Octopus Ribosome: ઓક્ટોપસ પોતાની બુદ્ધિમત્તા, રંગ બદલવાની ક્ષમતા અને જટિલ નસો માટે જાણીતો છે. હવે વૈજ્ઞાનિકોએ તેના શરીરમાં એવી જૈવિક રીત શોધી છે, જે અત્યાર સુધી બીજા કોઈ પ્રાણીમાં મળી નથી. ઓક્ટોપસના રાઇબોસોમમાં હાજર એક ખાસ આરએનએ તંતુ વચ્ચેથી કપાઈને બે ભાગમાં વહેંચાઈ જાય છે. ખાસ વાત એ છે કે આ કાપ લગભગ દરેક પેશીમાં એક જ જગ્યાએ થાય છે. તેમ છતાં પ્રોટીન બનાવવાની પ્રક્રિયા નબળી પડતી નથી. ઊલટું, પ્રોટીન બનાવતી વખતે આ મશીન ખોટા એમિનો એસિડ પસંદ કરવાથી વધુ સારી રીતે બચી જાય છે. સંશોધકોના પ્રયોગોમાં ઓક્ટોપસના રાઇબોસોમે સ્ક્વિડ અને માનવ કોષોની તુલનામાં ઓછી ભૂલો કરી. જ્યારે વૈજ્ઞાનિકોએ આ જ કાપની નકલ બેક્ટેરિયામાં કરી, ત્યારે તેમની પ્રોટીન બનાવવાની સચોટતા પણ લગભગ બમણી થઈ ગઈ.
જે આરએનએને સ્થિર માનવામાં આવતું હતું, તે જ ઓક્ટોપસમાં અલગ નીકળ્યું
વૈજ્ઞાનિકો લાંબા સમયથી રાઇબોસોમને કોષની સૌથી વિશ્વસનીય મશીનોમાં ગણતા આવ્યા છે. આ એ જ મશીન છે જે આરએનએમાં હાજર સંદેશ વાંચીને પ્રોટીન બનાવે છે. તેના મુખ્ય ભાગો લાખો વર્ષોની ઉત્ક્રાંતિ યાત્રામાં ખૂબ ઓછા બદલાયા છે. આ જ કારણ છે કે કોઈ પ્રયોગશાળામાં આ આરએનએની લંબાઈ અલગ મળે તો વૈજ્ઞાનિકો પહેલાં નમૂનામાં ખામી હોવાનું માને છે.
લગભગ પાંચ વર્ષ પહેલાં કેલિફોર્નિયાના ટુ-સ્પોટ ઓક્ટોપસ પર કામ કરતી વખતે રિચર્ડ હાનને આવું જ પરિણામ મળ્યું. સૌથી મોટા આરએનએ તંતુની એક પટ્ટી બે ભાગમાં દેખાઈ. પહેલાં તેને ખરાબ નમૂનો માનવામાં આવ્યો. ફરી તપાસ કરવામાં આવી તો એ જ પરિણામ મળ્યું. અનેક વખત તપાસ કર્યા પછી પણ કાપ બરાબર એ જ જગ્યાએ દેખાયો.
સૌથી આશ્ચર્યજનક વાત એ હતી કે આ ફેરફાર ઓક્ટોપસની અલગ-અલગ પેશીઓ અને જીવનના અલગ-અલગ તબક્કાઓમાં હાજર હતો. તેનાથી વૈજ્ઞાનિકોને સમજાયું કે આ પ્રયોગશાળાની ભૂલ હોઈ શકે નહીં.
જનીન કપાતું નથી, આરએનએ કપાયા પછી બે ભાગમાં રહે છે
સંશોધકોએ જ્યારે આ ફેરફારની આનુવંશિક તપાસ કરી ત્યારે વધુ એક રસપ્રદ વાત સામે આવી. જે જનીનમાંથી આ આરએનએ બને છે, તેની ડીએનએ શ્રેણી સંપૂર્ણ અને કાપ વગરની હાજર રહે છે. તેનો અર્થ એ છે કે કાપ જનીનમાં થતો નથી.
વૈજ્ઞાનિકોના જણાવ્યા અનુસાર પહેલાં સંપૂર્ણ આરએનએ બને છે. ત્યારબાદ કોષની અંદર કોઈ વ્યવસ્થા તેને એક નિશ્ચિત જગ્યાએ કાપી નાખે છે. કપાયા પછી આરએનએના બંને ભાગ અલગ-અલગ રહે છે. તેમ છતાં તેઓ રાઇબોસોમનો ભાગ બનીને એકસાથે કામ કરે છે.
