सेक्सशिवाय प्रजनन करणारी आणि मादी मासेच जन्माला घालणारी प्रजाती, संशोधकांनाही टाकलं गोंधळात

मेक्सिको आणि दक्षिण टेक्सासमधील (अमेरिका) नद्यांमध्ये एक अशा प्रजातीचा मासा आढळतो, जो सैद्धांतिकदृष्ट्या अस्तित्वातच असता कामा नये.

हा मासा फक्त माद्यांच्याच थव्यातून पाण्यात वावरत असतो. त्यांची चंदेरी खवलं त्याच्याशी जैविकदृष्ट्या जवळच्या माशांच्या प्रजातीमधील नर माशांना कधी कधी स्पर्श करत असतात किंवा घासली जात असतात.

त्याच वेळेस हा खास मासा त्याचा जोडीदार निवडतो. मात्र उत्क्रांतीचं हे एक विलक्षण, वेगळंच वळण असतं. इथे नर माशाच्या जनुकांची त्याच्या संततीमध्ये कोणतीही भूमिका नसते.

या घटनेला ‘गायनोजेनेसिस’ असं म्हणतात. यात मादी मासा नर माशाच्या शुक्राणूंचा वापर फक्त अंड्यांच्या विकासाला चालना देण्यासाठी करतो. मात्र त्यानंतर ती मादी लगेचच नर माशाचे डीएनए त्यातून काढून टाकते किंवा टाकून देते.

या खास प्रजातीत फक्त मुली म्हणजे मादी मासेच जन्माला येतात. त्यातील प्रत्येक मासा हा स्वत:चीच एक प्रतिकृती (क्लोन) असते.

या विलक्षण माशाचं नाव आहे, ‘ॲमेझॉन मॉली’. ग्रीक पुराणांमध्ये फक्त महिला योद्धे असलेल्या जमातीचं वर्णन आहे. या जमातीच्या नावावरूनच या माशाला हे नाव देण्यात आलं आहे. जवळपास एक शतकापासून या माशानं वैज्ञानिकांना बुचकळ्यात, गोंधळात टाकलं आहे.

उत्क्रांतीच्या सिद्धांतानुसार अलैंगिक म्हणजे लैंगिक प्रजनन होत नसलेल्या प्रजाती लवकरच नामशेष होतात. कारण लैंगिक प्रजननाचा अभाव असल्यामुळे कालांतरानं या प्रजातींच्या जीनोम म्हणजे जनुकीय रचनेमध्ये हानिकारक म्युटेशन (जनुकांमध्ये होणारा नैसर्गिक बदल) साचत जातात.

मात्र फक्त मादी मासे असलेली माशांची ही प्रजाती थोडीथोडकी नव्हे तर तब्बल 1 लाख वर्षांपासून अस्तित्व टिकवून ठेवण्यात यशस्वी झाली आहे.

मग आता प्रश्न निर्माण होतो की ॲमेझॉन मॉली नावानं ओळखला जाणारा हा मासा जर सैद्धांतिकदृष्ट्या खूप पूर्वीच नामशेष व्हायला हवा होता तर तो अजूनदेखील कसा काय टिकून राहिला आहे?

सेक्स म्हणजे लैंगिक संबंधांची एक किंमत मोजावी लागते, असं एडवर्ड राईसमेयर म्हणतात. ते म्युनिकच्या लुडविग मॅक्सिमिलियन विद्यापीठात संगणकीय जीवशास्त्रज्ञ (कॉम्प्युटेशनल बायोलॉजिस्ट) आहेत. तसंच ते ॲमेझॉन मॉलीवरील एका नवीन अभ्यासाचे सह-लेखक आहेत.

संगणकीय जीवशास्त्रज्ञ संगणकीय विज्ञान, गणित आणि संबंधित गोष्टींचा वापर करून जैविक व्यवस्थेचा अभ्यास करतात.

