This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്രം
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
(New page: =തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്രം= ങീഹലരൌഹമൃ ആശീഹീഴ്യ ജീവികളില്‍ കാണപ്പെടുന്ന ...) |
|||
| വരി 1: | വരി 1: | ||
=തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്രം= | =തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്രം= | ||
| + | Molecular Biology | ||
| - | + | ജീവികളില്‍ കാണപ്പെടുന്ന ബൃഹത് തന്മാത്രകളുടെ (macro molecules) ഘടനയേയും ധര്‍മത്തേയും കുറിച്ചു പ്രതിപാദിക്കുന്ന ശാസ്ത്രം. ഇതില്‍ പാരമ്പര്യ സ്വഭാവനിര്‍ണയത്തിനാധാരമായ ഡിഎന്‍എ, ആര്‍എന്‍എ എന്നീ ന്യൂക്ളിയിക അമ്ളങ്ങള്‍ക്കും പ്രോട്ടീനുകള്‍ക്കുമാണു കൂടുതല്‍ പ്രാധാന്യം നല്കിയിരിക്കുന്നത്. ജന്തു ശാസ്ത്രത്തേയോ സൂക്ഷ്മാണുശാസ്ത്രത്തേയോപോലെ ഒരു ശാസ്ത്രശാഖയായി തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്രത്തെ കാണാന്‍ കഴിയുകയില്ല. കാരണം ഇതില്‍ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നത് ബൃഹത് തന്മാത്രകളെ വേര്‍തിരിക്കുന്നതിനും അവ വിശകലനം ചെയ്യുന്നതിനുമുള്ള ഒരു കൂട്ടം സാങ്കേതിക വിദ്യകളാണ്. തന്മാത്രകള്‍ വിശകലനം ചെയ്യുമ്പോള്‍ ജൈവധര്‍മത്തെക്കുറിച്ച് കാതലായ വിവരങ്ങള്‍ ലഭിക്കും എന്നുള്ളതാണ് തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്രത്തിനാധാരം. | |
| - | + | 1938-ല്‍ റോക്ക്ഫെല്ലര്‍ ഫൗണ്ടേഷന്റെ ഒരു റിപ്പോര്‍ട്ടിലാണ് തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്രം എന്ന പദം ആദ്യമായി പ്രയോഗിക്കപ്പെട്ടത്. ഇത് ജീവകോശങ്ങളില്‍ ഒളിഞ്ഞിരിക്കുന്ന ഗൂഢധര്‍മങ്ങള്‍ വെളിപ്പെടുത്തും എന്നാണു കരുതപ്പെട്ടത്. എന്നാല്‍ 1959-ല്‍ ''ജേര്‍ണല്‍ ഒഫ് മോളിക്കുലാര്‍ ബയോളജി'' എന്ന പ്രസിദ്ധീകരണം ആരംഭിച്ചതോടെ തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്രം എന്ന പ്രയോഗം പ്രചുരപ്രചാരം നേടി. | |
| - | + | 19-ാം ശ.-ത്തിന്റെ മധ്യത്തോടെയാണ് ജീവികളില്‍ പാരമ്പര്യ സ്വഭാവങ്ങള്‍ കൈമാറുന്നതിന്റേയും വ്യതിയാനങ്ങള്‍ (variations) ഉണ്ടാകുന്നതിന്റേയും കാരണങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനങ്ങള്‍ ആരംഭിച്ചത്. ഈ അന്വേഷണമാണ് തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്രം എന്ന ശാസ്ത്രശാഖയുടെ ആവിര്‍ഭാവത്തിന് വഴി തെളിച്ചത്. | |
| - | + | ജനിതകശാസ്ത്രത്തില്‍ തന്മാത്രകളുടെ അടിസ്ഥാനം എന്താണെന്നു മനസ്സിലാക്കുന്നതിനാണ് ആരംഭഘട്ടത്തില്‍ ശാസ്ത്രകാരന്മാര്‍ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിച്ചിരുന്നത്. എന്നാല്‍ ഡിഎന്‍എയുടെ ഘടന കണ്ടുപിടിക്കപ്പെട്ടതോടെ ജീനുകളുടെ ഘടനയിലും ധര്‍മത്തിലും കേന്ദ്രീകരിച്ചുള്ള പഠനങ്ങള്‍ക്ക് മുന്‍തൂക്കം ലഭിച്ചു. ബാക്ടീരിയ, വൈറസ് തുടങ്ങിയവയില്‍ മാത്രമായാണ് ആദ്യ ഘട്ടത്തില്‍ തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്ര ഗവേഷകര്‍ ഊന്നല്‍ നല്കിയിരുന്നത്. ഇതിനു കാരണം ഇവയുടെ ലളിതമായ ജനിതക ഘടനയും ജൈവരാസഘടനയുമാണ്. ക്രമേണ 1970-നു ശേഷം സസ്യകോശങ്ങളും ജന്തുകോശങ്ങളും ഇത്തരം പഠനങ്ങള്‍ക്കു വിധേയമാക്കി. ജനിതക എന്‍ജിനീയറിങ്ങിന്റെ പ്രായോഗിക ഗുണങ്ങള്‍ മനസ്സിലാക്കിയതോടെയാണ് സസ്യകോശങ്ങളെ തന്മാത്രാതലത്തില്‍ വിശകലനം ചെയ്തു പഠിക്കുവാന്‍ ആരംഭിച്ചത്. ജീനുകളെ തിരിച്ചറിയുവാനും വേര്‍തിരിച്ചെടുക്കുവാനും കഴിഞ്ഞതോടുകൂടി ഡിഎന്‍എയുടെ ഘടനാപരവും ധര്‍മപരവും ആയുള്ള സങ്കീര്‍ണത ലഘൂകരിക്കപ്പെട്ടു. സൂക്ഷ്മാണുക്കളില്‍ മാത്രമല്ല, പരിണാമ ശൃംഖലയിലെ ഉയര്‍ന്ന സസ്യഇനങ്ങളില്‍പ്പോലും ജനിതക പുനഃസംയോജന ഡിഎന്‍എ സാങ്കേതികവിദ്യയിലൂടെ ജീനുകള്‍ മാറ്റം ചെയ്യാം എന്നു കണ്ടുപിടിക്കപ്പെട്ടു. ഇതോടെ തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്രത്തിന്റെ തത്ത്വങ്ങളും വിദ്യകളും ജീവശാസ്ത്രപരമായ പല പ്രശ്നങ്ങള്‍ക്കും പരിഹാരം കാണുന്നതിനുള്ള ഉപാധിയായിത്തീര്‍ന്നു. | |
| - | + | ജീവശാസ്ത്രപരമായ ധര്‍മങ്ങള്‍ കോശങ്ങള്‍ക്കുള്ളില്‍ എപ്രകാരം നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്നു എന്ന് തന്മാത്രാതലത്തില്‍ വിശകലനം ചെയ്തു പഠിക്കുകയാണ് തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്രത്തിന്റെ ഉദ്ദേശ്യ മെങ്കിലും ഉയര്‍ന്നയിനം ജീവികളുടെ കോശസങ്കീര്‍ണത കാരണം നേരിട്ടുള്ള പരീക്ഷണ നിരീക്ഷണങ്ങള്‍ അത്ര പ്രായോഗികമല്ല. അതുകൊണ്ടാണ് 1960-കളില്‍ ഇ.കോളി (Escherichia Coli) എന്ന ബാക്ടീരിയകളില്‍ ആദ്യം പരീക്ഷണങ്ങള്‍ നടത്തിയത്. ഇവയില്‍ ജീനുകളുടെ എണ്ണം കുറവായിരുന്നു എന്നുമാത്രമല്ല, കോശത്തി നുള്ളില്‍ നടക്കുന്ന ധര്‍മങ്ങളും താരതമ്യേന കുറവായിരുന്നു. യൂകാരിയോട്ടു(Eucaryots)കളായ പ്രോട്ടോസോവ, യീസ്റ്റ് തുടങ്ങിയ ജീവികള്‍ക്കും ഇതേ സ്വഭാവസവിശേഷതകള്‍ ഉള്ളതിനാല്‍ ഇവയേയും ഇത്തരത്തിലുള്ള പഠനങ്ങള്‍ക്ക് ഉപയോഗപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്. | |
