പരിണാമ ചരിത്രത്തില് പലവിധ സങ്കീര്ണ ജനിതകകൈമാറ്റങ്ങള് രേഖപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്. അവയില് നമുക്ക് കൂടുതല് പരിചയം ജീവിവര്ഗങ്ങളുടെ ഒരു തലമുറയില്നിന്ന് അടുത്ത തലമുറയിലേക്കുള്ള ജീന് കൈമാറ്റമാണ്. മനുഷ്യരില്നിന്ന് മനുഷ്യരുടെ അടുത്ത തലമുറയിലേക്ക്, അതുപോലെ, പൂച്ചയില്നിന്ന് പൂച്ചയിലേക്ക്, തവളകളില്നിന്ന് തവളകളിലേക്ക്.
തവളകളുടെ നമ്പര് വണ് ശത്രുവാണ് പാമ്പ്. മഡഗാസ്കറില് ഗവേഷണം നടത്തിയ ശാസ്ത്രജ്ഞര് അവിടെയുള്ള തവളകളില് ഒരു പ്രത്യേക ജനിതകഘടകം കണ്ടെത്തി. അത് അന്നാട്ടിലെ പാമ്പുകളില്നിന്ന് കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പട്ടതാണെന്ന വസ്തുത അവരെ അമ്പരപ്പിച്ചു. ആഹാരശൃംഖലയില് പാമ്പിന്റെ ഇരയാണ് തവള. ഇരയായ തവളയില്, ഉപഭോക്താവായ പാമ്പിന്റെ ജനിതകം !
Horizontal Gene Transfer(തിരശ്ചീന ജീന്കൈമാറ്റം) എന്നാണ് പ്രകൃതിയിലെ ഈ ജനിതക കൗതുകത്തിന്റെ പേര്. മഡഗാസ്കറില് കാണപ്പെടുന്ന ഗോള്ഡന് മാന്റല്ല തവള (Golden Mantella frog, Mantella aurantiaca), ഞാങ്ങണ തവള (Reed frog), ഫോര്ക്ക് ടങ്ഡ് തവള (Fork Tounged frog) എന്നിവ, അവയെ വേട്ടയാടുന്ന മലമ്പാമ്പു (ബോവ) കളുമായും മറ്റു പാമ്പുകളുമായും ജീന് പങ്കിടുന്നുണ്ടത്രേ. ബാക്ടീരിയ, പ്രോട്ടോസോവ പോലുള്ള ഏകകോശ ജീവികളില് ഇത്തരത്തിലുള്ള ജീന് കൈമാറ്റം സാധാരണമാണ്. എന്നാല്, ബഹുകോശജീവികളില് ഈ പ്രതിഭാസം അത്യപൂര്വമാണെന്ന ശാസ്ത്രലോകത്തിന്റെ അഭിപ്രായം പുനപ്പരിശോധിക്കാന് പ്രേരിപ്പിക്കുകയാണ് മഡഗാസ്കറിലെ തവളകള്.
അറ്റ്സുഷിയുടെ പഠനം
ജപ്പാനിലെ നഗാഹാമ ബയോ സയന്സ് ആന്ഡ് ടെക്നോളജി ഇന്സ്റ്റിറ്റ്യൂട്ടില് അസോസിയേറ്റ് പ്രൊഫസര് അറ്റ്സുഷി കുറബയാഷിയുടെ നേതൃത്വത്തിലുള്ള പഠനം 'മോളിക്യുലാര് ബയോളജി ആന്ഡ് എവല്യൂഷന്' ജേണലില് പ്രസിദ്ധീകരിക്കുകയുണ്ടായി. ലോകത്തിന്റെ വിവിധ ഭാഗങ്ങളിലെ തവളകളുടെയും പാമ്പുകളുടെയും ജീനോമുകള് പരിശോധിച്ചായിരുന്നു പഠനം. പാമ്പുകളില് കാണപ്പെടുന്ന 'ബോവ്ബി' (Bovine-B, BovB) എന്ന ജനിതഘടകം ഭൂമിയില് പലയിടങ്ങളിലായി കുറഞ്ഞത് 50 തവണയെങ്കിലും തവളകളിലേക്ക് കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെട്ടിട്ടുണ്ടെന്നാണ് പഠനത്തില് കിട്ടിയ വിവരം. എന്നാല്, മഡഗാസ്കറിലാകട്ടെ പരിശോധിച്ച 91 ശതമാനം തവളകളിലും ബോവ്ബി ജീന് കൈമാറ്റം നടന്നതിന് വ്യക്തമായ തെളിവുണ്ട്.
ജനിതകകൈമാറ്റത്തിന്റെ നിഗൂഢത നിറഞ്ഞ വഴിയിലൂടെ സഞ്ചരിക്കാന് ഈ കണ്ടെത്തല് കുറബയാഷിയെ പ്രേരിപ്പിച്ചു. സങ്കീര്ണഘടനയുള്ള ബഹുകോശജീവികളില് തലമുറകൾ കൈമാറിയല്ലാതെ നടക്കുന്ന ജനിതകൈമാറ്റം എത്രത്തോളം സാധ്യമാണെന്ന് മനസ്സിലാക്കാന് ജീനോം വിദഗ്ധര് പാടുപെടുന്ന വേളയിലാണ്, മഡഗാസ്കര് അതിന്റെ വിശാലമായ ജൈവവൈവിധ്യം ശരിക്കുമൊരു പരീക്ഷണശാലയായി അവര്ക്ക് മുന്നില് തുറന്നിട്ടത്. ജീനുകളുടെ ഇത്തരം കൈമാറ്റത്തെ ആവാസവ്യവസ്ഥ സ്വാധീനിക്കുന്നുണ്ടെന്ന സൂചനയാണ് മഡഗാസ്കര് നല്കുന്നത്. ഇതേക്കുറിച്ച് കൂടുതല് പഠനം വേണമെന്ന് ശാസ്ത്രലോകം കരുതുന്നു.