कोणत्याही प्राण्याला, व्यक्तीला जोडीदार शोधावा लागतो, त्यासाठी स्पर्धा करावी लागते. प्रत्येक पालक त्याच्या डीएनएमधील फक्त अर्धा भागच पुढील पिढीला देत असतो.

याशिवाय अनेकवेळा प्रजनन असमान असतं. कारण पिलांची गर्भातील निर्मिती, पिलांना जन्म देणं किंवा उबवणं आणि पिलांचं संगोपन करणं यासाठी अनेक प्रजातींमधील मादा नरांच्या तुलनेत लक्षणीयरित्या अधिक ऊर्जा खर्च करतात.

दुसऱ्या बाजूला अलैंगिक म्हणजे लैंगिक संबंधांशिवाय होणारं प्रजनन हा एक अधिक फायदेशीर, सोयीचा पर्याय दिसतो. यात जोडीदाराला शोधण्याची किंवा जोडीदाराशी संबंधित गोष्टी हाताळण्याची आवश्यकता नसते. यात एकाच पालकाची 100 टक्के जनुकं हस्तांतरित करता येतात.

मात्र जीवसृष्टीच्या किंवा सजीवांच्या संपूर्ण वाटचालीमध्ये लैंगिक संबंध हा प्रजननाचा सर्वात मुख्य मार्ग आहे.

“जर आपण अधिक व्यापकपणे पाहिलं, तर 99.9 टक्के प्रकरणं ही लैंगिक प्रजननाशी संबंधित आहेत,” असं डेव्ह स्पेजर म्हणतात. ते ॲमस्टरडॅम विद्यापीठात उक्रांतीविषयक जीवशास्त्रज्ञ (इव्होल्युशनरी बायोलॉजिस्ट) आहेत.

लैंगिक प्रजननाच्या प्रक्रियेत दोन्ही पालकांच्या डीएनएची पुनर्रचना किंवा पुनर्मांडणी होते. या प्रक्रियेला रिकॉम्बिनेशन म्हणतात. त्यामुळे प्रत्येक अपत्याला अतिशय विशेष किंवा युनिक जनुकीय कॉम्बिनेशन मिळतं. त्याची जनुकीय रचना अगदी अद्वितीय अशी विशेष असते.

सर्वसामान्यपणे लैंगिक प्रजनन करणाऱ्या प्रजातींमध्ये अधिक जनुकीय वैविध्य असतं. कारण प्रत्येक जीवामध्ये जनुकांचं वेगळं, वैशिष्ट्यपूर्ण मिश्रण असतं. त्या प्रजातीच्या अस्तित्वासाठी हे वैशिष्ट्यं सहसा अनुकूल आणि फायद्याचं ठरतं, असं यातून दिसतं.

याशिवाय लैंगिक संबंधांमुळे संरक्षण मिळतं. जनुकीय पुनर्रचनेशिवाय जनुकीय रचनेला (जीनोम) हळूहळू आणि वाढत जाणाऱ्या धोक्याला तोंड द्यावं लागेल. या धोक्याला ‘म्युलर रॅचेट’ असं म्हणतात.

जेव्हा डीएनएची नक्कल केली जाते तेव्हा ‘नेहमीच चुका होतात’, असं स्पेजर म्हणतात.

लैंगिक प्रजनन करणाऱ्या प्रजातींमध्ये अशा प्रकारच्या त्रुटी किंवा दोष जनुकीय साठ्यातून काढून टाकल्या जाऊ शकतात.

त्याउलट क्लोनिंग होणाऱ्या प्रजातींमध्ये (ज्यात प्रजजन मुख्यत: अलैंगिक स्वरुपात होतं) जनुकांमधील हे दोष किंवा चुका पुढील पिढीत वारंवार संक्रमित होतात.

कालांतरानं हे हानिकारक म्युटेशन म्हणजे जनुकीय बदल एकाच दिशेनं सरकरणाऱ्या रॅचेटवरील (यंत्रावरील दाते किंवा दातेरी चक्र) खाचांप्रमाणे साचत जातात. त्यामुळे पिढ्यानपिढ्या जनुकीय रचनेचा (जीनोम) ऱ्हास होतो, त्याची हानी होत राहते. जोपर्यंत ती प्रजाती नामशेष होत नाही, तोपर्यंत हे सुरू राहतं, असं मानलं जातं.

