മുന്തിയ വിത്തിനങ്ങള്‍ വേഗത്തില്‍ രൂപപ്പെടുത്താന്‍ മാര്‍ഗം

കണ്ടെത്തലിന് പിന്നില്‍ ഇന്ത്യക്കാരനായ രവി മരുതാചലം
പുതിയ വിത്തിനങ്ങള്‍ രൂപപ്പെടുത്തുകയെന്നത് കാര്‍ഷികശാസ്ത്രജ്ഞരെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം എന്നും വെല്ലുവിളിയാണ്. വര്‍ധിച്ച രോഗപ്രതിരോധശേഷി, മുന്തിയ വിളവ് തുടങ്ങി വ്യത്യസ്ത ഗുണങ്ങള്‍ സമന്വയിപ്പിച്ച് പുതിയ വിത്തിനങ്ങള്‍ രൂപപ്പെടുത്താന്‍ വര്‍ഷങ്ങളുടെ തപസ്യ തന്നെ വേണം. വിഖ്യാത കാര്‍ഷികശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ നോര്‍മന്‍ ബൊര്‍ലോഗ്, രോഗപ്രതിരോധശേഷിയുള്ള ഗോതമ്പിനങ്ങള്‍ കൃത്രിമപരാഗണം വഴി രൂപപ്പെടുത്താന്‍ മെക്‌സിക്കോയില്‍ ചെലവിട്ടത് (1944 മുതല്‍) പത്തു വര്‍ഷത്തിലേറെയാണ്. ഇതിനായി 6000 തവണ കൃത്രിമപരാഗണം വേണ്ടിവന്നു.

ശാസ്ത്രം വളരെയേറെ വളര്‍ന്നു. ടിഷ്യൂകള്‍ച്ചര്‍ പോലുള്ള സങ്കേതങ്ങള്‍ നിലവില്‍ വന്നു. എന്നിട്ടും, 'മാതൃ-പിതൃ'സസ്യങ്ങളിലെ ഗുണകരമായ അംശങ്ങള്‍ സമ്മേളിപ്പിച്ച് പുതിയൊരു വിത്തിനം രൂപപ്പെടുത്തുക എന്നത് ഇന്നും ശ്രമകരമായ പ്രക്രിയയാണ്. അതേസമയം, പ്രതികൂല സാഹചര്യങ്ങള്‍ വര്‍ധിക്കുകയും അവ നേരിടാന്‍ പാകത്തിലുള്ള വിത്തുകളും വിളകളും കൂടുതല്‍ ആവശ്യമാകുകയും ചെയ്യുന്ന കാലമാണിത്. ചൂടുകൂടുന്നു, മണ്ണിന്റെ ലവണാംശം വര്‍ധിക്കുന്നു, ഒപ്പം കൂടുതല്‍ പേരെ തീറ്റിപ്പോറ്റേണ്ടിയും വരുന്നു.

ഈ പശ്ചാത്തലത്തിലാണ്, അബദ്ധമെന്ന് കരുതി ആദ്യം എഴുതിത്തള്ളിയ ഒരു കണ്ടെത്തലുമായി കാലിഫോര്‍ണിയ സര്‍വകലാശാല (ഡേവിസ്)യിലെ രണ്ടു സസ്യഗവേഷകര്‍ രംഗത്തെത്തുന്നത്. മികച്ച വിത്തുകളും വിളകളും വേഗത്തില്‍ രൂപപ്പെടുത്താന്‍ സഹായിക്കുന്ന ഈ കണ്ടെത്തല്‍, കാര്‍ഷികഗവേഷണരംഗത്തിന് വന്‍ അനുഗ്രഹമാകുമെന്ന് വിലയിരുത്തപ്പെടുന്നു. അസിസ്റ്റന്റ് പ്രൊഫസര്‍ സിമോണ്‍ ചാനിന്റെ സഹായത്തോടെ ഇന്ത്യക്കാരനായ ഗവേഷണ വിദ്യാര്‍ഥി രവി മരുതാചലം നടത്തിയ കണ്ടെത്തിലിന്റെ വിവരം ഇന്നത്തെ 'നേച്ചര്‍' ഗവേഷണ വാരികയിലാണുള്ളത്.