ജീവിവർഗത്തിനു പുറമെനിന്നു വരുന്ന ജനിതക കൈമാറ്റം അപൂര്വമല്ലെന്ന തിരിച്ചറിവ്, പരിണാമപഠനത്തെ ഒരേ സമയം സങ്കീര്ണ്ണവും ആവേശഭരിതവുമാക്കുന്നു. 1858-ല് ചാള്സ് ഡാര്വിനും ആല്ഫ്രഡ് റസല് വാലസും ചേര്ന്ന് 'സ്വാഭാവിക നിര്ധാരണം (Natural Selection) വഴിയുള്ള പരിണാമം' എന്ന ആശയം അവതരിപ്പിച്ചു. സ്വാഭാവിക നിര്ധാരണം വഴി അനുകൂല ഗുണങ്ങള് തലമുറകളിലേക്കു കൈമാറുക വഴിയാണ് പരിണാമപ്രക്രിയ നടക്കുന്നതെന്ന്, ഡാര്വിനും വാലും മുന്നോട്ടുവെച്ച പരിണാമസിദ്ധാന്തം പറയുന്നു. ഒരു ജീവി വര്ഗ്ഗത്തിന്റെ വിവിധ തലമുറകളില് ജനിതകമായി സംഭവിക്കുന്ന മാറ്റം വഴിയാണിത് സംഭവിക്കുന്നത്. ഇത്തരം മാറ്റങ്ങള് കാലക്രമേണ പുതിയ ജീവി വര്ഗ്ഗങ്ങളെ രൂപപ്പെടുത്തുന്നു.
വ്യവസായ വിപ്ലവത്തിന്റെ അനന്തരഫലമായി ഇംഗ്ലണ്ടില് പെപ്പര്ഡ് മോത്ത് (peppered moth, Biston betularia) എന്ന നിശാശലഭങ്ങളില് ഉണ്ടായ മാറ്റം സ്വാഭാവികനിർധാരണത്തിലൂടെയുള്ള പരിണാമത്തിന് മികച്ച ഉദാഹരണമാണ്. പത്തൊന്പതാം നൂറ്റാണ്ടില് വ്യവസായിക വിപ്ലവത്തിന്റെ ഫലമായി കല്ക്കരി കൂടുതല് ഉപയോഗിച്ചപ്പോള് വായുമലിനീകരണം കൂടി. ഉയരം കൂടിയ കെട്ടിടങ്ങളുടെയും വൃക്ഷങ്ങളുടെയും മേല്ഭാഗം മലിനീകരണം മൂലം കറുത്ത നിറമുള്ളതായി. കറുത്ത പ്രതലത്തില് വിശ്രമിക്കുന്ന ചാരനിറത്തിലും വെള്ളനിറത്തിലുമുള്ള പെപ്പര്ഡ് ശലഭങ്ങളെ പക്ഷികള് എളുപ്പത്തില് തിരിച്ചറിഞ്ഞു, ഭക്ഷണമാക്കി. ശലഭങ്ങളുടെ എണ്ണം കുറഞ്ഞു. എന്നാല്, ഇരുണ്ട നിറത്തിലുളള ശലഭങ്ങള്ക്ക് അത് ഗുണകരമായി. കറുത്ത പ്രതലത്തില് തിരിച്ചറിയാന് പ്രയാസമായതിനാല് അവ പെരുകി. വെള്ളനിറത്തിലും ചാരനിറത്തിലുമുള്ള ശലഭങ്ങള്ക്ക് നാശം സംഭവിച്ചപ്പോള്, ഇരുണ്ട നിറമുള്ളയായി മാറി പെപ്പര്ഡ് വര്ഗ്ഗം. സ്വാഭാവിക നിര്ധാരണത്തിനുള്ള മികച്ച ഉദാഹരണമാണിത്.
ഡാര്വിന് ആവിഷ്ക്കരിച്ച പരിണാമസിദ്ധാന്തവും, ഗ്രിഗര് മെന്ഡല് തുടക്കം കുറിച്ച ജനിതകശാസ്ത്രവും സമന്വയിച്ചപ്പോള് രൂപപ്പെട്ടതാണ് ആധുനിക പരിണാമശാസ്ത്രത്തിന്റെ അടിത്തറ. അതാണ് നിയോഡാര്വിനിസം എന്നറിയപ്പെടുന്നത്. ജര്മന് ബയോളജിസ്റ്റായി ആഗസ്ത് വെയ്സ്മാന് ആണ് 'നിയോഡാര്വിനിസം' എന്ന പദം ആദ്യമായി ഉപയോഗിച്ചത്. തലമുറകളായി കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്ന ഉത്പരിവര്ത്തനം (മ്യൂട്ടേഷന്) പോലെയുള്ള ജനിതകവ്യതിയാനങ്ങള് കൊണ്ടാണ് ഒരു പുതിയയിനം സസ്യമോ ജന്തുവര്ഗ്ഗമോ രൂപംകൊള്ളുുക എന്ന ആശയമാണ് നിയോഡാര്വിനിസത്തിന്റെ കാതല്.
