శాస్త్ర విజ్ఞానము ఇప్పుడు మిగతా భారతీయ భాషల్లో కూడా... ఇక్కడ నొక్కి చూడండి. For Science in Tamil Language. Please Click here.

జ్వీవరసాయన చర్యలలో విశ్వజనీనత

Posted by V Srinivasa Chakravarthy Saturday, June 20, 2020

ఉత్పరివర్తన చేత, ఎంపిక చేత పరిణామం ముందుకు సాగుతుంది. డీ.ఎన్.. పాలిమరేజ్ అనే ఎంజైమ్ ద్విగుణీకరణ (replication) లో పొరబాటు చేసినప్పుడు ఉత్పరివర్తన జరగొచ్చు. కాని అది చాలా అరుదుగానే పొరబాటు చేస్తుంది. రేడియో థార్మికత, సూర్యుడి నుండి వచ్చే అతినీలలోహిత కిరణాలు (ultraviolet rays), కాస్మిక్ కిరణాలు, పరిసరాలలోని విషపూరిత పదార్థాలుమొదలైన వాటి వల్ల ఉత్పరివర్తనలు ఏర్పడతాయి. అవన్నీ న్యూక్లియోటైడ్ లలో మార్పులు తీసుకువస్తాయి. ప్రభావాల వల్ల న్యూక్లియోటైడ్ దారాలలో చిక్కుముళ్లు పడతాయి. ఉత్పరివర్తన వేగం మరీ ఎక్కువైతే నాలుగు బిలియన్ సంవత్సరాల పరిణామ లబ్ధిని కోల్పోతాం. వేగం మరీ తక్కువైతే పర్యావరణంలో భవిష్యత్తులో వచ్చే మార్పులకి అనుగుణంగా మరింత సమర్ధవంతంగా మారగలిగే వైవిధ్యాలు ఏర్పడకుండా పోతాయి. జీవపరిణామం జరగాలంటే ఉత్పరివర్తనకి, ఎంపికకి మధ్య  చక్కని సమతూనిక ఏర్పడాలి. అలాంటి సమతూనిక ఏర్పడినప్పుడు అద్భుత అనుకరణలు సంభవిస్తాయి.

ఒక్క డీ.ఎన్.. న్యూక్లియోటైడ్ లో మార్పు వచ్చిందంటే, డీ.ఎన్.. ప్రోటీన్ నైతే కోడ్ చేస్తోందో ప్రోటీన్ లో ఒక అమినో ఆసిడ్ లో మార్పు వస్తుంది. ఐరోపా వారసత్వం గల వ్యక్తులలోని ఎర్రకణాలు ఇంచుమించుగా గోళాకారంలో ఉంటాయి. ఆఫ్రికా వారసత్వం గల కొందరిలో ఎర్ర కణాలు కొడవళ్ల లాగానో, అర్థచంద్రాకృతిలోనో ఉంటాయి. కొడవంటి కణాలలో ఆక్సిజన్ ని మోసుకుపోయే సమర్ధత కాస్త తక్కువగా ఉంటుంది. కనుక అలాంటి కణాలు ఉన్నవారిలో ఒక రకమైన ఎనీమియా (anemia) ఉంటుంది. అయితే అలాంటి కణాలు మలేరియాకి ప్రతికూలంగా రోగనిరోధకతని అందిస్తాయి కూడా. చావు కన్నా ఎనీమియా  నయం అనడంలో సందేహం లేదు. రక్తలక్షణాలలో ఇలాంటి ముఖ్యమైన మార్పు సామాన్య మానవ కణంలోని డీ.ఎన్.. లోని పది బిలియన్ న్యూక్లియోడైడ్ లలో ఒక న్యూక్లియోటైడ్ లో వచ్చిన దోషం మాత్రమే! సందర్భంలో రక్తకణాలలో వచ్చిన మార్పు వాటి ఫోటోలలో కూడా స్పష్టంగా తెలుస్తుంది. ఇక ఇతర న్యూక్లియోటైడ్ లలో మార్పుల వల్ల వచ్చే పర్యవసానాలు ఎలా ఉంటాయో ఇప్పటికీ మనకి స్పష్టంగా తెలియదు.