या सिद्धांतानुसार, अलैंगिक म्हणजे लैंगिक संबंधाशिवाय प्रजनन करणाऱ्या प्रजातींचं आयुर्मान कमी असतं. कारण कालांतरानं त्या जनुकीयदृष्ट्या हळूहळू अधिक कमकुवत होत जातात.

मात्र, ॲमेझॉन मॉलीसारख्या काही प्रजाती फक्त त्यांचं अस्तित्वच टिकवत नाहीत तर त्यांची भरभराटदेखील होते.

स्पेजर यांना वाटतं की या सिद्धांताचा ज्याप्रकारे अर्थ लावला जातो, त्यातून थोडा गोंधळ निर्माण होत असावा.

‘फक्त लैंगिक संबंधांवरच लक्ष केंद्रित करण्याऐवजी याला जीवनाच्या सर्वच स्वरुपांवर परिणाम करणारी एक व्यापक मर्यादा म्हणून समजून घेणं अधिक उपयुक्त आहे’, असा ते युक्तिवाद करतात.

प्रत्येक व्यवस्थेमध्ये अनुवांशिक किंवा जनुकीय ‘दोष’ हाताळणारी एक यंत्रणा असलीच पाहिजे. हे साध्य करण्यासाठी लैंगिक संबंध हा एक मार्ग आहे.

या दृष्टीकोनातून दीर्घायुषी असणाऱ्या अलैंगिक प्रजाती उत्क्रांतीच्या नियमांना आव्हान देतातच असं नाही. तर त्या नियमांना चुकवण्याचे किंवा बगल देण्याचे पर्यायी मार्ग शोधतात.

संपूर्ण प्राणीसृष्टीत असे अनेक अलैंगिक स्वरुपाचे जीव आहेत, ते सिद्धांताच्या अपेक्षेपेक्षा खूप अधिक काळ अस्तित्व टिकवून ठेवलेले दिसतात. दाट झुडुपांमध्ये राहणाऱ्या, काडीसारखे दिसणाऱ्या ‘यष्टी कीटकां’पासून ते आकारहीन, बेढब ‘सूक्ष्म-जीवां’पर्यंतचा यात समावेश आहे.

ॲमेझॉन मॉली हा फक्त माद्यांचा समावेश असलेल्या प्रजातींच्या एका विशेष गटातील मासा आहे. ही प्रजाती पिढ्यानपिढ्या नर माशांशिवाय जीवन पुढे नेते आहे.

या दीर्घायुषी अलैंगिक प्रजाती ‘म्युलर रॅचेट’मुळे होणाऱ्या विनाश किंवा ऱ्हासापासून कशा काय वाचतात, त्यातून त्या मार्ग कसा काढतात हा एक वादाचा विषय आहे.

राईसमेयर म्हणतात की आतापर्यंत न उलगडलेल्या कोड्याच्या एका भागावर या नवीन अभ्यासानं प्रकाश टाकला आहे. “आणि तो भाग म्हणजे जनुक रुपांतरण,” असं ते म्हणतात.

जनुक रुपांतरण हा एक प्रकारचा जनुकीय दुरुस्तीचा प्रकार आहे. मात्र तो फक्त ॲमेझॉन मॉली या प्रजातीपुरताच मर्यादित नाही. किंबहुना, तो मानवासह अनेक सजीवांमध्ये दिसून येतो.

मानवाप्रमाणे लैंगिक संबंधांतून प्रजनन करणाऱ्या प्रजातींमध्ये प्रत्येक व्यक्ती किंवा जीवामध्ये सामान्यपणे बहुतांश जनुकांच्या दोन प्रती असतात.