ചാട്ടക്കാരായ ജീനുകള്
ഡി.എന്.എയിലെ വ്യത്യസ്ത സ്ഥാനങ്ങളില് സ്വയം പകര്ത്താനും ചേര്ക്കാനും കഴിവുള്ളതിനാല്, മറ്റൊരു വർഗത്തിൽനിന്നുള്ള ജനിതക കൈമാറ്റത്തിന് വിധേയമാകുന്ന ഒരു തരം ജംപിങ് ജീനാണ് ബോവ്ബി റെട്രോട്രാന്സ്പോസണ്. മുകളില് സൂചിപ്പിച്ച, പാമ്പുകളില്നിന്ന് തവളയിലെത്തുന്ന ജീന്. ചാട്ടക്കാരായ ജീനുകളുടെ ഗണത്തില് ഇതിനെ പെടുത്താം. കമ്പ്യൂട്ടറിലെ കോപ്പി-പേസ്റ്റിംഗ് പ്രക്രിയ ഇല്ലേ, അതിനു സമാനമാണ്, ജീനോമിനുള്ളില് ജീന് പടരുന്ന പ്രക്രിയ.
ഒരു ഇടനിലക്കാരന് ആര്.എന്.എ.യുടെ സഹായത്തോടെ സ്വയം പകര്ത്തി ജീനോമിനുള്ളില് നീങ്ങുന്ന ജംപിങ് ജീനാണ് റെട്രോട്രാന്സ്പോസണ്. 'റിവേഴ്സ് ട്രാന്സ്ക്രിപ്ഷന്' എന്ന പ്രക്രിയ ഉപയോഗിക്കുന്നതിനാലാണ് 'ട്രാന്സ്പോസണ്' എന്നതിന് മുന്നില് 'റെട്രോ' എന്നുപയോഗിക്കാന് കാരണം.
ചാട്ടക്കാരന് ജീന് ജീനോമിലൂടെ നീങ്ങുന്നതിന് മൂന്ന് ഘട്ടങ്ങളുണ്ട് -
1. ട്രാന്സ്ക്രിപ്ഷന്: റെട്രോട്രാന്സ്പോസണ് സ്വയം ഒരു ആര്.എന്.എ. പകര്പ്പ് സൃഷ്ടിക്കുന്നു.
2. റിവേഴ്സ് ട്രാന്സ്ക്രിപ്ഷന്: തുടര്ന്ന് റിവേഴ്സ് ട്രാന്സ്ക്രിപ്റ്റീസ് (reverse transcriptase) എന്ന രാസാഗ്നി അഥവ എന്സൈ ഉപയോഗിച്ച് അതിനെ വീണ്ടും ഡി.എന്.എ. ഭാഗമാക്കി മാറ്റുന്നു.
3. ജീനോമിന്റെ മറ്റൊരു ഭാഗത്ത് പുതിയ ഡി.എന്.എ. ഭാഗം വിളക്കിച്ചേര്ക്കുന്നു. അതിനാല്, ജമ്പിംഗ് ജീനായ ബോവ്ബിയെ 'കോപ്പി പേസ്റ്റ് ജീന്' എന്നും വിളിക്കാറുണ്ട്.
അലഞ്ഞുതിരിയുന്ന ജീനുകള്
ബാക്ടീരിയകള് പോലുള്ള ഏകകോശജീവികള്ക്കിടയില് ഇത്തരത്തിലുള്ള ജനിതക കൈമാറ്റം സാധാരണമാണെന്ന് നേരത്തെ സൂചിപ്പിച്ചല്ലോ. ഭൂമിയിലെ എല്ലാ ആവാസവ്യവസ്ഥയിലുമുള്ള സൂക്ഷ്മജീവികള് ചുറ്റുപാടുകളില്നിന്ന് എളുപ്പത്തില് ജീനുകള് സ്വീകരിക്കുകയും കൈമാറ്റം ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു. മരുന്നുകളെ പ്രതിരോധിക്കുന്ന രോഗകാരികള് (ആന്റിബയോട്ടിക്കുകളോട് പ്രതിരോധം നേടിയ ബാക്ടീരിയ ഉദാഹരണം) ആവിര്ഭവിക്കുന്നതൊക്കെ അങ്ങനെയാണ്. 'പ്രതിരോധ' ജീനുകള് വേഗത്തില് കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുകയും സ്വാഭാവിക നിര്ധാരണത്തിലൂടെ ജനിതകമാറ്റം സംഭവിച്ച രോഗാണുക്കള് ആധിപത്യം നേടുകയും ചെയ്യുന്നു. ബാക്ടീരിയകള്ക്കാണ് ഇക്കാര്യത്തില് കേമത്തം കൂടുതല്. അവയിലെ അലൈംഗിക പ്രത്യുത്പാദനരീതിയും ഇതിനു സഹായിക്കുന്നുണ്ടാവാം.
തവള, പാമ്പ്, മനുഷ്യന് തുടങ്ങിയ ബഹുകോശജീവിളുടെ കാര്യം ഏകകോശജീവികളില്നിന്ന് വ്യത്യസ്തമാണ്. ബഹുകോശജീവികളുടെ കോശമര്മ്മം (Cell Nucleus) സാധാരണയായി ജനിതകഘടനയെ സംരക്ഷിക്കുന്ന പാളിപോലെയാണ് പ്രവര്ത്തിക്കുന്നത്. അതില് ഡി.എന്.എ അമൂല്യനിധി പോലെ സൂക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു. രാസാഗ്നികള് (എന്സൈമുകള്) പോലും അവയെ ബുദ്ധിമുട്ടിക്കുന്നില്ല. എന്നിട്ടും, അവയിലെ പാരമ്പര്യവാഹകരായ ജീനുകള് മറ്റു സ്പീഷീസുകളിലേക്ക് തിരശ്ചീനമായി കൈമാറ്റം ചെയ്യുന്നുണ്ടെങ്കില് അത് അത്ഭുതം തന്നെ.
തിരിച്ച് കൈമാറ്റമില്ല, എന്തുകൊണ്ട്?