చెట్లకి మనబోటి మనుషులకి పెద్దగా పోలిక ఉండదు. ఒక చెట్టు ప్రపంచాన్ని చూసే తీరుకి మనం చూసే తీరుకి మధ్య కూడా చాలా తేడా ఉంటుంది. కాని సూక్ష్మస్థాయిలో, జీవనలయలని శాసించే అణుజాలపు కేంద్రం వరకు పోతే, చెట్లకి మనకి పెద్దగా తేడా వుండదు. అనువంశికత కోసం ఇద్దరం న్యూక్లీక్ ఆసిడ్లే వాడుతాము. కణాల రసాయన చర్యని నియంత్రించడం కోసం ఇద్దరం ప్రోటీన్లనే ఎంజైమ్ లుగా వాడుతాము. ఇంకా కచ్చితంగా చెప్పాలంటే న్యూక్లీక్  ఆసిడ్ సమాచారాన్ని ప్రోటీన్ సమాచారం రూపంలోకి అనువదించడానికి ఇద్దరం ఒకే రహస్య నిఘంటువు (code book)  ని వాడుతాము. అంతేకాదు, మొత్తం గ్రహం మీద ఉండే జీవరాశులు అన్నీ ఇంచుమించు అదే పుస్తకాన్ని వాడుతాయి[1]

అదెలా జరిగింది? అణుస్థాయిలో అంత అద్భుతమైన ఏకత్వం ఎలా సంభవించింది? చెట్లు, మనుషులు, సొర చేపలు, శిలీంధ్రాలు, పారమీషియాలు మొదలైనవన్నీ, భూమి తొలి దశలలో, జీవారంభంలో ఒక ఏకైక పూర్వీకుడి నుండి అవరించాయి అని ప్రశ్నకి వివరణగా ఇస్తుంటారు. ఇంతకీ కీలకమైన జీవరసాయనాలు ఎలా పుట్టుకొచ్చాయి?

కార్నెల్ విశ్వవిద్యాలయంలో మా ప్రయోగశాలలో రంగంలో కొన్ని ఆసక్తికరమైన పరిశోధనలు చేస్తున్నాం. జీవావిర్భావానికి పూర్వం భూమి మీద ఎలాంటి కర్బనరసాయనాలు ఉండేవి అన్న ప్రశ్నని శోధించడం మా పరిశోధనా లక్ష్యాలలో ఒకటి. ఆదిమ భూమి మీద ఉండే వాయువులనిఅంటే హైడ్రోజెన్, నీరు, అమోనియా, మీథేన్, హైడ్రోజెన్ సల్ఫయిడ్ మొదలైనవితీసుకుని వాటికి విద్యుత్ రవ్వతో సంపర్కం కలిగిస్తాం. ( రకమైన వాయు మిశ్రమం నేడు జూపిటర్ మీద కూడా కనుక్కోబడింది. అంతే కాదు. విశ్వం మొత్తం అలాంటి వాయుమిశ్రమం దొరుకుతుంది.) 

