Thursday, May 25, 2017

തേയിലച്ചെടിക്കും സമ്പൂര്‍ണ ജനിതകം


ചായക്കുവേണ്ടി കുരുന്നില സമ്മാനിക്കുന്ന തേയിലച്ചെടിയുടെ സമ്പൂര് ജനിതകം അനാവൃതമായി. ചൈനയിലെയും അമേരിക്കയിലെയും ശാസ്ത്രജ്ഞരായിരുന്നു നേട്ടത്തിനുപിന്നില്‍. മനുഷ്യന്പരിചയപ്പെട്ട ചൂടുപാനീയങ്ങളില്ഏറ്റവും പഴക്കമുള്ളതും ചായയാണെന്നാണ് കരുതപ്പെടുന്നത്. സാമ്പത്തികമൂല്യമുള്ള ഒരു കയറ്റുമതി വിഭവം എന്നതിനെക്കാള്പല രാജ്യങ്ങളുടെയും ആചാരാനുഷ്ഠാനങ്ങളിലും ചായക്ക് പങ്കുണ്ട്. നാട്ടുചികിത്സയിലെ അറിയപ്പെടുന്നൊരു ചേരുവകൂടിയാണ് തേയില.

കമേലിയ സൈനന്സിസ്  (Camellia sinensis) എന്നതാണ് തേയിലച്ചെടിയുടെ ശാസ്ത്രീയനാമം. നൂറിലേറെ സ്പീഷീസുകളെ ഉള്ക്കൊള്ളുന്നതാണ് കമേലിയ എന്ന ജനുസ്സ്. എന്നാല്കമേലിയ ജനുസ്സില്ഉള്പ്പെടുന്ന ഇതര സ്പീഷീസുകള്തേയില എന്ന നിലയ്ക്കുള്ള ഉപയോഗത്തിന് യോജിച്ചവയല്ല. ഉദാഹരണമായി മനോഹരമായ പൂക്കള്വിരിയുന്ന ഉദ്യാനസസ്യങ്ങളാണ് കമേലിയ ജപ്പോണിക്ക (Camellia japonica)യും കമേലിയ റെറ്റിക്കുലേറ്റയും. സവിശേഷമായൊരു വാസനത്തൈലത്തിനായി വളര്ത്തുന്നതാണ് കമേലിയ ഒലിഫെറ (Camellia oleifera).

'അസം തേയിലഎന്ന് അറിയപ്പെടുന്ന കമേലിയ ആസാമിക്ക(Camellia sinensis assamica)യാണ് ജനിതകവിശകലനത്തിനായി ഉപയോഗിക്കപ്പെട്ടത്. തെക്കുപടിഞ്ഞാറന്ചൈനയില്വ്യാപകമായി ക്യഷിചെയ്യുന്ന ഇനമായ ഇതിനെ അവിടത്തുകാര്‍ ‘യുന്കാങ്എന്നാണ് വിളിക്കുന്നത്. ചൈനയിലെ കുന്മിങ് ഇന്സ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് ബോട്ടണിയിലെ ഗവേഷകരാണ് ജനിതകശ്രേണീപഠനം നടത്തിയത്.

നൈട്രജന്ബെയ്സുകള്ചേര്ന്നാണ് ഡിഎന് രൂപമെടുക്കുന്നത്. അഡിനിന്‍, ഗ്വാനിന്‍, തൈമിന്‍, സൈറ്റോസിന്എന്നിവയാണ് ഡിഎന്എയുടെ ഘടകങ്ങളാവുന്ന നൈട്രജന്ബെയ്സുകള്‍. ഇവയെ പരസ്പരം ഇഴചേര്ത്ത് അടുക്കിവച്ചിരിക്കുന്നതിന് ഒരു നിശ്ചിത ക്രമമുണ്ട്. ക്രമം എന്തെന്നറിയുന്നതിനെയാണ് ജനിതകശ്രേണീപഠനം അഥവാ സ്വീക്വന്സിങ് എന്നുപറയുന്നത്. മൂന്ന് ശതകോടി നൈട്രജന്ബെയ്സുകള്ചേര്ന്നതാണ് തേയിലച്ചെടിയുടെ ഡിഎന്. അതുകൊണ്ടുതന്നെ വളരെ പ്രയാസകരമായിരുന്നു തേയിലച്ചെടിയുടെ ജനിതകശ്രേണീപഠനം. ‘മോളിക്യുലാര്പ്ളാന്റ് (Molecular Plant) എന്ന ജേണലിലാണ് ഇതുസംബന്ധമായ പഠനം പ്രസിദ്ധീകരിച്ചത്.

