नोबेल-संशोधन ( ६) : क्ष-किरण व जनुके, DNA

Submitted by कुमार१ on 14 March, 2019 - 23:50

वैद्यकातील प्रभावी नोबेल-विजेते संशोधन : भाग ६
( भाग ५: https://www.maayboli.com/node/69258)
**********

१९४६ आणि १९६२ चे पुरस्कार

१.
या लेखमालेत कालानुक्रमे पुढे जात आता आपण १९४६ च्या पुरस्काराची माहिती घेऊ.

विजेता संशोधक : हर्मन मुल्लर
देश : अमेरिका

संशोधकाचा पेशा : जनुकशास्त्र
संशोधन विषय : क्ष-किरणांमुळे होणाऱ्या जनुकीय बदलांचा शोध

एखाद्या माणसातील शारीरिक गुणधर्म पुनरुत्पादनामुळे त्याच्या पुढच्या पिढीत संक्रमित होत असतात. यालाच आपण अनुवंशिकता म्हणतो. या प्रक्रियेचा मूलाधार म्हणजे आपल्या पेशींतला डीएनए हा रेणू. या रेणूत न्यूक्लीओटाईडसच्या २ लांबलचक साखळ्या असतात. या साखळीतील विशिष्ट विभागांना जनुक(gene) असे नाव आहे. अशी कित्येक जनुके या साखळीत असतात. एखाद्या जनुकामुळे पेशीत विशिष्ट प्रथिन तयार होते आणि त्यामुळे एखादे कार्य पार पडते. म्हणून जनुक हा अनुवंशिकतेचा पाया समजला जातो. प्रत्येक जनुकाची विशिष्ट रासायनिक रचना असते आणि त्यानुसारच पेशींना योग्य ते संदेश दिले जातात. मात्र काही कारणाने ही रचना बिघडली (mutation) तर त्याचे अनिष्ट परिणाम होतात. असे बिघाड होण्याची मुख्यतः ३ कारणे असतात:

निसर्गतः आपोआप होणारे बदल
१. विविध किरणोत्सर्ग
२. रसायनांचे परिणाम

काही किरणोत्सर्गान्शी आपला या ना त्या कारणाने संपर्क येतो. त्यांमध्ये प्रामुख्याने नीलातीत, क्ष आणि गॅमा किरणांचा समावेश आहे.

क्ष-किरणांचा शोध १८९५मध्ये लागला. त्यापाठोपाठ लगेच वर्षभरातच त्यांचा वैद्यकीय क्षेत्रात उपयोग होऊ लागला. तेव्हा युद्धे बऱ्यापैकी होत. त्यांत बंदुकीच्या गोळ्यांनी बरेच सैनिक जखमी होत. तेव्हा शरीरात गेलेली बंदुकीची गोळी शोधण्यासाठी क्ष-किरणांचा बराच उपयोग होई. किंबहुना ते याबाबतीत वरदान ठरले. हळूहळू इतर रोगनिदानासाठीही त्यांचा वापर होऊ लागला. मुळात हे किरण म्हणजे एक प्रकारच्या विद्युतचुंबकीय लहरी असतात. जेव्हा त्या आपल्या शरीरात घुसतात तेव्हा पेशींतील डीएनए आणि अन्य महत्वाच्या रेणूंची रचना बिघडवतात. परिणामी काही जनुकांची रचना बिघडते.

एव्हाना विविध रोगनिदानासाठी क्ष-किरणांचा वापर अपरिहार्य झालेला होता. एक नवे तंत्र म्हणून त्याचा वापर अति उत्साहाच्या भरात जरा जादाच होई. म्हणून त्यांच्यामुळे होणाऱ्या विपरीत परिणामांचाही विचार करणे आता आवश्यक होते. अनेक संशोधक त्यादृष्टीने १९०७ पासून विचार करीत होते. सन १९२६मध्ये मुल्लर यांनी यासंदर्भात महत्वाच्या संशोधनास हात घातला. त्यांनी यासाठी Drosophila या माशीवर प्रयोग केले. त्यासाठी त्यांनी माशांचे दोन गट केले. पहिल्या गटातील माशीचे नर व मादी हे दोन्ही प्रकार घेऊन त्यांच्यावर क्ष-किरण सोडले. नंतर त्या दोन्हींचे मिलन घडवले आणि त्यातून झालेल्या संततीचा अभ्यास केला. नव्या माशांच्या जनुकांचा अभ्यास करता त्यांना असे आढळले की त्यामध्ये बरेच बदल झालेले आहेत. हे बदल नर व मादी या दोघांतही दिसले. याउलट दुसऱ्या गटातील माशा कुठलेही किरण न सोडता वाढवल्या. त्यांच्या संततीत किरकोळ नैसर्गिक जनुकीय बदल वगळता विशेष बिघाड दिसले नाहीत.