విద్యుత్ రవ్వలు వాతావరణంలో ఉరుములకి ప్రతినిధులు. ఇవి కూడా ప్రాచీన భూమి మీద ఉండేవి, నేడు జూపిటర్ మీద ఉంటాయి. చర్య జరిగే పాత్ర మొదట్లో పారదర్శకంగా ఉంటుందిఅందులోని వాయువులన్నీ రంగులేనివి, అదృశ్యమైనవి. కాని పది నిముషాల పాటు విద్యుత్ రవ్వల సంపర్కం కలగగానే చిత్రమైన గోధుమ రంగు పదార్థం నెమ్మదిగా పాత్ర లోపలివైపు చారలుగా ఏర్పడడం కనిపిస్తుంది. పాత్ర లోపలి భాగం పారదర్శకతని కోల్పోతుంది. చిక్కని కాఫీ రంగు తారు ముద్ద లాంటి పదార్థంతో కప్పివేయబడుతుంది. అందుకు బదులుగా అతినీలలోహిత కాంతులు (ఆదిమ సూర్యుడి తేజాన్ని తలపించేలా) ప్రసరించినా ఫలితాలు ఇంచుమించు అలాగే ఉంటాయి. తారు ముద్దలా ఏర్పడ్డ పదార్థం ఎన్నో సంక్లిష్టమైన కర్బన రసాయనాల మిశ్రమం. ప్రోటీన్లు, న్యూక్లీక్ ఆసిడ్లు మొదలైన జీవ అణువులలో ఉండే అంశాలు కొన్ని అందులో దొరికాయి. దీన్ని బట్టి జీవపదార్థానికి చెందిన మూలాంశాలని సులభంగానే తయారు చెయ్యొచ్చని అర్థమవుతోంది.

ఇలాంటి ప్రయోగాలు మొట్టమొదట 1950 లలో స్టాన్లీ మిల్లర్ చేశాడు. రోజుల్లో మిల్లర్ హరోల్డ్ యూరే వద్ద పి.హెచ్.డి. చేస్తుండేవాడు. భూమి మీద ప్రప్రథమ వాతావరణం హైడ్రోజెన్ వాయు పూర్ణమై ఉండేదని యూరే ప్రగాఢంగా నమ్మేవాడు. కొన్ని రసాయన పరిణామాల వల్ల హైడ్రోజెన్ భూమి నుండి అంతరిక్షంలోకి తప్పించుకుపోయింది. కాని అతిభారమైన జూపిటర్ నుండి మాత్రం అలా తప్పించుకోలేకపోయింది. భూమి నుండి అలా హైడ్రోజెన్ తప్పించుకోక ముందే భూమి మీద జీవం ఆవిర్భవించింది. ఇదీ యూరే సిద్ధాంతం. కాబట్టి ప్రప్రథమ భూమి మీద వాతావరణానికి చెండిన వాయుమిశ్రమానికి విద్యుత్ రవ్వలు సోకనిస్తే రహస్యం బయటపడుతుందని యూరే సూచించాడు. అలా చేస్తే ఏం జరుగుతుందని ఎవరో అడిగారు. “బైల్ స్టయిన్” (beilstein) అన్నాడు యూరే. బైల్ స్టయిన్ అనేది కర్బన రసాయనాలని వర్ణించే, 28 సంపుటాలు గల, ఒక భారమైన జర్మన్ గ్రంథావళి.


స్టాన్లీ మిల్లర్ ప్రయోగం ఏం చెప్తుంది?

భూమి మీద తొలినాళ్లలో ఉండే వాయుమిశ్రమాలకి, రసాయన బంధాలు తెగగొట్టే విధంగా, ఏదో ఒకరకమైన శక్తి మూలంతో సంపర్కం కలుగజేస్తే, జీవపదార్థపు పునాదిరాళ్లని తయారు చేయొచ్చు. అయితే అలాంటి ప్రయొగం చేసినప్పుడు ప్రయోగ పాత్రలో మిగిలినవి జీవన సంగీత స్వరాలు మాత్రమే. సంగీతం మాత్రం అందకుండా ఎలాగో ఆవిరైపోయింది. అలా ఏర్పడ్డ రసాయన పునాదిరాళ్లని సరైన వరుసక్రమంలో ఏర్పాటు చెయ్యాలి. జీవం అంటే కేవలం ప్రోటీన్లలో ఉండే అమినో ఆసిడ్లు, న్యూక్లీక్ ఆసిడ్ లో ఉండే న్యూక్లియోటైడ్ లు మాత్రమే కావు. అయితే మూలాంశాలని సరాలుగా అల్లడంలో కూడా కొంత ప్రగతి సాధించబడింది. ఆదిమ భూమికి చెందిన పరిస్థితులని పోలిన పరిస్థితుల్లో అమినో ఆసిడ్లని కూర్చి ప్రోటీన్లని పోలిన అణువులని కృత్రిమంగా తయారు చెయ్యడానికి వీలయ్యింది. వాటిలో కొన్ని ఎంజైమ్ లలా రసాయన చర్యల మీద అంతో ఇంతో ప్రభావం చూపిస్తాయి. కొన్ని డజన్ల   న్యూక్లియో టైడ్ లని కూర్చి చిన్న న్యూక్లీక్ ఆసిడ్ దారాలని సంయోజించడానికి వీలయ్యింది. పరిక్షా నాళంలో సరైన పరిస్థితులని కల్పిస్తే, చిన్న న్యూక్లీక్ ఆసిడ్లు వాటి ప్రతిని అవి చేసుకోగలగడం కనిపిస్తుంది.

