सूत्रकृमी (Nematoda) संघातील ऱ्हाब्डायटीडी (Rhabditidae) या कुलात सीनोऱ्हाब्डायटीस एलीगन्स या कृमीचा समावेश होतो. विशेषेकरून जीववैज्ञानिक संशोधनामध्ये प्रातिनिधिक सजीव म्हणून या कृमीचा उपयोग केला जातो.
फ्रान्सिस क्रिक (Francis Crick) या वैज्ञानिकाच्या समवेत सिडनी ब्रेन्नर (Sidney Brenner) हे डीएनए रेणूच्या कार्यावर संशोधन करीत होते. रेणवीय जीवविज्ञानाचे (Molecular Biology) भवितव्य हे भ्रूणविकास (Development system) व चेतासंस्था (Nervous system) यांच्या संशोधनावर अवलंबून आहे असे त्यांचे मत होते. हे सिद्ध करण्यासाठी ब्रेन्नर यांनी सीनोऱ्हाब्डायटीस एलीगन्स या सूत्रकृमीची प्रातिनिधिक सजीव म्हणून निवड केली. त्यांनी १९६५ नंतर जीववैज्ञानिक संशोधनात प्रातिनिधिक सजीव म्हणून त्याचा उपयोग करण्यास सुरुवात केली. जनुक व प्राण्यांचे वर्तन यांच्यातील दुवा शोधून काढण्यासाठी ब्रेन्नर यांनी त्यांच्या केंब्रिज येथील प्रयोगशाळेत सी. एलीगन्समध्ये उत्परिवर्तने (Mutations) निर्माण केली. या प्रयोगांमुळे प्राण्यांचे वर्तन, चेतासंस्था व स्नायूंची हालचाल इत्यादींमध्ये विविध जनुकांची काय भूमिका असते हे समजून आले. त्यामुळे थोड्याच कालावधीत सी. एलीगन्स हा प्रातिनिधिक सजीव म्हणून जीववैज्ञानिक संशोधनात स्थिरावला.
सी. एलीगन्स हा मातीत स्वतंत्रपणे राहणारा सूत्रकृमी असून याची लांबी १–१.५ मिमी. असते. याची रचना अत्यंत साधी असते. हा १,००० कायिक पेशींपासून (Somatic cell) तयार होतो. तो जीवाणूंवर उपजीविका करतो. हे कृमी नर किंवा उभलिंगी असतात. याचा आयु:काल सुमारे दोन आठवड्यांचा असतो. सी. एलीगन्स हा कृमी त्याच्या खालील गुणधर्मांमुळे प्रातिनिधिक सजीव म्हणून उपयुक्त ठरतो –
(१) सी. एलीगन्स आकाराने लहान असून दररोज सुमारे १,००० अंडी घालतो.
(२) याची वाढ वेगाने होते व त्याचे जीवनचक्र अवघे तीन दिवसांत पूर्ण होते, त्यामुळे त्याला प्रयोगशाळेत सांभाळणे व वाढवणे सोपे असते.
(३) याची शरीररचना व शरीरविकास यासंबंधीची निरीक्षणे सूक्ष्मदर्शकाच्या साहाय्याने सहज करता येतात.
(४) शरीर पारदर्शक असल्याने प्रत्येक पेशीचे वर्तन वाढ व विकास यांच्या दृष्टीने सहज अभ्यासता येते.
(५) त्याच्या जनुकांमध्ये सहज फेरफार करता येते.
(६) याची चेतासंस्था फक्त ३०२ पेशींची बनलेली असल्याने तिच्यावर संशोधन करणे सोईचे ठरते.
