उभयचर वर्गातील अन्युरा (Anura; शेपटी विरहित) गणातील पीपीडी (Pipidae) कुलात झेनोपस या बेडकाच्या प्रजातीचा समावेश होतो. याला आफ्रिकी नखरी बेडूक (African clawed frog) असेही म्हणतात. अन्नाचे तुकडे करण्यासाठी याच्या मागच्या पायांना तीन छोट्या नख्या (Claws) असतात. पायांच्या या विशिष्ट रचनेमुळे बेडकाच्या या प्रजातीला झेनोपस हे नाव पडले आहे. प्रातिनिधिक सजीव म्हणून उभयचर प्राण्यांची ही प्रजाती सर्वांत अधिक अभ्यासली गेली आहे. झेनोपसच्या झेनोपस लेविस (Xenopus laevis) आणि झेनोपस ट्रॉपिकॅलिस (Xenopus tropicalis) या दोन जाती विशेषेकरून प्रातिनिधिक सजीव म्हणून वापरल्या जातात.
१९३१ मध्ये लँसिलॉट हॉगबेन (Lancelot Hogben) या संशोधकांना असे दिसून आले की, गर्भवती स्त्रीचे मूत्र घेऊन ते झेनोपस मादीच्या शरीरात टोचले असता मूत्रातील मानवी संप्रेरकांना प्रतिसाद म्हणून मादी अंडी देते. या शोधाच्या आधारे हिलेल ॲबे शापिरो (Hillel Abbe Shapiro) आणि हेन्री (हॅरी) झ्वारेन्स्टाइन (Henry Zwarenstein) या संशोधकांनी झेनोपसच्या माद्यांचा उपयोग करून गर्भनिदान चाचणी विकसित केली. १९३०–५० या काळात जगभर या चाचणीचा वापर सर्रास केला गेला. यानंतर झेनोपसची प्रातिनिधिक सजीव म्हणून उपयुक्तता मोठ्या प्रमाणात दिसून आली.
उत्क्रांतीच्या पुढील टप्प्यावर असल्याने फळमाशी किंवा झिब्राफिश यांच्यापेक्षा झेनोपस मानवाच्या अधिक जवळचा प्रातिनिधिक सजीव आहे. प्रातिनिधिक सजीव म्हणून संशोधकांमध्ये झेनोपस लोकप्रिय होण्याची पुढील कारणे आहेत —
(१) झेनोपस प्रजातीचे बेडूक जगाच्या सर्व भागांमध्ये आढळतात. विविध वातावरण व तापमानात टिकाव धरण्याच्या सवयीमुळे प्रयोगशाळेत त्यांची पैदास करणे व निगा राखणे सोपे असते. झेनोपस सांभाळण्यासाठी कोणतीही विशेष उपकरणे लागत नाहीत.
(२) पूर्ण वाढ झालेल्या झे. लेविस याची लांबी ५ सेंमी., तर झे. ट्रॉपिकॅलिस याची लांबी १२ सेंमी. असते. आकाराने लहान असल्याने कमी जागेत झेनोपसची वसाहत (Colony) सहजपणे सांभाळता येते.
(३) ह्यूमन कोरिऑनिक गोनॅडोट्रॉफीन (Human chorionic gonadotrophin; HCG) हे मानवी संप्रेरक वापरून वर्षभर कोणत्याही वेळी झेनोपसची अंडी मिळवता येतात. झेनोपसची मादी एका वेळेस १,०००–३,००० अंडी घालते. प्रयोगासाठी भ्रूण व अंडी यांची मोठ्या प्रमाणात उपलब्धता असल्याने कोणत्याही अडथळ्याशिवाय प्रयोग सुलभपणे करता येतात. झेनोपसचे भ्रूण आकाराने मोठे व दणकट असतात. त्यांची वाढ मादीच्या शरीराबाहेर होते. त्यामुळे शस्त्रक्रिया करून त्यांच्यात बदल घडवता येतात. तसेच आकाराने मोठ्या असणाऱ्या या भ्रूणांमधून डीएनए आणि आरएनए अधिक प्रमाणात उपलब्ध होतात. उंदीर व अन्य पृष्ठवंशीय प्राण्यांमध्ये भ्रूण विकास शरीराच्या आत होतो. त्यामुळे इतर प्रातिनिधिक सजीवांच्या तुलनेने प्रयोगांसाठी झेनोपस वापरण्याचा हा विशेष फायदा आहे.