ఇంతవరకు జరిగిన ప్రయోగాలలో కూడా ఆదిమ భూమికి చెందిన వాయువులని నీటితో కలిపితే, ప్రయోగం చివర్లో మిశ్రమం లోంచి ఏదో పాక్కుంటూ బయటికి రావడం జరగలేదు. మనిషికి తెలిసిన అతి చిన్న సూక్ష్మజీవాలని వైరాయిడ్ (viroids)  అంటారు. వీట్లో 10,000  కన్నా తక్కువ పరమాణువులు ఉంటాయి. పంట చేలలో  అవి తెగులు పుట్టిస్తాయి. అవి మితగా జీవాల లాగా మరింత సరళ జీవాల నుండి వికాసం చెందలేదు.  అవి వాటి కన్నా మరింత సంక్లిష్ట జీవాల నుండి ఇటీవలి కాలంలోనే పరిణామం చెందాయి. అసలు అంతకన్నా చిన్న వస్తువుని సజీవమైనదిగా ఊహించుకోవడం కష్టం. వైరాయిడ్ లలో అనితరంగా న్యూక్లీక్  ఆసిడే ఉంటుంది.  విషయంలో వీటికి వైరస్ లకి మధ్య తేడా వుంది. వైరస్ మీద ప్రోటీన్ తొడుగు కూడా ఉంటుంది. వీటిలో ఒక ఆర్.ఎన్.. సూత్రం సరళ రేఖాకారం లోనో, వృత్తాకారంలోనో ఏర్పాటై ఉంటుంది. వైరాయిడ్ లు అంత సూక్ష్మమైనవి అయినా పుష్కలంగా,   వృద్ధి చెందుతాయి. ఎందుకంటే అవి పరాన్నభుక్కులు (parasites). ఆతిథేయ జీవాల మీద అలుపు తెలియకుండా పడి తిని బతుకుతాయి. వైరస్ లాగానే అవి మరింత పెద్దవైన, సక్రమంగా పని చేస్తున్న కణాల లోని అణుయంత్రాంగాన్ని లోబరుచుకుని, మరిన్ని కణాలు పుట్టించే కర్మాగారాలలా పని చేసే కణాలని మరిన్ని వైరాయిడ్ లని పుట్టించే కర్మాగారాలుగా మార్చివేస్తాయి.

