कृत्रिम पेशीचा मैलाचा दगड, पण जीवन निर्माण करण्याइतपत नाही

कृत्रिम जीवशास्त्रातील एक मैलाचा दगड, पण महत्त्वाच्या मर्यादांसह

मिसुरी विद्यापीठातील केट आदमाला यांच्या नेतृत्वाखालील संशोधन पथकाने अजूनपर्यंत निर्जीव घटकांपासून बनवलेल्या सर्वात सक्षम कृत्रिम पेशी प्रणालीपैकी एक तयार केली असावी. स्पडसेल नावाच्या या प्रोटोटाइपमध्ये 36 जनुके आहेत आणि ती पेशींशी संबंधित काही ठळक कामे करू शकते, ज्यामध्ये स्वतःच्या डीएनएची प्रत बनवणे आणि प्राथमिक स्वरूपात विभाजित होणे यांचा समावेश आहे. हा कृत्रिम जीवशास्त्रासाठी एक उल्लेखनीय टप्पा आहे, कारण हे क्षेत्र साध्या जैविक प्रणाली तयार करून जीवन समजून घेण्यावर केंद्रित आहे, ज्यांची कार्ये अभ्यासता आणि नियंत्रित करता येतात.

पण हा परिणाम शून्यातून तयार केलेल्या जिवंत पेशीइतका नाही. दिलेल्या स्रोत सामग्रीनुसार, स्पडसेल अजूनही बाह्य मदतीवर मोठ्या प्रमाणावर अवलंबून आहे, फक्त अपूर्णपणे काम करते, आणि साधारण पाच विभाजनांनंतर काम थांबवते. दुसऱ्या शब्दांत, ही एक अभियांत्रिकृत प्रणाली आहे जी काही मुख्य पेशीगत वर्तनांची नक्कल करते, पण अजून त्या मर्यादेपर्यंत पोहोचलेली नाही ज्याला बहुतेक जीवशास्त्रज्ञ स्वायत्त जीवन मानतील.

हा फरक महत्त्वाचा आहे, कारण कृत्रिम जीवशास्त्रात असे अनेक मथळे आले आहेत जे प्रत्यक्ष विज्ञानापेक्षा पुढे गेले. स्पडसेल महत्त्वाची वाटते ती जीवन तयार करता येते का हा प्रश्न तिने निकालात काढला म्हणून नाही, तर कारण तिने रासायनिक रचना आणि जैविक कार्य यांमधील दरी पूर्वीच्या प्रणालींपेक्षा अधिक कमी केली आहे.

स्पडसेल प्रत्यक्षात काय करते

हा प्रकल्प तळापासून वर जाणारा दृष्टिकोन स्वीकारतो. किमान पेशी तयार करण्याच्या आधीच्या प्रयत्नांत अनेकदा आधीपासून जिवंत असलेल्या जिवाणूंपासून सुरुवात करून, मूलभूत जिवंत राहण्याची क्षमता राखून जीनोम किती कमी करता येईल हे पाहण्यासाठी जनुके काढून टाकली जात. 2016 मधील एका महत्त्वाच्या प्रयत्नात एका जिवाणूचे 901 जनुकांवरून 493 जनुकांपर्यंत संकोचन झाले. आदमाला यांच्या पथकाने उलट दिशेने काम केले. विद्यमान पेशीची छाटणी करण्याऐवजी, संशोधकांनी अतिशय लहान साधनसंचापासून सुरुवात करून केवळ 36 जनुकांभोवती प्रणाली उभारली.

त्यांपैकी बहुतेक जनुके E. coli मधून आली आहेत. स्रोत सामग्रीत बॅक्टेरियोफेजचेही योगदान नमूद केले आहे, जे जिवाणूंना संसर्ग करणारे विषाणू आहेत, तसेच जेलीफिशमधील एका फ्लुरोसेंट प्रोटीनचा उल्लेख आहे, जे पेशी दृश्यमान बनवण्यास मदत करते. त्यामुळे ही रचना कृत्रिम आहे, कारण ती प्रयोगशाळेत जोडून एक नवीन कार्यक्षम प्रणाली तयार करण्यात आली आहे. मात्र ती त्या अधिक कडक अर्थाने कृत्रिम नाही, ज्यामध्ये ती पूर्णपणे नव्या जैविक भागांपासून बनलेली असते आणि त्यांचा विद्यमान जीवांशी काहीही संबंध नसतो.

