ഒരു കോശത്തിൽ നിന്ന് അതിസങ്കീർണ്ണമായ മനുഷ്യൻ-വിസ്മയിപ്പിക്കുന്ന ഭ്രൂണ വളർച്ച.

 

 

       350 അടി പൊക്കവും ഇരുപതടി വ്യാസവുമുള്ള റെഡ് വുഡ് മരങ്ങൾ ഉണ്ടായി വരുന്നത് രണ്ടോ മൂന്നോ കോശങ്ങളിൽ തുടങ്ങിയാണ്. പല ആനകളുടെ വലിപ്പമുള്ള, അതിനനുസ

രിച്ച് വലിപ്പമുള്ള കിഡ്നിയും ഹൃദയവും തലച്ചോറും ആമാശയവും ഒക്കെയുള്ള തിമിംഗലം കണ്ണു കൊണ്ട് കാണാൻ പറ്റാത്ത ഒരു കോശം പലതവണ വിഭജിച്ച് നിർമ്മാണം പൂണ്ടതാണ്.  ഒരേ ഒരു കോശത്തിൽ നിന്നാണ് സങ്കീർണ്ണമായ വ്യവസ്ഥകളുള്ള മനുഷ്യൻ ഉളവായി വരുന്നത്..അകം പൊള്ളയായ ഒരു കോശഗോളമാണ് പിന്നീട് കയ്യ്ം കാലും വച്ച് ഓടുകയും തലച്ചോർ കൊണ്ട് ലോകം പിടിച്ചടക്കുകയും ചെയ്യുന്നത്. ഈ ഗോളത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിലുള്ള കോശങ്ങൾ സ്വന്തം അജെണ്ട നിശ്ചയിച്ച് പിൻതുടരുന്നു, പിന്നീട് പല സംഘങ്ങളിൽ ചേർന്ന് അവയവങ്ങൾ നിർമ്മിച്ചെടുക്കുന്നു, എല്ലാം അതിന്റേതായ ഇടങ്ങളിൽ കൃത്യതയോടെ സ്ഥിരപ്പെടുത്തിക്കൊണ്ട്. നിഗൂഢതപേറുന്നതാണ്, വിസ്മയിപ്പിക്കുന്നതാണ് ഒരു ഭ്രൂണത്തിന്റെ വളർച്ചയും അവസ്ഥാന്തരങ്ങളും. ഒരു കോശത്തെ പല ആകൃതിയും പ്രവൃത്തിയും ധർമ്മവുമുള്ള ലക്ഷക്കണക്കിനു കോശങ്ങളായി മാറ്റിയെടുക്കുന്നത് പ്രകൃതിയുടെ അദ്ഭുതാവഹമായ ചെയ്തികളിലൊന്നാണ്.

 

  അച്ഛനിൽ നിന്ന് വന്ന ബീജവും അമ്മയിലെ അണ്ഡവും ചേർന്ന് ഉളവാകുന്ന  സൈഗോട് (zygote, സിക്താണ്ഡം അല്ലെങ്കിൽ യുഗ്മജം) വിഭജിച്ച് (2,4,8,16,32,64 അങ്ങിനെയങ്ങിനെ) ആണ് ഈ ലക്ഷക്കണക്കിനു കോശങ്ങൾ ഉളവായി വരുന്നത്. ആദ്യവിഭജനത്തിൽ ഏകദേശം 124 കോശങ്ങൾ ആകുമ്പോൾത്തന്നെ അവ സ്വന്തം തീരുമാനങ്ങളെടുത്തുതുടങ്ങും.അവ തമ്മിൽ ചില ധാരണകൾ പങ്കു വെയ്ക്കുകയും വ്യത്യാസപ്പെട്ടതാകാൻ തീരുമാനിക്കുകയു ചെയ്യുന്നു. ചില കോശങ്ങൾ ന്യൂറോണുകളാവണം, ചില കോശങ്ങൾ മസിൽ ആകണം, ചിലവ കിഡ്നി കോശങ്ങൾ ആകണം അങ്ങനെ. എല്ലാത്തരം കോശങ്ങളുമായിത്തീരാനുള്ള സാദ്ധ്യതകൾ ആദ്യകാലകോശങ്ങളിലുണ്ട്.  ഡി എൻ എയിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന ജീനുകളിൽ ഏവയൊക്കെ  എന്ന്, എപ്പോൾ, എവിടെ ഉണർന്ന് പ്രവർത്തിക്കണം എന്ന് തീരുമാനിക്കുന്നതിലൂടെയാണ് ഈ വ്യത്യാസം സംഭവിക്കുന്നത്.