మనకి తెలిసిన అతి చిన్న స్వేచ్ఛా సంచారక జీవాల పేరు PPLO (pleuropneumonia-like organisms). అలాంటివే మరి కొన్ని ఇతర సూక్ష్మ జీవాలు కూడా ఉన్నాయి. వీటిలో ఒక్కొక్క దాంట్లో సగటున యాభై మిలియన్ పరమాణువులు ఉంటాయి. జీవులు స్వావలంబనం  కలిగి ఉండాలి కనుక వైరాయిడ్ కన్నా, వైరస్ కన్నా మరింత సంక్లిష్టమై ఉండాలి. కాని మరీ సరళమైన జీవరూపాలకి నేటి పృథ్వీ వాతావరణం మరీ అంత సానుకూలంగా ఉండదు. ఇలాంటి జీవాలు పాపం మనుగడ కోసం చాలా కృషి చెయ్యాలి. భక్షకుల బారిన పడకుండా జాగ్రత్తపడాలి. కాని మన గ్రహం యొక్క తొలిదశలలో, వాతావరణంలో హైడ్రోజెన్ పుష్కలంగా దొరికేది కనుక, వాటి మీద సూర్యకాంతి కర్బన రసాయన అణువులని తయారుచేసేది కనుక, అత్యంత సరళమైన, పరాన్నభుక్కులు కాని సూక్ష్మజీవాలకి నిలువనీడ దొరికేది. వాటికి కొద్దో గొప్పో  జీవన అవకాశాలు ఉండేవి. మొట్టమొదటి జీవరాసులు కొన్ని వందల న్యూక్లియోటైడ్ పొడవున్న స్వేచ్ఛాయుత వైరాయిడ్ లాంటివి అయ్యుండొచ్చు.  [ఇరవయ్యవ] శాతాబ్దం అంతానికల్లా అలాంటి సుక్ష్మ జీవాలని రసాయనిక మూలాంశాల నుండి నిర్మించడం సాధ్యమవుతుందేమో. జీవన మూలాల గురించి, జెనెటిక్ కోడ్ యొక్క మూలాల గురించి అర్థం చేసుకోడానికి ఇంకా ఎంతో ఉంది. కాని అలాంటి ప్రయోగాలని ఇప్పటికి కొన్ని దశాబ్దాలుగా మాత్రమే చేస్తున్నాం. కాని ప్రకృతి మనకన్నా నాలుగు బిలియన్ సంవత్సరాల ముందే అలాంటి ప్రయోగాలు మొదలుపెట్టింది. విధంగా చూస్తే ఇంతవరకు మనం సాధించిన పురోగతి మరీ అంత దారుణంగా ఏమీ లేదనే చెప్పాలి.

అలాంటి ప్రయోగాలలో భూమికి మాత్రమే ప్రత్యేకమైన ప్రయోగాలేవీ లేవు. మొట్టమొదటి వాయువులు, శక్తి మూలాలు విశ్వమంతా లభ్యమవుతాయి. మన ప్రయోగశాలల గాజుపాత్రలలో జరిగే రసాయన చర్యల లాంటివే తారాంతర అంతరిక్షంలో కర్బన రసాయనాల సృష్టికి, ఉల్కలలో దొరికే అమినో ఆసిడ్లకి కారణం కావచ్చు. మొత్తం పాలపుంత గెలాక్సీ అంతటా ఉండే కొన్ని కోట్ల ప్రపంచాలలో ఇలాంటి రసాయన పరిణామమే సంభవించి ఉండొచ్చు. జీవన అణువులు విశ్వమంతా విస్తరించి ఉన్నాయి.

మరేదైనా గ్రహం మీద కూడా ఇక్కడి లాంటి జీవరసాయన చర్యలే జరుగుతున్నా, అక్కడ ఏర్పడ్డ జీవాలు భూమి మీద జీవాలని పోలి ఉండాల్సిన అవసరం లేదు. విభ్రాంతి కలిగించే జీవన వైవిధ్యం మనకి భూమి మీద కనిపిస్తుంది. ఇక్కడ మనకి కనిపించే జీవరాశులన్నీ ఒకే గ్రహం మీద పరిణామం చెందినవని, వాటన్నిటికీ మూలమైన జీవరసాయన ధర్మాలు ఒక్కటేనని తలచుకుంటే ఆశ్చర్యం కలుగుతుంది. ఇతర గ్రహాల మీద ఉండే జంతు, వృక్ష జాతులు మనకి ఇక్కడ కనిపించే జీవరాశుల కన్నా చాలా భిన్నంగా ఉండొచ్చు. అయితే అక్కడక్కడ కొన్ని సామాన్య లక్షణాలు కనిపించొచ్చునేమో. ఎందుకంటే ఒకరకమైన పరిసరాలలో ఏర్పడే సమస్యకి ఒక విధమైన శ్రేష్ఠమైన పరిష్కారమే ఉంటుందేమో. ఉదాహరణకి ప్రాణికి రెండు కళ్లు అవసరం కావడం. సామాన్య దృశ్య కాంతి విషయంలో, రెండు కళ్లతో చూస్తే దూరం తెలుసుకోవచ్చు. కాని పరిణామ ప్రక్రియలలో అంతర్లీనంగా ఉండే యాదృచ్ఛికత వల్ల మనకి తెలిసిన జీవాల కన్నా చాలా భిన్నమైన అన్యధరా జీవాలు (extraterrestrial life) ఉంటే ఆశ్చర్యపోనక్కర్లేదు.
(ఇంకా వుంది)


