वनस्पतीमधील ताणतणाव (Stress) विविध प्रकारचे असतात, त्यांमध्ये विविध कीटक (Insect), कवक (Fungi), तृणभक्षी प्राणी (Grazing animal), वातावरणामधील बदल (Climate Changes), पाण्याची कमतरता (Water scarcity), वाढती उष्णता व कडक हिवाळा यांचा अंतर्भाव होतो. या ताणतणावातून बाहेर पडण्यासाठी अथवा त्यावर मात करण्यासाठी वनस्पती त्यांच्या पेशीमध्ये विविध रासायनिक द्रव्ये तयार करीत असतात. परिस्थिती अनुकूल झाल्यावर या रासायनिक द्रव्यांचा प्रभाव आपोआप कमी होत जातो. प्रोलीन हे एक प्रकारचे ॲमिनो अम्ल असून ज्या वेळी वनस्पती पाण्याचा अभाव असणार्‍या प्रतिकूल वातावरणात परिस्थितीशी जुळवून घेण्याच्या प्रयत्नात असतात, तेव्हा त्यांच्या पेशीमध्ये या प्रतिकारक द्रव्याची मोठ्या प्रमाणावर निर्मिती होते. प्रोलीन हे प्रथिननिर्मितीसाठी आवश्यक असणार्‍या ॲमिनो अम्लापैकी एक आहे. पण अलीकडच्या पंचवीस वर्षांत वनस्पतिशास्त्राज्ञांना असे आढळून आले आहे की, प्रोलीनची वनस्पती पेशींमधील भूमिका ‘प्रथिन घटक’(Protein component) एवढ्यापुरतीच मर्यादित नसून अनेक ताणतणावामध्ये वनस्पतींचे रक्षण करण्याचे कार्यसुद्धा ते करीत असते.
प्रोलीन या ॲमिनो अम्लाचा शोध एमिल फिशर (Emil Fischer) यांना इ.स. १९०१ मध्ये वेगवेगळ्या प्रथिनांच्या पृथक्करणानंतर लागला. इ.स. १९१३ साली प्राण्यांमध्ये हे ॲमिनो अम्ल असल्याचे आढळून आले. प्रोलीनचे वनस्पतीतील अस्तित्व भारतीय जैवरसायनशास्त्रज्ञ के. व्ही. गिरी (K.V.Giri) यांनी १९५२ साली सिद्ध केले. त्यासाठी त्यांनी चंदनावर (Sandal wood) मौलिक संशोधन केले. प्रोलीन हे पिवळसर, चवीला गोड असणारे ॲमिनो अम्ल असून इतर सर्व ॲमिनो अम्लांच्या तुलनेत ते अतिशय मोठ्या प्रमाणात पाण्यामध्ये विरघळते, मात्र त्याचे विघटन सहजसाध्य होत नाही. ॲमिनो अम्लांचा शोध घेण्यासाठी पत्र वर्णलेखन (Paper Chromatography) पद्धतीत निनहायड्रिन (Ninhydrin) नावाचे रसायन वापरले जाते. प्रोलीनचा अपवाद वगळता अन्य सर्व ॲमिनो अम्ले निनहायड्रिनबरोबर गुलाबी, जांभळा पदार्थ निर्माण करतात. मात्र प्रोलीन अशा रासायनिक क्रियेत पिवळ्या रंगाचा पदार्थ निर्माण करते.
वनस्पतींमध्ये ग्लुटॅमिक अम्ल व अर्जिनीन या दोन ॲमिनो अम्लांपासून विविध विकरांच्या (Enzymes) साहाय्याने प्रोलीनची निर्मिती होते. ॲमिनो अम्ले ही वनस्पती पेशीत केवळ प्रथिन निर्मितीचा घटक म्हणूनच अस्तित्वात असतात असे नाही. काही ॲमिनो अम्ले अल्प प्रमाणात मुक्त स्थितीतही असतात. अशा मुक्त ॲमिनो अम्लांचा संचय सर्व वनस्पती पेशीत आढळतो आणि त्यातील वेगवेगळ्या ॲमिनो अम्लांच्या प्रमाणात परिस्थितीप्रमाणे आणि वेगवेगळ्या प्रथिनांच्या निर्मितीनुसार बदल होत असतात. केंबल आणि मॅकफर्सन (Kemble and Macpherson) या वनस्पतिशास्त्रज्ञांना १९५४ साली असे आढळून आले की, राय गवत (Ray Grass) जेव्हा पाण्याच्या अभावामुळे वाळून जाऊ लागले तेव्हा त्यांच्या पानामध्ये प्रोलीनची मोठ्या प्रमाणावर निर्मिती झाली असून प्रोलीन प्रथिनामध्ये समाविष्ट न होता मुक्त स्थितीत साठून राहिले आहे. या शोधामुळे वनस्पतिशास्त्रज्ञांचे लक्ष प्रोलीनने वेधून घेतले.