હાર્વર્ડ યુનિવર્સિટીના નિકોલસ બેલોન, હાર્વર્ડ મેડિકલ સ્કૂલ અને ડાના-ફારબર કેન્સર ઇન્સ્ટિટ્યૂટની એમી લી અને તેમની ટીમે આ શોધને ચકાસવા માટે અનેક સ્તરે પ્રયોગો કર્યા. તેમણે અલગ-અલગ પ્રાણીઓની સરખામણી કરી. રાઇબોસોમની અણુ રચના જોઈ. તેની રાસાયણિક પ્રવૃત્તિ તપાસી અને અલગ-અલગ પ્રજાતિઓના ડીએનએની સરખામણી કરી.
પરિણામ – આ કાપ માત્ર ઓક્ટોપસની કેટલીક ખાસ કોષોમાં જ નહોતો. તે છીછરા પાણીમાં રહેતી ઓક્ટોપસની અનેક પ્રજાતિઓમાં મળ્યો. પરંતુ સ્ક્વિડ, કટલફિશ, સમુદ્રી સસલું, મસલ્સ, અળસિયું, જળો અને માછલી જેવી બીજી પ્રજાતિઓમાં આવો ફેરફાર મળ્યો નથી.
તૂટેલા રાઇબોસોમે પ્રોટીન વધુ સચોટ બનાવ્યા
- આ શોધનો સૌથી મહત્વપૂર્ણ ભાગ એ હતો કે વૈજ્ઞાનિકોએ માત્ર રચના જોઈ નહોતી. તેમણે એ પણ તપાસ્યું કે કાપ થવાથી રાઇબોસોમનું કાર્ય કેવી રીતે બદલાય છે.
- રાઇબોસોમ પ્રોટીન બનાવતી વખતે નાના આરએનએ વાહકોને પકડે છે. તેમાં અલગ-અલગ એમિનો એસિડ હાજર હોય છે. સામાન્ય સ્થિતિમાં રાઇબોસોમ યોગ્ય સંદેશ માટે યોગ્ય વાહક પસંદ કરે છે. ક્યારેક લગભગ યોગ્ય વાહક પણ જોડાઈ જાય છે. અહીંથી પ્રોટીનમાં ભૂલ થઈ શકે છે.
- વૈજ્ઞાનિકોએ ઓક્ટોપસ, સ્ક્વિડ, સમુદ્રી સસલું અને માનવના રાઇબોસોમને અલગ કરીને એક જ આરએનએ સંદેશ વાંચવા આપ્યો. ઓક્ટોપસના રાઇબોસોમે ખોટા મેળ ધરાવતા વાહકોને સ્ક્વિડની તુલનામાં લગભગ ચાર ગણા ઓછા મજબૂતીથી પકડ્યા.
- એક બીજા પ્રયોગમાં એવી પ્રોટીન ભૂલો માપવામાં આવી જે ખોટું પ્રોટીન બનવા પર સંકેત આપતી હતી. તેમાં પણ ઓક્ટોપસના રાઇબોસોમે સૌથી ઓછી ભૂલો કરી.
- ત્યારબાદ ટીમે આ જ ફેરફાર ઈ. કોલી બેક્ટેરિયાના રાઇબોસોમમાં દાખલ કર્યો. પરિણામ વધુ રસપ્રદ હતું. બેક્ટેરિયાના રાઇબોસોમની સચોટતા લગભગ બમણી થઈ ગઈ. પ્રોટીન બનાવવાની ઝડપ ઘટ્યા વિના આ ફેરફાર કાર્ય કરતો જોવા મળ્યો.
જોકે વૈજ્ઞાનિકો સ્પષ્ટપણે કહે છે કે આ તમામ પ્રયોગો ટ્યુબમાં કરવામાં આવ્યા હતા. હજુ એ સાબિત થયું નથી કે જીવંત ઓક્ટોપસના શરીરમાં પણ આ જ અસર બરાબર એ જ રીતે થાય છે.
ઓછી ખોટવાળા પ્રોટીનની અસર નસો પર પણ દેખાઈ
પ્રોટીન બનવામાં થયેલી ભૂલની અસર માત્ર એક નાના અણુ સુધી મર્યાદિત રહેતી નથી. ખોટું એમિનો એસિડ જોડાવાથી પ્રોટીનની રચના બગડી શકે છે. આવા પ્રોટીન એકબીજા સાથે ચોંટીને ગૂચ્છા બનાવી શકે છે.