(४) झेनोपस व अन्य पृष्ठवंशीय प्राण्यांमध्ये ऊती व अवयवांची बाह्य लक्षणे तसेच भ्रूणविकासाचे टप्पे एकसारखे असतात. प्रौढ झेनोपस बेडकामध्ये डोळ्यांचे भिंग व चेतातंतू, पाठीचा कणा आणि हातापायांच्या ऊतींचे पुनर्जनन होण्याची क्षमता असते. झेनोपसच्या मोठ्या आकाराच्या अंड्यांपासून सोप्या पद्धतीने पेशीविरहित द्रव वेगळा करता येतो. साधे अपकेंद्रित उपकरण (Centrifuge) वापरून विशिष्ट टप्प्यामधील अंडी व त्यांमधील पेशीद्रव्य वेगळे करता येते. पेशी विभाजनाचा रेणू स्तरावर अभ्यास करण्यासाठी हे एक उपयुक्त माध्यम आहे. त्यामुळे फळमाशी आणि झीब्राफिश यांच्या तुलनेत झेनोपसचा प्रातिनिधिक सजीव म्हणून हा उल्लेखनीय फायदा आहे.
(५) झेनोपसच्या जीनोमचे (Genome) संपूर्ण क्रमनिर्धारण (Sequencing) झालेले आहे. झे. लेविसच्या जीनोममध्ये १८ गुणसूत्रे व ३.१ अब्ज आधारक जोड्या (Base pairs) असतात. झे. ट्रॉपिकॅलिसच्या जीनोममध्ये १० गुणसूत्रे व १.७ अब्ज आधारक जोड्या असतात. या जीनोममधील २१,००० पेक्षा अधिक प्रथिन-जनुकांचा अर्थ लावला गेला आहे. यातून असे दिसून आले की, मानव व झेनोपस यांच्यामध्ये १,७०० पेक्षा जास्त समांतर जनुक (Orthologous) आहेत. मानवी विकारांना कारणीभूत असलेल्या जनुकांपैकी ७९% जनुकांना समांतर अशी जनुके झेनोपसमध्ये सापडली आहेत. झेनोपसचा संपूर्ण जीनोम झेनबेस माहितीकोशाच्या संकेतस्थळावर उपलब्ध असून तो सर्वांसाठी खुला आहे.
(६) प्रारंभी झेनोपसचा वापर प्रामुख्याने भ्रूणविज्ञानामध्ये केला जात असे. परंतु, आता पेशीविज्ञान (Cell biology), रेण्वीय जीवविज्ञान (Molecular biology), चेताविज्ञान (Neurobiology) आणि जीनोमशास्त्र/जीनोमविज्ञान (Genomics) या क्षेत्रातील संशोधनांत झेनोपसचे योगदान दिवसेंदिवस वाढत आहे.
(७) पेशी विभाजनाचा अभ्यास करण्यासाठी झेनोपसचे भ्रूण १९६०च्या दशकापासून वापरले गेले. स्कंधकोशिकांपासून (मूलपेशी; Stem cells) शरीरातील ऊतींचा विकास, त्यातील टप्पे, विकासातील नियंत्रक व अवरोधक रेणू तसेच स्कंधकोशिकांच्या विकासातील दोषांचे दृश्यप्ररूपात (Phenotype) होणारे परिणाम यांची ओळख पटवण्यासाठी झेनोपसचे भ्रूण दिशादर्शक ठरतात.
