உயிரணுக்கள்

முன்னுரை

மேலை நாடுகளில் இரண்டு பிரபல விஞ்ஞானிகள் இருக்கிறார்கள். ஒருவர் ரிச்சர்ட் டாக்கின்ஸ். மற்றவர் ஃப்ரான்சிஸ் கோலின்ஸ்.

டாக்கின்ஸ் இங்கிலாந்தில் உயிரியலின் பரிணாம வளர்ச்சி ஆராய்ச்சியாளர் (Evolutionary Biologist).

கோலின்ஸ் மருத்துவர். மரபுயியல் வல்லுனரும், ஆராய்ச்சியாளரும் கூட (Physician and Geneticist). பல வியாதிகளோடு தொடர்பு கொண்ட பல மரபணுக்களைக் கண்டுபிடித்தவர்.

டாக்கின்ஸ் உயிரியலின் பரிணாம வளர்ச்சியை ஆராய்ந்து ஆராய்ந்து சொன்னது, “கடவுளுக்கு இங்கே ஒரு வேலையுமில்லை. படைத்தவர் என்று யாருமில்லை” என்பது.

உயிரணுக்களுக்குள்ளே சென்று ஆராய்ந்து ஆராய்ந்து, படைப்பைப் பற்றி வியந்து கோலின்ஸ் என்ன சொன்னர் என்றால், “இவ்வளவு உன்னதமான படைப்பை செய்த அறிவு எவ்வளவு நுண்ணியமான அறிவாக (கடவுள்) இருக்க வேண்டும். எவ்வளவு பிரமிப்பாக இருக்கிறது. அந்த அறிவு இயற்கைக்கு அப்பாற்பட்டதாக இருக்க வேண்டும்”

இருவரும் நோபல் பரிசு பெறுவதற்குத் தகுதியானவர்கள் என்று விஞ்ஞான உலகம் கருதுகிறது. ஒருவர் படைத்தவர் என்று யாருமில்லை என்ற கருத்தை வலியுறுத்துகிறார். மற்றவர் படைத்தவரின் நுண்ணறிவை வியக்கிறார்.

பார்ப்பது ஒன்றுதான். பார்வைதான் வேறு, வேறு. அர்த்தங்கள் வேறு, வேறு.

இன்று நாம் பார்க்கப்போவது இந்த படைப்பின் அடிப்படை அம்சமான உயிரினங்களின் மிக மிக நுண்ணியமான உயிரணுக்களைப் பற்றியும் அந்த அணுக்களுக்குள்ளே காணப்படும் விந்தையான பல விஷயங்களைப் பற்றியும்தான்.

நன்கு கவனமாகக் கேட்டுக்கொள்ளுங்கள்.

உயிர் அணு (Living Cell)

நமது உடம்பு உயிரணுக்களாலானது (Living Cells). உயிரணுக்கள்தான் ஒரு உயிரினத்தின் அடிப்படை கட்டுமானக் கட்டைகள் (Building blocks). பேக்டீரியா போன்ற உயிரினம் ஒற்றை உயிரணுவாலானது (Single cell organism). பிற உயிரினங்கள் கோடிக்கணக்கான உயிரணுக்களாலானவை (Multicell organism).

ஒரே உயிரினத்திலும் கூட பல வகையான உயிரணுக்கள் இருக்கின்றன. ஒவ்வொரு உயிரணுவும் வித்தியாசமாக இருக்கக்கூடியது. தனித்தன்மையுடையது. வெவ்வேறு செயல்பாடுகளை செய்யக்கூடியது.

மனித உடம்பில் சுமார் 210 விதமான உயிரணுக்கள் இருக்கின்றன. இரத்த அணுக்கள், எலும்பு அணுக்கள், தசைகளுக்கான அணுக்கள் என்று பல விதங்கள்.