सन १९६९ मध्ये ब्रिटिश संशोधक जॉन सुल्स्टोन (John E. Sulston) हे सिडनी ब्रेन्नर यांच्या गटात सामील झाले. एका पेशीपासून पूर्ण वाढलेला, एक हजार पेशींचा सूत्रकृमी कसा तयार होतो याचा त्यांनी सातत्याने दहा वर्षे अभ्यास केला. या दरम्यान एक महत्त्वाचे निरीक्षण नोंदवले गेले – ज्या पेशींचा कृमींच्या वाढीमध्ये सहभाग नसतो, त्या पेशींचा मृत्यू होतो. यालाच ‘पेशींचा योजनाबद्ध मृत्यू’ (Programmed Cell Death) अथवा ‘पेशीमृत्यू’ (Apoptosis) असे म्हणतात. प्राण्यांच्या विकासात पेशीमृत्यू प्रक्रियेला महत्त्वाचे स्थान आहे. उदा., आपल्या बोटांची निर्मिती होत असताना काही विशिष्ट पेशींचा योजनाबद्ध मृत्यू होतो. एड्स (AIDS), चेतासंस्थेमध्ये ऱ्हास होण्याचे विकार (Degenerative diseases), हृदयविकार इत्यादींमध्ये पेशींचा अतिप्रमाणावर मृत्यू होतो, तर स्वयंप्रतिक्षम विकार (Autoimmune diseases) आणि कर्करोग यांमध्ये ज्या पेशी नैसर्गिकपणे मृत्युमुखी पडायला हव्यात त्या जिवंत राहतात. अमेरिकन वैज्ञानिक रॉबर्ट हॉर्विट्झ (H. Robert Horvitz) यांनी चेतासंस्थेमध्ये पेशीमृत्यू प्रक्रिया काय भूमिका बजावते हे शोधून काढण्यासाठीच्या प्रयोगांमध्ये सी. एलीगन्सचा वापर केला. पेशीमृत्यू ही एक सक्रिय प्रक्रिया असून सी. एलीगन्सच्या मृत्यूला नियंत्रित करणारे कित्येक जनुक मानवी मेंदूमधील सदर प्रक्रियेला कारणीभूत ठरणाऱ्या जनुकांशी मिळते जुळते आहेत, असे हॉर्विट्झ यांनी दाखवून दिले. या शोधामुळे अल्झायमर विकार (Alzheimer’s Disease), कंपवात (Parkinson’s Disease) यांसारख्या चेतासंस्थेच्या आजारांवर उपचार करण्याचा नवा मार्ग मोकळा झाला.
सन २००२ मध्ये रॉबर्ट हॉर्विट्झ, सिडनी ब्रेन्नर आणि जॉन सुल्स्टोन यांना अवयव विकास व योजनाबद्ध पेशीमृत्यूवरील संशोधनासाठी संयुक्तपणे नोबेल पुरस्काराने गौरविण्यात आले.
सी. एलीगन्समधील जनुकांच्या कार्यावरील संशोधनामुळे १९८०च्या सुमारास विविध प्राण्यांच्या जनुकसंचातील (Genome) जनुकांचे नकाशे तयार करण्याच्या संशोधनाला वेग आला. जनुकांचे नकाशे बनविताना विविध जनुकांचे स्थान व त्यांची कार्ये यात सुसूत्रता आढळत गेली. जॉन सुल्स्टोन, अ‍ॅलन कौल्सन (Alan Coulson) व रॉबर्ट वॉटरसन (Robert Waterston) यांनी सी. एलीगन्समधील हे संशोधन एकत्रितपणे पूर्णत्वास नेले. सी. एलीगन्सच्या जनुकसंच अनुक्रमांकनाचे काम १९९० साली सुरू झाले. त्यावेळी नव्याने आलेल्या स्वयंचलित डीएनए अनुक्रमांकन यंत्रांच्या (Automated DNA sequencing machines) साहाय्याने पहिले तीन दशलक्ष आधारक (Base) अनुक्रम निश्चित करण्यात आले. अर्थात हे प्रमाण एकूण जनुकसंचाच्या फक्त तीन टक्के होते. असे असले तरी मानवी जनुकसंच प्रकल्पासाठी (Human Genome Project) हे काम महत्त्वाचे ठरले. सन १९९८ मध्ये सी. एलीगन्सचा २०,५०० जनुक असलेला संपूर्ण क्रमसंच प्रकाशित झाला. जनुकांची संपूर्ण क्रमवारी समजलेला हा पहिला जीव ठरला आहे.
