झिब्राफिश ही उष्णकटिबंधातील गोड्या पाण्यातील माशांची एक प्रजाती आहे. या माशाचा समावेश सायप्रिनिडी (Cyprinidae) कुलातील डॅनिओ (Danio) या गणात होतो. ही प्रजाती मूळची दक्षिण आशिया येथील असून हिचे शास्त्रीय नाव डॅनिओ रेरिओ (Danio rerio) असे आहे. या माशाच्या शरीरावर झेब्रा या प्राण्याप्रमाणे काळे-पांढरे आडवे पट्टे असतात, त्यामुळे याला झिब्राफिश असे म्हणतात. विशेषेकरून या माशाचा उपयोग जलजीवालयाकरिता (Aquarium) केला जातो. तसेच प्रातिनिधिक सजीव म्हणून या माशाचा उपयोग मोठ्याप्रमाणावर केला जातो.
१९६०−७० च्या दशकापासून या प्रजातीचा जैववैज्ञानिक संशोधनात वापर केला जातो. झिब्राफिशचा प्रातिनिधिक सजीव म्हणून विचार करण्याचे श्रेय जॉर्ज स्ट्रेईसिंजर (George Streisinger) या अमेरिकन रेणूजैववैज्ञानिकाला दिले जाते. १९८० च्या दशकाच्या सुरुवातीला जॉर्ज स्ट्रेईसिंजर व त्यांचे सहकारी हे अमेरिकेतील ओरिगॉन विद्यापीठात (Oregon University) प्राण्यांच्या चेतासंस्थेवर काम करीत होते. चेतासंस्थेतील ऊतींचा विकास व कार्य यांवर संशोधन करण्यासाठी ते एका साधी व सोपी रचना असलेल्या प्रतिनिधिक सजीवाच्या शोधात होते. त्यावेळी झिब्राफिश प्रातिनिधिक सजीव म्हणून उपयुक्त असल्याचे त्यांच्या लक्षात आले. त्यांच्या प्रयोगांनंतर झिब्राफिशला जीवशास्त्रीय संशोधनात प्रातिनिधिक सजीव म्हणून खऱ्या अर्थाने मान्यता मिळाली. १९९०−२००० या दशकात ख्रिस्तीॲन नुस्लान-वोलहार्ड (Christiane Nusslein-Volhard) या जर्मन वैज्ञानिकांनी झिब्राफिशच्या भ्रूणांमधील उत्परिवर्तने आणि त्यांचे परिणाम यासंबंधीचे संशोधन हाती घेतले. या संशोधन प्रकल्पामुळे झिब्राफिशचा प्रातिनिधिक सजीव म्हणून वापर वेगाने वाढला. मागील चाळीस वर्षांत रेण्वीय जीवशास्त्र (Molecular biology), आनुवंशशास्त्र (Genetics), जनुकविज्ञान (Genomics), चेताविज्ञान (Neurology), विकारविज्ञान (Disease biology), औषधनिर्माण (Pharmacology), भ्रूणविज्ञान (Embryology) आणि जैवअभियांत्रिकी (Bio-engineering) या क्षेत्रांमध्ये झिब्राफिशचा नियमित वापर केला जाऊ लागला आहे.
माकड व उंदीर हे प्रातिनिधिक सजीव उत्क्रांतीच्या दृष्टीने मानवाशी अधिक जवळचे असूनही झिब्राफिशच्या काही विशेष गुणांमुळे त्याला प्रातिनिधिक सजीव म्हणून मान्यता मिळाली आहे. त्याची महत्त्वाची वैशिष्ट्ये खालीलप्रमाणे आहेत —
(१) झिब्राफिशचा आकार २−४ सेंमी. एवढा लहान असल्याने प्रयोगशाळेत ते सहज वाढवता येतात. सस्तन प्राण्यांपेक्षा यांची देखभाल करणे सोपे आणि स्वस्त असते.