കണ്ടെത്തിയത് ചാടും ജീനുകളെ

തേയിലച്ചെടിയുടെ ജനിതകം, കൊടുംവേനലിനെയും തണുപ്പിനെയും ഒരുപോലെ അതിജീവിക്കാനുള്ള അതിന്റെ കഴിവുമായി വളരെയധികം ബന്ധപ്പെട്ടുകിടക്കുന്ന ഒന്നായാണ്് ശാസ്ത്രജ്ഞര്കണ്ടെത്തിയത്. ലോകത്തിന്റെ വിവിധ ഭാഗങ്ങളില്വ്യത്യസ്ത കാലാവസ്ഥകളില്തേയിലച്ചെടി ആരോഗ്യത്തോടെതന്നെ വളരുന്നതിന്റെ രഹസ്യം തിരിച്ചറിയാന്പുതിയ പഠനം ശാസ്ത്രജ്ഞരെ സഹായിക്കുകയുണ്ടായി. ഒരേ ജീനിന്റെ ഒന്നിലധികം പകര്പ്പുകള്നിലനില്ക്കുന്നതായാണ് അവര്കണ്ടെത്തിയത്. ഇതാണത്രെ തേയിലച്ചെടിയുടെ ജനിതകശ്രേണി ഇത്ര കണ്ട് നീളാനിടയാക്കിയത്. ഒരു ജീന്അതിന്റെ അനേകം പകര്പ്പുകള്സൃഷ്ടിക്കുകയും സ്വന്തം ഇരിപ്പിടത്തില്നിന്നു ചാടി ഡിഎന്എയുടെ വിവിധ ഭാഗങ്ങളില്ഇരിപ്പുറപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്ന പ്രവര്ത്തനമാണിത്. ഇക്കാരണത്താല്‍ ‘ചാടും ജീനുകള്‍’ അഥവാ ട്രാന്സ്പോസോണുകള്(Transposons) എന്നാണ് അവര്ഇവയെ വിളിക്കുന്നത്.

കാര്ഷികഗുണമേന്മകളുടെ പരിഷ്കരണത്തിനായി തേയിലച്ചെടിയില്വരുത്തിയ പരിവര്ത്തനങ്ങളാവാം ട്രാന്സ്പോസോണുകളുടെ ആധിക്യത്തിന് കാരണമായതെന്നാണ് വിശ്വാസം. ബാര്ബറ മക്ളിന്റോക് (Barbara McClintock,1902-1992) എന്ന വനിതാ ശാസ്ത്രജ്ഞയാണ്ചാടും ജീനുകളെക്കുറിച്ച് ആദ്യം പഠനത്തിലേര്പ്പെട്ടത്. 1950കളിലായിരുന്നു ഇത്. ചോളച്ചെടിയില്ഇതുമായി ബന്ധപ്പെട്ടു നടത്തിയ ഗവേഷണങ്ങളുടെ പേരില്‍ 1983ല്അവര്നൊബേല്സമ്മാനിതയാവുകയും ചെയ്തു. ചോളച്ചെടിയിലെ ബാര്ബറയുടെ പഠനത്തിനുശേഷം മറ്റൊരു ചെടിയില്ചാടും ജീനുകളുടെ സാന്നിധ്യം തിരിച്ചറിയുന്നത് ശാസ്ത്രലോകത്ത് വാര്ത്തയാവുകയാണിന്ന്.