அணுவின் எண்ணிக்கை

நம் உடம்பில் எத்தனை அணுக்கள் இருக்கின்றன என்ற எண்ணிக்கையைப் பார்த்தால்தான் ஒரு அணு என்பது எவ்வளவு சிறியது என்பதே நமக்குப் புரியும். வயதுக்கு வந்த ஒருவரின் உடலில் சுமார் 7,000,000,000,000,000,000,000,000,000 (7 octillion) அணுக்கள் இருப்பதாக கண்டுபிடித்திருக்கிறார்கள். இதை எப்படிக் கண்டுபிடித்தார்கள் என்பதை நினைக்க நினைக்க எனக்கு வியப்புக்கு மேல் வியப்பாக இருக்கிறது.

‘ப்ரோகர்யோட்’ (Prokaryote) மற்றும் ‘யூகர்யோட்’ (Eukaryote)

‘ப்ரோகர்யோட்’ (Prokaryote) மற்றும் ‘யூகர்யோட்’ (Eukaryote) என்ற இரண்டு வகையான பெரும் பிரிவுகள் உயிரணுக்களில் உண்டு. மனித உயிரணுக்கள் ‘யூகர்யோட்’ வகையைச் சேர்ந்தவை.

யூகர்யோட் வகை உயிரணுக்களில் வரையறுக்கப்பட்ட அணுக்கரு (nucleus) இருக்கும். ‘ப்ரோகர்யோட்’ வகைக்கு அணுக்கரு கிடையாது. சிறிய பேக்டீரியாக்கள் ‘ப்ரோகர்யோட்’ வகை உயிரணுக்களைக் கொண்டவை.

டீ. என். ஏ (DNA)

யூகர்யோட்  உயிரணுக்களின் அணுக்கருவுக்குள்தான் மனித இனத்தின் ‘டீ. என். ஏ’ (DNA) என்று சொல்லப்படும் ஒரு அணுத்திரள் பொருள் (அணுக்கூறு) (Molecule) இருக்கிறது.

டீ. என். ஏ என்பது டீஆக்சி-ரிபோ-நியுக்லியையிக் ஆசிட் (அமிலத்தின்) (Deoxyribonucleic Acid) சுருக்கம். மிகச் சிக்கலான ஒரு அணுத்திரள்.

1860-களில் சுவிட்சர்லாந்தைச் சேர்ந்த ஃப்ரெட்ரிக் மெச்சர் என்பவரால் முதன் முதலாகக் கண்டுபிடிக்கப்பட்டு பின்னர் பல ஆராய்ச்சியாளர்களால் டீ. என். வைப் பற்றிய மேலும் பல விவரங்கள் வெளி வந்தன. முக்கியமாக 1950-களில் அமெரிக்க விஞ்ஞானிகள் ஜேம்ஸ் வாட்சன் மற்றும் ஃப்ரான்சிஸ் க்ரிக் டீ. என். ஏ-வின் முறுக்குள்ள படிக்கட்டு போல அல்லது கார்க் ஸ்குரு போன்ற கட்டமைப்பைப் பற்றிய தகவல்களை தனது விரிவான ஆராய்ச்சிகள் மூலம் வெளியிட்டார்.

எல்லா உயிரினங்களுக்குள்ளும் இந்த டீ. என். ஏ இருக்கும். உயிரினப்பெருக்கம் நடைபெறும்போது இந்த டீ. என். ஏ-க்கள் ஒரு சந்ததியிலிருந்து அடுத்த சந்ததிக்குப் போகும். ஒவ்வொரு உயிரினத்தின் தனித்தன்மையை நிர்ணயிப்பது இந்த டீ என். ஏ-க்கள்தான்.

இந்த டீ. என். ஏ என்பது Adenine (A) Cytocine (C), Guanine (G)  Thymine (T) என்ற நான்கு வகையான ‘நியூக்லியோடைடு’ (nucleotide) என்றழைக்கப்படும் வேதிய கட்டுமானக் கட்டைகளாலானவை (building blocks).