(२) पृष्ठवंशीय (Vertebrate) संघात असल्याने झिब्राफिशची शारीरिक रचना मानवाच्या जवळची आहे. झिब्राफिशमधील सर्व महत्त्वाचे अवयव व अवयवसंस्था (उदा., हृदय, मेंदू, चेतासंस्था, मूत्रपिंड, स्नायू, रक्ताभिसरण संस्था, डोळ्यांची रचना) पृष्ठवंशीय प्राण्यांप्रमाणेच असतात. शरीरातील ऊतींची वाढ नियंत्रित करणाऱ्या मानवी व झिब्राफिशच्या जनुकांमध्ये ठळक साम्य आढळून आले आहे.
(३) झिब्राफिशचे प्रजनन उंदीर व अन्य सस्तन प्राण्यांपेक्षा जास्त वेगाने होते. झिब्राफिशची मादी दर १०−१२ दिवसांनी ५०−३०० अंडी देते. अंड्यांचा मोठ्या प्रमाणात पुरवठा असल्याने वारंवार प्रयोग करणे व निष्कर्ष तपासणे शक्य होते.
(४) डीएनए व आरएनए यांच्या रेणूंचे तुकडे वापरून जनुक संक्रमित करण्याच्या प्रयोगात एकपेशी अवस्थेतील भ्रूण (Single cell embryo) मोठ्या प्रमाणात वापरतात. झिब्राफिश भ्रूणांचा विकास मादीच्या शरीराबाहेर होत असल्याने भ्रूणांमध्ये बदल घडवणे सोपे असते. उंदीर व अन्य सस्तन प्राण्याच्या तुलनेने झिब्राफिश प्रयोगांमध्ये वापरण्याचा हा प्रमुख फायदा आहे.
(५) झिब्राफिशचे भ्रूण पारदर्शक असतात. तसेच त्यांचा विकास वेगाने होतो. पहिल्या २४ तासात या भ्रुणामध्ये सर्व प्रमुख अवयवसंस्थांच्या विकासाला सुरुवात झालेली असते. विकासाच्या प्रत्येक टप्प्यावर ऊतीमध्ये होत जाणारे बदल सूक्ष्मदर्शकाखाली पहाता येतात. जीवदीप्ती प्रथिने (Florescent proteins) वापरून चिन्हांकित (Labeled) केलेल्या पेशी किंवा जनुके भ्रूणाच्या विकासात कसे कार्य करतात, त्यांची हालचाल कशी होते या गोष्टींचे प्रत्येक टप्प्यावर निरीक्षण करणे या पारदर्शक भ्रूणामुळे शक्य होते.
(६) झिब्राफिशमध्ये २५ गुणसूत्रे आहेत. जीनोममध्ये १.४ अब्ज न्यूक्लिओटाईडच्या आधारक जोड्या (Base pairs) असलेल्या झिब्राफिशच्या जीनोमचे (जनुकसंचाचे) क्रमनिर्धारण (Sequencing) झालेले आहे. वेलकम ट्रस्ट सँगर इन्स्टिट्यूट (UK) या संस्थेने २००१−२०१३ या कालावधीत झिब्राफिशच्या पूर्ण जीनोमचे क्रमनिर्धारण केले आहे. त्यातून झिब्राफिशच्या जीनोममधील २६,००० पेक्षा अधिक जनुकांची ओळख पटवली गेली. झिब्राफिशच्या ट्युबिंगेन (Tuebingen) ह्या उपजातीचा संपूर्ण जनुकसंच नॅशनल सेंटर फॉर बायोलॉजिकल इन्फॉर्मेशन (US) या शाखेच्या माहितीकोशाच्या http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/guide/zebrafish या संकेतस्थळावर उपलब्ध असून तो सर्वांसाठी खुला आहे. झिब्राफिशमधील १,४०० पेक्षा जास्त जनुकांच्या उत्परिवर्तनाचा अभ्यास केला गेला आहे.