| - | + | ജീവകോശങ്ങള്‍ക്കുള്ളിലെ തന്മാത്രാധര്‍മങ്ങള്‍ വളരെ സങ്കീര്‍ണമാണ്. എങ്കിലും സസ്യകോശങ്ങളും ജന്തുകോശങ്ങളും ലബോറട്ടറിക്കുള്ളില്‍ കള്‍ച്ചര്‍ ചെയ്യുവാനുള്ള സാങ്കേതിക വിദ്യകള്‍ വികസിപ്പിക്കപ്പെട്ടതോടെ കോശങ്ങള്‍ക്കുള്ളിലെ തന്മാത്രാധര്‍മങ്ങള്‍ കണ്ടെത്താനുള്ള ഗവേഷണങ്ങള്‍ സഫലമായി. കോശങ്ങള്‍ക്കു ള്ളിലെ ഘടകങ്ങള്‍ വേര്‍തിരിച്ചെടുക്കുവാനും പ്രത്യേക തന്മാത്രകളുടെ ജൈവരാസപ്രവര്‍ത്തനങ്ങള്‍ പരിശോധിക്കുവാനും കഴിഞ്ഞതോടെ സങ്കീര്‍ണമായ കോശപ്രവര്‍ത്തനങ്ങള്‍ മനസ്സിലാക്കാന്‍ കഴിഞ്ഞു. ഡിഎന്‍എ, ആര്‍എന്‍എ, പ്രോട്ടീന്‍ എന്നിവയുടെ സംശ്ളേഷണം തുടങ്ങിയ ജൈവശാസ്ത്രപരമായി വളരെ അത്യാവശ്യമായ തന്മാത്രാപ്രതിഭാസങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള വിവരങ്ങള്‍ തന്മാത്രാ ജീവശാസ്ത്രത്തിന്റെ വളര്‍ച്ചയ്ക്ക് ആക്കം കൂട്ടി. | |
| - | + | ക്രോമസോമുകളില്‍ ജീനുകളുടെ സ്ഥാനം നിര്‍ണയിക്കുന്ന ജീന്‍ മാപ്പിങ്ങിന് വളരെ പ്രായോഗിക നേട്ടങ്ങള്‍ ഉണ്ട്. ഡിഎന്‍എ ആണ് ജനിതക വസ്തു എന്നും അത് ക്രോമസോമുകളിലാണ് അടങ്ങിയിരിക്കുന്നതെന്നുമുള്ള കണ്ടുപിടുത്തം ജീനുകളെക്കുറിച്ച് ആഴമായ ഗവേഷണം നടത്തുന്നതിന് ഇടയാക്കി. ആദ്യകാല ങ്ങളില്‍ ജീനുകളുടെ സ്ഥാനനിര്‍ണയം ദുഷ്കരമായിരുന്നു. അതി നാല് ക്രോമസോമുകളുടെ എണ്ണം കുറവായ ജീവികളുടെ ജീനുകളുടെ സ്ഥാനനിര്‍ണയത്തിനുള്ള ശ്രമം മാത്രമേ നടത്തിയിരുന്നുള്ളൂ. കോശവിഭജനം നടക്കുമ്പോള്‍ മെറ്റാഫേസില്‍ കാണുന്ന ക്രോമസോമുകളുടെ ഘടനയുടെ അടിസ്ഥാനത്തില്‍ കുറേ ജീനുകളുടെ സ്ഥാനം നിര്‍ണയിക്കുന്നതിനു മാത്രമേ കഴിയുന്നുള്ളൂ. മനുഷ്യരി ലെ ഡൗണ്‍ സിന്‍ഡ്രോം (Down Syndrome) പോലുള്ള ജനിതക രോഗങ്ങളുടെ ജൈവ-രാസ അടിസ്ഥാനം എന്താണെന്നു മനസ്സിലാ ക്കാന്‍ കഴിഞ്ഞിരുന്നില്ല. മനുഷ്യക്രോമസോമുകളിലുണ്ടാകുന്ന ഘടനാപരമായ വ്യതിയാനങ്ങള്‍ (chromosome structural abberrations) പഠനവിധേയമാക്കിയതോടെ രോഗകാരണമായ ജീന്‍ എന്‍കോഡു ചെയ്യുന്ന ക്രോമസോം തിരിച്ചറിയുന്നതിനും കഴിഞ്ഞു. | |
| - | ക്രോമസോമുകളില്‍ | + | ക്രോമസോമുകളില്‍ നടക്കുന്ന ഉത്പരിവര്‍ത്തന(mutation)ത്തിലൂടെയും പ്രത്യേക ജീനുകള്‍ ഏതു ക്രോമസോമിലാണ് കാണപ്പെടുന്നത് എന്നു പഠിക്കുന്നതിന് ആദ്യകാലങ്ങളില്‍ കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്. |
| - | + | കായികകോശ സങ്കരണത്തിലൂടെയും ജീന്‍ നിര്‍ണയം ഒരു പരിധിവരെ സാധ്യമാണ്. രണ്ടു വ്യത്യസ്ത കോശങ്ങള്‍ തമ്മില്‍ സങ്കരണം ചെയ്തുണ്ടാക്കുന്ന സങ്കരകോശത്തിന്റെ വളര്‍ച്ചയുടെ ആദ്യഘട്ടത്തില്‍ രണ്ടു കോശങ്ങളുടേയും ജനിതക ഘടകങ്ങള്‍ ഉണ്ടായിരിക്കും. എന്നാല്‍ കള്‍ച്ചറുകളില്‍ കോശങ്ങള്‍ വളരുകയും വിഭജിക്കുകയും ചെയ്യുമ്പോള്‍ ഒരു കോശത്തിലെ ക്രോമസോമുകള്‍ അപ്രത്യക്ഷമാകുന്നതായി കാണാന്‍ കഴിഞ്ഞു. ക്രോമസോം അപ്രത്യക്ഷമാകുമ്പോള്‍ സംഭവിക്കുന്ന ജൈവരാസ സ്വഭാവ വ്യത്യാസങ്ങള്‍ തമ്മില്‍ ബന്ധപ്പെടുത്തി അനേകം മനുഷ്യജീനുകളുടെ സ്ഥാനനിര്‍ണയം സാധ്യമായിട്ടുണ്ട്. | |
| - | + | ജീനുകളെ വേര്‍തിരിച്ചെടുക്കുന്നതിനും അതു എന്‍കോഡു ചെയ്യുന്ന ഡിഎന്‍എ യുടെ അനുക്രമം മനസ്സിലാക്കുന്നതിനുമുള്ള മാര്‍ഗങ്ങള്‍ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തതോടെ ജീനുകളുടെ സ്ഥാന നിര്‍ണയ പ്രക്രിയ ലഘൂകരിക്കപ്പെട്ടു. ക്ളോണ്‍ ചെയ്ത ജീനുകള്‍ പ്രോബുകള്‍ (Probes) ആയി ഉപയോഗിച്ച് ക്രോമസോമുകളില്‍ ജീനുകളുടെ സ്ഥാനനിര്‍ണയം നടത്തിവരുന്നു. ഉദാഹരണമായി റേഡിയോ ആക്റ്റീവ് ലേബലുകള്‍ ചെയ്ത് വേര്‍തിരിച്ചെടുത്ത മനുഷ്യ ജീനുകള്‍ അതുപോലുള്ള ഹാംസ്റ്റര്‍ ഹൈബ്രിഡ് (Hamster hybrid) കോശങ്ങളിലെ ജീനുകളെ തിരിച്ചറിയുന്നതിന് ഉപയോഗപ്പെടുത്തിവരുന്നു. | |
| - | + | പ്രത്യേക ജീനുകളുടെ സ്ഥാനനിര്‍ണയത്തിന് അനേകം പ്രായോഗിക ഗുണങ്ങളുണ്ട്. വൈദ്യശാസ്ത്രരംഗത്ത് ക്രോമസോമിലെ ഘടനാപരമായ വൈകല്യങ്ങള്‍ കണ്ടെത്തി ജന്മനാ ഉണ്ടാകുന്ന രോഗങ്ങളെക്കുറിച്ചും അവയുടെ ചികിത്സാരീതികളെക്കുറിച്ചും മനസ്സിലാക്കാന്‍ സാധിക്കും. ചില പ്രത്യേകതരം അര്‍ബുദ രോഗങ്ങള്‍ക്കും ക്രോമസോമിലെ ഘടനാപരമായ വ്യത്യാസങ്ങളുമായി ബന്ധമുള്ളതായി കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്. തന്മാത്രാതലത്തില്‍ ജനിതക കുറവുകള്‍ തിരിച്ചറിഞ്ഞാല്‍ രോഗകാരണം കണ്ടുപിടിക്കാന്‍ സാധിക്കും. സിക്കിള്‍ കോശ അനീമിയ (sickle cell anaemia) എന്ന രോഗം ഡിഎന്‍എ യിലെ ഒരു ന്യൂക്ളിയോറ്റൈഡിനു സംഭവിക്കുന്ന മാറ്റവുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. | |