गेल्या ३० वर्षांत जगातील वेगवेगळ्या देशात कार्यरत असणार्‍या शास्त्रज्ञांना असे आढळून आले की, प्रोलीन हे ॲमिनो अम्ल खरोखरच वैशिष्ट्यपूर्ण आहे. वनस्पतींना जेव्हा पाण्याचा पुरवठा अतिशय अल्प प्रमाणात होतो, तेव्हा पेशींमध्ये प्रोलीनची पातळी वाढते पण त्याचबरोबर अतिशीत तापमान, अतिउष्ण तापमान, पाणी पुरवठ्याचा अतिरेक, क्षारांचा अतिरेक, पोषण द्रव्यांचा अभाव, हवेचे प्रदूषण, कीटकांचा आणि रोगजंतूंचा हल्ला यांसारख्या अनेक प्रतिकूल घटकांचा सामना वनस्पतींना त्यांच्या आयुष्यक्रमात जेव्हा प्रसंगपरत्वे करावा लागतो, तेव्हा वनस्पतींच्या पेशींमध्ये मुक्त प्रोलीनचे प्रमाण कित्येक पटीने वाढते. प्रोलीनच्या निर्मितीस कारणीभूत असणारी विविध विकरे अशा प्रतिकूल काळात अधिक जोमाने कार्यरत होतात. अशा वेळी तयार झालेल्या प्रोलीनचे प्रथिन जैव संश्लेषण (Protein Biosynthesis) मंदावते आणि वनस्पती पेशीत मुक्त प्रोलीनचा संचय वाढू लागतो. कोणताही रासायनिक पदार्थ एका विशिष्ट पातळीच्या पलीकडे पेशीमध्ये साठला की तो अपायकारक ठरतो, परंतु प्रोलीनचा असा अमर्याद संचय वनस्पती पेशींना फारसा अपायकारक ठरत नाही असे संशोधकांना आढळून आले आहे.
प्रोलीनची पाण्यात विरघळण्याची क्षमता जास्त असल्याने ते पाण्याअभावी वाळणार्‍या वनस्पतीतून पाण्याचे बाष्पोत्सर्जन (Water Transpiration) रोखू शकते असेही शास्त्रज्ञांनी सिद्ध केले आहे. प्रोलीनमुळे वेगवेगळया विकरांचे विघटन न होता संरक्षण होते व त्यामुळे चयापचयाची (Metabolism) क्रिया सुरळीतपणे पार पडण्यास साहाय्य होते. प्रतिकूल काळ संपला की, प्रोलीनची वाढलेली पातळी हळूहळू कमी होते. या क्रियेमध्ये रासायनिक ऊर्जा मुक्त होऊन ती पेशीला अन्य कार्यासाठी उपलब्ध होते. प्रोलीन निर्माण होण्याच्या प्रक्रियेत कर्ब आणि नत्राचा मोठा वाटा असतो, कारण ही दोन मूलद्रव्येच प्रोलीनसारख्या ॲमिनो अम्लांचे आधारस्तंभ असतात. त्यामुळे प्रतिकूल परिस्थितीत कर्ब वायू व अमोनिया यांच्या उत्सर्जनाने होणारा वनस्पतींचा रासायनिक तोटा कमी होतो. प्रतिकूलता संपताच साठलेल्या प्रोलीनपासून कार्बन व नायट्रोजन अन्य रासायनिक पदार्थाच्या निर्मितीसाठी आणि एकूण चयापचयासाठी वनस्पतींना उपलब्ध होतात. एका अर्थी प्रतिकूल परिस्थितीत मुक्त अवस्थेत संचय झालेले प्रोलीन हे ॲमिनो अम्ल वनस्पतीसाठी कार्बन, नायट्रोजन आणि रासायनिक ऊर्जेचा एक मोठा स्रोत बनते.
अनेक वनस्पतींच्या फुलांचा अभ्यास केल्यानंतर हंगेरीमधील डॉ. जी. पाल्फी (G. Palfi) व त्यांच्या सहकार्‍यांच्या असे निदर्शनास आले की, ज्यांची फलनक्षमता (Fertility) जास्त आहे अशा परागकणात प्रोलीनचे प्रमाण नेहमीच अधिक असते. मुक्त प्रोलीनचा संचय करण्याची क्षमता ही वनस्पतींच्या उत्क्रांती बदलामधील एक महत्त्वाचा टप्पा आहे.
संदर्भ :
- Amino Acid- Proline: https://www.youtube.com/watch?V=XhyCmbQBBMA.
- “Proline : the maverick amino acid” The Hindu-Sci-Tech and Agri. Sept 21,2006,updated March 26, 2012.
- Verbruggen, N and Hermans, C “Proline accumulation in plants”: A Review of Amono acids. 35(4); pp:753-759,2008. समीक्षक : नागेश टेकाळे