पहिल्या गटातील काही बिघाड तर इतके तीव्र होते की त्यामुळे काही माशा जन्मापूर्वीच मरण पावल्या. या प्रयोगाचा निष्कर्ष उघड होता – माशांवर सोडलेल्या क्ष-किरणांमुळे जनुकीय बिघाड होतात आणि त्यातले काही त्यांच्या मृत्यूस कारणीभूत होतात. नंतर मुल्लरनी असे बरेच प्रयोग केले आणि आपल्या निष्कर्षावर शिक्कामोर्तब केले. पुढे त्यांनी त्यांचे हे निष्कर्ष शोधनिबंधातून प्रसिद्ध केले. त्यावर वैद्यकविश्वात बराच काथ्याकूट झाला. इतर काही वैज्ञानिकांनीही तत्सम प्रयोग प्राणी व वनस्पतींवर केले आणि त्यांची खात्री पटली. त्यामुळे क्ष-किरणांचा नर व मादीच्या बीजांडावर विपरीत परिणाम होतो हा मुद्दा विशेष दखलपात्र ठरला.

आता या महत्वाच्या संशोधनाची दखल घेणे वैद्यकविश्वाला – विशेषतः क्ष-किरण विभागाला- भाग होते. त्यानुसार या विभागासाठी काही मार्गदर्शक तत्वे ठरवण्यात आली:

१. रोगनिदानासाठी क्ष-किरणांचा वापर अगदी गरज असेल तेव्हाच करावा.
२. प्रजननक्षम वयातील रुग्णांबाबत तर विशेष खबरदारी घ्यावी.
३. शरीराच्या ठराविक भागावर क्ष-किरण सोडताना जननेन्द्रीयांचा भाग संरक्षक पडद्याने झाकावा.
४. खुद्द या विभागातील डॉक्टर्स व तंत्रज्ञ या सर्वांनी काम करताना अंगात किरण-संरक्षक कोट घालावा.

कालांतराने या मुद्द्यावर अजून संशोधन झाले. ज्या व्यक्तींचा व्यवसायामुळे किरणोत्सर्गाशी वारंवार संपर्क येणार आहे त्यांच्या शरीरात किती प्रमाणात तो जातो याची मोजणी करायची कल्पना पुढे आली. मग अशी उपकरणे (Dosimeter) तयार झाली.

आता अशा सर्व व्यक्ती काम करताना आपल्या छातीवर हे उपकरण लावतात. ते किरणोत्सर्गाचा एकूण किती ‘डोस’ शरीरात गेलाय याची नोंद ठेवते. एका विशिष्ट मर्यादेपर्यंतचा डोस हा सुरक्षित मानला जातो. त्यापेक्षा जास्त डोस गेल्यास संबंधितास त्या कामातून काही काळ सक्तीची रजा द्यावी लागते.

मुल्लर यांच्या संशोधनाने जनुकशास्त्रात सुद्धा काही बाबींचा उलगडा झाला:

१. किरणोत्सर्गामुळे सर्व सजीव पेशींचे गुणधर्म बदलू शकतात यावर शिक्कामोर्तब झाले.
२. काही वनस्पती अथवा प्राण्यांत जर काही कारणासाठी जनुकीय बदल घडवायचे असतील तर ते ‘आपोआप’ व्हायची वाट पाहण्याची गरज राहिली नाही. क्ष-किरणांच्या माऱ्याने ते घडवता येऊ लागले.

त्याच दरम्यान प्रगत देशांत अणुउर्जेचा विविध कारणांसाठी वापर वाढू लागला होता. त्यातून होणारा किरणोत्सर्ग हा तर हा तर सर्वांसाठीच चिंतेचा विषय असतो. याची गंभीर दखल मुल्लर यांनी घेतली होती. तो वापर जर वाढतच राहणार असेल तर त्यापासून मानवी जननेन्द्रियांना जपणे हे अतिशय महत्वाचे आहे, असा इशारा त्यांनी नोबेल स्वीकारतानाच्या भाषणात दिला होता. हा पुरस्कार दिला गेला तेव्हा जेमतेम वर्षापूर्वीच झालेल्या हिरोशिमा व नागासाकीच्या अणुसंहाराच्या जखमा ताज्या होत्या. त्यामुळे या मुद्द्याची समाजात गांभीर्याने दखल घेतली गेली. पुढे काही वर्षांनी मुल्लर आणि त्यांच्या काही सहकाऱ्यांनी संभाव्य अणुयुद्धाच्या विरोधात जाहीर राजकीय भूमिका घेतली होती.