இந்த நான்கு வகையான கட்டுமானக் கற்கள் எந்த வரிசையில் எந்த அமைப்பில் இருக்கிறதோ அதற்குத் தகுந்த தன்மையை அந்த உயிரினம் கொண்டிருக்கும்.

இந்த டீ. என். ஏ-வுக்குள்தான் ஒரு உயிரினத்தை எப்படி கட்டுவது எப்படிப் பராமரிப்பு செய்வது போன்ற ரகசியக் குறிப்புகள் அடங்கியிருக்கின்றன.

https://www.yourgenome.org/facts/what-is-dna

இந்த டீ. என். ஏ அணுத்திரள்கள் ஒரு இரட்டை வடச் சங்கிலி போல அமைந்திருக்கும்.

ஒரு உயிரினத்தின் மொத்த டீ. என். ஏ-க்களின் தொகுப்பை மரபு ரேகை அல்லது ஜெனோம் (Genome) என்று கூறுகிறார்கள். உடம்பின் ஒவ்வொரு உயிரணுவிலும் மனித இனத்தின் மரபு ரேகையைத் தீர்மானிக்கும் சுமார் 300 கோடி டீ. என். ஏ ஜோடிகளின் முழுமையான நகல் எடுக்கப்பட்டிருக்கும்.

க்ரோமோசோம் (Chromosome)

உயிரினத்தின் மிக மிகச் சிறிய பகுதியான டீ. என். ஏ-வும் மற்ற புரத சத்துக்களும் (ப்ரோட்டீன்) சேர்ந்து க்ரோமோசோம் என்ற மெல்லிய சரடு போன்ற அணுத்திரளை உண்டாக்குகிறது. இந்தக் க்ரோமோசோம் என்பது டீ. என். ஏவின் இரட்டைச் சங்கிலி போன்றது என்று புரிந்து கொள்ளலாம். (https://www.genome.gov/about-genomics/fact-sheets)

ஓரு உயிரினம் பெருகுவதற்கும் சரியாக செயல்படுவதற்கும் அதன் உயிரணுக்கள் தொடர்ந்து பிரிந்து பழைய செயலற்றுப் போன அணுக்களுக்குப் பதிலாக புதிய அணுக்களை உண்டாக்க வேண்டும். உயிரணுக்கள் அப்படிப் பிரியும்போது டீ. என். ஏ-க்கள் கட்டுக்கோப்பாக இருக்க வேண்டும். சரியான முறையில் எல்லா உயிரணுக்களிடையே வினியோகிக்கப்பட்டிருக்க வேண்டும். சரியான முறையில் டீ. என். ஏ-க்கள் நகல் எடுக்கப்பட்டிருப்பதையும் பிரிந்துவிட்ட எல்லா உயிரணுக்களிடையேயும் சரியாக வினியோகிக்கப்பட்டிருப்பதையும் க்ரோமோசோம்கள் உறுதி செய்கின்றன. இது க்ரோமோசோம்களின் முக்கியமான வேலை.

இருந்தும் ஒரு சில வேளைகளில் இந்த செயல்பாட்டில் தவறுகள் ஏற்பட்டு விடுகின்றன. புதிய உயிரணுக்களில் க்ரோமோசோம்களின் எண்ணிக்கையிலும் கட்டுமானத்திலும் தவறுகள் ஏற்படும்போது கடுமையான விளைவுகள் ஏற்படுகின்றன. லுகேமியா, கான்சர் போன்ற தீவிர வியாதிகள் ஏற்படும் அபாயங்கள் உண்டாகுகின்றன.

மனித இனத்துக்கு 23 ஜோடி க்ரோமோசோம்கள் இருக்கின்றன. அதாவது 46 க்ரோமோசோம்கள். (நெற்பயிருக்கு 12, நாய்க்கு 39 ஜோடிகள்)

மனித இனத்தைப் பொறுத்த வரை தாயாரின் ஒவ்வொரு க்ரோமோசோமின் ஒரு நகலும் தகப்பனாரின் ஒவ்வொரு க்ரோமோசோமின் ஒரு நகலும் பிறக்கும் குழந்தைக்கு மரபுரிமையாகப் போகிறது. அதனால்தான் பிறக்கும் குழந்தைக்கு தந்தையின் ஒரு சில குணங்களையும், தாயின் ஒரு சில குணங்களையும் பெறுகிறது.

