डीएनए रेणूवरील घटकांची क्रमवारी शोधण्यासाठी एका नव्याच तंत्राची मुहूर्तमेढ रोवली गेली. त्यापायी ती शोधण्यासाठीचा वेळ तर कमी झालाच, पण त्यात अधिक अचूकता आली.

जीवशास्त्राचा चेहरामोहराच बदलून गेला. जनुकाच्या वारशाचं आकलन होणं तर सुलभ झालंच, पण त्यात आपल्याला हवे तसे बदल करण्याचा मार्गही खुला झाला.

डॉ. बाळ फोंडके

आपल्या शरीरात मुख्यत्वे चार महाकाय रेणूंचंच साम्राज्य असतं. हे सर्व रेणू लहान लहान घटकांच्या लांबलचक साखळ्यांचं रूप धारण करतात.

पॉलिसॅकराईड ही शर्करायुक्त घटकांची साखळी; लिपिड म्हणजे स्निग्ध पदार्थांची, चरबीयुक्त पदार्थांची साखळी; न्युक्लिओटाईड ही डीएनए आणि आरएनए या साखळ्या आणि प्रथिनं.

प्रथिनं अमिनो आम्लांच्या साखळीपासून बनतात. यापैकी सर्वात जास्ती महत्त्व आहे ते प्रथिनांना. कारण जगण्यासाठी ज्या ज्या निरनिराळ्या जैवरासायनिक प्रक्रिया शरीरात होतात, त्या सर्वांचं नियंत्रण प्रथिनांकरवीच होतं.

अगदी श्वासोच्छ्वास म्हणा, पचन म्हणा, स्नायूंच्या मदतीनं होणारी हालचाल म्हणा. सर्व प्रक्रियांचं नियंत्रण प्रथिनांच्याच हाती असतं.

या सर्व प्रक्रिया ठरावीक वेळी, ठरावीक दिशेनं, ठरावीक वेगानं झाल्या तरच आपण निरोगी राहतो. त्यासाठी त्यांचं अचूक नियंत्रण गरजेचं असतं. तेच निरनिराळी प्रथिनं करतात.

अशी निरनिराळी जवळजवळ एक लाख प्रथिनं शरीरात रात्रंदिवस कार्यरत असतात. कदाचित जास्तीही असतील. जागेपणी तर असतातच, पण झोपेतही असतात. आणि या सर्व प्रथिनांचं उत्पादन शरीरातच होतं.

त्यांच्या निर्मितीचा आराखडा, ब्लू प्रिंट, डीएनएनं बनलेल्या जनुकांमध्ये असतो. हा जनुकांचा वारसा किती मोठा असावा याचा अंदाज बांधताना या प्रथिनांच्या संख्येला अर्थातच महत्त्व आलं.

ऐंशी वर्षांपूर्वी झालेल्या एका संशोधनातून एक जनुक एकाच प्रथिनाच्या निर्मितीस कारणीभूत असल्याचं दाखवलं गेलं होतं. त्यामुळं मग शरीरातील जनुकांची संख्याही साधारण तेवढीच असावी, असा अंदाज बांधला गेला.

त्याचा पडताळा घ्यायचा तर मग एकंदर जनुकसंचयातील जनुकांची मोजदाद करता यायला हवी. तसंच कोणतं जनुक कोणत्या प्रथिनाच्या निर्मितीचं उत्तरदायित्व पत्करतं हेही बघायचं होतं. त्यासाठी मग डीएनएच्या साखळीतील घटकांची क्रमवारी निश्चित करण्याची आवश्यकता होती.

कोणत्याही लेखात आपण निरनिराळ्या मुळाक्षरांपासून निरनिराळे शब्द बनवतो. ते एका विशिष्ट क्रमात गुंफून त्यापासून वाक्य बनतं. त्या शब्दांना काही अर्थ असतो. क्वचित नसतोही. पण त्या विशिष्ट गुंफणीपायी वाक्याला मात्र ठोस आणि एकमेव अर्थ प्राप्त होतो.

ते वाचणाऱ्याला किंवा ऐकणाऱ्याला बोध होतो. अर्थपूर्ण माहिती मिळते. जनुकांच्या बाबतीतही हीच स्थिती असते. जनुकांची भाषा चारच मुळाक्षरांची.

अडेनिन, थायमिन, ग्वानिन आणि सायटॉसिन. पण त्यापासून तयार होणाऱ्या साखळीत, म्हणजेच जिवाच्या भाषेतल्या ‘वाक्यात’, किती मुळाक्षरं असावीत यावर मर्यादा नाही.

तसंच तेच तेच मुळाक्षर किती वेळा वापरावं यावरही निर्बंध नाहीत. त्यामुळंच तर आजमितीला जवळजवळ आठ अब्ज मानवांचा वावर निर्वेध चालला आहे.

त्यात प्राणी आणि वनस्पती या सजीवांची भर घाला. त्यांची संख्या तर आपल्या एकूण लोकसंख्येच्या कितीतरी पट अधिक आहे.

ही ‘अबब’ म्हणायला लावणारी विविधता केवळ चार मुळाक्षरांच्या भाषेतूनच निर्माण झाली आहे. म्हणूनच तर त्यांच्यापासून कोणकोणती वाक्यं तयार झाली आहेत आणि त्यांच्यापायी एवढी विविधता कशी निर्माण झाली आहे, हे पाहणं महत्त्वाचं ठरतं.