क्ष-किरण आणि अन्य किरणोत्सर्गामुळे सजीवांच्या जननपेशींवर विपरीत परिणाम होतात ते आपण वर पाहिले. आता त्यातून होणाऱ्या अजून एका धोक्याबद्दल थोडे विवेचन. मुळात किरणोत्सर्गामुळे पेशींत जनुकीय बदल होतात. त्यातील काही बदल हे स्वीकारार्ह असू शकतात. पण, बहुसंख्य बदल (बिघाड) हे तसे नसतात. अशा काही बिघाडांमुळे पेशींत अस्वाभाविक प्रथिने तयार होतात. त्यांच्या प्रभावाने पेशींची वाढ बेसुमार होऊ लागते. यालाच आपण कर्करोग म्हणतो. दीर्घकालीन किरणोत्सर्गाचा हा एक महत्वाचा धोका असतो. मुल्लर यांच्या संशोधनाने या सर्व धोक्यांचा इशारा आपल्याला तेव्हाच मिळाला होता. आज अनेक प्रकारच्या कर्करोगांचे निदान करताना आपण जनुकीय चाचण्या करतो. त्याचा पाया या मूलभूत संशोधनाने घातला गेला.

आपल्या आयुष्यात आपला विविध किरणोत्सर्गाशी कुठल्या ना कुठल्या कारणाने संबंध येतो. नीलातीत किरण तर सूर्यप्रकाशातून सर्वांच्याच अंगावर पडतात. आयुष्याच्या कुठल्या तरी टप्प्यावर स्वतःचा क्ष-किरण काढण्याची वेळ बऱ्याच जणांवर येते. अनेक व्यावसायिकांना त्यांच्या कामामुळे किरणोत्सर्गाचा धोका अधिक असतो. अण्वस्त्रे आणि तत्सम प्रकल्पांतून होणारा दीर्घकालीन किरणोत्सर्ग तर सर्वांनाच हानिकारक असतो. या सर्वांचे जनुकीय परिणाम आपल्यावर होत राहतात. त्यातून होणाऱ्या बिघाडांमुळे भविष्यात काही गंभीर रोग उत्पन्न होऊ शकतात. हे मूलभूत ज्ञान मुल्लर यांच्या संशोधनामुळे झाले. त्यातून आपल्याला काही प्रतिबंधात्मक उपाय करण्याची दिशा मिळाली. हे त्या संशोधनाचे फलित आहे.

* * *

2.
१९६२चा पुरस्कार हा विज्ञानातील अत्यंत मूलभूत स्वरूपाचा असून तो डीएनए या रेणूच्या रचनेच्या शोधाबद्दल दिला गेला. तो खालील ३ संशोधकांना विभागून मिळाला:

Francis Crick (यु.के.) ,
James Watson (अमेरिका)
Maurice Wilkins (न्यूझीलंड)

‘डीएनए’ हे आपल्या पेशीच्या केंद्रकातील एक ऍसिड. ते आपल्या अनुवंशिकतेचा मूलाधार असते. त्यादृष्टीने त्याचा सखोल अभ्यास अनेक वर्षांपासून होत होता. अनेक परिश्रमांती या संशोधकांनी शोधलेली त्याची दुहेरी दंडसर्पिलाकार रचना अशी असते:

dnastructure.jpg

(Deoxyribo Nucleic Acid)

या मूलभूत शोधाचे तपशील अणूच्या सूक्ष्म पातळीवरचे आहेत. सामान्य वाचकांना त्यात रस असणार नाही आणि ते क्लिष्टही आहेत. म्हणून फक्त या मूलभूत शोधाचा पुढे वैद्यकात काय उपयोग झाला त्याचा आढावा घेतो:

१.डीएनए मधील जनुके विविध प्रथिनांचे उत्पादन नियंत्रित करतात यावर शिक्कामोर्तब झाले.

२.या शोधातूनच पुढे ‘जनुकीय अभियांत्रिकी’ या नव्या विज्ञानशाखेचा उगम झाला.

३. त्यातून पुढे जैवतंत्रज्ञान ही शाखा विकसित झाली. त्या शाखेत सूक्ष्मजीवांच्या जनुकांत फेरफार करून विविध प्रथिने, हॉर्मोन्स आणि प्रतिजैविके तयार करतात. ती विविध रोगोपचारांत वापरली जातात.