പ്രജനനപ്രക്രിയയില്‍ മാതാവില്‍നിന്നും പിതാവില്‍നിന്നുമുള്ള ജനിതകദ്രവ്യമാണ് സന്തതികളിലേക്ക് പകര്‍ന്നു കിട്ടുന്നത് (പല സസ്യങ്ങളുടെയും കാര്യത്തില്‍ മാതൃസസ്യവും പിതൃസസ്യവും ഒന്നു തന്നെയായിരിക്കും). ഇതില്‍ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, 'മാതാപിതാക്കളില്‍' ഒന്നിന്റെ മാത്രം ജനിതകദ്രവ്യമുള്ള സസ്യസന്തതികള്‍ക്ക് രൂപം നല്‍കുന്നതെങ്ങനെയെന്ന കണ്ടെത്തലാണ് രവി നടത്തിയത്. അനുയോജ്യമായ ജനിതകസവിശേഷതകള്‍ അടുത്ത തലമുറയിലേക്ക് അനായാസം കടത്തിവിടാന്‍ സഹായിക്കുന്ന മാര്‍ഗമാണിത്. പുതിയ വത്തുകള്‍ രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിന് നിലവിലുള്ള പരിമിതികള്‍ മറികടക്കാന്‍ ഈ കണ്ടെത്തല്‍ വഴിയൊരുക്കുന്നു. മാത്രമല്ല, ടിഷ്യൂ കള്‍ച്ചറിന്റെ ആവശ്യം തന്നെ ഈ സങ്കേതത്തില്‍ കടന്നു വരുന്നില്ല എന്നതും ശ്രദ്ധേയമാണ്.

ലൈംഗീക പ്രജനനത്തിലൂടെയുണ്ടാകുന്ന പുതിയ തലമുറ സസ്യങ്ങളില്‍ ജോഡീകരിക്കപ്പെട്ട ക്രോമസോമുകളായാണ് ജനിതകദ്രവ്യം കോശങ്ങളില്‍ സ്ഥിതിചെയ്യുക. മാതാവില്‍ നിന്നുള്ളതാകും ജോഡിയിലെ ഒരു ക്രോമസോം, മറ്റൊന്ന് പിതാവില്‍ നിന്നുള്ളതും. എല്ലാ ക്രോമസോം ജോഡികളും ഇത്തരത്തിലാണ് രൂപപ്പെടുക. ജോഡീകരിക്കപ്പെട്ട ക്രോമസോമുകളുള്ള സസ്യങ്ങളും ജീവികളും ജീവശാസ്ത്രത്തിന്റെ ഭാഷയില്‍ പറഞ്ഞാല്‍ 'ഡൈപ്ലോയിഡു' (diploid) കളാണ്. അതേസമയം, അണ്ഡം, ബീജം തുടങ്ങി ജോഡീകരിക്കപ്പെടാത്ത ക്രോമസോമുള്ളവ 'ഹാപ്ലോയിഡു' (haploid)കളെന്നും അറിയപ്പെടുന്നു.

സാധാരണ സസ്യങ്ങളെല്ലാം ഡൈപ്ലോയിഡുകളായതിനാല്‍, മാതാവില്‍നിന്നും പിതാവില്‍നിന്നുമുള്ള ജനിതകപ്രത്യേകതകള്‍ അടുത്ത തലമുറയിലേക്ക് കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടും. ഇരുസസ്യങ്ങളുടെയും പ്രത്യേകതകള്‍ സന്തതിയില്‍ ഉണ്ടാകുമെന്നര്‍ഥം. എന്നാല്‍, ഗുണപരമായ ജനിതകസവിശേഷതകള്‍ മാത്രം അടുത്ത തലമുറയിലെത്തണമെങ്കില്‍ എന്തുവേണം. ജോഡിയിലെ ഇരു ക്രോമസോമിലും ഒരേ ജനിതകസവിശേഷതകള്‍ ഉണ്ടാവണം (ഹോമോസൈഗൊസ് (homozygous) എന്നാണ് ഇത്തരം ക്രോമസോമുകളുള്ള ചെടികളുടെ സാങ്കേതികനാമം).

