्रूणविकासाच्या घडणाऱ्या टप्प्यात येतो.
Science मध्ये प्रसिद्ध झालेला हा अभ्यास विकासात्मक जीवशास्त्रातील एका मूलभूत प्रश्नाचा वेध घेतो: पेशीच्या सुरुवातीच्या वंशपरंपरेचा तिच्या नंतरच्या भूमिकेशी काय संबंध असतो? प्रत्येक अवयव आणि ऊतक समान उगम असलेल्या पेशींपासून सुरू होते; मात्र त्या पेशी हळूहळू विभाजित होतात, स्थलांतर करतात आणि विशिष्ट रूप धारण करतात. मोठ्या प्रमाणावर हे संबंध पुन्हा तयार करणे ही दीर्घकाळापासूनची तांत्रिक अडचण आहे.
DNA Typewriter कसे काम करते
संशोधकांनी फलित उंदराच्या अंड्यातील जीनोममध्ये नव्याने रचलेली नोंदवही “टेप” समाविष्ट केली. भ्रूण विकसित होत असताना या प्रणालीने वंशज पेशींच्या आनुवंशिक पदार्थात माहिती जतन केली. कागदावर नव्हे, तर पेशीच्या स्वतःच्या DNA वर लिहिणारे टाइपरायटर अशी उपमा संशोधकांनी दिली आहे.
नोंद करणारे उपकरण प्रत्येक पेशीच्या आनुवंशिक पदार्थातच राहते. त्यामुळे नंतर स्वतंत्र पेशींमधून त्याची नोंद वाचता येते. विकासाच्या सुरुवातीच्या विभाजनांनंतर बराच काळ लोटल्यानंतरही पेशींमधील संबंधांचा अंदाज घेणे यामुळे शक्य होते.
या पद्धतीची नवीनतम आवृत्ती स्वतंत्र पेशींमधून नोंद मिळवणे सोपे व्हावे यासाठी तयार करण्यात आली. ही व्यावहारिक सुधारणा महत्त्वाची आहे: भ्रूणातील पेशींची तुलना करण्यासाठी साठवलेल्या इतिहासाचा पुरेसा भाग संशोधकांना विश्वासार्हपणे वाचता आला तरच वंशनोंद प्रणाली उपयुक्त ठरते.
या अभ्यासात संशोधकांनी फलित अंड्याच्या पहिल्या विभाजनापासून भ्रूणाची शरीररचना आणि अवयव तयार होईपर्यंत पेशींच्या विकासाचा इतिहास मागोवा घेतला. त्यामुळे हे काम भ्रूणविकासातील अगदी सुरुवातीच्या घटनांना विकासाच्या बराच उशिरा दिसणाऱ्या परिणामांशी जोडते.
वंशरेषेचे नकाशे का महत्त्वाचे आहेत
पेशींची वंशरेषा हा केवळ वंशावळीचा अभ्यास नाही. सुरुवातीच्या वंशपरंपरागत फरकांचा नंतरच्या पेशींच्या नियतीशी संबंध आहे का, हे तपासण्याचा तो एक मार्ग आहे. एखाद्या विशिष्ट क्षणी पेशीला मिळणाऱ्या संकेतांवरच विकासाचा परिणाम अवलंबून नसतो; विभाजनांच्या दीर्घ साखळीत ती पेशी कुठे आहे, यावरही तो अवलंबून असू शकतो.
University of Washington School of Medicineचे डॉ. Jay Shendure, या अभ्यासाचे सह-ज्येष्ठ लेखक, म्हणाले की पेशीची सुरुवातीची वंशपरंपरा तिच्या नंतरच्या नियतीवर कसा परिणाम करते, यात संशोधकांना रस आहे. सामान्य विकासाचा उलगडा करण्याचा एक मार्ग म्हणून त्यांनी वंशरेषेच्या संशोधनाचे वर्णन केले.
याचे संभाव्य महत्त्व मूलभूत भ्रूणविज्ञानापलीकडे जाते. विकासात्मक वंशरेषेची अधिक चांगली समज जन्मजात विकृती, न्यूरो-विकासात्मक स्थिती, आनुवंशिक विकार आणि कर्करोग यांबद्दलचे ज्ञान भविष्यात पुढे नेऊ शकते, असे संशोधकांनी सांगितले. हा अभ्यास उंदराच्या भ्रूणावर केलेला प्रयोग आहे; त्यामुळे हे संभाव्य उपयोग भविष्यातील संशोधनाच्या दिशा आहेत, सिद्ध झालेले वैद्यकीय उपयोग नाहीत.
तरीही, यामागील मूलभूत कल्पना महत्त्वाची आहे. परिपक्व पेशीचा प्रकार त्याच्या वंशपरंपरेच्या सविस्तर नोंदीशी जोडता आला, तर विकासाचे मार्ग कधी वेगळे होतात आणि पुढील असामान्यतांशी कोणत्या सुरुवातीच्या घटना संबंधित आहेत, हे ओळखण्याची वैज्ञानिकांची क्षमता वाढू शकते.
विकासाचा अभ्यास करण्यासाठी एक व्यासपीठ
DNA Typewriterचा शोध Shendure आणि Junhong Choi यांनी लावला. Choi सध्या Sloan Kettering Cancer Centerमध्ये आहेत. सध्याच्या कामात नव्याने रचलेली जीनोमिक टेप आणि Shendure व Dartmouth Collegeचे आण्विक आणि प्रणाली जीवशास्त्रज्ञ Chengxiang Qiu यांच्या नेतृत्वाखालील सहकार्याचा समावेश होता.
याचे महत्त्वाचे यश केवळ एका क्षणी पेशींना चिन्हांकित करण्यात नाही. पेशी वाढत आणि विशेषीकृत होत असताना त्यांचा ऐतिहासिक रेकॉर्ड टिकवून ठेवण्यात आहे. प्रक्रियेच्या शेवटी उपस्थित असलेल्या पेशींच्या प्रकारांची केवळ नोंद करण्याऐवजी क्रम आणि संबंध समजून घेणे आवश्यक असलेल्या प्रयोगांमध्ये हा दृष्टिकोन उपयुक्त ठरू शकतो.
या प्रयोगातील भ्रूण हे कठीण चाचणीचे उदाहरण होते. एका फलित अंड्यापासून विकास मोठ्या आणि विविध वंशजसमूहाची निर्मिती करतो; मात्र हे संबंध निर्माण करणारी सुरुवातीची विभाजने अवयव आणि ऊतक नंतर दिसण्याच्या अनेक दिवस आधी होतात. पुन्हा तयार केलेला वंशवृक्ष हा कालावधी जोडतो.
सध्या हे निष्कर्ष उंदराच्या नमुन्यातील संशोधनातील प्रगती आहेत. मात्र DNA विकासाच्या इतिहासासाठी टिकाऊ, पेशी-दर-पेशी नोंदवहीचे माध्यम म्हणून काम करू शकते, हे या अभ्यासाने अधिक स्पष्टपणे दाखवले आहे. एकाच पेशीपासून सजीव प्रणाली स्वतःची निर्मिती कशी करतात, याबद्दल अधिक अचूक प्रश्न विचारण्यास ही क्षमता संशोधकांना मदत करू शकते.
This article is based on reporting by Phys.org. Read the original article.
Originally published on phys.org