एक प्रत म्हणजे आईकडून अनुवांशिकपणे मिळालेली आणि दुसरी म्हणजे वडिलांकडून मिळालेली प्रत. जेव्हा डीएनएची हानी होते, उदाहरणार्थ अतीनील (यूव्ही) किरणांमुळे, तेव्हा पेशी यातील एका प्रतीचा वापर साचा म्हणून करून दुसऱ्या प्रतीची दुरुस्ती करू शकतात.

या प्रक्रियेला ‘जनुक रुपांतरण’ असं म्हणतात. या प्रक्रियेतून अखेरीस एकाच जनुकाच्या दोन प्रती अधिकाधिक एकमेकांसारख्या बनू शकतात.

मानव आणि बहुतांश प्राण्यांमध्ये ही यंत्रणा प्रामुख्यानं डीएनला नुकसान झालं की ते सावधपणे दुरुस्त करणारी एक पार्श्वभूमीची प्रक्रिया म्हणून काम करते.

मात्र ॲमेझॉन मॉलीच्या बाबतीत या प्रजातीची जनुकीय रचना (जीनोम) टिकवून ठेवण्यामध्ये ही यंत्रणा अधिक मध्यवर्ती भूमिका बजावते असं दिसतं.

राईसमेयर आणि त्यांच्या टीमनं ॲमेझॉन मॉलीच्या अनेक पिढ्यांमधील डीएनएची तुलना करण्यासाठी संपूर्ण जीनोम सिक्वेन्सिंगचा वापर केला.

त्यांना असं दिसून आलं की डीएनएचे काही विशिष्ट भाग ‘ओव्हरराईट’ केलेले म्हणजे वारंवार वापरलेले होते. लैंगिक संबधांद्वारे प्रजननामध्ये सामान्य असलेल्या जनुकीय पुनर्रचनेद्वारे हे झालं नव्हतं, तर जनुक रुपांतरणाच्या (जीन कन्व्हर्जन) यंत्रणेद्वारे झालं होतं. ही यंत्रणा इतर बहुतांश प्राण्यांच्या तुलनेत या प्रजातीमध्ये अधिक वेळा कार्यरत असते.

या संदर्भात आपल्यातील लैंगिक प्रजनन जी भूमिका बजावतं, तशीच भूमिका जनुक रुपांतरण ॲमेझॉन मॉलीच्या जीनोमच्या बाबतीत बजावतं. यातून ते हानिकारक जनुकीय बदल (म्युटेशन) मर्यादित प्रमाणात साचण्यास मदत करतं.

बहुतांश अलैंगिक प्राण्यांप्रमाणेच ॲमेझॉन मॉलीचा उगम एका अचानक झालेल्या भेटीतून किंवा घटनेतून झाला.

संशोधनातून असं दिसून आलं की हे साधारण 1 लाख वर्षांपूर्वी घडलं. अटलांटिक मॉलीनं एका नर सेलफिन मॉलीबरोबर मिलन केल्यावर ही घटना घडली.

बहुतांश संकरित प्राणी किंवा जीवांप्रमाणे या संकरातून वंध्यत्व असलेली संतती जन्माला आली नाही. म्हणजेच अशा संकरातून जन्माला येणारी संतती पुढील संतती जन्माला घालू शकत नाही. उदाहरणार्थ, खेचर किंवा लायगर.

त्याउलट यामधून अशा वंशाचा उदय झाला, जो लैंगिक संबंधांशिवाय प्रजनन करण्यास सक्षम होता.

त्यामुळेच आज प्रत्येक ॲमेझॉन मॉली माशामध्ये दोन पूर्वज प्रजातींमधील जनुकं आढळतात. यामुळे या प्रजातीला तिच्या उत्पत्तीपासूनच उच्च दर्जाचं जनुकीय वैविध्य मिळालेलं आहे. ‘म्युलर रॅचेट’च्या विरोधात असलेला हा एक प्रारंभिक जैविक फायदा आहे.

त्यांच्यामध्ये इतक्या मोठ्या प्रमाणात जनुकीय रुपांतरण करण्याची जी क्षमता आहे, त्यामागचं मुख्य कारण ही दुहेरी अनुवांशिकता (दोन वेगवेगळ्या प्रजातींमधून आलेली जनुकं) असण्याची शक्यता आहे.