तरीही, ही उपलब्धी लक्षणीय आहे. दिलेल्या स्रोतामध्ये स्पडसेलला निर्जीव घटकांपासून तयार केलेली आणि पूर्ण पेशीचक्र पूर्ण करणारी पहिली कृत्रिम पेशी प्रणाली म्हटले आहे. म्हणजेच ही प्रणाली तिची जनुकीय सामग्री प्रतिकृत करू शकते आणि नंतर विभाजित होण्याच्या प्रक्रियेत पुढे जाऊ शकते, जे पारंपरिक जिवंत पेशींच्या बाहेर पुन्हा निर्माण करणे अत्यंत कठीण ठरले आहे.

शास्त्रज्ञ तिला जीवन म्हणताना का सावध असतात

सर्वात मोठे कारण म्हणजे स्पडसेल जिवंत सजीवासारखी स्वतःला टिकवू शकत नाही. तिला प्रयोगात्मक वातावरणाकडून मोठ्या प्रमाणावर मदत लागते आणि ती आपली कार्ये फक्त मर्यादित, नाजूक पद्धतीने पार पाडते. कठोरपणे समर्थित प्रयोगशाळेच्या परिस्थितीत फक्त काही पिढ्यांपर्यंत काम करणारी पेशी, अनिश्चित काळ स्वतःला टिकवू शकणाऱ्या, आपल्या भोवतालच्या परिस्थितीला ठाम प्रतिसाद देणाऱ्या, आणि स्वतःहून वारसागत विविधता निर्माण करणाऱ्या पेशीपेक्षा खूप वेगळी असते.

मूळ मजकुरात हा निकष स्पष्टपणे दिला आहे. प्रणालीने अनिश्चित काळ पुनरुत्पादन केले आणि डार्विनियन उत्क्रांतीस सक्षम असेल तर तिला जिवंत म्हणण्यात आपण समाधानी राहू, असे आदमाला म्हणतात. स्पडसेल अजूनही यापैकी कोणतीही कसोटी पूर्ण करत नाही. संशोधकांनी फायदेशीर उत्परिवर्तन घालून आणि त्या पेशी चांगले कार्य करत असल्याचे पाहून निवडीचा एक प्रकार दाखवला, पण ते उत्परिवर्तन आपोआप आले नव्हते; ते जाणीवपूर्वक जोडले गेले होते. हे एक अर्थपूर्ण सिद्धता-प्रकारचे उदाहरण आहे, पण उघड्या शेवटाच्या उत्क्रांतीच्या तुलनेत ते अपुरे आहे.

म्हणूनच या प्रणालीला पूर्ण कृत्रिम जीवाऐवजी प्रोटोटाइप किमान पेशी असे म्हटले जाऊ शकते. जीवनासारख्या वर्तनासाठी कोणती कार्ये अपरिहार्य आहेत हे समजून घेण्यासाठी ती संशोधकांना मदत करते, पण ती अजून पूर्णपणे जिवंत घटक म्हणून स्वतःच्या पायावर उभी नाही.

हा निष्कर्ष तरीही का महत्त्वाचा आहे

कृत्रिम जीवशास्त्रासाठी स्पडसेलचे महत्त्व नियंत्रण आणि समजूतदारपणात आहे. नैसर्गिक पेशी अत्यंत शक्तिशाली असतात, पण अभियांत्रिकीच्या दृष्टिकोनातून त्या गोंधळलेल्या देखील असतात. अब्जावधी वर्षांच्या उत्क्रांतीवर थरावर थर बसलेली परस्परसंवादी प्रणाली त्यांच्यात असते. काही डझन जनुकांचा साधा प्लॅटफॉर्म प्रतिकृती, विभाजन, चयापचय आणि वारसा एकत्र कसे जुळतात हे तपासण्यासाठी अधिक वाचनीय पाया ठरू शकतो.