വരണ്ട കാലാവസ്ഥ നേരിടാന്‍ ശേഷിയുള്ള, കീടങ്ങളെ ചെറുക്കാന്‍ കഴിവുള്ള, കൂടുതല്‍ സ്വാദുള്ള പഴങ്ങള്‍ നല്‍കാന്‍ സഹായിക്കുന്ന ജനിതകഗുണങ്ങളാണ് ഒരു മികച്ച വിളയെ നിര്‍ണയിക്കുക. ഇരു ക്രോമസോം വഴിയും അടുത്ത തലമുറയിലേക്ക് എത്തേണ്ടത് ഈ ഗുണങ്ങളാണ്. പക്ഷേ, ഇരുക്രോമസോമിലും ഈ സവിശേഷതകള്‍ സന്നിവേശിപ്പിക്കാന്‍ സസ്യങ്ങളെ അനേകം തലമുറ പരസ്പര പരാഗണത്തിന് വിധേയമാക്കിയാലേ സാധിക്കൂ. അതിന് ഇന്നത്തെ നിലയ്ക്ക് വര്‍ഷങ്ങളെടുക്കും.

അതേസമയം, മാതവില്‍നിന്നോ പിതാവില്‍നിന്നോ മാത്രമുള്ള ജീനുകള്‍ അടങ്ങിയ (ഹാപ്ലോയിഡ്) സസ്യങ്ങളെ രൂപപ്പെടുത്താനായാല്‍ മേല്‍പ്പറഞ്ഞ പൊല്ലാപ്പ് ഒഴിവാക്കാം. അടുത്ത തലമുറയിലേക്ക് ജനിതകഗുണങ്ങള്‍ സ്വാഭാവികമായും കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടും. ഇത്തരം സസ്യങ്ങളെ രൂപപ്പെടുത്താനുള്ള ശ്രമങ്ങള്‍ ശാസ്ത്രലോകത്ത് അനേകവര്‍ഷങ്ങളായി നടക്കുന്നുണ്ട്. പല ശ്രമങ്ങളും വിജയിച്ചിട്ടുമുണ്ട്. പക്ഷേ, ഇന്നത്തെ നിലയ്ക്ക് ഹാപ്ലോയിഡ് സസ്യങ്ങള്‍ രൂപപ്പെടുത്തണമെങ്കില്‍ വന്‍തോതില്‍ ടിഷ്യൂകള്‍ച്ചറും ശ്രമകരമായ പരിപാലനവും കൂടിയേ തീരൂ. മാത്രമല്ല, അപൂര്‍വം ചില വിളകളുടെ കാര്യത്തില്‍ മാത്രമേ അത് പ്രാവര്‍ത്തികമാക്കാനും കഴിയൂ. അതേസമയം, രവി കണ്ടെത്തിയ സങ്കേതം ഏത് സസ്യത്തിന്റെ കാര്യത്തിലും പ്രയോഗിക്കാനാവും, ടിഷ്യൂകള്‍ച്ചറിന്റെ ആവശ്യവുമില്ല.

ഹൈദരാബാദിലെ സെന്റര്‍ ഫോര്‍ സെല്ലുലാര്‍ ആന്‍ഡ് മോളിക്യുലാര്‍ ബയോളജി (CCMB) യില്‍ നിന്ന് അമേരിക്കയില്‍ ഗവേഷണപഠനത്തിനെത്തിയ രവി, തികച്ചും യാദൃശ്ചികമായാണ് പുതിയ കണ്ടെത്തല്‍ നടത്തിയത്. സിമോണിനൊപ്പം 'അരാബിഡോപ്‌സിസ് താലിയാന' (Arabidopsis thaliana)യെന്ന സസ്യത്തിലെ CENH3 പ്രോട്ടീനെക്കുറിച്ച് പഠിക്കുന്നതിനിടയിലായിരുന്നു അത്. ഒരു നിശ്ചിത ഡി.എന്‍.എ.ഭാഗത്തെ ക്രോമസോമില്‍ അടുക്കിയൊതുക്കി വെയ്ക്കാന്‍ സഹായിക്കുന്ന പ്രോട്ടീനുകളാണ് 'ഹിസ്‌റ്റോണെസ്' (histones). അവയിലൊന്നാണ് CENH3. അടുത്ത തലമുറയിലേക്കുള്ള ക്രോമസോം കൈമാറ്റം നിയന്ത്രിക്കുന്ന 'സെന്‍ട്രോമിയറി' (centromere)ല്‍ മാത്രമാണ് CENH3 പ്രോട്ടീന്‍ കാണപ്പെടുക.