ബാക്ടീരിയയില്നിന്ന് ബഹുകോശജീവികളിലേക്ക് ജീനുകള് എത്തുന്നുണ്ട്. മൂന്ന് ഘട്ടങ്ങളായാണ് ഇത്തരത്തിലുള്ള ജനിതകകൈമാറ്റം ബാക്ടീരിയകളില് നടക്കുന്നത്.
ബാക്ടീരിയയിലെ ജീന് കൈമാറ്റം ഇങ്ങനെ-
1. ട്രാന്സ്ഫോര്മേഷന് (transformation): അന്തരീക്ഷത്തില് നിന്ന് ബാക്ടീരിയകള് ഡി.എന്.എ. സ്വീകരിക്കുന്നു
2. കോന്ജുഗേഷന് (congugation): ബാക്ടീരിയ മറ്റു കോശങ്ങളിലേക്ക് നേരിട്ട് ജീനുകള് കൈമാറുന്നു
3. ട്രാന്സ്ഡക്ഷന് (transduction): ബാക്ടീരിയയെ നശിപ്പിക്കുന്ന വൈറസുകള് ആണ് 'ബാക്ടീരിയ ഫേജുകള്' (Bacteriophages). അവ ജീനുകളെ ഒരുകോശത്തില് നിന്ന് മറ്റൊരു കോശത്തിലേക്ക് കൊണ്ടുപോകുന്നു.
എന്നാല്, ബഹുകോശജീവികളില് നിന്ന് ബാക്ടീരിയയിലേക്ക് തിരിച്ചുള്ള ജീന്കൈമാറ്റം വിരളമാണ്. ബാക്ടീരിയകള്ക്ക് നമ്മുടെ ജീനുകള് ആവശ്യമില്ല എന്നതുതന്നെയാണ് കാരണം. ബഹുകോശജീവികളിലെ (യൂകാരിയോട്ടുകള്) ജീനുകള്ക്ക് ഘടനാപരമായ സവിശേഷതകളുണ്ട്, അത് ബാക്ടീരിയയ്ക്ക് അനുയോജ്യമായതല്ല.
'ഒരുപക്ഷേ, ബാക്ടീരിയകള്ക്ക് താത്പര്യ മുള്ള ജീനുകള് യൂകാരിയോട്ടുകള്ക്ക് ഇല്ലായിരിക്കാം,' ജീന് കൈമാറ്റങ്ങളെക്കുറിച്ച് പഠിക്കുന്ന ബ്രിട്ടീഷ് കൊളംബിയ സര്വകലാശാലയിലെ ജീവശാസ്ത്രജ്ഞന് പാട്രിക് ജെ. കീലിങ് (Patrick J. Keeling) അഭിപ്രായപ്പെടുന്നു.
Photo: nasonline.org
'വൈറലായ' ജീനുകള്
ബാക്ടീരിയയില്നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, വൈറസുകള്ക്ക് അവയുടെ ബഹുകോശ ആതിഥേയരില് (Eukaryotic hosts) നിന്ന് ജീനുകള് ശേഖരിക്കാനുള്ള കഴിവുണ്ട്. പ്രത്യേകിച്ചും, റിട്രോവൈറസുകള് അഥവാ ആര്.എന്.എ.വൈറസുകള്ക്ക്. ആതിഥേയ കോശത്തിലേക്കും കോശമര്മത്തിലേക്കും പ്രവേശിക്കുന്നതിനും ജനിതക സാമഗ്രികള് അവിടെ കൂട്ടിച്ചേര്ക്കുന്നതിലും വൈറസുകള് വിദഗ്ധരാണ്. മാനവജീനോമിന്റെ ഏതാണ്ട് എട്ടു ശതമാനം, മനുഷ്യ പരിണാമത്തിനിടെ ഏറെക്കാലം കൊണ്ടുണ്ടായ അണുബാധകളുടെ ശകലങ്ങളായ റിട്രോവൈറസുകളുടെ അവശിഷ്ടങ്ങള് കൊണ്ടാണ് രൂപപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത്.
കീലിങും ഓക്സ്ഫഡ് സര്വകലാശാലയിലെ നിക്കോളാസ് ഇര്വിനും (Nicholas Irwin) 201 ബഹുകോശജീവികളിലും 108,842 വൈറസുകള്ക്കുമിടയില് നടക്കുന്ന ജീന്കൈമാറ്റത്തെക്കുറിച്ച് പഠിക്കുകയുണ്ടായി. 6,700-ലധികം ജീന് കൈമാറ്റങ്ങള്ക്കുള്ള തെളിവുകള് അവര്ക്ക് ലഭിച്ചു. 'ഹോസ്റ്റ്-ടു-വൈറസ്' ജീന്കൈമാറ്റം 'വൈറസ്-ടു- ഹോസ്റ്റ്' കൈമാറ്റങ്ങളുടെ ഇരട്ടിയിലധികമാണ്.
വൈറസുകളിലും ആതിഥേയജീവികളിലും പരിണാമത്തിന്റെ പ്രധാന പ്രേരകങ്ങളാണ് ഇത്തരം ജീന്കൈമാറ്റം എന്നവര് തിരിച്ചറിഞ്ഞു. വൈറസുകള് പലപ്പോഴും ആതിഥേയരെ കൂടുതല് ഫലപ്രദമായി ആക്രമിക്കാന്, തങ്ങള് നേടിയ ജീനുകളെ ഉപയോഗിക്കുന്നു. എന്നാല്, ബഹുകോശജീവികളായ ആതിഥേയര് വൈറസുകളില് നിന്ന് ലഭിക്കുന്ന ജീനുകളെ ('വൈറല് ജീനുകളെ'), അവയുടെ സ്വഭാവ സവിശേഷതകളുടെ രൂപീകരണം, നിയന്ത്രണം, ഉപാപചയപ്രവര്ത്തനങ്ങളുടെ (metabolic activities) ഏകോപനം എന്നിവയ്ക്കായി ഉപയോഗിക്കുന്നതായി കണ്ടു.