લાંબા સમયગાળામાં આવા પ્રોટીન ગૂચ્છા નસોવાળી પેશીઓ માટે નુકસાનકારક બની શકે છે. સંશોધકોએ ઓક્ટોપસની તંત્રિકા રચનાની સરખામણી સ્ક્વિડ સાથે કરી. ઓક્ટોપસની તંત્રિકા પેશીમાં નાના પ્રોટીન ગૂચ્છા મળ્યા. તેની પેશીઓમાં અદ્રાવ્ય પ્રોટીનનું પ્રમાણ પણ સ્ક્વિડ અને સમુદ્રી સસલાની તુલનામાં ઓછું હતું.
ટીમે તેનું કારણ સમજવા માટે ઓક્ટોપસ અને સ્ક્વિડના બાહુઓને પ્રયોગશાળામાં જીવંત રાખ્યા. ત્યારબાદ તેમણે જી418 નામની દવા આપી. આ દવા રાઇબોસોમને ઓછું સચોટ બનાવે છે.
દવા આપવામાં આવ્યા પછી ઓક્ટોપસના બાહુઓમાં પ્રોટીન ગૂચ્છા વધી ગયા. તેની પેશી પણ સ્ક્વિડ જેવી દેખાવા લાગી. તેના વિપરીત જે બેક્ટેરિયાના રાઇબોસોમમાં ઓક્ટોપસવાળો કાપ દાખલ કરવામાં આવ્યો હતો, તેમાં સામાન્ય બેક્ટેરિયાની તુલનામાં ઓછા પ્રોટીન ગૂચ્છા બન્યા.
ઓક્ટોપસની આનુવંશિક ચાલ આ શોધને વધુ ખાસ બનાવે છે
ઓક્ટોપસ અને સ્ક્વિડ પોતાના આનુવંશિક સંદેશાઓમાં મોટા સ્તરે ફેરફાર કરી શકે છે. ડીએનએમાંથી આરએનએ બન્યા પછી તેઓ પ્રોટીન બનાવતા સંદેશમાં હજારો જગ્યાએ નાના ફેરફારો કરે છે. કેટલાક અંદાજો જણાવે છે કે આ ફેરફાર લગભગ એક લાખથી વધુ સ્થળોએ થઈ શકે છે.
આ પ્રક્રિયાને આરએનએ એડિટિંગ કહેવામાં આવે છે. તેનાથી એક જ જનીનમાંથી અનેક અલગ પ્રકારના પ્રોટીન બનાવી શકાય છે. આ ખાસ કરીને ઓક્ટોપસ માટે મહત્વપૂર્ણ હોઈ શકે છે. તેના શરીરમાં લગભગ 50 કરોડ તંત્રિકા કોષો છે અને મોટી સંખ્યામાં તંત્રિકા પેશી તેના બાહુઓમાં હાજર છે.
પરંતુ આ જ શક્તિ એક સમસ્યા પણ ઊભી કરે છે. વધુ બદલાયેલું આરએનએ રાઇબોસોમ માટે મુશ્કેલ સંદેશ બની શકે છે. માનવ રાઇબોસોમ આવા ખૂબ વધારે એડિટ કરાયેલા સંદેશ પર અટકી શકે છે. સ્ક્વિડના રાઇબોસોમ તેને વાંચે તો છે, પરંતુ તેમાંથી બનેલા પ્રોટીનમાં ભૂલો વધુ થઈ શકે છે.
ઓક્ટોપસમાં ચિત્ર અલગ જોવા મળ્યું. તેના રાઇબોસોમે સ્પષ્ટ અને એડિટ કરાયેલા સંદેશામાંથી બનેલા પ્રોટીનમાં લગભગ સમાન પ્રમાણમાં પ્રોટીન ગૂચ્છા બનાવ્યા.
વૈજ્ઞાનિકોનો અંદાજ છે કે ઓક્ટોપસનું બદલાયેલું રાઇબોસોમ એક પ્રકારનું ફિલ્ટર હોઈ શકે છે. તે ફેરફારવાળા સંદેશાઓને વાંચવાની મંજૂરી આપે છે. સાથે જ ખોટું પ્રોટીન બનવાની શક્યતાને નિયંત્રિત કરી શકે છે.
ઊંડા સમુદ્રના ઓક્ટોપસે એક મહત્વપૂર્ણ સંકેત આપ્યો
ઓક્ટોપસની અલગ-અલગ શાખાઓ એક કરોડ નહીં પરંતુ દસ કરોડ વર્ષથી પણ વધુ સમય પહેલાં અલગ થઈ ચૂકી હતી. છીછરા પાણીમાં રહેતી પ્રજાતિઓ ઝડપી પ્રવૃત્તિ, શિકાર અને જટિલ વર્તન માટે જાણીતી છે. ઊંડા સમુદ્રની કેટલીક પ્રજાતિઓની તંત્રિકા પ્રણાલી તુલનાત્મક રીતે સરળ છે.