ഫ് ളൂറസെന്റ്‌ പ്രോട്ടീനുമായി ബന്ധിപ്പിച്ച് CENH3 യുടെ പരിഷ്‌ക്കരിച്ച ഒരു വകഭേദം രവി രൂപപ്പെടുത്തി. ജനിതകപരിഷ്‌ക്കരണം വഴി ഈ പ്രോട്ടീന്‍ ലഭിച്ച ചെടിയെ, സാധാരണ അരാബിഡോപ്‌സിസ് സസ്യവുമായി പ്രജനനം നടത്താന്‍ ശ്രമിക്കുകയായിരുന്നു അദ്ദേഹം. സാധാരണഗതിയില്‍, അതില്‍നിന്ന് ലഭിക്കുന്ന സന്തതിയില്‍ ജനിതകവ്യതികരണം സംഭവിച്ച ജീനും സാധാരണ ജീനും കാണേണ്ടതാണ്. പക്ഷേ, രവിക്ക് ലഭിച്ച ഫലം വ്യത്യസ്തമായിരുന്നു. സാധാരണ ജീന്‍ മാത്രമാണ് അടുത്ത തലമുറയില്‍ കണ്ടത്.

ആദ്യം തങ്ങള്‍ അതിനെ അവഗണിച്ചതായി സിമോണ്‍ പറയുന്നു. സസ്യപ്രജനനത്തില്‍ ബിരുദാനന്തരബിരുദമുള്ള രവി, വീണ്ടും ഇക്കാര്യം പരീക്ഷിച്ചപ്പോഴാണ് കാര്യം വ്യക്തമായത്; പുതിയ തലമുറയില്‍ പത്തിന് പകരം അഞ്ച് ക്രോമസോമേയുള്ളൂ. അത് അഞ്ചും സാധാരണ ചെടിയില്‍ നിന്ന് വന്നത്. പരസ്പരബന്ധമുള്ള വ്യത്യസ്തയിനങ്ങളെ തമ്മില്‍ ചേര്‍ത്ത് പുതിയ സസ്യമുണ്ടാക്കുമ്പോള്‍ ചില വേളകളില്‍ അവയില്‍ ഒന്നിന്റെ ജിനോം ഇല്ലായ്മ ചെയ്യപ്പടാറുണ്ട്. 'ജിനോം എലിമിനേഷന്‍' (genome elimination) എന്നാണ് ഈ പ്രക്രിയയുടെ പേര്. ആദ്യം തെറ്റെന്ന് കരുതിയെങ്കിലും, രവി നടത്തിയ പരീക്ഷണത്തില്‍ സംഭവിച്ചത് ജിനോം എലിമിനേഷനാണെന്ന് ഗവേഷകര്‍ക്ക് മനസിലായി.

ജോഡീകരിക്കാത്ത ക്രോമസോമുകളുള്ള ഹാപ്ലോയിഡുകള്‍ രൂപപ്പെടുത്താന്‍ നിലവില്‍ പ്രയോഗിക്കുന്ന സങ്കേതമാണ് ജിനോം എലിമിനേഷന്‍. ചോളം, ബാര്‍ളി തുടങ്ങി അപൂര്‍വം ചില വര്‍ഗങ്ങളുടെ കാര്യത്തില്‍ അത് പ്രാവര്‍ത്തികമാകാറുമുണ്ട്. എന്നാല്‍, പുതിയ സങ്കേതം ഏതാനും ചില ഇനങ്ങളുടെ കാര്യത്തില്‍ മാത്രമല്ല, വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കാന്‍ സാധിക്കുന്നതാണെന്ന് രവി പറയുന്നു. ഏത് വിളയുടെ കാര്യത്തിലും ഹാപ്ലോയിഡ് തായ്‌വഴികള്‍ രൂപപ്പെടുത്താന്‍ ഇതുവഴി കഴിയും.