४. प्रत्येक व्यक्तीच्या डीएनएची रचना अद्वितीय (unique) असते. या मुद्द्याचा उपयोग न्याय्यवैद्यकशास्त्रात केला जातो. गुन्हेगाराची ओळख त्यामुळे पक्की होते. वादग्रस्त पितृत्वाच्या दाव्यातही त्याचा उपयोग होतो.

५.बऱ्याच अनुवांशिक आजारांत जन्मतः शरीरात एखादे प्रथिन वा एन्झाइम तयार होत नाही. अशा रुग्णांसाठी जनुकीय उपचार करता येतात. या तंत्राची घोडदौड चालू असून पुढील शतकापर्यंत ती सार्वत्रिक उपचारपद्धती झाली असेल.
******************
चित्रे जालावरून साभार.

विषय: 
Group content visibility: 
Public - accessible to all site users

प्रत्येक व्यक्तीच्या डीएनएची रचना अद्वितीय (unique) असते. या मुद्द्याचा उपयोग न्याय्यवैद्यकशास्त्रात केला जातो. गुन्हेगाराची ओळख त्यामुळे पक्की होते. >>>>
यावरून CID, 100 वगैरे सिरियल्सची आठवण झाली.

माहितीपूर्ण लेख.
पु ले शु

शशांक व साद,
नियमित प्रतिसादाबद्दल आभार .

<<< प्रत्येक व्यक्तीच्या डीएनएची रचना अद्वितीय (unique) असते. या मुद्द्याचा उपयोग न्याय्यवैद्यकशास्त्रात केला जातो. गुन्हेगाराची ओळख त्यामुळे पक्की होते. >>>

Time to rethink

वर उ बो यांनी जो संदर्भ दुवा दिला आहे त्यातील मूळ शोधनिबंध व अन्य काही संदर्भ मी वाचले. सर्वांसाठी त्याचा गोषवारा देतो:

१. साधारण गुन्ह्याच्या ठिकाणी काही मानवी अस्तित्वाचे पुरावे मिळतात. जसे की ठसे, रक्ताचे थेंब, केस, इ.
२. त्या गोष्टींपासून प्रयोगशाळेत संबंधित गुन्हेगाराचा DNA profile मिळवला जातो.

३. पुढे काही संशयितांना अटक होऊ शकते. आता त्यांचे प्रत्यक्ष नमुने घेऊन DNA पहिला जातो.
४. आता या DNA ची जुळणी वरील पुराव्याशी करतात. ज्याचा प्रोफाइल तंतोतंत जुळेल तो गुन्हेगार सिद्ध होतो.

… ही झाली प्रस्थापित शास्त्रीय पद्धत.
.…..
आता अट्टल ‘डोकेबाज’ गुन्हेगार पुढची शक्कल लढवतो. अन्य एखाद्या व्यक्तीचा खोटा (fabricated) DNA प्रयोगशाळेत तयार करतात आणि त्याचे “ठसे” गुन्ह्याच्या जागी पेरतात !
किंवा….
पोलीस सुद्धा असा ‘उद्योग’ करून भलत्याच व्यक्तीला आरोपी म्हणून गोवू शकतात !!
…….
ठीक आहे, विज्ञानही काही कमी नाही. संबंधित चाचण्यांत सुधारणा करण्यात आली आहे. एखाद्याचा ‘खराखुरा’ DNA आणि ‘बनावट’ DNA यातील फरक कळण्याची नवी पद्धत विकसित झाली आहे.
असो.

मुळात कर्करोग होण्यास पेशींतील काही महत्वाच्या जनुकांचा बिघाड कारणीभूत असतो.
पेशीत काही विशिष्ट जनुके proto-oncogenes या स्वरूपात असतात. तशी ती ‘निद्रिस्त’ असतात. जेव्हा काही कारणाने किंवा तसेही त्यांच्यात बिघाड (mutation) होतो. आता त्यांचे रूपांतर oncogenes मध्ये होते.
आता या बिघडलेल्या जनुकाच्या नियंत्रणात विशिष्ट प्रथिने तयार होतात आणि ती पेशींची अनियंत्रित वाढ घडवतात.
काही वेळेस एखाद्या विषाणूंच्या संसर्गातूनही असे oncogenes आपल्या पेशींत सोडले जातात.

डॉक्टरसाहेब, खूप छान. दरवेळेला नविन विषयावर सोप्प्या भाषेत लेख लिहुन मायबोलीला समृद्ध करण्यात तुमचा सिंहाचा वाटा आहे. मन:पुर्वक धन्यवाद आणि पुढिल लिखाणाकरता शुभेच्छा!!