க்ரோமோசோம்களில் X மற்றும் Y என்ற இரண்டு வகைகள் உண்டு.

பெண்களுக்கு இரண்டு X க்ரோமோசோம்கள் உண்டு. ஆண்களுக்கு ஒரு X க்ரோமோசோமும் ஒரு Y க்ரோமோசோமும் உண்டு.

இந்த ஆண் பெண் க்ரோமோசோம்கள் பிறக்கும் குழந்தைக்கு சரியாக வினியோகிக்கப்பட்டிருக்க வேண்டும். அதிகமாகவோ அல்லது குறைவாகவோ வினியோகிக்கப்பட்டிருந்தால் பல விளைவுகள் ஏற்படக்கூடும்.

19-ஆம் நூற்றாண்டின் இறுதிக் காலங்களில் இந்தக் க்ரோமோசோம்கள் சக்தி வாய்ந்த மைக்ரோஸ்கோப் வழியாக ஆராய்ச்சிகள் மேற்கொண்டபோது கண்டுபிடிக்கப்பட்டன. இருந்தும், அந்த சமயத்தில் க்ரோமோசோம்களின் செயல்பாடுகளைப் பற்றிய புரிதல் இல்லை. இருந்தும் 20-ஆம் நூற்றாண்டின் ஆரம்ப காலங்களில் தாமஸ் ஹண்ட் மார்கன் என்பவரின் ஆராய்ச்சிகளினால் க்ரோமோசோம்களைப் பற்றிய புரிதல் ஏற்பட்டது.

https://www.genome.gov/about-genomics/fact-sheets/Chromosomes-Fact-Sheet

ஜீன் (Gene)

ஒரு உயிரினத்தின் மரபின் (heredity) இயற்பொருள் சார்ந்த இயங்கும் பகுதி (physical and functional unit) ஜீன் என்றழைக்கப்படுகிறது.

இந்த ஜீனுக்குள்தான் பரம்பரையாக வரும் குணங்களின் குறிப்புகள் அடங்கியிருக்கும்.

இந்த ஜீன்-கள் டீ. என். ஏ-க்களால் ஆனவை.

இந்த ஜீன்-களுக்குள்தான் உடலை உற்பத்தி செய்து அதைப் பெருக்கி, வளர்க்கும் ப்ரோட்டின்களைத் தயார் செய்யும் குறிப்புகள் அடங்கியிருக்கும்.

மனிதர்களின் ஜீன்-களில் சில நூறுகளில் தொடங்கி சில லட்சங்கள் வரை டீ. என். ஏ-க்கள் அடங்கியிருக்கும். மனித இனத்தில் சுமார் 20000 முதல் 25000 வரை ஜீன்-கள் இருப்பதாக ஆராய்ச்சிகள் கூறுகின்றன.

ஒவ்வொரு ஜீனு-க்கும் தாயிடமிருந்து ஒன்று, தந்தையிடமிருந்து ஒன்று என்று இரண்டு பிரதிகள் இருக்கும் பொதுவாக

ஒரு சில ஜீன்-களைத் தவிர்த்து மற்ற ஜீன்-கள் எல்லா மனிதர்களுக்கும் ஒரே மாதிரியாகத்தான் இருக்கும். இந்த ஒரு சில வித்தியாசமான ஜீன்-கள்தான் மனிதருக்கு மனிதர் பல வேறுபாடுகளைக் காட்டுகின்றன.