(८) जॉन बी. गर्डन (John B. Gurdon) यांनी १९६२ मध्ये झेनोपसच्या अंड्यांमध्ये आतड्यातील आवरण पेशींच्या केंद्रकाचे प्रत्यारोपण (Transplant) केले. यातून झेनोपसच्या संपूर्ण शरीराचा विकास घडवण्यात त्यांना यश आले. संपूर्ण सजीवाची प्रतिकृती (कृत्तक; Clone) बनवण्याचा यशस्वी झालेला हा पहिलाच प्रयत्न होता. यामुळे भ्रूणपेशींच्या पुनर्रचनेतून शरीरातील कोणत्याही ऊती विकसित होतात, हे प्रथमच सिद्ध झाले. जॉन गर्डन आणि शिन्या यामानाका (Shinya Yamanaka) यांनी झेनोपसच्या स्कंधकोशिकांवर केलेल्या संशोधनाला २०१२ मध्ये नोबेल पारितोषकाने गौरवण्यात आले आहे.
मानव आणि झेनोपस यांमधील विकारांच्या जनुकांमध्ये साम्य असल्याने मानवी रोगांचे प्रतीकात्मक नमुने (Disease model) अभ्यासण्यासाठी झेनोपसचा वापर होतो. रोमकांच्या हालचालीमधील बिघाड (Primary Ciliary Dyskinesia; PCD) आणि वृक्क (Kidney) या विकारांवरील संशोधनात झेनोपसचे भ्रूण उपयुक्त ठरतात. मानवी रोगप्रतिकारक्षमतेशी असलेल्या साधर्म्यामुळे जखमा भरण्याच्या प्रक्रियेवरील जनुकांचे नियंत्रण तसेच पेशीप्रक्रियांचे जाळे उलगडण्यासाठी झेनोपसचा वापर करण्यात येतो.
प्रत्येक प्रातिनिधिक सजीवाचे काही फायदे असतात तसेच ते वापरण्यामध्ये काही अडचणी देखील असतात. झे. लेविस या जातीच्या पेशीमध्ये जीनोमच्या चार प्रती (चतुर्गुणीत; Tetraploid) असल्याने त्याच्या वापरावर काही मर्यादा येतात. प्रत्येक जनुकांच्या एकापेक्षा जास्त प्रती असल्याने जनुकांमध्ये बदल घडवण्याची प्रक्रिया जटिल ठरते. तसेच कमी-अधिक केलेल्या किंवा बदललेल्या जनुकांचे परिणाम दिसतीलच याची खात्री देता येत नाही. त्यामुळे गुणसूत्रांच्या दोन प्रती असणाऱ्या झे. ट्रॉपिकॅलिस या जातीचा जनुक-अभियांत्रिकीमध्ये अधिक वापर होऊ लागला आहे.
जीवविज्ञानातील संशोधनासाठी झेनोपस बेडूक उपयोगी आहेत असे असले तरी अतिशय दणकट व जगात कुठेही वाढू शकणाऱ्या या बेडकांमुळे काही परिसंस्थांमधील उभयचर प्राण्यांच्या स्थानिक जाती मागील ५० वर्षांत हळूहळू विस्थापित होत असल्याचे लक्षात आले आहे. त्यामुळे जगभरातील अनेक परिसंस्थांवर याचे कायमस्वरूपी परिणाम होतील अशी काळजी व्यक्त केली जात आहे.
पहा : झेनोपस; प्रातिनिधिक सजीव.
संदर्भ :
- https://www.cam.ac.uk/research/research-at-cambridge/animal-research/about-our-animal-research/which-types-of-animals-do-we-use/xenopus
- https://www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/xenopus
- https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10295250/
- https://www.yourgenome.org/stories/the-african-clawed-frog
- http://www.xenbase.org
समीक्षक : प्रमोद जोगळेकर