ചായരുചിയുടെ ജനിതകം

ചായ കുടിക്കുന്നതില്നിന്നുകിട്ടുന്ന ഉന്മേഷത്തിന് നാം കടപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത് തേയിലയില്അടങ്ങിയ കഫീന്(Caffeine) എന്ന ജൈവതന്മാത്രയോടാണ്. (തേയിലയിലെ കഫീന്സാധാരണയായി മറ്റൊരു പേരിലാണ് അറിയപ്പെടുന്നത്- തിയാനിന് (Theine). എന്നാല്ചായയുടെ രുചിക്ക് കാരണമാവുന്നത് കാറ്റെച്ചിന്(Catechin) എന്ന മറ്റൊരു തന്മാത്രയാണ്്. കറ്റെച്ചിന്റെ അളവ് കമേലിയ ജനുസ്സില്പ്പെടുന്ന മറ്റു സ്പീഷീസുകളെക്കാള്തേയിലച്ചെടിയില്കൂടുതലാണ്. അതുപോലെത്തന്നെ കഫീനിന്റെ അളവും. കാറ്റെച്ചിനും കഫീനും പക്ഷേ പ്രോട്ടീനുകളല്ല. ഇക്കാരണത്താല്ജീനുകള്ക്ക് നേരിട്ടുള്ള നിര്ദേശങ്ങളിലൂടെ ഇവയെ നിര്മിക്കുക സാധ്യമല്ല.  

ജീനുകള്ചില പ്രോട്ടീന്തൊഴിലാളികളെ നിര്മിക്കുയും കാറ്റെച്ചിനും കഫീനും നിര്മിക്കാന്അവരെ ചുമതലപ്പെടുത്തുകയുമാണ് ചെയ്യുന്നത്. ഇതിനായുള്ള ജീനുകളുടെ ഒന്നിലധികം പകര്പ്പ് ഉള്ളതിനാല്ഇത്തരം പ്രോട്ടീന്തൊഴിലാളികളുടെ വന്സംഘങ്ങള്തന്നെ നിര്മാണപ്രവര്ത്തനങ്ങള്ക്ക് സജ്ജരായെത്തും. അവരെല്ലാം ഒന്നിച്ചു പ്രവര്ത്തിക്കുന്നതിലൂടെ അക്ഷരാര്ഥത്തില്സംഭവിക്കുന്നത് അമിതോല്പ്പാദനംതന്നെയാണ്. ഇതാണ് തേയിലയില്കാറ്റെച്ചിനും കഫീനും അധികരിച്ചുകാണാന്കാരണം. ജൈവരസതന്ത്രത്തിന്റെ ഓരോ ഘട്ടത്തിലും ജീനുകളും പ്രോട്ടീനുകളും എങ്ങനെ പങ്കെടുക്കുന്നുവെന്ന് തിരിച്ചറിയാനായത് ചായയുടെ രുചിഭേദങ്ങളെ ആവശ്യാനുസരണം മാറ്റിമറിക്കുന്നതിനും ശാസ്ത്രജ്ഞരെ സഹായിക്കും.

Reference to Original Research Paper: http://dx.doi.org/10.1016/j.molp.2017.04.002

Print Edition of this story was published in the Science Suppliment of Deshabhimani Daily, Kilivathil. Link: http://www.deshabhimani.com