ഇത്തരം ചില ജീന് കൈമാറ്റങ്ങളെങ്കിലും എളുപ്പത്തിലാക്കാന് വൈറസുകള്ക്ക് കഴിയുന്നു. വൈറസുകള്ക്ക് അവരുടെ ആതിഥേയരില്നിന്ന് ജീനുകള് ശേഖരിക്കാനും സ്വന്തം ജീനുകള് ആഥിതേയരുടെ ഡി.എന്.യുടെ ഭാഗമായി പതിപ്പിച്ചുചേര്ക്കാനും കഴിവുണ്ട്. അതിനാല്, അവ ഒടുവിലെത്തിയ ആതിഥേയരില്നിന്ന് കിട്ടിയ ജീനുകളും ചിലപ്പോള് തലമുറകള്ക്ക് മുമ്പ് കൈമാറിക്കിട്ടിയ ജീനുകളും കൈമാറ്റം ചെയ്യാന് വൈറസുകള്ക്ക് കഴിയുന്നതായി ഗവേഷകര് കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്.
തിരശ്ചീന ജീന്കൈമാറ്റവും പ്രത്യുത്പാദനവും
ബഹുകോശജീവികളിലെ തിരശ്ചീന ജീന്കൈമാറ്റം സംബന്ധിച്ച മറ്റൊരു ചോദ്യത്തിനുത്തരം നല്കാനും വൈറസുകളുടെ ഇടപെടല് സഹായിക്കുന്നു. ഈ പ്രക്രിയ പ്രത്യുത്പാദനത്തെ എങ്ങനെ സ്വാധീനിക്കുന്നു?
കൈമാറ്റങ്ങള്ക്കായി വൈറസുകളുടെ ജീനുകള് അവയുടെ സഞ്ചാരപാതയിലെ തടസ്സങ്ങള് നീക്കും. അതിനായി അവ ആദ്യം ദാതാക്കളായ ജീവിവര്ഗങ്ങളില് നിന്ന് പുതിയ ആതിഥേയരുടെ ജീനോമില് എത്തണം. അതായത് 'വൈറല്ജീനുകള്' ആതിഥേയരുടെ കോശമര്മത്തിലേക്ക് പ്രവേശിക്കണം. എന്നാല്, എല്ലാത്തരം കോശങ്ങളുടെയും ജീനോമിലേക്ക് പ്രവേശിക്കാന് വൈറസുകളുടെ ജീനിന് കഴിയില്ല. ബഹുകോശജീവികളിലെ ലിംഗകോശങ്ങളായ ബീജത്തിലേക്കോ അണ്ഡത്തിലേക്കോ കടക്കാന് കഴിയാത്തതുകൊണ്ട് വൈറസുകളുടെ ജീനുകള് ജീവികളുടെ സന്തതികളിലേക്ക് കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടില്ല.
എന്നാല്, ചില ജീവികളില് വ്യത്യാസമുണ്ട്. നെമാറ്റോഡ് വിര (nematode worm) പോലെയുള്ള ചെറിയ ജീവികളില്, പ്രത്യുത്പാദനനാളിയും (Reproductive duct) അതിന്റെ ബീജകോശങ്ങളും കുടലിനടുത്തായാണ് സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നത്. അതുകൊണ്ടുതന്നെ, ഭക്ഷണത്തിലൂടെ പ്രവേശിക്കുന്ന വൈറസുകള് അവിടെ സ്ഥിരതാമസമാക്കും.
തവളകളുടെ കാര്യമെടുത്താല് അവയുടെ അണ്ഡവും ബീജവും ബാഹ്യബീജസങ്കലനത്തിനായി (External Fertilisation) ജലോപരിതലത്തിലേക്ക് എത്തുന്നതിനാല്, ആ പരിസ്ഥിതിയിലുള്ള വൈറസുകളുമായി ജീന്കൈമാറ്റത്തിന് സാധ്യതയുണ്ട്. വലിയ ജീവികളിലും ചിലപ്പോള് ഇത് സാധ്യമാകും. കാരണം, പ്രത്യുത്പാദന വ്യവസ്ഥയെ ബാധിക്കുന്ന ചില വൈറസുകള് ഉള്പ്പെട്ട സൂക്ഷ്മാണുക്കള് പ്രത്യുത്പാദനനാളിയില് ഉണ്ടാകാറുണ്ട്. അവിടെയും ജീന്കൈമാറ്റത്തിനു സാധ്യതയുണ്ട്.
തിരശ്ചീനമായി കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്ന ഒരു ജീനിന് അതിജീവനശേഷിയുണ്ടെങ്കില്, അനുകൂല സാഹചര്യം വരുമ്പോള് അത് സജീവമാകാന് ശ്രമിക്കും.
തിരശ്ചീന ജീന്കൈമാറ്റം ഒളിഞ്ഞും തെളിഞ്ഞും ശാസ്ത്രലോകത്തെ അമ്പരപ്പിക്കാന്തുടങ്ങിയത് ഇന്നും ഇന്നലെയുമല്ല. ആര്ട്ടിക്, വടക്കന് പസഫിക്, വടക്കന് അറ്റ്ലാന്റിക് സമുദ്രങ്ങളില് കാണപ്പെടുന്ന ഒരിനം മത്തി (herrings), ഒരിനം നത്തോലി (smelts) തുടങ്ങിയ മീനുകളില് രക്തം കട്ടപിടിക്കാതിരിക്കാന് സഹായിക്കുന്ന ജീനുകള് കണ്ടെത്തിയിരുന്നു. പരസ്പരം യാതൊരു ബന്ധവുമില്ലാത്ത മത്സ്യങ്ങളാണിവ. മത്തിയില് നിന്ന് നത്തോലിയിലേക്ക് തിരശ്ചീന കൈമാറ്റത്തിലൂടെ ചാടിയ ജീനുകളാണവയെന്നാണ് കരുതുന്നത്.