 

   വ്യത്യസ്ത അവയവങ്ങളുള്ള  ഒരു മനുഷ്യനേയോ ആനയേയോ നിർമ്മിച്ചെടുക്കന്നത് വലിപ്പത്തിന്റെ മാത്രം കാര്യമല്ല. ഈ  പല തരത്തിലുള്ള അവയവങ്ങൾ രൂപീകരിക്കാനുള്ള വിവരങ്ങൾ എല്ലാം ഒരേ ഒരു കോശത്തിൽ ഉൾക്കൊള്ളിച്ചിരിക്കുന്നത് എങ്ങനെയെന്നതാണ് അദ്ഭുതകരം. എല്ലാ വിവരങ്ങളും ജീനുകളായി ഡി എൻ എ എന്ന നീണ്ട തന്തുവിൽ അടക്കിയിട്ടുണ്ടെങ്കിലും തികച്ചും വ്യത്യസ്തമായി അവ പ്രയോഗത്തിൽ വരുന്നത് എങ്ങനെയെന്നുള്ളതാണ് ഏറ്റവും വിസ്മയകരമായതും എങ്ങനെയെന്ന് വിശദീകരിക്കാൻ പ്രയാസമുള്ളതും. ഇന്നും ശാസ്ത്രലോകത്തെ അദ്ഭുതങ്ങളിലൊന്നായും പഠിച്ചെടുക്കാൻ വിഷമം പിടിച്ച സംഭവമായും കരുതപെടുന്നതാണിത്. സ്ഥലവും കാലവും ഒരുപോലെ ഇടപെടലുകൾ നടത്തുന്ന വേളയാണിത് എന്ന് മാത്രമല്ല ഒരേപോലെയുള്ള നൂറുനൂറു കോശങ്ങൾ മിക്കവാറും പരന്ന ഒരുപ്രതലത്തിൽ മാറ്റങ്ങൾ സൃഷ്ടിച്ചുകൊണ്ട് ത്രിമാന രൂപം കൈവരിച്ച്  വ്യത്യസ്ത ആകൃതിയുള്ള അവയവങ്ങൾ ആയി മാറിക്കൊണ്ടിരിക്കുക എന്നതും പെട്ടെന്ന് സാധിച്ചെടുക്കുകയാണ്. മൽസ്യങ്ങളിലും മറ്റും ഇത് കുറച്ച് മണിക്കൂറുകളേ എടുക്കുകയുള്ളു.

 

  ഒരു കോശം ന്യൂറോൺ ആയിത്തീരാനുള്ളതാണെന്ന് കരുതുക. ന്യൂറോൺ കോശങ്ങളിൽ മാത്രം ഉണർന്ന് പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒരു നിശ്ചിതകൂട്ടം ജീനുകളുണ്ട്. അവയെല്ലാം കൃത്യമായി ഉണർന്ന് പ്രവർത്തിക്കാൻ തയാറായൽ ആ കോശം ഒരു ന്യൂറോൺ ആയി മാറുകയായി. അതേ കോശം തന്നെ കണ്ണിലെ കൃഷ്ണമണി (ലെൻസ്) ആകാൻ തീരുമാനിക്കുകയാണെങ്കിൽ അതിനുള്ള സമുച്ചയജീനുകൾ ഉണരുകയായി, ബാക്കി ജീനുകൾ എന്നന്നേയ്ക്കുമായി അടഞ്ഞ് ഉറക്കത്തിലേക്ക് പ്രവേശിക്കും. ഭ്രൂണം ഒരു പുസ്തകമാണെന്ന് കരുതുക. ന്യൂറോൺ കോശങ്ങൾക്ക് ഒരു അദ്ധ്യായം നൽകിയിട്ടുണ്ട്. ന്യൂറോൺ ആയി മാറുന്ന സമയത്ത് ആ അദ്ധ്യായം തുറക്കപ്പെടുകയാണ്, മറ്റ് അദ്ധ്യായങ്ങൾ എന്നെന്നേയ്ക്കുമായി അടയുകയാണ്.ഭ്രൂണവളർച്ചാസമയത്ത് ഇങ്ങനെ ഓരോ അദ്ധ്യായങ്ങൾ തുറക്കുകയാണ്. അങ്ങനെ പല അവയവങ്ങളുടെ അദ്ധ്യായങ്ങൾ തുറന്നിട്ടുള്ള പുസ്തകമാണ് നമ്മുടെ ശരീരം. നമ്മുടെ ശരീരം മാത്രമല്ല പല കോശങ്ങളാൽ നിർമ്മിതമായ എല്ലാ ജന്തുക്കളുടേയും സസ്യങ്ങളുടെയും ശരീരം.ഓരോ കോശവും വ്യത്യസ്തമാകുന്ന പ്രക്രിയ ആയതുകൊണ്ട് കോശവിശിഷ്ടീകരണം (Cell differentiation) എന്ന് പേര് ഇതിനു.