Wednesday, March 22, 2017

ഏറ്റവും പഴക്കംചെന്ന സസ്യഫോസില് ഇന്ത്യയില് നിന്ന്

ലോകത്തെ ഏറ്റവും പഴക്കംചെന്നതെന്നു കരുതപ്പെടുന്ന സസ്യഫോസിലിനെ ഇന്ത്യയില്നിന്നു കണ്ടെത്തി. സ്വീഡിഷ് മ്യൂസിയം ഓഫ് നാച്വറല്ഹിസ്റ്ററിയില്നിന്നുള്ള ഗവേഷകരാണ് പുരാണ പ്രസിദ്ധമായ ചിത്രകൂട പര്വതമേഖലയില്നിന്ന് കണ്ടെത്തല്നടത്തിയത്. നിലവില്ഉത്തര്പ്രദേശിലും മധ്യപ്രദേശിലുമായി വിജിക്കപ്പെട്ട  ചിത്രകൂട മേഖലയില്നിന്നുള്ള ഫോസിലിന് 160 കോടി വര്ഷത്തെ പഴക്കമുണ്ട്. റഫത്സ്മിയ ചിത്രകൂടെന്സിസ് (Rafatazmia chtirakootensis), രാമാതാലസ് ലൊബേറ്റസ് (Ramathallus lobatus) എന്നിങ്ങനെയാണ് ഇവയ്ക്ക് പേരുനല്കിയിരിക്കുന്നത്. കറന്റ് ബയോളജി എന്ന ജേണലിലാണ് പുതിയ പഠനം പ്രസിദ്ധീകരിച്ചത്.