| - | + | '''ജനിതക പുനഃസംയോജന ഡിഎന്‍എ (Genetic recombinant DNA).''' ജനിതക എന്‍ജിനീയറിങ് എന്നറിയപ്പെടുന്ന ജനിതക പുനഃസംയോജന ഡിഎന്‍എ സാങ്കേതികവിദ്യ തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്രത്തിലെ പ്രധാന കണ്ണിയാണ്. ജനിതക എന്‍ജിനീയറിങ് 1970-നു ശേഷമാണ് രൂപംകൊണ്ടതെങ്കിലും ശാസ്ത്രരംഗത്തും വൈദ്യശാസ്ത്രരംഗത്തും കാര്‍ഷികരംഗത്തും സാമൂഹ്യരംഗത്തും മനുഷ്യന് ഉപകാരപ്രദമായ ഒട്ടേറെ കാര്യങ്ങള്‍ ചെയ്യാന്‍ കഴിയും എന്ന് തെളിയിച്ചു കഴിഞ്ഞു. ഡിഎന്‍എ സംയോജനം എന്നു പറയുന്നത് ഡിഎന്‍എ യുടെ രണ്ടു ഭാഗങ്ങള്‍ തമ്മില്‍ യോജിപ്പിക്കുക എന്നാണ് അര്‍ഥമാക്കുന്നതെങ്കിലും തന്മാത്രാതലത്തില്‍ നടക്കുന്ന ജീനുകളുടെ പുനര്‍ക്രമീകരണത്തിനും ജീനുകള്‍ ഒഴിവാക്കുന്നതിനും കോശങ്ങളില്‍ ഡിഎന്‍എ ഖണ്ഡങ്ങള്‍ കൂട്ടിച്ചേര്‍ക്കുന്നതിനും ഡിഎന്‍എ പുനഃസംയോജനം എന്ന പേര് പറയാം. | |
| - | + | ജീനുകളുടെ അനുക്രമങ്ങളാണ് കോശങ്ങളുടേയും കലകളു ടേയും അവയവങ്ങളുടേയും ഘടനാപരവും ധര്‍മപരവുമായുള്ള സവിശേഷതകള്‍ നിശ്ചയിക്കുന്നത്. അതിനാല്‍ ഡിഎന്‍എ പുനഃ സംയോജനത്തിലൂടെ ജീവജാലങ്ങളില്‍ സ്വഭാവങ്ങള്‍ക്ക് വ്യതിയാനങ്ങളുണ്ടാക്കാന്‍ സാധിക്കും. ചില ജീനുകളുടെ പ്രവര്‍ത്തനം മന്ദീഭവിപ്പിക്കുവാനോ ഉത്തേജിപ്പിക്കുവാനോ ഡിഎന്‍എ സംയോ ജനത്തിലൂടെ സാധ്യമാകും. | |
| - | + | അടുത്തകാലത്ത് തന്മാത്രാശാസ്ത്രത്തില്‍ ഉണ്ടായിട്ടുള്ള ഗവേഷണ ഫലങ്ങളാണ് ജനിതക എന്‍ജിനീയറിങ്ങിനു വഴിതെളിച്ചത്. എന്‍ഡോന്യൂക്ളിയേസ് എന്‍സൈമു(Endonuclease enzyme)കളുടെ കണ്ടുപിടിത്തത്തോടെ ഡിഎന്‍എയുടെ പ്രത്യേക ഭാഗങ്ങളില്‍ വച്ച് മുറിക്കുന്നതിനും അവ വീണ്ടും സംയോജിപ്പിക്കുന്നതിനും കഴിഞ്ഞു. ഈ എന്‍സൈമുകള്‍ക്ക് പ്രത്യേക തരത്തിലുള്ള ഡിഎന്‍എ അനുക്രമങ്ങള്‍ തിരിച്ചറിയുന്നതിനും ഈ ഭാഗത്തുവച്ച് മുറിക്കുന്നതിനും ഉള്ള കഴിവുണ്ട്. ഡിഎന്‍എ ലൈഗേസിന്റെ സഹായത്താല്‍ ഡിഎന്‍എ കഷണങ്ങള്‍ തമ്മില്‍ സംയോജിപ്പിക്കുന്നതിനും കഴിയും. | |
| - | + | '''ജനിതക അനുക്രമ വാഹകര്‍.''' ബാക്ടീരിയയില്‍ കാണുന്ന ഇരട്ട സ്ട്രാന്‍ഡ് (strand) ഉള്ള ഡിഎന്‍എ തന്മാത്രകളാണ് പ്ളാസ്മിഡുകള്‍ (plasmids). ഇവയ്ക്ക് ക്രോമസോമിന് പുറത്തുവച്ച് വര്‍ധിക്കുന്നതിനുള്ള (replication) കഴിവുള്ളതിനാല്‍ ജീനുകളുടെ അനുക്രമം അടങ്ങിയ ഡിഎന്‍എ കഷണങ്ങള്‍ ഉള്‍ക്കൊള്ളാന്‍ സാധിക്കുന്നു. ബാക്ടീരിയ്ക്കുള്ളില്‍ സംവര്‍ധനത്തിനു കഴിവുള്ളതിനാല്‍ ബാക്ടീരിയ ഫേജുകളും ചില ജന്തുക്കളില്‍ കാണുന്ന വൈറസുകളുടെ വെക്ടറുകളായി ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ട്. ഇത്തരം വെക്ടറുകള്‍ ക്ളോണിങ് വെക്ടറുകള്‍ എന്ന് അറിയപ്പെടുന്നു. ക്ളോണ്‍ ചെയ്ത ജീനുള്ള വെക്ടറുകള്‍ ആതിഥേയ കോശങ്ങളില്‍ സംവര്‍ധനം (replication) ചെയ്യുന്നു. | |
| - | ജനിതക | + | '''പുനര്‍ സംയോജിച്ച ജീനുകളുടെ പ്രവേശനം.''' ജനിതക അനുക്രമങ്ങള്‍ വേര്‍തിരിച്ചെടുത്ത ഡിഎന്‍എ കഷണങ്ങളുടെ രൂപത്തിലോ ക്ളോണ്‍ചെയ്ത പ്ളാസ്മിഡ് വെക്ടറുകളുടെ രൂപത്തിലോ ആതിഥേയ കോശങ്ങളില്‍ പ്രവേശിക്കുന്നു. ഡിഎന്‍എ മുഖാന്തരമുള്ള ജീന്‍ മാറ്റത്തെ ഡിഎന്‍എ മീഡിയേറ്റഡ് ജീന്‍ ട്രാന്‍സ്ഫര്‍ (DNA mediated gene transfer) എന്നു പറയുന്നു. കാത്സ്യം സള്‍ഫേറ്റുമായി പ്രവര്‍ത്തിക്കുമ്പോള്‍ കോശസ്തരത്തിലൂടെ ഡിഎന്‍എ കടത്തിവിടത്തക്കവണ്ണം ആയിത്തീരുന്നു. ക്ളോണ്‍ ചെയ്ത ജീന്‍ അനുക്രമങ്ങളുള്ള കോശങ്ങള്‍ നിര്‍ധാരണം ചെയ്തെടുക്കുകയാണ് അടുത്തപടി. അതിനു പല മാര്‍ഗങ്ങളും ഉണ്ട്. ക്ളോണ്‍ അടങ്ങിയിട്ടുള്ള പ്ളാസ്മിഡുകളുടെ ബാക്ടീരിയങ്ങള്‍ ചില പ്രത്യേകം ആന്റിബയോട്ടിക്കുകള്‍ക്ക് എതിരെയുള്ള പ്രതിരോധം നോക്കി വേര്‍തിരിച്ചെടുക്കാനാകും. ഇതു കൂടാതെ ന്യൂക്ളിയിക് അമ്ള സങ്കരണം (nucleic acid hybridisation) എന്ന മാര്‍ഗമുപയോഗിച്ചും ക്ളോണ്‍ ചെയ്ത ജീനുകളുള്ള ബാക്ടീരിയകളേയും സസ്യകോശങ്ങളേയും ജന്തുകോശങ്ങളേയും തിരിച്ചറിയാന്‍ കഴിയും. |