સંશોધકોએ 406 મીટરની ઊંડાઈથી મળેલા ગ્રિમ્પોટ્યુથિસ નામના ઊંડા સમુદ્રી ઓક્ટોપસના આરએનએની પણ તપાસ કરી. આ નમૂનામાં એ જ ખાસ આરએનએ કાપ મળ્યો નહોતો. તેનાથી સંકેત મળ્યો કે આ ફેરફાર ઓક્ટોપસની તમામ શાખાઓમાં હાજર નથી.
કાપવાળા ભાગની આસપાસના આઠ ડીએનએ અક્ષરોનો એક સમૂહ લગભગ દસ કરોડ વર્ષથી લગભગ એવો જ બનેલો છે. આસપાસનું ડીએનએ બદલાતું રહ્યું. પરંતુ આ નાનકડા ભાગે નોંધપાત્ર સ્થિરતા દર્શાવી.
સ્ક્વિડ લગભગ 30 કરોડ વર્ષ પહેલાં ઓક્ટોપસથી અલગ થયા હતા. તેમાં આ કાપ મળ્યો નથી. વૈજ્ઞાનિકોના જણાવ્યા અનુસાર સ્ક્વિડે પ્રોટીનની ભૂલોને સંભાળવા માટે બીજી જૈવિક વ્યૂહરચના વિકસાવી હોઈ શકે છે.
સૌથી મોટો પ્રશ્ન હજુ પણ બાકી
આ શોધ છતાં વૈજ્ઞાનિકો પાસે સૌથી જરૂરી જવાબ હજુ નથી. આખરે કોષ આ આરએનએને કાપે કેવી રીતે છે.
જીવંત ઓક્ટોપસમાં પ્રોટીન બનવાની પ્રક્રિયાને સીધી જોવી ખૂબ મુશ્કેલ છે. જંગલી ઓક્ટોપસ પર નિયંત્રિત પ્રયોગ કરવો પણ સરળ નથી. તેથી ટીમ હવે આ કાપની ચોક્કસ જૈવિક પ્રક્રિયાને સમજવા પર કામ કરવા માગે છે.
ભવિષ્યમાં વૈજ્ઞાનિકો એ જોવા માગે છે કે શું આ કાપ કોઈ જીવંત જીવમાં જાણીજોઈને બનાવી શકાય છે. જો આવું શક્ય બન્યું તો તે તપાસવું સરળ બનશે કે તેનાથી પ્રોટીન બનાવવાની સચોટતા ખરેખર વધે છે કે નહીં.
આ શોધનું મહત્વ માત્ર ઓક્ટોપસ પૂરતું મર્યાદિત નથી. વૈજ્ઞાનિકો માટે વધુ સચોટ પ્રોટીન નિર્માણને સમજવું જરૂરી છે. જે બીમારીઓમાં ખોટી રીતે બનેલા પ્રોટીન જમા થાય છે, ત્યાં આ જ્ઞાન ભવિષ્યમાં ઉપયોગી થઈ શકે છે.
અલ્ઝાઇમર જેવી બીમારીઓમાં ખોટી રીતે વળેલા અને જમા થયેલા પ્રોટીનને લઈને લાંબા સમયથી સંશોધન ચાલી રહ્યું છે. હજુ એ કહેવું ઉતાવળભર્યું હશે કે ઓક્ટોપસની આ શોધ સીધી કોઈ સારવારમાં બદલાઈ શકે છે. પરંતુ એ ચોક્કસપણે સામે આવ્યું છે કે પ્રકૃતિએ પ્રોટીન બનાવતી એક અત્યંત સ્થિર મશીનને બદલીને તેની સચોટતા વધારવાની રીત વિકસાવી છે.
આ સ્ટડી કરન્ટ બાયોલોજીમાં પ્રકાશિત થઈ છે. વૈજ્ઞાનિકો માટે આ શોધ એટલા માટે પણ ખાસ છે કારણ કે તે દર્શાવે છે કે જૈવિક મશીનો એટલા સ્થિર નથી જેટલા તેમને લાંબા સમય સુધી માનવામાં આવતા હતા. ઓક્ટોપસે આ જ મશીનને બદલીને જટિલ આનુવંશિક માહિતી સંભાળવાનો એક અલગ માર્ગ શોધી કાઢ્યો છે.