രക്തം കട്ടപിടിക്കാതിരിക്കാനുള്ള ജീന് ബാക്ടീരിയകളില്നിന്ന് ലഭിച്ച മത്സ്യങ്ങളുടെ രക്തം മരവിക്കില്ല. ഇതവയെ ശൈത്യമേറിയ സമുദ്രങ്ങളില് അതിജീവിക്കാന് സഹായിക്കും. കാനഡയില് ക്വീന്സ് സര്വകലാശാലയിലെ മോളിക്യുലാര് ബയോളജിസ്റ്റുകളായ ലൗറി ഗ്രഹാമും സഹപ്രവര്ത്തകരും ഇക്കാര്യം സ്ഥിരീകരിച്ചിട്ടുണ്ട്.
ഇതിനു സമാനമായി ഫ്രാന്സിലെ നാഷണല് റിസര്ച്ച് ഇന്സ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഫോര് അഗ്രികള്ച്ചറിലെ പരിണാമ ജീവശാസ്ത്രഞ്ജനായ എറ്റിയെന് ജിജെ ഡാഞ്ചിനും അദ്ദേഹത്തിന്റെ സഹപ്രവര്ത്തകരും നടത്തിയ പഠനത്തില്, ബാക്ടീരിയകളില് നിന്ന് നൂറിലധികം ജീനുകള് സസ്യങ്ങളിലേക്ക് കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെട്ടതായി കണ്ടെത്തി. ബാക്ടീരിയകളില് നിന്ന് നെമറ്റോഡ് വിരകളിലേക്ക് എത്തപ്പെട്ട ഒരുകൂട്ടം രാസാഗ്നികളെ (എന്സൈമുകളെ) കുറിച്ചാണ് അവര് പഠനം നടത്തിയത്. വിരകളിലെത്തിയ ദഹനരസങ്ങള് (Digestive Enzymes) അവ ഭക്ഷിക്കുന്ന സസ്യങ്ങളുടെ കോശങ്ങളില് നിന്ന് കൂടുതല് ഊര്ജം വലിച്ചെടുക്കാന് പ്രാപ്തമായി. അതിനുവേണ്ടിയായിരുന്നു ജീന് കൈമാറ്റം.
കാരണങ്ങള്
അത്ഭുതകരമായ ഈ ജീന് കൈമാറ്റത്തിന് വ്യക്തമായ കാരണമുണ്ട്. പരിണാമവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട, അര്ഹതയുള്ളവയുടെ അതിജീവനം കൂടിയാണത്. ചൂടു നീരുറവയില് വസിക്കുന്ന ഒരിനം ചുവന്ന ആല്ഗകളുടെ കാര്യം ഉദാഹരണമായെടുക്കാം .ബാക്ടീരിയകളില് നിന്നുള്ള ഒരു കൂട്ടം രാസാഗ്നികള് ഈ ആല്ഗകളെ ചൂട് സഹിക്കാന് സഹായിക്കുന്നു. ഇത്തരം ആല്ഗകളുടെ അതിജീവനത്തെ സഹായിക്കുന്ന ജീന് ബാക്ടീരിയകളില് നിന്നുമെത്തിയത് തിരശ്ചീന ജീന് കൈമാറ്റം വഴിയാണ്. ഇങ്ങനെ, ജീവിവര്ഗങ്ങള്ക്കനുസരിച്ചും അവയ്ക്കാവശ്യമുള്ള സ്വഭാവങ്ങള്ക്കനുസരിച്ചും, കാരണങ്ങള് പലതാവാം.
ഒരു ജീന് ഏതെങ്കിലുമൊരു ജീവിവര്ഗത്തിന്റെ അതിജീവനത്തെ സഹായിക്കുമെങ്കില് ആ ജീവിയുടെ പിന്തലമുറകള് അത് ഏറ്റെടുക്കും. തിരശ്ചീന ജീന്കൈമാറ്റത്തെ പരിണാമവുമായി ചേര്ത്ത് വായിക്കുമ്പോഴാണ് ഉത്തരം കിട്ടാത്ത പല സമസ്യകളും പൂരിപ്പിക്കപ്പെടുന്നത്. അത് ജീവലോകത്തെ അജ്ഞാതരഹസ്യങ്ങളുടെ ചുരുളഴിക്കാനും, ജീവിവര്ഗ്ഗങ്ങളുടെ പൊതുപൂര്വികരെ കണ്ടെത്താനുള്ള അന്വേഷണങ്ങളുടെ ഗതിവേഗം വര്ധിപ്പിക്കും.
അതിജീവനത്തിനായുള്ള ജീവിവര്ഗങ്ങളുടെ പോരാട്ടം, അര്ഹതയുള്ളവയുടെ അതിജീവനവും ഉത്പരിവര്ത്തനവും (Mutation) മാത്രമല്ല, ജനിതകകൈമാറ്റവും പരിണാമത്തിന് സഹായിക്കുന്ന ഘടകമാണെന്ന് പറയേണ്ടിവരും.