| - | + | ബാക്ടീരിയയുടെ പ്ളാസ്മിഡുകളില്‍ ക്ളോണ്‍ ചെയ്തിരിക്കുന്ന ജീനുകളുടെ കൂടുതല്‍ പതിപ്പുകള്‍ ഉണ്ടാക്കുന്നതിന് ആതിഥേയ കോശങ്ങള്‍ ആന്റിബയോട്ടിക്കുകളുമായി പ്രവര്‍ത്തിച്ചാല്‍ മതിയാ കും. ഈ ആന്റിബയോട്ടിക്കുകള്‍ ബാക്ടീരിയയിലുള്ള ക്രോമസോം വര്‍ധനയെ തടയും. അതേസമയം ക്ളോണ്‍ ചെയ്ത ജീനുള്ള പ്ളാസ്മിഡ് പുതിയ പതിപ്പുകള്‍ ഉണ്ടാക്കുന്നതിന് തടസ്സം നില്ക്കുകയുമില്ല. ക്ളോണ്‍ ചെയ്ത മനുഷ്യ ജീനുകളുടെ പ്രകടനം സ്വാഭാവിക ജീനുകളില്‍ നിന്നോ, മറ്റു ജീനുകളില്‍ നിന്നോ ആതിഥേയ കോശങ്ങളുടെ ജീന്‍ അനുക്രമങ്ങളില്‍ നിന്നോ ഉള്ള നിയന്ത്രണ ജീന്‍ അനുക്രമങ്ങള്‍ (regulatory gene sequences) ഉപയോഗിച്ച് സാധ്യമാക്കാം. പ്രകടനം എങ്ങനെ ആയിരിക്കണം എന്നുള്ളതിനെ ആശ്രയിച്ചാണ് ക്ളോണ്‍ ചെയ്ത ജീനുമായി ബന്ധപ്പെട്ട നിയന്ത്രണ അനുക്രമങ്ങള്‍ തിരഞ്ഞെടുക്കപ്പെടുന്നത്. ഉദാഹരണമായി ക്ളോണ്‍ ചെയ്ത മനുഷ്യ ജീന്‍ ഉള്ള ബാക്ടീരിയ കൂടുതല്‍ പ്രോട്ടീന്‍ ഉത്പാദിപ്പിക്കണമെങ്കില്‍, ക്ളോണ്‍ചെയ്ത മനുഷ്യ ജീന്‍ ബാക്ടീരിയയിലെ നിയന്ത്രണ അനുക്രമങ്ങളുമായി നിയന്ത്രണത്തിലായിരിക്കണം. | |
| - | + | '''പ്രായോഗിക നേട്ടങ്ങള്‍.''' ചികിത്സാരംഗത്ത് പ്രാധാന്യം അര്‍ഹിക്കുന്ന രണ്ട് ജീനുകളാണ് ഇന്‍സുലിന്‍ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന ജീനും വളര്‍ച്ച നിയന്ത്രിക്കുന്ന ഹോര്‍മോണ്‍ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന ജീനും. ഈ ജീനുകള്‍ വേര്‍തിരിച്ച് ബാക്ടീരിയകളില്‍ പ്രവേശിപ്പിച്ച് ജൈവശാസ്ത്രപരമായി പ്രവര്‍ത്തന ശേഷിയുള്ള ഹോര്‍മോണു കള്‍ ഉത്പാദിപ്പിക്കുവാന്‍ കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്. ജൈവസംശ്ളേഷണത്തിലൂടെ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന ഇന്‍സുലിന്‍ പ്രമേഹരോഗ ചികിത്സയില്‍ വളരെ പ്രയോജനകരമാണ്. അതുപോലെ ക്ളോണ്‍ ചെയ്ത ജീനുകളില്‍ നിന്ന് ജൈവസംശ്ളേഷണത്തിലൂടെ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന മനുഷ്യന്റെ വളര്‍ച്ച നിയന്ത്രിക്കുന്ന ഹോര്‍മോണ്‍, വളര്‍ച്ചാ വൈകല്യമുള്ള കുട്ടികളെ ചികിത്സിക്കുന്നതിന് ഉപകാരപ്രദമാണ്. | |
| - | പ്രായോഗിക നേട്ടങ്ങള്‍. | + | ജനിതക പുനഃസംയോജന ഡിഎന്‍എ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ പ്രായോഗിക നേട്ടങ്ങള്‍ ചികിത്സാരംഗത്തു മാത്രം ഒതുങ്ങി നില്ക്കുന്നില്ല. കാര്‍ഷികവിളകളുടേയും കന്നുകാലികളുടേയും ഗുണനിലവാരം ഉയര്‍ത്തുന്നതിന് ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ പര്യാപ്തമാണ്. മണ്ണിന്റെ ഫലഭൂയിഷ്ഠത നിലനിര്‍ത്തുന്നതിന് നൈട്രജന്‍ ആഗിരണം ചെയ്യാന്‍ കഴിവുള്ള ജീനുകള്‍ പയര്‍ചെടിയില്‍ നിന്ന് മറ്റു കാര്‍ഷിക വിളകളിലേക്കു മാറ്റാന്‍ സാധിക്കും. ''ബാസില്ലസ് തൂറിഞ്ചിയന്‍സിസ്'' (Basillus thuringiensis) എന്ന ബാക്ടീരിയയില്‍ കാണുന്ന വിഷവസ്തു (toxin) ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന ജീന്‍ (Bt gene) വേര്‍തിരിച്ച് മറ്റു കാര്‍ഷികവിളകളിലേക്ക് മാറ്റി കീടപ്രതിരോധമുള്ള ചെടികള്‍ ഉത്പാദിക്കാമെന്ന് തെളിയിച്ചുകഴിഞ്ഞു. കളനാശിനി പ്രതിരോധമുള്ള ജീനുകള്‍ വേര്‍തിരിച്ചെടുത്ത് ക്ളോണ്‍ ചെയ്യാന്‍ കഴിഞ്ഞത് കളനിയന്ത്രണത്തിലും സഹായകരമായിട്ടുണ്ട്. |
| - | + | 'ഗോള്‍ഡന്‍ റൈസ്' പോലുള്ള പോഷകമൂല്യ വര്‍ധനവ് വരു ത്തിയ വിളയിനങ്ങളും തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്രത്തിന്റെ നേട്ടങ്ങളു ടെ പട്ടികയില്‍പ്പെടുന്നു. നെല്‍ച്ചെടികള്‍ക്ക് പൊതുവേ ബീറ്റാക രോട്ടിന്‍ സംശ്ളേഷണം ചെയ്യുന്നതിനുള്ള കഴിവില്ല. നെന്മണിയുടെ വളര്‍ച്ചയുടെ ആദ്യഘട്ടത്തില്‍ എന്‍ഡോസ്പേമില്‍ ജറൈനല്‍ ജറാനില്‍ പൈറോ ഫോസ്ഫേറ്റ് എന്ന ഒരു സംയുക്തം സംശ്ളേ ഷണം ചെയ്യുന്നുണ്ട്. ഇത് ബീറ്റാകരോട്ടിന്റെ സംശ്ളേഷണപാത യിലെ ഒരു സംയുക്തമാണ്. ഇത് ബീറ്റാകരോട്ടിനായി മാറ്റപ്പെടണ മെങ്കില്‍ ജൈവസംശ്ളേഷണ പാതയില്‍ നാല് എന്‍സൈമുകളുടെ പ്രവര്‍ത്തനം ആവശ്യമാണ്. ജീന്‍ ക്ളോണിങ്ങിലൂടെ ഡാഫഡില്‍ എന്ന സസ്യത്തില്‍ നിന്ന് രണ്ട് ജീനുകളും എര്‍വീനിയ യൂറിഡോ വോറ എന്ന ബാക്ടീരിയയില്‍ നിന്ന് രണ്ട് ജീനുകളും സംയോജി പ്പിച്ചാണ് ബീറ്റാ കരോട്ടിന്‍ സംശ്ളേഷണം ചെയ്യാന്‍ കഴിവുള്ള 'ഗോള്‍ഡന്‍ റൈസ്' വികസിപ്പിച്ചെടുത്തത്. നെല്ല് മുഖ്യാഹാരമായ ഏഷ്യന്‍ രാജ്യങ്ങളിലെ ജീവകം എ-യുടെ കുറവ് പരിഹരിക്കുന്ന തിന് ഇത് സഹായിക്കും. | |
| - | + | ||
| - | 'ഗോള്‍ഡന്‍ റൈസ്' പോലുള്ള പോഷകമൂല്യ വര്‍ധനവ് വരു ത്തിയ വിളയിനങ്ങളും തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്രത്തിന്റെ നേട്ടങ്ങളു ടെ പട്ടികയില്‍പ്പെടുന്നു. നെല്‍ച്ചെടികള്‍ക്ക് പൊതുവേ ബീറ്റാക രോട്ടിന്‍ സംശ്ളേഷണം ചെയ്യുന്നതിനുള്ള കഴിവില്ല. | + | |
തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്രം ഇപ്പോഴും വളര്‍ച്ചയുടെ പാതയിലാണ്. ശാസ്ത്രലോകത്ത് വിപ്ളവകരമായ മാറ്റങ്ങള്‍ ഉണ്ടാക്കുന്നതിന് ഈ ശാസ്ത്രശാഖ പര്യാപ്തമാണെന്ന് ഇതിനകം തെളിയിച്ചുകഴിഞ്ഞു. | തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്രം ഇപ്പോഴും വളര്‍ച്ചയുടെ പാതയിലാണ്. ശാസ്ത്രലോകത്ത് വിപ്ളവകരമായ മാറ്റങ്ങള്‍ ഉണ്ടാക്കുന്നതിന് ഈ ശാസ്ത്രശാഖ പര്യാപ്തമാണെന്ന് ഇതിനകം തെളിയിച്ചുകഴിഞ്ഞു. | ||