 

     മനുഷ്യരിൽ ബീജസങ്കലനം കഴിഞ്ഞ് ഉടൻ തന്നെ യുഗ്മജം (zygote) വിഭജിച്ചുതുടങ്ങുകയും താമസിയാതെ ഗർഭാശയഭിത്തിയിൽ ഉറപ്പിക്കപ്പെടുകയുമാണ് . രണ്ട് തരത്തിലുള്ള കോശങ്ങൾ അപ്പോൾത്തന്നെ നിരീക്ഷിക്കാം-ഭ്രൂണം ആകാനുള്ളവയും മറുപിള്ള (പ്ലസെന്റ)ആകാനുള്ളവയും. രണ്ടാഴ്ച കഴിയുമ്പോഴേയ്ക്കും മൂന്ന് പാളികൾ (layers) നിർമ്മിച്ചെടുത്തിരിക്കും ഭ്രൂണത്തിനകത്തെ കോശങ്ങൾ. ദഹനവ്യവസ്ഥ (digestive system)യ്ക്കും ശ്വാസകോശ നിർമ്മിതിയ്ക്കും വേണ്ടിയുള്ള എൻഡോഡേം ( endoderm,ആന്തരപാളി), മസിൽ, കിഡ്നിയിലെ ചെറുകുഴലുകൾ ,രക്തകോശങ്ങൾ ഇവയാകാനുള്ള മീസോഡേം (mesoderm, മദ്ധ്യപാളി), ന്യൂറോണുകൾ, ത്വക്ക് ഒക്കെ ആകാനുള്ള എക്റ്റോഡേം (ectoderm, ബാഹ്യപാളി) ഇവയാണവ.  (ചിത്രം 1 കാണുക) ഏകദേശം വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ഒരു “ഡിസ്ക്” ആണ് ഇപ്പോഴത്തെ ഭ്രൂണം. പരന്ന ഒരു ഭ്രൂണപ്രതലം ഇനി തലയും വാലുമുള്ള രൂപം പ്രാപിക്കേണ്ടിയിരിക്കുന്നു. നെടുകെ നീളത്തിലുള്ള ഒരു കുഴിയാണ് ആദ്യം ഉണ്ടാകുന്നത്. ഈ ചാലിന്റെ രണ്ട് കരകളും ഉയർന്ന് വന്ന് കൂട്ടിമുട്ടി ഒരു കുഴൽ ഉണ്ടായി വരികയാണ്. നിങ്ങളുടെ നാഡീവ്യവസ്ഥ(nervous system) ഇതാ രൂപപ്പെട്ടു കഴിഞ്ഞു.

മൂന്ന് ആഴ്ച്ച ആയ ഭ്രൂണത്തിനു ഒരു ‘തലയും ‘വാലും’ നിരീക്ഷിക്കപ്പെടൻ സാധിയ്ക്കും. ഇതോടെ അവയവങ്ങൾ രൂപം പ്രാപിച്ചു തുടങ്ങുകയണ്. 18-)o ദിവസം രക്തക്കുഴലുകൾ കാണാം. ഹൃദയമാണ് ആദ്യം രൂപപ്പെടുന്ന  അവയവം. 21-)o ദിവസം രണ്ട് ചീർത്തകുഴലുകൾ കാണുന്നത് ഹൃദയമാകാനുള്ള തയാറെടുപ്പാണ്. ഇവ രണ്ടും ഒന്നിച്ച് ചേർന്ന് ഹൃദയം രൂപീകരിക്കപ്പെടുന്നു,  22- )o ദിവസം മിടിച്ചുതുടങ്ങുന്ന ഹൃദയത്തെ കാണാം.

 

കേശാദിപാദം, പാദാദികേശം

 