अशी साधी प्रणाली शेवटी व्यावहारिक आणि मूलभूत विज्ञान, दोन्ही प्रकारच्या प्रश्नांना उत्तर देण्यास मदत करू शकते. प्रत्यक्ष वापरात, संशोधक नवीन जैविक परिपथ, आण्विक उत्पादन, किंवा काळजीपूर्वक मर्यादित उपचारात्मक साधने तपासण्यासाठी किमान कृत्रिम पेशींचा वापर करू शकतात. मूलभूत विज्ञानाच्या पातळीवर, स्पडसेलसारखे प्रयत्न जीवशास्त्रातील सर्वात खोल प्रश्नांपैकी एका प्रश्नाला थेट हात घालतात: एखादी गोष्ट जीवनासारखी वागण्यासाठी किमान कोणती यंत्रणा आवश्यक आहे?

दिलेल्या स्रोतामध्ये असेही म्हटले आहे की आदमाला पथक स्पडसेल प्रकल्प ओपन-सोर्स करण्याची योजना आखत आहे, जेणेकरून इतर संशोधक त्याचा विस्तार करू शकतील. अशा क्षेत्रात जिथे प्रगती बहुतेकदा नाजूक प्रयोगात्मक प्रणालींवर अनेक गटांच्या सातत्यपूर्ण सुधारण्यावर अवलंबून असते, हा निर्णय एकट्या एखाद्या पेपरपेक्षा अधिक वेग देऊ शकतो.

पुढची आव्हाने

आशादायक प्रोटोटाइपपासून खऱ्या अर्थाने स्वायत्त कृत्रिम जीवापर्यंतचा मार्ग अजूनही कठीण आहे. दिलेल्या माहितीत किमान तीन अडथळे दाखवले आहेत. पहिला, स्पडसेल अधिक विश्वासार्ह व्हायला हवी, काही विभाजनांपलीकडे टिकायला हवे. दुसरा, तिला कमी बाह्य मदतीने पुनरुत्पादन करता यायला हवे, म्हणजे प्रतिकृती आणि देखभालीसाठी आवश्यक अधिक यंत्रणा आतूनच समाविष्ट करावी लागेल. तिसरा, खरी डार्विनियन उत्क्रांती साधण्यासाठी मार्ग हवा, जिथे विविधता उद्भवेल आणि संशोधकांनी हाताने अनुकूल बदल घालण्याशिवाय निवड कार्य करेल.

या किरकोळ अंतिम सुधारणा नाहीत. या जिवंत प्रणालींच्या मध्यवर्ती गुणधर्म आहेत. ती मर्यादा ओलांडण्यासाठी केवळ जनुकशास्त्रातच नव्हे, तर झिल्ली, ऊर्जा वापर, अणुस्तरीय त्रुटी-सुधारणा आणि अंतर्गत संघटन यांचे एकत्र अभियांत्रिकीकरण करण्यातही प्रगती लागेल.

तरीही, सध्याचे काम या क्षेत्राला अशा भविष्यात जवळ नेत आहे जिथे संशोधक अधिक अचूकता आणि समजुतीने पेशी डिझाइन करू शकतील. सर्वात जबाबदार वाचन म्हणजे या प्रगतीकडे दुर्लक्ष न करणे किंवा तिला अतिशयोक्तीने मांडू नये. स्पडसेल शून्यातून जीवन नाही. मात्र, ती हे गंभीर आणि कदाचित ऐतिहासिक दाखवते की जीवनाच्या मुख्य वर्तनांपैकी अधिक भाग निवडलेल्या थोड्या घटकांपासून पुन्हा उभारता येतो, जे अनेक प्रणाली पूर्वी साध्य करू शकल्या नव्हत्या.

• स्पडसेल 36 जनुके वापरते आणि डीएनएची प्रत बनवू शकते तसेच प्राथमिक स्वरूपात विभाजित होऊ शकते.
• ही प्रणाली अजूनही मोठ्या प्रमाणावर बाह्य मदतीवर अवलंबून आहे आणि सुमारे पाच विभाजनांनंतर अपयशी ठरते.
• अधिक स्वायत्त कृत्रिम पेशींकडे काम वेगाने पुढे जाण्यासाठी संशोधक हा प्रकल्प ओपन-सोर्स करत आहेत.

हा लेख न्यू सायंटिस्टच्या वार्तांकनावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.