त्याचा धांडोळा घेण्यासाठीच मग निरनिराळ्या सजीवांच्या जनुकसंचयाचं वाचन करण्याचे प्रकल्प हाती घेतले गेले. सुरुवात झाली अर्थात साधी अंतर्गत रचना असणाऱ्या एकपेशीय जीवाणूंपासून, बॅक्टेरियापासून. अमेरिकी वैज्ञानिक जोनाथन बेकविथ यानं १९६९मध्येच एका जीवाणूच्या एका जनुकाची ओळख पटवली.

त्याच वर्षी नील आर्मस्ट्राँगनं चंद्रावर पाऊल ठेवलं होतं. त्यावेळी तो म्हणाला होता, ‘हे एका मानवाचं छोटंसं पाऊल असलं तरी अखिल मानवजातीची ही हनुमान उडीच आहे.’ बेकविथच्या संशोधनाबाबतही तसंच म्हणता येईल.

कारण जनुकसंचयाच्या वाचनाचा चंचुप्रवेश झाला होता. वाट सापडली होती. आता इतर सजीवांकडे लक्ष देणं शक्य झालं होतं. पण ती वाट सरधोपट नव्हती. वळणावळणाची, अडथळ्यांची होती. याचं प्रमुख कारण होतं की थेट डीएनएचं वाचन होत नव्हतं.

त्याची प्रतिकृती म्हणून जो आरएनएचा रेणू तयार होत होता त्याचं वाचन करून अप्रत्यक्षरीत्या डीएनएच्या रेणूवरील घटकांची क्रमवारी निर्धारित करण्यात येत होती. हे काम वेळखाऊ तर होतंच पण तितकंसं कार्यक्षम नव्हतं.

तसं करताना चूक होणारच नाही याची शाश्वती नव्हती. त्यामुळं हाती आलेली क्रमवारी खरीखुरी आहे, अचूक आहे, याची खातरजमा होत नव्हती.

त्यावर मात करण्यासाठी फ्रेड्रिक सॅन्गर पुढं आले. सॅन्गरना प्रथिनांमधील अमिनो आम्लांची क्रमवारी निश्चित करण्यासाठीचं तंत्रज्ञान विकसित करण्यासाठी त्या आधीच नोबेल पुरस्कारानं सन्मानित करण्यात आलं होतं.

सर्वसाधारण अनुभव असा होता, की आजवर एकदा नोबेल पुरस्कार मिळाल्यानंतर त्या वैज्ञानिकाकडून तितकंच मर्मभेदी, मूलगामी संशोधन झालेलं नव्हतं. त्यामुळं दोन दोन नोबेल पुरस्कार मिळालेल्या वैज्ञानिकांची संख्या हाताच्या बोटांवर मोजण्याइतकीच होती.

मेरी क्युरी यांना दोन नोबेल पुरस्कार मिळाले होते. एक भौतिक शास्त्राचा आणि दुसरा रसायनशास्त्राचा. तसंच लायनस पॉलिंग यांनाही रसायनशास्त्र आणि शांतता असे दोन पुरस्कार लाभले होते. एकाच विषयात दोन पुरस्कार मिळाल्याच्या घटना दुर्मीळच होत्या.

नाही म्हणायला जॉन बार्डिन यांना भौतिकशास्त्रातल्याच दोन पुरस्कारांनी सन्मानित करण्यात आलं होतं. त्यात आता सॅन्गरची भर पडली. तब्बल वीस वर्षांच्या कालावधीनंतर त्यांना दुसऱ्यांदा नोबेल पुरस्कार मिळाला. तोही त्यांना एकट्यालाच.

त्यांनीच आता डीएनए रेणूवरील घटकांची क्रमवारी शोधण्यासाठी एका नव्याच तंत्राची मुहूर्तमेढ रोवली. त्यापायी ती शोधण्यासाठीचा वेळ तर कमी झालाच, पण त्यात अधिक अचूकता आली. जीवशास्त्राचा चेहरामोहराच बदलून गेला.

जनुकाच्या वारशाचं आकलन होणं तर सुलभ झालंच, पण त्यात आपल्याला हवे तसे बदल करण्याचा मार्गही खुला झाला.

या तंत्रज्ञानाची खासियत अशी, की हे सुरुवातीला जरी हातानंच केलं गेलं असलं तरी त्याचा वेग आणि अचूकता वाढवण्यासाठी यंत्राची मदत घेण्याची शक्यताही समोर दिसू लागली होती. त्याला संगणकाची जोड देणंही शक्य झालं होतं.

ही एक अपूर्व संधी उपलब्ध झाली होती. साहजिकच उद्योगधंद्यांची नजर त्याकडे वळली तर आश्चर्य नव्हतं. अप्लाईड बायोसिस्टिम्स या कंपनीनं तसं एक यंत्र लवकरच तयार केलं. त्याला जीन सिक्वेसिंग मशीन असं नावही दिलं गेलं.

त्याचा अत्याधुनिक अवतार वापरून कोरोनाच्या निरनिराळ्या रूपांची चाचपणी करून तो नवा आहे की काय याची छाननी अलीकडेच शीघ्र गतीनं केली गेली आहे. आपण या महासंकटाचा यशस्वी मुकाबला केला त्यात या मशीनची अनमोल मदत झाली आहे.

तरीही मूळ हेतू साध्य झाला नव्हता. कारण या तंत्राचा वापर करून डीएनए रेणूवरील घटकांच्या क्रमवारीचं वाचन होत होतं.

पण त्यापैकी जनुकं कोणती आणि किती याविषयी फारशी माहिती मिळत नव्हती. मूळ हेतू जनुकांच्या वाचनाचा होता. तेव्हा या तंत्राला आणखी कशाची तरी जोड देणं आवश्यक होतं.

-----------------