   അണ്ഡാകൃതിയുള്ള ഒരു ഡിസ്ക് ആയിട്ടാണ് ഭ്രൂണം കാണപ്പെടുക. ഒരു ഭാഗം തലയാകാനുള്ളതും മറ്റേ ഭാഗം ‘വാൽ’ ആകാനുമുള്ളതാണ്. ഇതിനിടയ്ക്കുള്ള ഭാഗങ്ങളെല്ലാം ഓരോ അവയവങ്ങളായി വരാനുള്ളതാണ്. നിരവധി തന്മാത്രകൾ, മിക്കതും പ്രോടീനുകൾ തല മുതൽ വാൽ വരെ സന്ദേശങ്ങൾ നൽകുകയാണ് കോശങ്ങളെ മാറ്റിയെടുക്കാൻ. ഇവയുടെ സാന്ദ്രത അനുസരിച്ചാണ് ഈ വ്യതിരിക്തതാ നിർമ്മാണം. പലവയും ഈ ഡിസ്കിൽ ഒരു ഗ്രേഡിയന്റ് (കൂടിയ അളവിൽ മുതൽ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ അളവ് വരെ) നിർമ്മിച്ചെടുക്കും. എന്നു വച്ചാൽ തലഭാഗത്ത് ഏറ്റവും സാന്ദ്രതയെങ്കിൽ അനുപാതം കുറഞ്ഞ് കുറഞ്ഞ് ഏറ്റവും പിൻഭാഗത്തെത്തുമ്പോൾ തീരെ ഇല്ലാ എന്ന മട്ടിൽ. അളവ് കൂടിയിടത്ത് തീവ്രമായി അവിടത്തെ കോശങ്ങളെ പുതിയ രൂപവും ധർമ്മവുമുള്ള കോശങ്ങളായി മാറ്റിയെടുക്കുകയാണ്. എന്നാൽ എല്ലാ കോശങ്ങളിലും ഒരേ പടിയുള്ള മാറ്റങ്ങളല്ല നടക്കേണ്ടത്. തല ഭാഗത്ത് തലച്ചോറാണ് രൂപപ്പെടേണ്ടത്. താഴെ ശ്വാസകോശവും ഹൃദയവും. അതാത് ഇടങ്ങളിലുള്ള കോശങ്ങൾക്ക് അവയുടെ വിധി എന്തെന്ന് നിർദ്ദേശിക്കാൻ അതനുസരിച്ചുള്ള മറ്റ് സന്ദേശങ്ങൾ അവയിൽ എത്തുന്നുണ്ട്. അതനുസരിച്ചാണ് ആ കോശങ്ങളിലെ ജീനുകൾ ഉണർന്നു വരുന്നത്. ഏത് ഇടത്തിലാണ് തങ്ങൾ എന്ന് കോശങ്ങൾക്ക് അറിവു കിട്ടുന്നത് കോശങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള സ്പർശനം കൊണ്ടുള്ള സന്ദേശങ്ങൾ കൊണ്ടുമാണ്. വാലിൽ നിന്ന് തല ഭാഗത്തേയ്ക്കും മറ്റ് ചില ഗ്രേഡിയന്റുകളും പ്രാവർത്തികമാകുന്നുണ്ടെന്നും ഓർക്കുക. ഇതേ സമയം പരന്ന ഡിസ്കിന്റെ താഴെ നിന്ന് മുകളിലേക്കും മുകളിൽ നിന്ന് താഴേയ്ക്കും ഗ്രേഡിയന്റുകൾ പ്രാവർത്തികമാകുനുണ്ട്. അതുകൊണ്ട് ഒരു നിശ്ചിത ഇടത്തിലെ കോശങ്ങൾക്ക് ലഭിയ്ക്കുന്ന സന്ദേശങ്ങളും മഒറ്റൊരിടത്തെ സന്ദേശങ്ങളും തമ്മിൽ വ്യതാസങ്ങൾ ഉളവാകുകയാണ്. ഒരു ബ്ലു പ്രിന്റ് ബോഡി പ്ലാൻ അല്ലെങ്കിൽ ശരീരത്തിന്റെ ഒരു രൂപരേഖ ഇങ്ങനെ അടിസ്ഥനമായി വിരചിക്കപ്പെടുകയാണ്.

 ഇപ്രകാരം രൂപരേഖ ചമയ്ക്കുന്നതിൽ പ്രധാനിയായിട്ടുള്ള ഒരു ജീൻ ആണ് BMP-4. ഈ ജീൻ പ്രവർത്തിയിൽ ഏർപ്പെട്ടില്ലെങ്കിൽ  തലച്ചോറും ഹൃദയവും രൂപപ്പെടും പക്ഷേ അതിനു  താഴെയുള്ള പല അവയവങ്ങളും രൂപപ്പെട്ടു വരികയില്ല. പ്രത്യേകിച്ചും കൈകാലുകൾ..   കോശവിധിനിർണ്ണയവേളയിൽ ഈ താഴേ ഭാഗങ്ങളിൽ അധികതരമായി ഈ ജീൻ ഉണർന്നിരിക്കയാണ്.   ഈ കുടുംബത്തിലെ 16 ഓളം ജീനുകൾ പലരീതിയിൽ പലയിടങ്ങളിൽ ഉണർന്നും ഉറങ്ങിയുമാണ് ശരീരത്തിന്റെ ബ്ലു പ്രിന്റ് ഭ്രൂണത്തിൽ രചിയ്ക്കപ്പെടുന്നത്. ശ്രദ്ധിക്കപ്പെടേണ്ട കാര്യം ബീജസങ്കലനത്തിനു ശേഷം ഈ ജീനുകൾ കുറച്ച് ദിവസങ്ങളിൽ നിശബ്ദമാണ് എന്നതാണ്. വിഭജനം തുടങ്ങിയിട്ട് 32-64 കോശങ്ങളുള്ള  ഭ്രൂണത്തിൽത്തന്നെ ചിലകോശങ്ങൾ ചില ജീനുകൾ ഉണർത്തിത്തുടങ്ങും. പലേ കോശസംഘങ്ങളും വളർച്ചാഘടക തന്മാത്രകൾ (growth factors) FGF, EGF, TGF-beta പോലുള്ളവയ്ക്ക് വശംവദരാക്കാൻ  തയാറെടുക്കുകയാണ് പിന്നീട്.