(ഡോ. ഡി. വിത്സന്‍) | (ഡോ. ഡി. വിത്സന്‍) | ||
Current revision as of 12:00, 21 ജൂണ്‍ 2008
തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്രം
Molecular Biology
ജീവികളില്‍ കാണപ്പെടുന്ന ബൃഹത് തന്മാത്രകളുടെ (macro molecules) ഘടനയേയും ധര്‍മത്തേയും കുറിച്ചു പ്രതിപാദിക്കുന്ന ശാസ്ത്രം. ഇതില്‍ പാരമ്പര്യ സ്വഭാവനിര്‍ണയത്തിനാധാരമായ ഡിഎന്‍എ, ആര്‍എന്‍എ എന്നീ ന്യൂക്ളിയിക അമ്ളങ്ങള്‍ക്കും പ്രോട്ടീനുകള്‍ക്കുമാണു കൂടുതല്‍ പ്രാധാന്യം നല്കിയിരിക്കുന്നത്. ജന്തു ശാസ്ത്രത്തേയോ സൂക്ഷ്മാണുശാസ്ത്രത്തേയോപോലെ ഒരു ശാസ്ത്രശാഖയായി തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്രത്തെ കാണാന്‍ കഴിയുകയില്ല. കാരണം ഇതില്‍ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നത് ബൃഹത് തന്മാത്രകളെ വേര്‍തിരിക്കുന്നതിനും അവ വിശകലനം ചെയ്യുന്നതിനുമുള്ള ഒരു കൂട്ടം സാങ്കേതിക വിദ്യകളാണ്. തന്മാത്രകള്‍ വിശകലനം ചെയ്യുമ്പോള്‍ ജൈവധര്‍മത്തെക്കുറിച്ച് കാതലായ വിവരങ്ങള്‍ ലഭിക്കും എന്നുള്ളതാണ് തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്രത്തിനാധാരം.
1938-ല്‍ റോക്ക്ഫെല്ലര്‍ ഫൗണ്ടേഷന്റെ ഒരു റിപ്പോര്‍ട്ടിലാണ് തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്രം എന്ന പദം ആദ്യമായി പ്രയോഗിക്കപ്പെട്ടത്. ഇത് ജീവകോശങ്ങളില്‍ ഒളിഞ്ഞിരിക്കുന്ന ഗൂഢധര്‍മങ്ങള്‍ വെളിപ്പെടുത്തും എന്നാണു കരുതപ്പെട്ടത്. എന്നാല്‍ 1959-ല്‍ ജേര്‍ണല്‍ ഒഫ് മോളിക്കുലാര്‍ ബയോളജി എന്ന പ്രസിദ്ധീകരണം ആരംഭിച്ചതോടെ തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്രം എന്ന പ്രയോഗം പ്രചുരപ്രചാരം നേടി.
19-ാം ശ.-ത്തിന്റെ മധ്യത്തോടെയാണ് ജീവികളില്‍ പാരമ്പര്യ സ്വഭാവങ്ങള്‍ കൈമാറുന്നതിന്റേയും വ്യതിയാനങ്ങള്‍ (variations) ഉണ്ടാകുന്നതിന്റേയും കാരണങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനങ്ങള്‍ ആരംഭിച്ചത്. ഈ അന്വേഷണമാണ് തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്രം എന്ന ശാസ്ത്രശാഖയുടെ ആവിര്‍ഭാവത്തിന് വഴി തെളിച്ചത്.
ജനിതകശാസ്ത്രത്തില്‍ തന്മാത്രകളുടെ അടിസ്ഥാനം എന്താണെന്നു മനസ്സിലാക്കുന്നതിനാണ് ആരംഭഘട്ടത്തില്‍ ശാസ്ത്രകാരന്മാര്‍ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിച്ചിരുന്നത്. എന്നാല്‍ ഡിഎന്‍എയുടെ ഘടന കണ്ടുപിടിക്കപ്പെട്ടതോടെ ജീനുകളുടെ ഘടനയിലും ധര്‍മത്തിലും കേന്ദ്രീകരിച്ചുള്ള പഠനങ്ങള്‍ക്ക് മുന്‍തൂക്കം ലഭിച്ചു. ബാക്ടീരിയ, വൈറസ് തുടങ്ങിയവയില്‍ മാത്രമായാണ് ആദ്യ ഘട്ടത്തില്‍ തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്ര ഗവേഷകര്‍ ഊന്നല്‍ നല്കിയിരുന്നത്. ഇതിനു കാരണം ഇവയുടെ ലളിതമായ ജനിതക ഘടനയും ജൈവരാസഘടനയുമാണ്. ക്രമേണ 1970-നു ശേഷം സസ്യകോശങ്ങളും ജന്തുകോശങ്ങളും ഇത്തരം പഠനങ്ങള്‍ക്കു വിധേയമാക്കി. ജനിതക എന്‍ജിനീയറിങ്ങിന്റെ പ്രായോഗിക ഗുണങ്ങള്‍ മനസ്സിലാക്കിയതോടെയാണ് സസ്യകോശങ്ങളെ തന്മാത്രാതലത്തില്‍ വിശകലനം ചെയ്തു പഠിക്കുവാന്‍ ആരംഭിച്ചത്. ജീനുകളെ തിരിച്ചറിയുവാനും വേര്‍തിരിച്ചെടുക്കുവാനും കഴിഞ്ഞതോടുകൂടി ഡിഎന്‍എയുടെ ഘടനാപരവും ധര്‍മപരവും ആയുള്ള സങ്കീര്‍ണത ലഘൂകരിക്കപ്പെട്ടു. സൂക്ഷ്മാണുക്കളില്‍ മാത്രമല്ല, പരിണാമ ശൃംഖലയിലെ ഉയര്‍ന്ന സസ്യഇനങ്ങളില്‍പ്പോലും ജനിതക പുനഃസംയോജന ഡിഎന്‍എ സാങ്കേതികവിദ്യയിലൂടെ ജീനുകള്‍ മാറ്റം ചെയ്യാം എന്നു കണ്ടുപിടിക്കപ്പെട്ടു. ഇതോടെ തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്രത്തിന്റെ തത്ത്വങ്ങളും വിദ്യകളും ജീവശാസ്ത്രപരമായ പല പ്രശ്നങ്ങള്‍ക്കും പരിഹാരം കാണുന്നതിനുള്ള ഉപാധിയായിത്തീര്‍ന്നു.
ജീവശാസ്ത്രപരമായ ധര്‍മങ്ങള്‍ കോശങ്ങള്‍ക്കുള്ളില്‍ എപ്രകാരം നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്നു എന്ന് തന്മാത്രാതലത്തില്‍ വിശകലനം ചെയ്തു പഠിക്കുകയാണ് തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്രത്തിന്റെ ഉദ്ദേശ്യ മെങ്കിലും ഉയര്‍ന്നയിനം ജീവികളുടെ കോശസങ്കീര്‍ണത കാരണം നേരിട്ടുള്ള പരീക്ഷണ നിരീക്ഷണങ്ങള്‍ അത്ര പ്രായോഗികമല്ല. അതുകൊണ്ടാണ് 1960-കളില്‍ ഇ.കോളി (Escherichia Coli) എന്ന ബാക്ടീരിയകളില്‍ ആദ്യം പരീക്ഷണങ്ങള്‍ നടത്തിയത്. ഇവയില്‍ ജീനുകളുടെ എണ്ണം കുറവായിരുന്നു എന്നുമാത്രമല്ല, കോശത്തി നുള്ളില്‍ നടക്കുന്ന ധര്‍മങ്ങളും താരതമ്യേന കുറവായിരുന്നു. യൂകാരിയോട്ടു(Eucaryots)കളായ പ്രോട്ടോസോവ, യീസ്റ്റ് തുടങ്ങിയ ജീവികള്‍ക്കും ഇതേ സ്വഭാവസവിശേഷതകള്‍ ഉള്ളതിനാല്‍ ഇവയേയും ഇത്തരത്തിലുള്ള പഠനങ്ങള്‍ക്ക് ഉപയോഗപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്.