वार्धक्य येण्याची प्रक्रिया अभ्यासण्यासाठी (Gerontology) सी. एलीगन्स हा एक उपयुक्त प्रातिनिधिक जीव असल्याचे दिसून आले आहे. ह्या सूत्रकृमीचे आयुष्य मर्यादित करणारी यंत्रणा व जनुक यांची माहिती मिळाली असल्याने मानवामध्ये समतुल्य प्रक्रियांबाबत शोध घेणे सोपे झाले आहे. पूर्वी गुणसूत्रांच्या टोकाला संरक्षक टोपीसारखे असलेले अंत्यखंड (Telomeres) व वार्धक्य प्रक्रिया यांचा संबंध असल्याचे मानले जात असे. अंत्यखंडाच्या लांबीवरून आयुर्मानाचा अंदाज येऊ शकतो, अशी धारणा होती. परंतु, सी. एलीगन्सवरील अभ्यासानुसार असे सिद्ध झाले की, गुणसूत्रांवरील अंत्यखंडांची लांबी व वार्धक्याची प्रक्रिया या दोन वेगवेगळ्या बाबी आहेत. मानवी वार्धक्याच्या अभ्यासासाठी हा एक महत्त्वाचा शोध ठरला. एकंदरीत, आपण वृद्धत्वाकडे कसे झुकतो व वाढत्या वयानुसार होणारे हृदय व रक्तवाहिन्यांचे, तसेच अल्झायमर यांसारखे आजार कसे होतात यासंदर्भातील संशोधनाकरिता सी. एलीगन्स अतिशय उपयुक्त प्रातिनिधिक प्राणी आहे.
सी. एलीगन्सच्या अभ्यासावरून कर्करोगास कारणीभूत असलेल्या ऑन्कोजनुक (Oncogenes), तसेच कर्करोगाच्या गाठींना रोखणाऱ्या नियामक जनुकांची (Tumor suppressor genes) भूमिका नेमकी काय असते, याबाबत बरेच संकेत मिळाले आहेत. त्यामुळे कर्करोगावरील उपचारांच्या संशोधनासाठी गती मिळाली.
मेंदूच्या पेशींची रचना सुव्यवस्थित राखण्यासाठी ‘टॅा’ (Tau) या प्रथिनाचा सहभाग असतो. अल्झायमर व चेतासंस्थेशी संबंधित इतर विकारांमध्ये हे प्रथिन गुठळीसारखे बनते. सी. एलीगन्सवरील प्रयोगांमध्ये या प्रथिनाचा आणि अल्झायमर यांसारख्या विकारांमध्ये व चेतापेशी नष्ट होण्याचा संबंध असतो हे दिसून आले. यामुळे अल्झायमर विकारावरील संशोधनासाठी नवीन दिशा मिळाली आहे. याव्यतिरिक्त सी. एलीगन्स या प्रातिनिधिक सजीवाचा उपयोग मधुमेह व मूत्रपिंडासंबंधी आजारांवरील उपचारांकरिता होतो.
‘वर्मबेस’ (WormBase) हा जीववैज्ञानिक व संगणकतज्ज्ञ यांच्या सहकार्यातून सन २००० मध्ये सुरू झालेला आंतरराष्ट्रीय प्रकल्प आहे. सी. एलीगन्स व इतर संबंधित सूत्रकृमींच्या संपूर्ण माहितीचा तो एक विशाल माहितीकोश (Database) आहे. मानवी आरोग्य क्षेत्रातील संशोधनाला उपयुक्त माहिती अचूकपणे मिळावी यासाठी विविध प्रातिनिधिक सजीवांचे जनुकसंच आणि जीववैज्ञानिक माहिती एकत्रितपणे उपलब्ध असलेल्या ‘अलायन्स ऑफ जिनोम रिसोर्सेस’ (Alliance of Genome Resources) या प्रकल्पाचा ‘वर्मबेस’ हा एक भाग आहे. ‘वर्मबेस’ सातत्याने अद्ययावत केला जातो. त्यात विविध सूत्रकृमींचे जनुकसंच, विविध उत्परिवर्तीत कृमींची वैशिष्ट्ये व सूत्रकृमींच्या चेतासंस्थेबद्दल अत्यंत तपशीलवार माहिती उपलब्ध आहे.
पहा : गुणसूत्रे; पेशीमृत्यू; प्रातिनिधिक सजीव; सूत्रकृमी संघ.
संदर्भ :
- https://www.britannica.com/animal/Caenorhabditis-elegans
- https://www.yourgenome.org/stories/sequencing-the-worm https://en.wikipedia.org/wiki/Caenorhabditis_elegans
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK20086/ https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2017.00485/full
- https://wormbase.org/about#10–10
- http://www.wormatlas.org/ver1/handbook/anatomyintro/anatomyintro.htm
समीक्षक : प्रमोद जोगळेकर