 

  ഇതുപോലെ കോശവിധി (cell fate)യെ സ്വാധീനിക്കുന്ന ഒരു പ്രധാന ജീൻ ആണ് dpp (decapentaplgic). ഭ്രൂണത്തിൽ പാറ്റേണുകൾ നിർമ്മിച്ചെടുക്കുന്നതിൽ മിടുക്കനാണ് ഈ ജീൻ. ഭ്രൂണത്തിന്റെ മുകൾഭാഗത്തെ അടരിൽ (dorsal layer) മാത്രം ഉണർന്നു പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഈ ജീൻ താഴെ ഭാഗത്ത് ഉണരുന്നതേ ഇല്ല. ഈ ജീനിനെ ശിശ്ശബ്ദമാക്കിയാൽ ഭ്രൂണത്തിനു രണ്ട് അടരുകൾ (dorsal and ventral)  ഉണ്ടാവുകയേ ഇല്ല. കൃത്യമായും ഒരു രൂപനിർമ്മാണതന്മാത്ര (morphogen) യായി പ്രവർത്തിക്കുകയാണ് ഈ ജീൻ നിർമ്മിക്കുന്ന പ്രൊടീൻ. കൈകാലുകൾക്ക് കൃത്യമായ ആകൃതിയോടെ വളർന്നു വരാൻ പ്രാപ്തി നൽകുന്നതും ഈ ജീനിന്റെ പ്രഭാവം തന്നെ. ഈ ജീൻ മറ്റൊരു ജീനുമായി ചേർന്ന് രൂപനിർമ്മാണത്തെ സ്വാധീനിക്കുന്ന മൂന്നാമൊതൊരു ജീനിനെ സ്വാധീനിക്കുന്നുമുണ്ട്. അവയവങ്ങൾ രൂപപ്പെടുത്തുന്നത് സങ്കീർണ്ണമായ ജീൻ പാരസ്പര്യങ്ങളാലാണെന്ന് സാരം.

 

Wnt എന്ന കേമൻ ജീൻ

 