ജീവകോശങ്ങള്‍ക്കുള്ളിലെ തന്മാത്രാധര്‍മങ്ങള്‍ വളരെ സങ്കീര്‍ണമാണ്. എങ്കിലും സസ്യകോശങ്ങളും ജന്തുകോശങ്ങളും ലബോറട്ടറിക്കുള്ളില്‍ കള്‍ച്ചര്‍ ചെയ്യുവാനുള്ള സാങ്കേതിക വിദ്യകള്‍ വികസിപ്പിക്കപ്പെട്ടതോടെ കോശങ്ങള്‍ക്കുള്ളിലെ തന്മാത്രാധര്‍മങ്ങള്‍ കണ്ടെത്താനുള്ള ഗവേഷണങ്ങള്‍ സഫലമായി. കോശങ്ങള്‍ക്കു ള്ളിലെ ഘടകങ്ങള്‍ വേര്‍തിരിച്ചെടുക്കുവാനും പ്രത്യേക തന്മാത്രകളുടെ ജൈവരാസപ്രവര്‍ത്തനങ്ങള്‍ പരിശോധിക്കുവാനും കഴിഞ്ഞതോടെ സങ്കീര്‍ണമായ കോശപ്രവര്‍ത്തനങ്ങള്‍ മനസ്സിലാക്കാന്‍ കഴിഞ്ഞു. ഡിഎന്‍എ, ആര്‍എന്‍എ, പ്രോട്ടീന്‍ എന്നിവയുടെ സംശ്ളേഷണം തുടങ്ങിയ ജൈവശാസ്ത്രപരമായി വളരെ അത്യാവശ്യമായ തന്മാത്രാപ്രതിഭാസങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള വിവരങ്ങള്‍ തന്മാത്രാ ജീവശാസ്ത്രത്തിന്റെ വളര്‍ച്ചയ്ക്ക് ആക്കം കൂട്ടി.
ക്രോമസോമുകളില്‍ ജീനുകളുടെ സ്ഥാനം നിര്‍ണയിക്കുന്ന ജീന്‍ മാപ്പിങ്ങിന് വളരെ പ്രായോഗിക നേട്ടങ്ങള്‍ ഉണ്ട്. ഡിഎന്‍എ ആണ് ജനിതക വസ്തു എന്നും അത് ക്രോമസോമുകളിലാണ് അടങ്ങിയിരിക്കുന്നതെന്നുമുള്ള കണ്ടുപിടുത്തം ജീനുകളെക്കുറിച്ച് ആഴമായ ഗവേഷണം നടത്തുന്നതിന് ഇടയാക്കി. ആദ്യകാല ങ്ങളില്‍ ജീനുകളുടെ സ്ഥാനനിര്‍ണയം ദുഷ്കരമായിരുന്നു. അതി നാല് ക്രോമസോമുകളുടെ എണ്ണം കുറവായ ജീവികളുടെ ജീനുകളുടെ സ്ഥാനനിര്‍ണയത്തിനുള്ള ശ്രമം മാത്രമേ നടത്തിയിരുന്നുള്ളൂ. കോശവിഭജനം നടക്കുമ്പോള്‍ മെറ്റാഫേസില്‍ കാണുന്ന ക്രോമസോമുകളുടെ ഘടനയുടെ അടിസ്ഥാനത്തില്‍ കുറേ ജീനുകളുടെ സ്ഥാനം നിര്‍ണയിക്കുന്നതിനു മാത്രമേ കഴിയുന്നുള്ളൂ. മനുഷ്യരി ലെ ഡൗണ്‍ സിന്‍ഡ്രോം (Down Syndrome) പോലുള്ള ജനിതക രോഗങ്ങളുടെ ജൈവ-രാസ അടിസ്ഥാനം എന്താണെന്നു മനസ്സിലാ ക്കാന്‍ കഴിഞ്ഞിരുന്നില്ല. മനുഷ്യക്രോമസോമുകളിലുണ്ടാകുന്ന ഘടനാപരമായ വ്യതിയാനങ്ങള്‍ (chromosome structural abberrations) പഠനവിധേയമാക്കിയതോടെ രോഗകാരണമായ ജീന്‍ എന്‍കോഡു ചെയ്യുന്ന ക്രോമസോം തിരിച്ചറിയുന്നതിനും കഴിഞ്ഞു.
ക്രോമസോമുകളില്‍ നടക്കുന്ന ഉത്പരിവര്‍ത്തന(mutation)ത്തിലൂടെയും പ്രത്യേക ജീനുകള്‍ ഏതു ക്രോമസോമിലാണ് കാണപ്പെടുന്നത് എന്നു പഠിക്കുന്നതിന് ആദ്യകാലങ്ങളില്‍ കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്.
കായികകോശ സങ്കരണത്തിലൂടെയും ജീന്‍ നിര്‍ണയം ഒരു പരിധിവരെ സാധ്യമാണ്. രണ്ടു വ്യത്യസ്ത കോശങ്ങള്‍ തമ്മില്‍ സങ്കരണം ചെയ്തുണ്ടാക്കുന്ന സങ്കരകോശത്തിന്റെ വളര്‍ച്ചയുടെ ആദ്യഘട്ടത്തില്‍ രണ്ടു കോശങ്ങളുടേയും ജനിതക ഘടകങ്ങള്‍ ഉണ്ടായിരിക്കും. എന്നാല്‍ കള്‍ച്ചറുകളില്‍ കോശങ്ങള്‍ വളരുകയും വിഭജിക്കുകയും ചെയ്യുമ്പോള്‍ ഒരു കോശത്തിലെ ക്രോമസോമുകള്‍ അപ്രത്യക്ഷമാകുന്നതായി കാണാന്‍ കഴിഞ്ഞു. ക്രോമസോം അപ്രത്യക്ഷമാകുമ്പോള്‍ സംഭവിക്കുന്ന ജൈവരാസ സ്വഭാവ വ്യത്യാസങ്ങള്‍ തമ്മില്‍ ബന്ധപ്പെടുത്തി അനേകം മനുഷ്യജീനുകളുടെ സ്ഥാനനിര്‍ണയം സാധ്യമായിട്ടുണ്ട്.
ജീനുകളെ വേര്‍തിരിച്ചെടുക്കുന്നതിനും അതു എന്‍കോഡു ചെയ്യുന്ന ഡിഎന്‍എ യുടെ അനുക്രമം മനസ്സിലാക്കുന്നതിനുമുള്ള മാര്‍ഗങ്ങള്‍ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തതോടെ ജീനുകളുടെ സ്ഥാന നിര്‍ണയ പ്രക്രിയ ലഘൂകരിക്കപ്പെട്ടു. ക്ളോണ്‍ ചെയ്ത ജീനുകള്‍ പ്രോബുകള്‍ (Probes) ആയി ഉപയോഗിച്ച് ക്രോമസോമുകളില്‍ ജീനുകളുടെ സ്ഥാനനിര്‍ണയം നടത്തിവരുന്നു. ഉദാഹരണമായി റേഡിയോ ആക്റ്റീവ് ലേബലുകള്‍ ചെയ്ത് വേര്‍തിരിച്ചെടുത്ത മനുഷ്യ ജീനുകള്‍ അതുപോലുള്ള ഹാംസ്റ്റര്‍ ഹൈബ്രിഡ് (Hamster hybrid) കോശങ്ങളിലെ ജീനുകളെ തിരിച്ചറിയുന്നതിന് ഉപയോഗപ്പെടുത്തിവരുന്നു.
പ്രത്യേക ജീനുകളുടെ സ്ഥാനനിര്‍ണയത്തിന് അനേകം പ്രായോഗിക ഗുണങ്ങളുണ്ട്. വൈദ്യശാസ്ത്രരംഗത്ത് ക്രോമസോമിലെ ഘടനാപരമായ വൈകല്യങ്ങള്‍ കണ്ടെത്തി ജന്മനാ ഉണ്ടാകുന്ന രോഗങ്ങളെക്കുറിച്ചും അവയുടെ ചികിത്സാരീതികളെക്കുറിച്ചും മനസ്സിലാക്കാന്‍ സാധിക്കും. ചില പ്രത്യേകതരം അര്‍ബുദ രോഗങ്ങള്‍ക്കും ക്രോമസോമിലെ ഘടനാപരമായ വ്യത്യാസങ്ങളുമായി ബന്ധമുള്ളതായി കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്. തന്മാത്രാതലത്തില്‍ ജനിതക കുറവുകള്‍ തിരിച്ചറിഞ്ഞാല്‍ രോഗകാരണം കണ്ടുപിടിക്കാന്‍ സാധിക്കും. സിക്കിള്‍ കോശ അനീമിയ (sickle cell anaemia) എന്ന രോഗം ഡിഎന്‍എ യിലെ ഒരു ന്യൂക്ളിയോറ്റൈഡിനു സംഭവിക്കുന്ന മാറ്റവുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.