त्यांच्या पालक प्रजाती जैविकदृष्ट्या एकमेकांच्या अगदी जवळ असल्यामुळे त्यांची जनुकं मोठ्या प्रमाणात समान कामं करण्यासाठी पुरेशी समान आहेत. मात्र त्याचबरोबर विविध प्रकारच्या जनुकीय रचना किंवा साचे उपलब्ध करून देण्यासाठी त्यांच्यामध्ये पुरेसा भिन्नपणादेखील आहे.

तितकीच आश्चर्याची बाब म्हणजे जनुक रुपांतरणाची प्रक्रिया जीनोमच्या काही भागांमध्ये इतर भागांच्या तुलनेत अधिक वारंवार घडताना दिसते.

“म्युटेशनचे जे प्रकार सर्वात वाईट म्हणजे सर्वात धोकादायक, अत्यंत हानिकारक असतील अशी तुम्हाला अपेक्षा असते, नेमक्या जीनोमच्या त्याच भागांमध्ये आपल्याला जनुकीय रुपांतरण सर्वात वारंवार घडताना आढळतं,” असं राईसमेयर म्हणाले.

परिणामी एक अशी प्रजाती अस्तित्वात आली आहे, जिनं 1 लाख वर्षे कोणत्याही लैंगिक संबंधाशिवाय प्रजनन करूनदेखील तिच्या जनुकांचं आरोग्य अतिशय उत्तम आहे.

अनुवांशिक ‘दोष’ किंवा ‘त्रुटीं’ना तोंड देण्याच्या किंवा सामोरं जाण्याच्या पर्यायी मार्गांना समजून घेण्याचे परिणाम ॲमेझॉन मॉली माशापुरते मर्यादित न राहता, त्याच्या पलीकडे मानवी जीवशास्त्राच्या आकलनावरदेखील होऊ शकतात.

सरते शेवटी हानिकारक म्युटेशन हे काही फक्त अलैंगिक प्रजातींपुरतेच मर्यादित नाहीत.

“कर्करोग हा म्युटेशनमुळे होणारा आजार आहे,” असं राईसमेयर नमूद करतात.

त्यांच्या निष्कर्षांच्या परिणामांना अतिशयोक्तीनं मांडण्याबाबत ते जरी सावध असले, तरी ते म्हणतात की अनुवांशिक म्युटेशन आणि त्यांना हाताळण्यासाठी निसर्ग वापरत असलेल्या मार्गांविषयीची आपली समज, आकलन आणखी सखोल करणारी कोणतीही प्रगती दीर्घकाळात फायदेशीर ठरेल.

लैंगिक संबंधांतून होणाऱ्या प्रजननातून मिळणाऱ्या रिकॉम्बिनेशनच्या शक्तीला ॲमेझॉन मॉली प्रजातीनं खरोखर एक स्थिर पर्याय विकसित केला आहे की नाही हे अद्याप एक गूढच आहे.

जनुकीय रुपांतरण म्युलर्स रॅचेटला किती काळ आव्हान देऊ शकेल, हे अजूनही वैज्ञानिकांना माहित नाही.

मात्र उत्क्रांतीच्या सिद्धांतानुसार माशाची जी प्रजाती अस्तित्वातच असायला नको होती तिचे जनुकीय आरोग्य आश्चर्यकारकरित्या भक्कम असल्याचं दिसतं

“चांगला किंवा निरोगी जीनोम टिकवण्यासाठी लैंगिक संबंधांतून केलेलं प्रजनन हाच एकमेव योग्य मार्ग असल्याचं आम्हाला वाटत होतं. मात्र आता आम्हाला असं आकलन झालं आहे की तसं नाही. यासाठी दुसरा मार्गदेखील आहे,” असं शेवटी राईसमेयर म्हणाले.

(बीबीसीसाठी कलेक्टिव्ह न्यूजरूमचे प्रकाशन.)