   ഒരു നിര പ്രോടീനുകളാണ് Wnt എന്ന പേരിൽ അറിയപ്പെടുന്ന ജീൻ സംഘം നിർമ്മിച്ചെടുക്കുന്നത്. ഇവ സ്ഥല-കാല നിബന്ധിതമായി ഭ്രൂണത്തിൽ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നു. (ചിത്രം 2) ജന്തുശരീരത്തിലെ നെടുകേയും കുറുകേയും ഉള്ള അവയവവിന്യാസക്രമങ്ങൾ, കോശവിധി നിയന്ത്രണങ്ങൾ, കോശവിഭജനം, കോശസഞ്ചാരങ്ങൾ ഇവയൊക്കെയാണ് ഈ ജീൻ പ്രോടീനിന്റെ ധർമ്മങ്ങൾ. നമ്മുടെ (പൊതുവെ ജന്തുക്കളുടെ) ശരീരം രൂപമാർജ്ജിക്കുന്നത് ചില അച്ചുതണ്ട് (axis) കൾ അടിസ്ഥാനമാക്കിയാണ്. തല മുതൽ കാൽ (അല്ലെങ്കിൽ വാൽ) വരെ അവയവങ്ങളെ നിജപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്ന്നത് ഒരു അച്ചുതണ്ടിനെ ആശ്രയിച്ചാണ്. അവയവങ്ങൾക്ക് സ്ഥാനം നിശ്ചയിക്കുന്നത് ഒരു നേർ രേഖയിൽ നടുക്കോ ഇരുവശങ്ങളിലോ ആയിട്ടാണ്. പിന്നെ മുൻപും പുറകും ആയിട്ട് മറ്റൊരു ആക്സിസ്. മുൻപിൽ നിന്ന് പുറകോട്ട് അവയവങ്ങളെ നിജപ്പെടുത്തുക. എന്നുവച്ചാൽ മുൻപിൽ കണ്ണും മൂക്കും മുലകളും ലൈംഗികാവയവങ്ങളുമൊക്കെ നിജപ്പെടുകയാണ്. മൂന്നാമത്തെ ആക്സിസ് ഇടവും വലതും ആണ്.    ഇതൊക്കെ കൃത്യമായി സാധിച്ചെടുക്കാൻ കോശങ്ങളെ പ്രേരിപ്പിക്കുന്നത് Wnt  ജീൻ നിർമ്മിക്കുന്ന പ്രോടീനുകളാണ്. കോശങ്ങൾക്ക് രൂപാന്തരം സംഭവിപ്പിക്കാനും അവയെ വേണ്ട ഇടത്തേയ്ക്ക് സഞ്ചരിപ്പിക്കാനും നേതൃത്വം നൽകുകയാണ് ഈ പ്രോടീനുകൾ. ചില കോശങ്ങളെ വിത്തുകോശങ്ങളായിത്തന്നെ നിലനിർത്താനും ഇവയ്ക്ക് പ്രാപ്തിയുണ്ട്. വേണ്ട സ്ഥലത്തെ വേണ്ട കോശങ്ങളിൽ വേണ്ട സമയത്ത് മറ്റ് ജീനുകൾ ഉണർത്തിയെടുക്കാനും ഉറക്കാനും പ്രാപ്തിയുള്ളവയാണീ Wnt പ്രോടീനുകൾ. മുകളിൽ പറഞ്ഞ BMP-4, FGF, TGF beta, EGF ഒക്കെ എവിടെ എപ്പോൾ പ്രവർത്തിക്കണം എന്ന് തീരുമാനിക്കാനുള്ള അധികാരവും Wnt ജീനുകൾക്കുണ്ട്. ഈ പ്രോടീൻ നിരയിൽ ഒന്നായ Wnt1 പ്രവർത്തനരഹിതമാക്കിയാൽ തലച്ചോറിന്റെ ചില പ്രധാന ഉൾഭാഗങ്ങൾ വളർച്ച പ്രാപിക്കുകയില്ല. തലച്ചോർ നിർമ്മിതി/വളർച്ചയിൽ അതിപ്രാധാന്യമുണ്ട് ചില Wnt ജീനുകൾക്ക് എന്നർത്ഥം. പലപ്പൊഴും ഒരു തിരമാല പോലെ അലയടിയ്ക്കുകയാണ് ഈ ജീനിന്റെ സന്ദേശങ്ങൾ ,മുൻപോട്ടും പുറകോട്ടും. ഈ അലയിൽപ്പെടുന്ന കോശങ്ങൾ അതനുസരിച്ച് വ്യതിരിക്ത (differentiate)മാവുകയാണ്. അതിനോടൊപ്പം മേൽ പ്രസ്താവിച്ച ഗ്രേഡിയന്റുകളും ചില സ്വാധീനങ്ങൾ ചെലുത്തുന്നു. Wnt മുകളിൽ നിന്ന് താഴേയ്ക്ക് സാന്ദ്രത കുറഞ്ഞു വരുമ്പോൾ FGF താഴെ നിന്ന് മുകളിലേക്ക് ഗ്രേഡിയന്റ് നിർമ്മിക്കുകയാണ്.   ഭ്രൂണം ഒരു ഡിസ്ക് ആയിരിക്കുമ്പോൾത്തന്നെ ഈ ജീനും ഇത്തരം പ്രയോഗങ്ങളും  പ്രവർത്തി തുടങ്ങുന്നതുകൊണ്ടാണ് പരിപൂർണ്ണമായ അവയവവിന്യാസങ്ങളൂടെ ജന്തുക്കൾ ജനിച്ചു വീഴുന്നത്. നൂറുകണക്കിനു മുട്ടകൾ വിരിഞ്ഞ് ഒരേപോലേയുള്ള എല്ലാ അവയവങ്ങളും ചിറകുകളും നിശ്ചിതസ്ഥാനത്തുതന്നെ വിന്യസിക്കപ്പെട്ട ഈച്ചകൾ പറന്നു പൊന്തുന്നത്.

 

ഹോമിയോ ബോക്സുകൾ -തലയിൽ കാലുകൾ?