(७) मनुष्य आणि झिब्राफिश यांच्या जनुकीय रचनेत साम्य आहे. ७०% पेक्षा जास्त मानवी जनुक झिब्राफिशच्या जनुकांशी मिळतेजुळते असतात. एवढेच नव्हे तर मानवी विकारांना कारणीभूत ठरणाऱ्या ८४% जनुकांशी मिळतेजुळते जनुक झिब्राफिशमध्ये सापडलेले आहेत.
(८) झिब्राफिशमध्ये अनुकूलनक्षम प्रतिरक्षण प्रणाली (Adaptive immune system) असते. प्रातिनिधिक सजीव म्हणून वापरल्या जाणाऱ्या कीटकापेक्षा झिब्राफिशमध्ये प्रगत रोगप्रतिकारक्षमता प्रणाली असल्याने मानवी विकारांचा अभ्यास करण्यासाठी हे मासे अधिक उपयुक्त ठरतात.
मानवी विकारांच्या जनुकांशी ठळक साधर्म्य असल्यामुळे मानवी रोगांचे प्रतिकात्मक नमुने (Disease model) झिब्राफिशमध्ये विकसित केले जातात. झिब्राफिश वापरून अभ्यासले गेलेल्या मानवी विकारांची यादी खालील तक्त्यात दिली आहे.
तक्ता : झिब्राफिश वापरून केलेल्या संशोधनांचे प्रमुख विषय
| विकार | झिब्राफिश वापरून केलेले संशोधन/अभ्यास |
| जन्मजात व आनुवंशिक विकार/दोष | (१) यादृच्छिक उत्परिवर्तन (Random mutation) व त्यांचा भ्रूण विकासावरील परिणाम
(२) किरणोत्सर्गाचा पेशीवरील परिणाम व ॲटाक्सिया टेलांजिक्टाशिया (Ataxia telangiectasia) या आनुवंशिक विकाराचा संबंध (३) ॲडेनोमॅटस पॉलिपोसिस (Adenomatous polyposis) या जनुकांमधील उत्परिवर्तन आणि त्यामुळे निर्माण होणाऱ्या आतड्यातील गाठी |
| कर्करोग आणि कर्करोगकारक द्रव्ये
(Carcinogens) |
(१) रक्ताच्या कर्करोगाची वाढ व त्यामागील पेशींची भूमिका यांचा अभ्यास
(२) रक्ताच्या कर्करोगनिर्माण करणाऱ्या जनुकांची झिब्राफिशमध्ये अभिव्यक्ती व परिणाम (३) कर्करोगाच्या गाठींची वाढ नियंत्रित करणाऱ्या p53+ व तत्सम जनुकांची झिब्राफिशमध्ये अभिव्यक्ती आणि तपशीलवार परिणाम (४) Tg(mitfa:BRAF) हा झिब्राफिशचा प्रकार वापरून मेलॅनोमा या त्वचेच्या कर्करोगावरील अभ्यास |
| पोषण/चयापचयाशी निगडित विकार | (१) झिब्राफिशच्या परामधील (Fins) ऊती वापरून पोषणमूल्यांच्या कमतरतेचा ऊतींच्या वाढीवर आणि पुनर्रउत्सर्जनवर होणारा परिणाम यांचा अभ्यास.