ജനിതക പുനഃസംയോജന ഡിഎന്‍എ (Genetic recombinant DNA). ജനിതക എന്‍ജിനീയറിങ് എന്നറിയപ്പെടുന്ന ജനിതക പുനഃസംയോജന ഡിഎന്‍എ സാങ്കേതികവിദ്യ തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്രത്തിലെ പ്രധാന കണ്ണിയാണ്. ജനിതക എന്‍ജിനീയറിങ് 1970-നു ശേഷമാണ് രൂപംകൊണ്ടതെങ്കിലും ശാസ്ത്രരംഗത്തും വൈദ്യശാസ്ത്രരംഗത്തും കാര്‍ഷികരംഗത്തും സാമൂഹ്യരംഗത്തും മനുഷ്യന് ഉപകാരപ്രദമായ ഒട്ടേറെ കാര്യങ്ങള്‍ ചെയ്യാന്‍ കഴിയും എന്ന് തെളിയിച്ചു കഴിഞ്ഞു. ഡിഎന്‍എ സംയോജനം എന്നു പറയുന്നത് ഡിഎന്‍എ യുടെ രണ്ടു ഭാഗങ്ങള്‍ തമ്മില്‍ യോജിപ്പിക്കുക എന്നാണ് അര്‍ഥമാക്കുന്നതെങ്കിലും തന്മാത്രാതലത്തില്‍ നടക്കുന്ന ജീനുകളുടെ പുനര്‍ക്രമീകരണത്തിനും ജീനുകള്‍ ഒഴിവാക്കുന്നതിനും കോശങ്ങളില്‍ ഡിഎന്‍എ ഖണ്ഡങ്ങള്‍ കൂട്ടിച്ചേര്‍ക്കുന്നതിനും ഡിഎന്‍എ പുനഃസംയോജനം എന്ന പേര് പറയാം.
ജീനുകളുടെ അനുക്രമങ്ങളാണ് കോശങ്ങളുടേയും കലകളു ടേയും അവയവങ്ങളുടേയും ഘടനാപരവും ധര്‍മപരവുമായുള്ള സവിശേഷതകള്‍ നിശ്ചയിക്കുന്നത്. അതിനാല്‍ ഡിഎന്‍എ പുനഃ സംയോജനത്തിലൂടെ ജീവജാലങ്ങളില്‍ സ്വഭാവങ്ങള്‍ക്ക് വ്യതിയാനങ്ങളുണ്ടാക്കാന്‍ സാധിക്കും. ചില ജീനുകളുടെ പ്രവര്‍ത്തനം മന്ദീഭവിപ്പിക്കുവാനോ ഉത്തേജിപ്പിക്കുവാനോ ഡിഎന്‍എ സംയോ ജനത്തിലൂടെ സാധ്യമാകും.
അടുത്തകാലത്ത് തന്മാത്രാശാസ്ത്രത്തില്‍ ഉണ്ടായിട്ടുള്ള ഗവേഷണ ഫലങ്ങളാണ് ജനിതക എന്‍ജിനീയറിങ്ങിനു വഴിതെളിച്ചത്. എന്‍ഡോന്യൂക്ളിയേസ് എന്‍സൈമു(Endonuclease enzyme)കളുടെ കണ്ടുപിടിത്തത്തോടെ ഡിഎന്‍എയുടെ പ്രത്യേക ഭാഗങ്ങളില്‍ വച്ച് മുറിക്കുന്നതിനും അവ വീണ്ടും സംയോജിപ്പിക്കുന്നതിനും കഴിഞ്ഞു. ഈ എന്‍സൈമുകള്‍ക്ക് പ്രത്യേക തരത്തിലുള്ള ഡിഎന്‍എ അനുക്രമങ്ങള്‍ തിരിച്ചറിയുന്നതിനും ഈ ഭാഗത്തുവച്ച് മുറിക്കുന്നതിനും ഉള്ള കഴിവുണ്ട്. ഡിഎന്‍എ ലൈഗേസിന്റെ സഹായത്താല്‍ ഡിഎന്‍എ കഷണങ്ങള്‍ തമ്മില്‍ സംയോജിപ്പിക്കുന്നതിനും കഴിയും.
ജനിതക അനുക്രമ വാഹകര്‍. ബാക്ടീരിയയില്‍ കാണുന്ന ഇരട്ട സ്ട്രാന്‍ഡ് (strand) ഉള്ള ഡിഎന്‍എ തന്മാത്രകളാണ് പ്ളാസ്മിഡുകള്‍ (plasmids). ഇവയ്ക്ക് ക്രോമസോമിന് പുറത്തുവച്ച് വര്‍ധിക്കുന്നതിനുള്ള (replication) കഴിവുള്ളതിനാല്‍ ജീനുകളുടെ അനുക്രമം അടങ്ങിയ ഡിഎന്‍എ കഷണങ്ങള്‍ ഉള്‍ക്കൊള്ളാന്‍ സാധിക്കുന്നു. ബാക്ടീരിയ്ക്കുള്ളില്‍ സംവര്‍ധനത്തിനു കഴിവുള്ളതിനാല്‍ ബാക്ടീരിയ ഫേജുകളും ചില ജന്തുക്കളില്‍ കാണുന്ന വൈറസുകളുടെ വെക്ടറുകളായി ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ട്. ഇത്തരം വെക്ടറുകള്‍ ക്ളോണിങ് വെക്ടറുകള്‍ എന്ന് അറിയപ്പെടുന്നു. ക്ളോണ്‍ ചെയ്ത ജീനുള്ള വെക്ടറുകള്‍ ആതിഥേയ കോശങ്ങളില്‍ സംവര്‍ധനം (replication) ചെയ്യുന്നു.
പുനര്‍ സംയോജിച്ച ജീനുകളുടെ പ്രവേശനം. ജനിതക അനുക്രമങ്ങള്‍ വേര്‍തിരിച്ചെടുത്ത ഡിഎന്‍എ കഷണങ്ങളുടെ രൂപത്തിലോ ക്ളോണ്‍ചെയ്ത പ്ളാസ്മിഡ് വെക്ടറുകളുടെ രൂപത്തിലോ ആതിഥേയ കോശങ്ങളില്‍ പ്രവേശിക്കുന്നു. ഡിഎന്‍എ മുഖാന്തരമുള്ള ജീന്‍ മാറ്റത്തെ ഡിഎന്‍എ മീഡിയേറ്റഡ് ജീന്‍ ട്രാന്‍സ്ഫര്‍ (DNA mediated gene transfer) എന്നു പറയുന്നു. കാത്സ്യം സള്‍ഫേറ്റുമായി പ്രവര്‍ത്തിക്കുമ്പോള്‍ കോശസ്തരത്തിലൂടെ ഡിഎന്‍എ കടത്തിവിടത്തക്കവണ്ണം ആയിത്തീരുന്നു. ക്ളോണ്‍ ചെയ്ത ജീന്‍ അനുക്രമങ്ങളുള്ള കോശങ്ങള്‍ നിര്‍ധാരണം ചെയ്തെടുക്കുകയാണ് അടുത്തപടി. അതിനു പല മാര്‍ഗങ്ങളും ഉണ്ട്. ക്ളോണ്‍ അടങ്ങിയിട്ടുള്ള പ്ളാസ്മിഡുകളുടെ ബാക്ടീരിയങ്ങള്‍ ചില പ്രത്യേകം ആന്റിബയോട്ടിക്കുകള്‍ക്ക് എതിരെയുള്ള പ്രതിരോധം നോക്കി വേര്‍തിരിച്ചെടുക്കാനാകും. ഇതു കൂടാതെ ന്യൂക്ളിയിക് അമ്ള സങ്കരണം (nucleic acid hybridisation) എന്ന മാര്‍ഗമുപയോഗിച്ചും ക്ളോണ്‍ ചെയ്ത ജീനുകളുള്ള ബാക്ടീരിയകളേയും സസ്യകോശങ്ങളേയും ജന്തുകോശങ്ങളേയും തിരിച്ചറിയാന്‍ കഴിയും.