 

ഡി എൻ എയിൽ പ്രത്യേക വിന്യാസങ്ങൾ ഒരേ പോലെ കാണപ്പെടുന്നതിനാൽ “ഹോമിയോ ബോക്സ്’ ജീനുകൾ എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന ഇവ Wnt പോലെ അവയവങ്ങളുടെ രൂപപ്പെടുത്തലിനും വിന്യാസങ്ങൾക്കും ഉത്തരവാദിത്തമേൽക്കുന്നവയാണ്. അവയവങ്ങൾ കൃത്യമായി എവിടെ സ്ഥാനപ്പെടുത്തണമെന്ന് തീരുമാനിക്കുന്നത് ഈ ജീനുകളാണ്. ഇതിൽ ഒരു ജീനിനു രൂപാന്തരണം (മ്യൂടേഷൻ) സംഭവിക്കുകയാണെങ്കിൽ പഴയീച്ച/ കൂവീച്ച (drosophila)കളിൽ കാലുകളുടെ സ്ഥാനം തെറ്റി തലയിൽ വളരുന്നതായി കണ്ടത് ആദ്യകാലനിരീക്ഷണമായിരുന്നു. (ചിത്രം 3). മറ്റ് ജീനുകളെ മൊത്തമായി സ്വധീനിക്കുകയാണ് ഇവയുടെ ജോലി. മനുഷ്യരിൽ 235ഓളം ഹോമിയോ ബോക്സ് ജീനുകളുണ്ട്.. ജന്തുക്കളിൽ പ്രധാനമായും കൈകാലുകളുടെ ഇടങ്ങൾ നിശ്ചയിക്കുകയും അവയുടെ ആകൃതിയും വലിപ്പവും ശരീരത്തിന്റെ വലിപ്പത്തിനനുസരിച്ച് കൃത്യമായി വളർത്തിയെടുക്കാൻ സഹായിക്കുകയുമാണ് ഈ ജീനുകളുടെ ധർമ്മം. ഓർക്കുക, നമ്മുടെ ഉയരത്തിന്റെ ഏകദേശം മൂന്നിലൊന്നായിരിക്കും നമ്മുടെ കൈകളുടെ നീളം. ഇങ്ങനെ കൃത്യമായ അനുപാതത്തിൽ അവയവങ്ങൾ നിർമ്മിച്ചെടുക്കാൻ സഹായിക്കുന്നത് ഹോമിയോ ബോക്സ് ജീനുകളുടെ കൂട്ടായ പ്രവർത്തി കൊണ്ടാണ്.  കോശങ്ങൾ നിയന്ത്രണാതീതമായി വിഭജിക്കുന്നത് തടയുന്നതും ഇവയുടെ ജോലിയാണ്. സ്ഥാനം തെറ്റിയുള്ള കണ്ണ്, മൂക്ക് ചെവി , കയ്കാലുകൾ  ഒക്കെയുള്ള കുഞ്ഞുങ്ങൾ, ചിലപ്പോൾ പശുക്കുട്ടികൾ പിറക്കുന്നത് ഹോമിയോ ബോക്സ് ജീനുകളുടെ തകരാറിലായ പ്രവർത്തനങ്ങൾ മൂലമാകാം.

 

     ഭൂണം ഒരു ഡിസ്ക് ആയിരിക്കുന്ന അവസ്ഥയിൽത്തന്നെ ഓരോ നിശ്ചിതഭാഗത്തെ കോശങ്ങളിൽ ജീനുകൾ പ്രവർത്തിക്കുന്നതിന്റെ വേഗവും കോശവ്യതിരിക്തത ഉളവാക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു. ഒരേ ജീൻ രണ്ട് വേഗതയിൽ രണ്ടിടത്ത് പ്രവർത്തിക്കുകയാണെങ്കിൽ ആ കോശങ്ങളുടെ രൂപമാറ്റങ്ങളും വ്യത്യസ്തമായിരിക്കും. ചിലയിടങ്ങളിൽ കോശങ്ങൾ വേഗം മാറി വ്യതിരിക്തമാകുമ്പോൾ മറ്റ് ചിലടങ്ങളിൽ വളരെ സാവധാനം ആയിരിക്കും ഈ പ്രക്രിയ. ഈ വേഗവ്യത്യാസങ്ങളിൽ താളപ്പിഴ പറ്റിയാൽ ഭ്രൂണത്തിനു തീവ്രമായ അപാകതക ളായിരിക്കും വന്ന് ഭവിക്കുന്നത്.