இந்த ஜீன்-களை ஆராய, பின் தொடர அவற்றுக்குப் பலவிதமான பெயர்களையும் அடையாளக் குறிகளையும் விஞ்ஞானிகள் வைத்திருக்கிறார்கள். (https://medlineplus.gov/genetics/understanding/basics/gene/)

ஆர். என். ஏ ((RNA – Ribonucleic Acid)

ஒற்றைச் சங்கிலித் தொடரான ஆர். என். ஏ (ரிபோ நியூக்லியையிக் அமிலம்) என்பதுதான் பரம்பரையின் முதல் அணுத்திரள். டீ. என். ஏ தோன்றுவதற்கு முன்பேயே பரம்பரையின் தகவல்களை தன்னுள்ளே அடக்கிக் கொண்ட ஆர். என். ஏ தோன்றியிருக்கிறது. ஆனால், ஒற்றைச் சங்கிலித்தொடரானதால் மற்ற பல என்சைம்களுடன் வினை புரியக்கூடியதாக, நிலையற்ற தன்மையுடையதாக ஆர். என். ஏ இருக்கிறது. (http://www.dnaftb.org/26/)

டீ. என். ஏ மரபு அணுக்கள்

க்ரோமோசோமில் இருக்கும் பயனுள்ள டீ. என். ஏக்கள் எல்லாமே உங்கள் பரம்பரை முன்னோர்களிடமிருந்து வந்ததில்லை என்று சொன்னால், ஆச்சரியமாக இருக்கிறதா?

அவற்றில் சில வேறு இடங்களிலிருந்து கடன் வாங்கப்பெற்றவை. “ரெட்ரோவைரஸ்” என்ற குறைந்தது எட்டு வகை கிருமிகளிலிருந்து வந்தவை.

மனித சரித்திரத்தில் ஏதோ ஒரு சந்தர்ப்பத்தில் மனித மரபு அணுக்களுக்குள் வைக்கப்பட்டவை இந்தக் கிருமி மரபு அணுக்கள்.

மனித இனப்பெருக்கத்துக்குத் தேவையான சில முக்கியமான செயல்பாடுகளில் இவை உதவி புரிகின்றன. இருந்தும் மனித இனத்துக்குச் சம்பந்தமில்லாதவை.

மரபணுக்கள் (ஜீன்கள்)

மரபணுக்கள்தான் நாம் ஒவ்வொருவரும் என்ன தன்மைகளோடு வளரப்போகிறோம் என்பதைத் தீர்மானிக்கும் என்று அறிந்திருக்கிறோம்.

ஆனால் மரபு அணுக்கள் டீ. என். ஏ-க்களின் மிக மிகச் சிறிய பகுதி. டீ. என். ஏ-வின் மீதமுள்ள 97% எதற்கும் பயனில்லாத பகுதி என்றுதான் சமீப காலம் வரை நம்பியிருக்கிறோம்.

இப்பொழுது விஞ்ஞான ஆராய்ச்சிகள் விளைவாக, பயனில்லாதது நாம் கருதி வந்த இந்தப் பகுதியும் நம் வளர்ச்சிக்கு மிக உதவியாக இருந்து வருகிறது என்று அறிகிறோம்.

அதாவது டீ. என். ஏ-க்குள் மரபணுவுக்கு வெளியே உள்ள பகுதியும் நம் வளர்ச்சிக்குத் தேவைப்படுகிறது.

அதில் ஒரு பகுதி ஒரு கன்ட்ரோல் ஸ்விட்ச் போல செயல்படுகிறது. இந்த ஸ்விட்ச் மரபணுக்களை செயல்பாட்டை ‘on and off’ செய்கிறது. அதன் மூலம் மற்ற முக்கியமான கூட்டுப்பொருட்களை தயார் செய்வதற்கு உதவி புரிகிறது.