(२) वॉरफारिन (Warfarin) या रक्तातील गुठळ्या कमी करणाऱ्या औषधाचा के जीवनसत्त्वाविरुध्द होणारा परिणाम व त्यामुळे रक्त गोठण्याच्या प्रक्रियेत होणारे बदल यांचे रेण्वीय विश्लेषण (३) फेरोपोर्टिन (fFerroportin) जनुकातील उत्परिवर्तनाचा अभ्यास व पेशीमध्ये लोहाची वाहतूक करणाऱ्या फेरोपोर्टिन नामक वाहिन्यांचा (Transporter channels) शोध (४) हिमोग्लोबिन संश्लेषक विकरांमध्ये होणारी यादृच्छिक उत्परिवर्तने, त्या विकारांची कार्ये आणि पोर्फायरिया (Porphyria) या विकारामधील त्यांची भूमिका |
| रोगप्रतिकार यंत्रणेचे विकार | (१) किरणोत्सर्गामुळे टी-लसिका पेशी (T–lymphocytes) पेशींचा ऱ्हास व त्याचे प्रतिक्षमतेवर होणारे परिणाम यांचे मोजमाप
(२) दाह आणि जखमा भरून येणे यांना कारणीभूत ठरणाऱ्या पेशीप्रक्रिया |
| संसर्गजन्य आजार | साल्मोनेला, मायकोबॅक्टेरियम, ई. कोलाय या जीवाणूंमुळे होणाऱ्या संसर्गजन्य आजाराचा अभ्यास करण्यासाठी देखील झिब्राफिशचा वापर करतात. संसर्ग झाल्यानंतर पांढऱ्या रक्तपेशी कशाप्रकारे प्रतिसाद देतात याचे निरीक्षण करण्यासाठी झिब्राफिश अत्यंत उपयुक्त ठरतात. |
| विषचिकित्सा | थॅलिडोमाइड, आर्सेनिक आणि क्लोराईड आयन यांसारख्या विषारी रसायनांचा शरीरातील ऊतींना होणार अपाय व रेण्वीय स्तरावर घडणाऱ्या त्यामागील प्रक्रिया यासाठी झिब्राफिश हे एक आदर्श प्रारूप आहे. |
| इतर | याव्यतिरिक्त रक्तक्षय, मूत्रपिंडाचे पॉलिसिस्टिक विकार व कार्डिओमायोपाथी या हृदय स्नायूविकार संशोधनात झिब्राफिशचे प्रातिनिधिक सजीव म्हणून मोलाचे योगदान आहे. |
याव्यतिरिक्त रक्तक्षय, मूत्रपिंडाचे पॉलिसिस्टिक विकार व कार्डिओमायोपाथी या हृदय स्नायूविकार संशोधनात झिब्राफिशचे प्रातिनिधिक सजीव म्हणून मोलाचे योगदान आहे.
हृदयाच्या स्नायूंना इजा पोहोचवली असता ते काही आठवड्यात पूर्ववत करण्याची क्षमता झिब्राफिशमध्ये असते. या वैशिष्ट्यामुळे हृदय आणि रक्ताभिसरण संस्थेचे विकार, त्यावर प्रभावी ठरणारी औषधे यांवरील संशोधनाला झिब्राफिश ह्या प्रातिनिधिक सजीवाच्या वापराने सकारात्मक दिशा मिळाली आहे.
मानसशास्त्रीय अभ्यासातही झिब्राफिश वापरला जाऊ लागला आहे. वयोपरत्वे मेंदूच्या आकलन शक्तीमध्ये होणारे बदल, प्राण्यांचे सामाजिक वर्तन व त्यामागील कारणे तसेच मादक द्रव्यांचा चेतासंस्थेवरील परिणाम इत्यादी गोष्टींचा अभ्यास झिब्राफिश वापरून केला जात आहे.
पहा : प्रातिनिधिक सजीव.
संदर्भ :
- Bradford, Yvonne M.; Toro Sabrina; Ramachandran Sridhar; Ruzicka Leyla; Howe Douglas G.; Eagle Anne; Kalita Patrick; Martin Ryan; Taylor Moxon Sierra A.; Schaper Kevin and Westerfield Monte Zebrafish Models of Human Disease: Gaining Insight into Human Disease at ZFIN ILAR Journal 58(1): 4-16, 2017.
- https://www.antibodies-online.com/resources/18/5204/model-organisms/
- https://www.sanger.ac.uk/science/data/zebrafish-genome-project
- https://irp.nih.gov/blog/post/2016/08/why-use-zebrafish-to-study-human-diseases
- Lieschke, Graham J. and Peter D. Currie Animal models of human disease : zebrafish swim into view, Nature Reviews Genetics 8:353, 2007.
समीक्षक : प्रमोद जोगळेकर