ക്രോമസോമുകളുടെ എണ്ണം പകുതിയേ ഉള്ളൂവെങ്കില്‍, അവയ്ക്ക് അടുത്ത തലമുറയ്ക്ക് ജന്മം നല്‍കാന്‍ ശേഷിയുണ്ടാവില്ല. അതിനാല്‍, ചെടിയെ 'പ്രേരിപ്പിച്ച്' ക്രോമസോമുകളുടെ സംഖ്യ ഗവേഷകര്‍ ഇരട്ടിപ്പിച്ചു. അങ്ങനെ അവ ജോഡീകരിക്കപ്പെട്ട ക്രോമസോമുകളുള്ള ഡൈപ്ലോയിഡുകളായി, അതേ സമയം അവ ഹോമോസൈഗോസ് ആണു താനും. പുതിയ വിളകള്‍ക്ക് രൂപംനല്‍കാനുള്ള ജനിതകമായ രണ്ട് കടമ്പകള്‍ (മാതാപിതാക്കളില്‍ ഒന്നില്‍ നിന്നുള്ള ക്രോമസോം മാത്രം സന്തതിയിലുണ്ടാവുക, കോമസോം ജോഡിയിലെ രണ്ടെണ്ണത്തിനും ഒരേ ജനിതകഗുണങ്ങള്‍ ഉണ്ടാവുക എന്നിവ) ഒറ്റയടിക്ക് മറികടക്കാന്‍ പുതിയ സങ്കേതം അവസരം നല്‍കുന്നു എന്നുസാരം.

പുതിയ വിളകള്‍ സൃഷ്ടിക്കുന്നതില്‍ മാത്രമല്ല, പരിണാമശാസ്ത്രത്തിലും പുതിയ ഉള്‍ക്കാഴ്ചകള്‍ രൂപപ്പെടുത്താന്‍ സഹായിക്കുന്നതാണ് പുതിയ കണ്ടുപിടിത്തം. സസ്യലോകത്ത് പുതിയ സ്പീഷീസുകള്‍ എങ്ങനെ രൂപപ്പെടുന്നു എന്ന് മനസിലാക്കാന്‍ പുതിയ സങ്കേതം സഹായിച്ചേക്കും. സസ്യങ്ങളിലും ജീവിവര്‍ഗങ്ങളിലും കോശവിഭജനത്തില്‍ നിര്‍ണായക പങ്ക് വഹിക്കുന്ന ഒന്നാണ് CENH3. വളരെ പ്രധാനപ്പെട്ട ജീനാണ് അതെന്ന് അര്‍ഥം. അടിസ്ഥാനധര്‍മങ്ങളുള്ള അത്തരം സുപ്രധാന ജീനുകള്‍ യീസ്റ്റ് മുതല്‍ തിമിംഗലം വരെയുള്ളവയില്‍ വലിയ മാറ്റം കൂടാതെ ഏതാണ്ട് സമാനമായ രീതിയില്‍ സൂക്ഷിക്കപ്പെടാറാണ് പതിവ്. എന്നാല്‍, CENH3 ന്റെ കാര്യത്തില്‍ ഇത് വ്യത്യസ്തമാണ്. ഏറ്റവും വേഗത്തില്‍ വ്യതികരണത്തിന് വിധേയമാകുന്ന ജീനോം ശ്രേണീഭാഗങ്ങളില്‍ ഒന്നാണിത്.

പ്രജനനത്തിന്റെ കാര്യത്തില്‍ വ്യത്യസ്ത സ്പീഷീസുകള്‍ തമ്മില്‍ അകലം സൂക്ഷിക്കുന്നതിന്റെ അടിസ്ഥാനം സെന്‍ട്രോമിയര്‍ വ്യാത്യാസമാകാമെന്ന് സിമോണ്‍ അഭിപ്രായപ്പെടുന്നു. അടുത്ത ജനിതകബന്ധമുള്ള സസ്യയിനങ്ങളെ പരസ്പരം സമ്മേളിപ്പിക്കാന്‍ ശ്രമിക്കുക വഴി ഈ ആശയം പരിശോധിക്കാന്‍ ഒരുങ്ങുകയാണ് രവിയും സിമോണും. ( അവലംബം: കാലിഫോര്‍ണിയ സര്‍വകലാശാല (ഡേവിസ്)യുടെ വാര്‍ത്താക്കുറിപ്പ് )

കാണുക

• നോര്‍മന്‍ ബൊര്‍ലോഗ് - ക്ഷാമങ്ങള്‍ പഴങ്കഥയാക്കിയ മനുഷ്യന്‍