ഇത്രയും പഴക്കമുള്ള ഒരു സസ്യം ജീവിച്ചിരുന്നു എന്നതിന്റെ തെളിവായ ഫോസിലിന്റെ കണ്ടെത്തല്ജീവപരിണാമം സംബന്ധിച്ച ഒരു മുന്ധാരണയെ തെറ്റാണെന്നു തെളിയിക്കുന്നുണ്ട്. ഒരൊറ്റ കോശം മാത്രം ശരീരമാവുന്ന ജീവികള്അഥവാ ഏകകോശ ജീവികളുടെ രൂപത്തില്‍ ‘ഭൂമിയില്ജീവന്ഉത്ഭവിച്ചത് 350 കോടി വര്ഷം മുമ്പാണെന്ന് കരുതപ്പെടുന്നത്. പിന്നീട് അവ ഒന്നിലധികം കോശങ്ങള്കൂടിച്ചേരുന്ന ബഹുകോശജീവികളായി പരിണമിച്ചു. സസ്യങ്ങളായിരുന്നു ആദ്യത്തെ ബഹുകോശജീവികള്‍. ഇവയെല്ലാം ഫോസിലുകളായി പ്രതിനിധീകരിക്കപ്പെട്ടിട്ടില്ല. ലഭ്യമായ ഫോസിലിന്റെ കാലപ്പഴക്കം നോക്കിയപ്പോള്ഏറ്റവും പഴക്കമുള്ളതായി കണ്ടത് ആല്ഗകളാണ്. 120 കോടി വര്ഷം പഴക്കമുള്ള ഒരു ആല്ഗാഫോസിലാണ് കണക്കുകൂട്ടലിന് അടിസ്ഥാനമായിരുന്നത്. എന്നാല്ഇപ്പോള്കണ്ടെത്തപ്പെട്ട ഇന്ത്യന്ഫോസിലിന് അതിലും 160 കോടി വര്ഷത്തെ പഴക്കമുണ്ട്
പുതിയ ഫോസില്കണ്ടെത്തപ്പെട്ട കാലത്തെഭൂമി നമ്മുടെ സങ്കല്പ്പങ്ങള്ക്കും അപ്പുറമായ ഒന്നായിരുന്നു. ജീവന്തളിരിടുന്ന ഭൂമി എന്നു പറയുമ്പോള്നമ്മുടെ മനസ്സില്വരുന്നത് പച്ചപ്പാണെങ്കിലും അങ്ങനെഹരിതാഭമായിരുന്നില്ല ജീവനുള്ള ആദിമഭൂമി. ജീവനുണ്ടായത് ജലത്തിലായിരുന്നുവെങ്കിലും കരയിലും കടലിലും അതിനെ നിലനിര്ത്തിയത് പ്രകാശസംശ്ളേഷണമായിരുന്നു. എന്നാല്ഇന്നത്തെ സസ്യങ്ങളില്കാണുന്ന തരത്തിലുള്ള പ്രകാശസംശ്ളേഷണം ആയിരുന്നില്ല അത്. സൂര്യനില്നിന്ന് ഊര്ജം സ്വീകരിച്ച് ഭക്ഷ്യവസ്തുക്കളാക്കി മാറ്റാന്കഴിയുന്ന ഒരു രാസപ്രക്രിയയുടെ ഏറ്റവും ലളിതമായ രൂപം മാത്രമായിരുന്നു അന്ന് ആവിര്ഭവിച്ചിരുന്നത്. ഇക്കാരണത്താല്ഹരിതകത്തിന്റെ അളവില്ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകളുള്ള, മറ്റ് വര്ണവസ്തുക്കള്ക്ക് ആധിക്യമുള്ള സസ്യങ്ങളും അന്ന് ഭൂമിയാകെ പടര്ന്നിരുന്നു. ഇവയിലൊന്നാണ് റോഡോഫൈറ്റ (Rhodophyta) എന്നറിയപ്പെടുന്നചുവന്ന ആല്ഗകള് (Red Algae). കടലിലും ഈര്പ്പമുള്ള എന്തിലും, മഞ്ഞില്പ്പോലും ചുവന്ന ആല്ഗകള്വളര്ന്നു. അങ്ങനെ ചിത്രകൂടമേഖലയും ആദ്യം ആല്ഗകളാല്ചുവക്കുകയായിരുന്നു ആദ്യം. പിന്നീടാണ് മറ്റു നിറങ്ങള്വന്നത്. ഇങ്ങനെ ഉടനീളം ചുവപ്പണിഞ്ഞുനില്ക്കുന്ന ഒരു ഭൂതകാലത്തുനിന്നുമായിരുന്നു  പച്ചയും മഞ്ഞയും ചോപ്പും ഇടകലര്ന്ന ഒരു പുതിയ കാലത്തിലേക്ക് ഇന്ത്യന്ഭൂമി പരിണമിച്ചതെന്നാണ് പുതിയ കണ്ടെത്തല്പറയുന്നത്.
പുതുതായി കണ്ടെത്തിയ ഫോസില്മുന്നോട്ടുവയ്ക്കുന്ന മറ്റൊരു കാര്യം ആദ്യകാലങ്ങളില്സസ്യജീവന്ഒറ്റയ്ക്കായിരുന്നില്ല എന്നാണ്. നിലനില്പ്പിനായുള്ള പോരാട്ടത്തില്അത് മറ്റൊന്നിനെ ആശ്രയിച്ചിരുന്നു എന്നതാണ്. ആശ്രയിക്കല്പക്ഷേ ചൂഷണം ആയിരുന്നില്ല. പരസ്പരമുള്ള കുറവുകള്പരിഹരിച്ചുകൊണ്ടുള്ള ഒരു സഹകരണപദ്ധതിയായിരുന്നു (Symbiosis) അത്. സയനോബാക്ടീരിയ (Cyanobacteria)എന്നു വിളിക്കപ്പെടുന്ന സൂക്ഷ്മജീവികള്ക്ക് ഈര്പ്പമുള്ള പാറയെ ദ്രവിപ്പിച്ച് അതില്ജീവിക്കാനുള്ള കഴിവുണ്ട്. ദ്രവിച്ചുപൊടിഞ്ഞ പാറപ്പുറത്ത് ആല്ഗകള്ക്ക് പറ്റിപ്പിടിക്കാന്എളുപ്പമാണ്. അവ അതില്വളരും. ആല്ഗയുടെ ശരീരം കഠിനമായ സൂര്യതാപത്തെപ്പോലും ചെറുക്കുന്നതും പൊള്ളുന്ന പാറയെപ്പോലും സഹിക്കാന്കഴിയുന്നതുമാണ്. ശരീരത്തിന്റെ തണലും കുളിര്മയും അത് സഹിക്കാന്കഴിയാത്ത സയനോബാക്ടീരിയക്ക് തുണയാവും. ബാക്ടീരിയക്ക് അതിന്റേതായ രീതിയിലുള്ള ഒരുതരം പ്രകാശസംശ്ളേഷണമുണ്ട്. അതിലൂടെയുണ്ടാക്കുന്ന ആഹാരം അല്പ്പം ആല്ഗയ്ക്കും കൊടുക്കും സയനോബാക്ടീരിയ. മാത്രമല്ല, പാറയെ വീണ്ടും ദ്രവിപ്പിച്ച് ആല്ഗയ്ക്ക് ലവണങ്ങള്ആഗിരണംചെയ്യാനുള്ള അവസരം ഒരുക്കിക്കൊടുക്കുകയും ചെയ്യും. ഇവ്വിധമുള്ള അതിജീവനത്തിലൂടെയാണ് ആല്ഗകള്വെള്ളത്തില്നിന്നും കരയിലേക്ക് പിച്ചവച്ചു കയറിയത്. ദശലക്ഷക്കണക്കിന് വര്ഷങ്ങളിലൂടെ നടന്ന പരിണാമ മഹാരഥ്യയുടെ നേര്ചിത്രങ്ങളുമാണ് ചിത്രകൂടത്തില്ഇപ്പോള്കണ്ടെടുക്കപ്പെട്ട ഫോസിലുകള്‍. ലോകമെമ്പാടും അത് 120 കോടി വര്ഷംകൊണ്ട് സംഭവിച്ചത് ഇവിടെ മാത്രം എന്തുകൊണ്ട് 40 കോടിവര്ഷം നേരത്തെയായി എന്നാണ് ശാസ്ത്രജ്ഞര്ഇപ്പോള്ചിന്തിക്കുന്നത്.