ബാക്ടീരിയയുടെ പ്ളാസ്മിഡുകളില്‍ ക്ളോണ്‍ ചെയ്തിരിക്കുന്ന ജീനുകളുടെ കൂടുതല്‍ പതിപ്പുകള്‍ ഉണ്ടാക്കുന്നതിന് ആതിഥേയ കോശങ്ങള്‍ ആന്റിബയോട്ടിക്കുകളുമായി പ്രവര്‍ത്തിച്ചാല്‍ മതിയാ കും. ഈ ആന്റിബയോട്ടിക്കുകള്‍ ബാക്ടീരിയയിലുള്ള ക്രോമസോം വര്‍ധനയെ തടയും. അതേസമയം ക്ളോണ്‍ ചെയ്ത ജീനുള്ള പ്ളാസ്മിഡ് പുതിയ പതിപ്പുകള്‍ ഉണ്ടാക്കുന്നതിന് തടസ്സം നില്ക്കുകയുമില്ല. ക്ളോണ്‍ ചെയ്ത മനുഷ്യ ജീനുകളുടെ പ്രകടനം സ്വാഭാവിക ജീനുകളില്‍ നിന്നോ, മറ്റു ജീനുകളില്‍ നിന്നോ ആതിഥേയ കോശങ്ങളുടെ ജീന്‍ അനുക്രമങ്ങളില്‍ നിന്നോ ഉള്ള നിയന്ത്രണ ജീന്‍ അനുക്രമങ്ങള്‍ (regulatory gene sequences) ഉപയോഗിച്ച് സാധ്യമാക്കാം. പ്രകടനം എങ്ങനെ ആയിരിക്കണം എന്നുള്ളതിനെ ആശ്രയിച്ചാണ് ക്ളോണ്‍ ചെയ്ത ജീനുമായി ബന്ധപ്പെട്ട നിയന്ത്രണ അനുക്രമങ്ങള്‍ തിരഞ്ഞെടുക്കപ്പെടുന്നത്. ഉദാഹരണമായി ക്ളോണ്‍ ചെയ്ത മനുഷ്യ ജീന്‍ ഉള്ള ബാക്ടീരിയ കൂടുതല്‍ പ്രോട്ടീന്‍ ഉത്പാദിപ്പിക്കണമെങ്കില്‍, ക്ളോണ്‍ചെയ്ത മനുഷ്യ ജീന്‍ ബാക്ടീരിയയിലെ നിയന്ത്രണ അനുക്രമങ്ങളുമായി നിയന്ത്രണത്തിലായിരിക്കണം.
പ്രായോഗിക നേട്ടങ്ങള്‍. ചികിത്സാരംഗത്ത് പ്രാധാന്യം അര്‍ഹിക്കുന്ന രണ്ട് ജീനുകളാണ് ഇന്‍സുലിന്‍ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന ജീനും വളര്‍ച്ച നിയന്ത്രിക്കുന്ന ഹോര്‍മോണ്‍ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന ജീനും. ഈ ജീനുകള്‍ വേര്‍തിരിച്ച് ബാക്ടീരിയകളില്‍ പ്രവേശിപ്പിച്ച് ജൈവശാസ്ത്രപരമായി പ്രവര്‍ത്തന ശേഷിയുള്ള ഹോര്‍മോണു കള്‍ ഉത്പാദിപ്പിക്കുവാന്‍ കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്. ജൈവസംശ്ളേഷണത്തിലൂടെ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന ഇന്‍സുലിന്‍ പ്രമേഹരോഗ ചികിത്സയില്‍ വളരെ പ്രയോജനകരമാണ്. അതുപോലെ ക്ളോണ്‍ ചെയ്ത ജീനുകളില്‍ നിന്ന് ജൈവസംശ്ളേഷണത്തിലൂടെ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന മനുഷ്യന്റെ വളര്‍ച്ച നിയന്ത്രിക്കുന്ന ഹോര്‍മോണ്‍, വളര്‍ച്ചാ വൈകല്യമുള്ള കുട്ടികളെ ചികിത്സിക്കുന്നതിന് ഉപകാരപ്രദമാണ്.
ജനിതക പുനഃസംയോജന ഡിഎന്‍എ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ പ്രായോഗിക നേട്ടങ്ങള്‍ ചികിത്സാരംഗത്തു മാത്രം ഒതുങ്ങി നില്ക്കുന്നില്ല. കാര്‍ഷികവിളകളുടേയും കന്നുകാലികളുടേയും ഗുണനിലവാരം ഉയര്‍ത്തുന്നതിന് ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ പര്യാപ്തമാണ്. മണ്ണിന്റെ ഫലഭൂയിഷ്ഠത നിലനിര്‍ത്തുന്നതിന് നൈട്രജന്‍ ആഗിരണം ചെയ്യാന്‍ കഴിവുള്ള ജീനുകള്‍ പയര്‍ചെടിയില്‍ നിന്ന് മറ്റു കാര്‍ഷിക വിളകളിലേക്കു മാറ്റാന്‍ സാധിക്കും. ബാസില്ലസ് തൂറിഞ്ചിയന്‍സിസ് (Basillus thuringiensis) എന്ന ബാക്ടീരിയയില്‍ കാണുന്ന വിഷവസ്തു (toxin) ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന ജീന്‍ (Bt gene) വേര്‍തിരിച്ച് മറ്റു കാര്‍ഷികവിളകളിലേക്ക് മാറ്റി കീടപ്രതിരോധമുള്ള ചെടികള്‍ ഉത്പാദിക്കാമെന്ന് തെളിയിച്ചുകഴിഞ്ഞു. കളനാശിനി പ്രതിരോധമുള്ള ജീനുകള്‍ വേര്‍തിരിച്ചെടുത്ത് ക്ളോണ്‍ ചെയ്യാന്‍ കഴിഞ്ഞത് കളനിയന്ത്രണത്തിലും സഹായകരമായിട്ടുണ്ട്.
'ഗോള്‍ഡന്‍ റൈസ്' പോലുള്ള പോഷകമൂല്യ വര്‍ധനവ് വരു ത്തിയ വിളയിനങ്ങളും തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്രത്തിന്റെ നേട്ടങ്ങളു ടെ പട്ടികയില്‍പ്പെടുന്നു. നെല്‍ച്ചെടികള്‍ക്ക് പൊതുവേ ബീറ്റാക രോട്ടിന്‍ സംശ്ളേഷണം ചെയ്യുന്നതിനുള്ള കഴിവില്ല. നെന്മണിയുടെ വളര്‍ച്ചയുടെ ആദ്യഘട്ടത്തില്‍ എന്‍ഡോസ്പേമില്‍ ജറൈനല്‍ ജറാനില്‍ പൈറോ ഫോസ്ഫേറ്റ് എന്ന ഒരു സംയുക്തം സംശ്ളേ ഷണം ചെയ്യുന്നുണ്ട്. ഇത് ബീറ്റാകരോട്ടിന്റെ സംശ്ളേഷണപാത യിലെ ഒരു സംയുക്തമാണ്. ഇത് ബീറ്റാകരോട്ടിനായി മാറ്റപ്പെടണ മെങ്കില്‍ ജൈവസംശ്ളേഷണ പാതയില്‍ നാല് എന്‍സൈമുകളുടെ പ്രവര്‍ത്തനം ആവശ്യമാണ്. ജീന്‍ ക്ളോണിങ്ങിലൂടെ ഡാഫഡില്‍ എന്ന സസ്യത്തില്‍ നിന്ന് രണ്ട് ജീനുകളും എര്‍വീനിയ യൂറിഡോ വോറ എന്ന ബാക്ടീരിയയില്‍ നിന്ന് രണ്ട് ജീനുകളും സംയോജി പ്പിച്ചാണ് ബീറ്റാ കരോട്ടിന്‍ സംശ്ളേഷണം ചെയ്യാന്‍ കഴിവുള്ള 'ഗോള്‍ഡന്‍ റൈസ്' വികസിപ്പിച്ചെടുത്തത്. നെല്ല് മുഖ്യാഹാരമായ ഏഷ്യന്‍ രാജ്യങ്ങളിലെ ജീവകം എ-യുടെ കുറവ് പരിഹരിക്കുന്ന തിന് ഇത് സഹായിക്കും.
തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്രം ഇപ്പോഴും വളര്‍ച്ചയുടെ പാതയിലാണ്. ശാസ്ത്രലോകത്ത് വിപ്ളവകരമായ മാറ്റങ്ങള്‍ ഉണ്ടാക്കുന്നതിന് ഈ ശാസ്ത്രശാഖ പര്യാപ്തമാണെന്ന് ഇതിനകം തെളിയിച്ചുകഴിഞ്ഞു.
(ഡോ. ഡി. വിത്സന്‍)