മഡഗാസ്കറില് സംഭവിച്ചത്
കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്ന ജീനുകള് ജീവികള്ക്ക് എപ്പോഴും അനുകൂലമാകണമെന്നില്ല. വിചിത്രമായ ഈ പ്രതിഭാസമാണ് മഡഗാസ്കറില് സംഭവിച്ചത്. കൈമാറ്റത്തിലൂടെ തവളകളില് എത്തപ്പെട്ട അലഞ്ഞുതിരിയുന്ന ജീന്, ഒരു ജീനോമിനുള്ളിലെ വ്യത്യസ്ത സ്ഥലങ്ങളിലേക്ക് നീങ്ങാന് കഴിവുള്ള ഒരു ട്രാന്സ്പോസണാണ്. എന്നുവെച്ചാല്, ജീനോമുകളില് സ്വാധീനം ചെലുത്തുമെങ്കിലും, അത്തരം ജീനുകള് അവയുടെ സ്വീകര്ത്താവായ ജീവികളില് പ്രവര്ത്തിക്കില്ല. അത് സ്വയം പകര്പ്പുകളുണ്ടാക്കുന്ന ഡി.എന്.എ. യുടെ ഒരു ഭാഗം മാത്രമാണ്.
കണ്ടെത്തല് ഇങ്ങനെയാണെങ്കിലും, ആ ജീനുകള് ജീവികളില് അനുകൂലഗുണമുണ്ടാക്കാനുള്ള സാധ്യത ശാസ്ത്രജ്ഞര് തള്ളിക്കളയുന്നില്ല.
പാമ്പുകളില് നിന്ന് തവളകളിലേക്ക് ആ ജീന് എത്തുന്നത് എത്ര സാധാരണമാണെന്ന് കണ്ടെത്താന് ലോകത്തെ വിവിധ സ്ഥലങ്ങളില് നിന്ന് 149 ലധികം സാമ്പിളുകള് കുറബയാഷിയുടെ സംഘം ശേഖരിച്ചു. അതില് 50 തവളയിനങ്ങളില് ആ ജീനിന്റെ സാന്നിധ്യം കണ്ടെത്തി. മഡഗാസ്കറില് നിന്ന് ശേഖരിച്ച 32 തവള സാമ്പിളുകളില് 29 എണ്ണത്തിലും പാമ്പുകളുടെ ജീന് ഉണ്ടായിരുന്നു. അതേസമയം, ആഫ്രിക്കയുടെ മറ്റ് ഭാഗങ്ങളില് നിന്ന് മഡഗാസ്കറിലേക്ക് എത്തുന്നത് വരെ അവയുടെ രണ്ട് തലമുറകള് പിന്നിലോട്ടുള്ള പൂര്വികരില് ആ ജീന് എത്തിയിട്ടുമില്ല!
ജീവതന്മാത്രാ ശാസ്ത്രജ്ഞന് (മോളിക്യുലാര് ബയോളജിസ്റ്റ്) ലോറി ഗ്രഹാം ഇതെക്കുറിച്ച് നിരീക്ഷിക്കുന്നത്, ഭൂമുഖത്തെ തിരശ്ചീനജീന് കൈമാറ്റ നിരക്ക് (HGT rate) ഏകീകൃതമല്ല എന്നാണ്. വിവിധ മേഖലകളിലെ നിരക്കുകള് ക്രോഡീകരിച്ച് നടത്തിയ വിശകലനത്തില്, ഭൂമിശാസ്ത്രപരമായ സവിശേഷതകള് ജീന്കൈമാറ്റത്തെ കൂടുതല് സ്വാധീനിക്കുമെന്ന് തിരിച്ചറിഞ്ഞു. അതാണ് നിരക്ക് വ്യത്യാസപ്പെടാന് കാരണം.
ഭൂമിയിലെ പാരിസ്ഥിതിക വ്യതിയാനങ്ങള് ജീന്കൈമാറ്റത്തെ സ്വാധീനിക്കും. അതുകൊണ്ടുതന്നെ, സവിശേഷ ഭൂപ്രകൃതിയുള്ള മഡഗാസ്കറിലെ പാമ്പുകളില് കാണുന്ന ആ ജംപിങ് ജീനിന്റെ പതിപ്പ് വ്യത്യസ്തമാവാന് സാധ്യതയുണ്ട്. ഈ വസ്തുത സ്ഥിരീകരിക്കുന്നതിനൊപ്പം കുറബയാഷിയും സംഘവും മഡഗാസ്കറിലെ ജനിതകകൈമാറ്റത്തില് പരാന്നജീവികളുടെ സ്വാധീനമുണ്ടെന്നും കണ്ടെത്തി.
മഡഗാസ്കറില് ധാരാളം അട്ടകള് (leachs) ഉണ്ട്. തവളകളും പാമ്പുകളും ഉള്പ്പെടെയുള്ള ജീവികളുടെ രക്തം ഈ പരാന്നഭോജികള് കുടിക്കുക പതിവാണ്. ഇതുവഴി, പാമ്പില്നിന്നുള്ള ജീനുകളെ രക്തത്തിലൂടെ അട്ടകള് തവളയിലെത്തിക്കുന്നതാകണം. അതല്ലെങ്കില് പാമ്പുമായുള്ള സമ്പര്ക്കത്തിലൂടെയും അട്ടകളുടെ ജീനോമില് ഇവ പ്രവേശിച്ചിട്ടുണ്ടാകാം. ഒരു അജ്ഞാത വൈറസും ജീന്കൈമാറ്റത്തിനു പിന്നിലുണ്ടാകാമെന്ന് ഗവേഷകര് സംശയിക്കുന്നു.