முன்னால் வெறும் 20000 மரபணுக்களே நாம் எப்படி இருக்கப் போகிறோம் என்பதைத் தீர்மானிக்கப் போதுமானது என்று நினைத்து வந்தோம். இப்பொழுது டீ. என். ஏக்களின் மீதி 97% பகுதிகளும் நம் வளர்ச்சிக்கு மிக முக்கியமானது என்பதை புரிந்து கொண்டிருக்கிறோம்.

க்ரோமோசோம் 1

இந்த உலகத்தில் எல்லா பொருட்களும் அணுத்திரள்களாலானவை (molecule). இந்த அணுத்திரள்கள் ஆக்சிஜன் போன்று இரண்டு அணுக்களின் ஜோடியாக எளிதானதாக (simple molecule) இருக்கலாம். அல்லது மிகச் சிக்கலான இயற்கையான கட்டுமானங்களாகவும் இருக்கலாம் (organic structures).

இயற்கையில் மிக, மிகப் பெரிய அணுத்திரள் நம் உடம்புக்குள்ளேதான் இருக்கிறது. அதுதான் க்ரோமோசோம் 1.

க்ரோமோசோம் என்பது நியுக்லியைக் அமிலமும் புரத சத்தும் சேர்ந்த நூலிழை போன்ற உயிரினங்களில் இருக்கும் ஒரு கட்டுமான அமைப்பு. பெரும்பாலானா எல்லா உயிரினங்களிலும் இந்த க்ரோமோசோம் காணப்படுகிறது.

இந்த க்ரோமோசோமில்தான் உயிரினத் தோற்றம் (genetic information) பற்றிய தகவல்கள் மரபணுக்களாக (Genes) இருக்கின்றன.

ஒரு சாதாராண மனித உயிரணுவின் (human cell) அணுக்கருவில் (nucleus) 23 ஜோடி க்ரோமோசோம்கள் இருக்கும். ஒவ்வொன்றும் ஒற்றையான, மிக மிக நீளமான டி. என். ஏவின் அணுத்திரள்.

டீ. என். ஏ என்பது தனக்குத் தானே பிரதி எடுத்துக்கொள்ளக்கூடிய, பெரும்பாலான உயிரினங்களிலும் காணப்படும் ஒரு நுண்பொருள்.

அதில் க்ரோமோசோம் 1-ல் 10000 கோடி அணுக்கள் கொண்டதாக மிகப் பெரியது.

இந்த 10000 கோடி அணுக்களில்தான் ஒரு அணுத்திரளில் (molecule) எழுதப்பட்ட (encoded) தகவல்கள் அடங்கியிருக்கிறது.

மீண்டும் மீண்டும் புதுப்பித்துக்கொள்ளும் உடம்பு

ஒரே ஒரு உயிரணுவாக (Living cell) உருவாகி பல கோடி உயிர் அணுக்களாகப் பிரிந்து நிற்பதுதான் நான் என்ற என் உடம்பு.

என் உடம்புக்குள் ஒவ்வொரு நிமிடமும் சுமார் 30 கோடி உயிரணுக்கள் இறந்து கொண்டிருக்கின்றன. அதே சமயம் ஒவ்வொரு வினாடியும் உங்கள் உடம்பு சுமார் 25 மில்லியன் (அதாவது இரண்டரை கோடி) புதிய உயிரணுக்களை உற்பத்தி செய்துகொண்டிருக்கிறது.

ஒவ்வொரு நிமிடமும் சிதைந்த, பழுதடைந்த உயிரணுக்களை எனது உடம்பு சீர் செய்து புதுப்பித்துக் கொண்டிருக்கிறது. இதெல்லாம் நான் அறியாமலேயே, நான் உணராமலேயே எனக்குள் நடந்து கொண்டிருக்கிறது.

மனிதர்களின் தோற்றத்தில் அமைப்பில் ஒற்றுமை

மரபு அணு மட்டத்தில் வைத்துப் பார்த்தால் மனிதர்களுக்குள் 1% வித்தியாசமே இருக்கும். 99% நாம் எல்லோரும் ஒரே போல அமைக்கப்பட்டிருப்போம்