हेल्थकेअर आणि लाइफ सायंसेस हे अमेरिकेतलं एक अत्यंत भरभराटीचं क्षेत्रं आहे. या क्षेत्रात पैसा भरपुर असल्याने नविन शोध लागत आहेतच, त्याच बरोबर अनेक फ्राड्युलंट कंपन्या/स्किम्स सुद्धा उदयास येत आहेत. या संदर्भात एक डाक्युमेंटरी (दि इन्वेंटर आउट फॉर ब्लड इन सिलिकन वॅली) एचबीओ वर पाहिली जिचा उल्लेख आवर्जुन इथे करावासा वाटला. इच्छुकांनी जरुर पहावी...

दत्तात्रय व राज,
मनापासून आभार !
डाक्युमेंटरी सवडीने जरूर बघेन.

मोबाईल आणि मोबाईल टॉवर यामुळे होणाऱ्या रेडिएशन बद्दल माहिती द्याल का डॉक्टर? या धाग्यावर हा प्रश्न अस्थानी वाटला तर एक वेगळा धागा काढता येईल का यावर?

व्यत्यय,
‘मोबाईल व कर्करोग’ हा माझा लेख यापूर्वीच इथे प्रकाशित झालेला आहे:

https://www.maayboli.com/node/60382
आपण सवडीने या ‘रिक्षातून’ फिरून यावे ही वि. ☺️

<<< प्रत्येक व्यक्तीच्या डीएनएची रचना अद्वितीय (unique) असते. ........ वादग्रस्त पितृत्वाच्या दाव्यातही त्याचा उपयोग होतो. >>>

डॉक्टरसाहेब, थोडी रोचक माहिती. लिडियाची माहिती विकीपिडियावर दिली आहे.

उ बो, धन्यवाद !
मानवी शरीराचा आपण जेवढा जास्त अभ्यास करू तेवढे ते अधिकच गूढ वाटते खरे !

जाई व वरील सर्व नियमित वाचकांचे आभार.

या क्लिष्ट विषयात आपण रस दाखवलात आणि पूरक माहितीची भर घातलीत याचा आनंद वाटतो.

<<< मानवी शरीराचा आपण जेवढा जास्त अभ्यास करू तेवढे ते अधिकच गूढ वाटते खरे ! >>>
२०० % सहमत.
तुमचे लेख आवडीने वाचतो, असेच लिहित रहा ही विनंती. _/\_

कुमार सर डिएन ए कुठल्या यंत्राद्वारे बघता येते. इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोप द्वारे किंवा कसे. की केवळ कल्पनेनेच मांडलेली थियरी आहे.
अणू रचना - प्रोटॉन, न्युट्रॉन, इलेक्ट्रॉन यापैकी काय काय डोळ्यांनी बघु शकतो.

उ बो, धन्यवाद.
शशिराम,

अणू रचना - प्रोटॉन, न्युट्रॉन, इलेक्ट्रॉन यापैकी काय काय डोळ्यांनी बघु शकतो
.>>> काहीच नाही !

अणुरेणूंचा अभ्यास Crystallography, scanning tunneling microscope, इ. तंत्रे वापरून करतात. त्याद्वारे ज्या प्रतिमा मिळतात त्यावरून निष्कर्ष काढतात. त्यामुळे ‘कल्पनेवरून’ असे नाही म्हणता येणार.

इतकेच मी सांगू शकतो.

सर मग डि एन ए ची रचना नक्की कशी केली असेल अंदाज लावून का. म्हणजे बेंझीनच्या रचनेसारखे.
सर प्राणी पेशी रचना, चयापचय, क्रेब सायकल, उर्जा निर्माण कार्य याविषयी तुमच्या सोप्या भाषेत सचित्र लिहाल का.

DNA संबंधी च्या मूलभूत विज्ञानावर मी नाही काही सांगू शकत. त्याचे वैद्यकीय उपयोग एवढाच माझा प्रांत आहे.

तुमच्या इतर विषयांवर सवडीने विचार करेन.
शुभेच्छा !

खुप छान माहिती... वाचतो आहे.

<< आता अशा सर्व व्यक्ती काम करताना आपल्या छातीवर हे उपकरण लावतात. ते किरणोत्सर्गाचा एकूण किती ‘डोस’ शरीरात गेलाय याची नोंद ठेवते. >>
------ nuclear, accelerator लॅब मधे आणि मायनिंग इंडस्ट्री मधे पण असे dosimeters वापरतात.