[1] భూమి మీద ఉండే సమస్త జీవరాసులలో ఉండే అన్ని భాగాలలోను ఉండే జెనెటిక్ కోడ్ పూర్తిగా ఒక్కటి కాదని ప్రస్తుతం మనకు తెలుస్తోంది. డీ.ఎన్.ఏ. లో ఉండే సమాచారం కణంలో మైటోకాండ్రియాలో ఉండే ప్రోటీన్ సమాచారంగా అనులిఖించబడినప్పుడు (transcription) వేరే కోడ్ బుక్ వాడబడుతోందని తెలుస్తోంది. ఈ ఆధారాల బట్టీ చూస్తే మైటోకాండ్రియాల, కేంద్రకాల మధ్య సుదీర్ఘమైన పరిణామాత్మక వేర్పాటు ఉన్నట్టు కనిపిస్తోంది. దీన్ని బట్టి మైటోకాండ్రియా ఒకప్పుడు స్వేఛ్ఛా జీవిగా ఉండేదని, ఒక దశలో కణంలోకి ప్రవేశించిందని, అప్పటి నుండి కణానికి, మైటోకాండ్రియాకి మధ్య సహజీవన సంబంధం (symbiosis) ఏర్పడిందని అర్థమవుతోంది. ఈ రెండిటి మధ్య సహజీవన సంబంధం క్రమంగా వృద్ధి చెందుతూ వచ్చింది. కణం పుట్టుకకి, కేంబ్రియన్ విస్ఫోటంలో అనేకానేక బహుళ కణ జీవాల ఆవిర్భావానికి మధ్య పరిణామ ప్రక్రియ ఎలా సాగింది అన్న ప్రశ్నకి ఈ అభివృద్ధి సమాధానం సూచిస్తోంది.

1 Responses to జ్వీవరసాయన చర్యలలో విశ్వజనీనత

  1. oeuwadh3

    cialis 20 mg sipariş

    cialis 5 mg al

    viagra satın al

    glucotrust official website

    cialis eczane

    kamagra 100 mg

    sightcare

     

Post a Comment

postlink

సైన్సు పుస్తకాలు ఇక్కడ నుంచి కొనవచ్చు.. click on image

అంతరిక్షం చూసొద్దాం రండి

"తారావళీ సూపర్ ట్రావెల్స్" తరపున స్వాగతం... సుస్వాగతం!" "తారావళీ సూపర్ ట్రావెల్స్" గురించి ప్రత్యేకించి మీకు చెప్పనవసరం లేదు. తారాంతర యాత్రా సేవలు అందించడంలో మాకు 120 ఏళ్ల అనుభవం ఉంది. మా హెడ్ క్వార్టర్స్ భూమి మీదే ఉన్నా, సౌరమండలం బయట మాకు చాలా బ్రాంచీలు ఉన్నాయని మీకు బాగా తెలుసు. అంతరిక్షానికి వెళ్ళడానికి ఇక్కడ నొక్కండి

Printer-friendly gadget

Print

ఈ బ్లాగులోని పోస్ట్ లు ఆటోమేటిక్ గా మీ మెయిల్ ఇన్బాక్స్ లోకి చేరడానికి మీ ఈ-మెయిల్ ఐడీని ఎంటర్ చేసి చందాదారులు కండి Enter your email address:

Delivered by FeedBurner

Total

Blogumulus by Roy Tanck and Amanda FazaniInstalled by CahayaBiru.com

Label Category

Followers

archive

Popular Posts