സ്ഥാനം നഷ്ടമായത് കനഡയ്ക്ക്

ചിത്രകൂടത്തില്നിന്ന് ഇങ്ങനെയൊരു ഫോസില്കണ്ടെടുക്കുമ്പോള്ലോകത്തിലെ ഏറ്റവും പഴക്കമേറിയ സസ്യഫോസില്ഉള്ക്കൊള്ളുന്ന രാജ്യം എന്ന പദവി നഷ്ടമാവുന്നത് കനഡയ്ക്കാണ്. കനഡയിലെ സോമര്സെറ്റ് ദ്വീപില്നിന്നു കണ്ടെടുത്ത ചുവന്ന ആല്ഗയ്ക്കായിരുന്നു ലോകത്തെ ഏറ്റവും പഴക്കംചെന്ന ബഹുകോശജീവി ഫോസില്എന്ന ബഹുമതി.
ബാങ്കിയോമോര്ഫാപ്യൂബെസെന്സ് എന്നു പേരുള്ള ഇത് ചുവന്ന ആല്ഗകളുടെ വിഭാഗത്തിലാണ് ഉള്പ്പെടുന്നത്. സ്ഥാനം ഇനിമേല്കൈയടക്കുന്നത് റഫത്സ്മിയ ചിത്രകൂടെന്സിസും രാമാതാലസ് ലൊബേറ്റസും ആകും. എങ്കിലും പുതുതായി കണ്ടെത്തിയ ഫോസില്ചുവന്ന ആല്ഗയുടേതാണെന്ന് ഉറപ്പിക്കുന്നതിനാവശ്യമായ അന്തിമ തെളിവ് അഥവാ ഡിഎന് പക്ഷേ ശാസ്ത്രജ്ഞര്ക്ക് ലഭിച്ചിട്ടില്ല. ബാഹ്യഘടനയുടെയും ചുവന്ന ആല്ഗകളുടേതിനു സമാനമായ ആന്തരഘടനയുടെയും അടിസ്ഥാനത്തിലാണ് ഇതിനെ അങ്ങനെ കണക്കാക്കുന്നത്.
എക്സ്റേ ടോമോഗ്രാഫിക് മൈക്രോസ്കോപ്പി (X-ray Tomographic Microscopy) എന്ന സങ്കേതമാണ് ആല്ഗാഫോസിലിന്റെ ആന്തരഘടനാ പഠനത്തിനായി ഉപയോഗിച്ചത്.

Link to original paper: http://journals.plos.org