ജൈവവൈവിധ്യകാര്യത്തില് അത്ഭുതങ്ങള് ഒളിപ്പിച്ച ദ്വീപാണ് മഡഗാസ്കര്. ലോകത്തെ നാലാമത്തെ വലിയ ദ്വീപായ മഡഗാസ്കര് ആഫ്രിക്കയുടെ തെക്ക് കിഴക്കന് തീരത്ത് ഇന്ത്യന് മഹാസമുദ്രത്തില് സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു. മറ്റൊരിടത്തും കാണാത്ത അപൂര്വവും വൈവിധ്യവുമായ ജീവിവര്ഗ്ഗങ്ങളും സവിശേഷമായ സസ്യങ്ങളും അവിടെയുണ്ട്. മഡഗാസ്കറിലെ ഭൂമിശാസ്ത്രപരമായ പ്രത്യേകതകള് തന്നെയാണ് ഇതിനു കാരണം. ഒരുകാലത്ത് ഗോണ്ട്വാനാലാന്ഡ് എന്ന സൂപ്പര് ഭൂഖണ്ഡത്തില് നിന്നു വേര്പെട്ട് ഇന്ത്യന് ഉപഭൂഖണ്ഡത്തിന്റെ ഭാഗമായി മഡഗാസ്കര് ദ്വീപ് ഒഴുകി നടന്നു. പിന്നീട് ഇന്ത്യയില് നിന്ന് വേര്പെട്ട് ഇന്ന് കാണുന്ന രീതിയില് ഇന്ത്യന് മഹാസമുദ്രത്തിലെ മരതക ദ്വീപായി നിലകൊണ്ടു. കഴിഞ്ഞ 8.8 കോടി വര്ഷമായി മഡഗാസ്കര് മറ്റ് ഭൂപ്രദേശങ്ങളില് നിന്ന് വേര്പെട്ട അവസ്ഥയിലാണ്. ഈ ഒറ്റപ്പെടല്, മഡഗാസ്കറിന് സവിശേഷവും തനതുമായ ജൈവവൈവിദ്ധ്യം ഉണ്ടാകാന് കാരണമായിട്ടുണ്ട്.
ചൂട് നീരുറവകളിലെ ജീന്കൈമാറ്റം
ജനിതക കൈമാറ്റങ്ങളുടെ തന്മാത്രാ തെളിവുകള് കണ്ടെത്താനുള്ള ശ്രമത്തിലാണ് റുട്ജേഴ്സ് (Rutgers) സര്വകലാശാലയിലെ ശാസ്ത്രജ്ഞരായ ദേബശീഷ് ഭട്ടാചാര്യയും ജൂലിയയും. യു.എസിലെ യെല്ലോസ്റ്റോണ് നാഷണല് പാര്ക്കില് ലെമനേഡ് ക്രീക്കിലെ ചൂടുനീരുറവകളില് അവര് ജീന് കൈമാറ്റത്തിന്റെ തെളിവുകള് തിരയുകയാണ്. അവിടെ കാണപ്പെടുന്ന ചുവന്ന ആല്ഗകളില് ബാക്ടീരിയാജീനുകളുടെ സാന്നിധ്യം കണ്ടെത്താനാണ് ശ്രമം.
ഒരേ ചുറ്റുപാടിലെ രണ്ട് വ്യത്യസ്ത ആവാസവ്യവസ്ഥയില് വസിക്കുന്ന ജീവികളില് സാമ്യമുള്ള ജനിതകഘടകം കാണപ്പെട്ടത് ജീന്കൈമാററം ഉറപ്പിക്കാന് സഹായിച്ചു. സമീപത്തെ നീരുറവകളിലെ ആല്ഗകളില് കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെട്ട ജീനുകളുണ്ടോ എന്നറിയാനുള്ള പഠനത്തിലാണ് ഭട്ടാചാര്യയും ജൂലിയയും. അത് ആല്ഗകളിലെ തിരശ്ചീന ജീന്കൈമാറ്റ നിരക്ക്, പരിണാമപ്രക്രിയ തുടങ്ങിയവയിലേക്ക് വെളിച്ചം വീശും.
ബഹുകോശജീവികളിലെ തിരശ്ചീന ജീന് കൈമാറ്റം എപ്പോള് വേണമെങ്കിലും സംഭവിക്കാം. നിങ്ങളുടെ വീട്ടുമുറ്റത്തെ കുളത്തില്, നിങ്ങള് കാല് ചവിട്ടി നില്ക്കുന്ന മണ്ണില്, സമീപത്തെ സസ്യങ്ങളില്, മൃഗങ്ങളില്, പ്രാണികളില്, പക്ഷികളില് ഒക്കെ. ഒരോ ചൂടന് നീരുറവകളും ഇതുപോലെ പരിവര്ത്തനത്തിന്റെ വക്കിലുള്ള ആവാസവ്യവസ്ഥകളായിരിക്കാം.
അവലംബം:
1. Geography-Dependent Horizontal Gene Transfer from Vertebrate Predators to Their Prey. By Chiaki Kambayashi, et al. Molecular Biology and Evolution, Volume 39, Issue 4, April 2022.
2. Horizontal Gene Transfer. By Alita R Burmeister. National Library of Medicine.
3. Transposons: The Jumping Genes. By Leslie A. Pray, Ph.D. Nature Education 2008.
4. Systematic evaluation of horizontal gene transfer between eukaryotes and viruses. By Nicholas A. T. Irwin, et.al. Nature Microbiology 7, pages327-336 (2022).
Content Highlights: Horizontal transfer of genes between multicellular animals
Published: 02 Apr 2025, 04:00 pm IST
Related Topics
Disclaimer: Kindly avoid objectionable, derogatory, unlawful and lewd comments, while responding to reports. Such comments are punishable under cyber laws. Please keep away from personal attacks. The opinions expressed here are the personal opinions of readers and not that of Mathrubhumi.
Most Commented