 

ഏകകോശ പഠനങ്ങൾ (Single cell studies)

      നേരത്തെ പ്രസ്താവിച്ചതുപോലെ ആദ്യം മൂന്നു സാദ്ധ്യതകളാണ് ആദിഭ്രൂണകോശത്തിനു മുന്നിൽ തെരഞ്ഞടുപ്പിനു വയ്ക്കുന്നത്. Ectoderm ആകണോ, endoderm ആകണോ mesoderm ആകണോ? പുറമേ നിന്നുള്ള സന്ദേശങ്ങൾ കോശത്തിനുള്ളിലെ ഒരു ചെറിയ സംഘം ജീനുകളെ ഉണർത്തുകയായി . എവിടെ നിലകൊള്ളുന്നു എന്നതനുസരിച്ചാണിത്. എൻഡോഡേം ആകുകയാണെങ്കിൽ രണ്ടു സാദ്ധ്യതകൾ തെളിയുന്നു: ശ്വാസകോശം ആകണോ ദഹനവ്യവസ്ഥാകോശമാകണോ? വീണ്ടും തെരഞ്ഞെടുപ്പ്, പുതിയ ഒരു കൂട്ടം ജീനുകൾ ഉണരുന്നു. ദഹനവ്യവസ്ഥ തെരെഞ്ഞെടുക്കാൻ. വീണ്ടും ചോദ്യം: ആമാശയം ആകണോ

പാൻക്രിയാസ് ആകണോ? പാൻക്രിയാസ് ആകാനാണു തീരുമാനമെങ്കിൽ അതിനുള്ള കുറെ ജീനുകൾ ഉണരുന്നു. ഇതിനൊക്കെ സഹായിക്കുന്നത് മേല്പറഞ്ഞ പ്രോടീനുകളും ജീനുകളുമൊക്കെയാണ്. പാൻക്രിയാസ് ആകാൻ തീരുമാനിച്ചാൽ ആമാശയമാകാനുള്ള ജീനുകൾ എന്നെന്നേയ്ക്കുമായി അടയുകയാണ്. ഇങ്ങനെ മിക്കവാറും രണ്ടു ചോദ്യവും അതിലൊന്ന് തെരഞ്ഞെടുക്കുകയും ആകപ്പാടെയുള്ള കോശങ്ങൾ ചെയ്തുകൊണ്ടിരിക്കയാണ് ഒരേ സമയം. മുൻ ചൊന്ന പോലെ കോശങ്ങൾ നില കൊള്ളുന്ന ഇടം, അവയ്ക്ക് കിട്ടുന്ന നിശ്ചിത സന്ദേശങ്ങളും നിർദ്ദേശങ്ങളും, തൊട്ടടുത്ത കോശസംഘത്തിൽ നിന്ന് നേരിട്ട് ലഭിയ്ക്കുന്ന വിവരങ്ങൾ, ഇവയെല്ലാം ഇതിൽ നിർണ്ണായകമാണ്. ഒരു തണ്ടിൽ നിന്ന് മൂന്നു ശാഖകൾ, അവ ഓരോന്നും രണ്ട് ശാഖകളായി പിരിയുന്നു, അവ പിന്നെയും ശാഖ പിരിയുന്നു ഇങ്ങനെ മരത്തിന്റെ ആകൃതിയിൽ ഈ സങ്കീർണ്ണപ്രക്രിയ വരച്ചെടുക്കാം.

 

  ഏതു കോശത്തിൽ ഏതൊക്കെ ജീനുകളാണ് ഉണർന്നു വരുന്നത് എന്നത് പഠിച്ചെടുക്കാൻ എളുപ്പമല്ല. കാരണം അടുത്തുള്ള രണ്ട് കോശങ്ങളിൽ വ്യത്യസ്ത ജീനുകളായിരിക്കാം ഉണർന്നിരിക്കുന്നത്. ഇത് തന്മാത്രാശാസ്ത്രജ്ഞർ (molecular biologists) ക്ക് എന്നും വെല്ലുവിളിയായി നിലകൊള്ളുകയാണ്. എന്നാൽ പുതിയ ചില ഉപായങ്ങൾ ഈയിടെ കണ്ടുപിടിയ്ക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. ഓരോ കോശത്തേയും  വേർതിരിച്ചെടുത്ത് അതിൽ ഏതൊക്കെ ജീനുകളാണ് ഉണർന്നിരിക്കുന്നതെന്ന് കണ്ടുപിടിയ്ക്കാനുള്ള മാർഗ്ഗങ്ങൾ തെളിഞ്ഞു വരുന്നുണ്ട് ഈയിടെയായി. കോശങ്ങൾ വേർതിരിച്ചെടുക്കുന്നതുകൊണ്ട് അവ എവിടെ സ്ഥിതി ചെയ്തിരുന്നു എന്നറിയാൻ പ്രയാസമുണ്ട്. പക്ഷേ അതിനും വ്യക്തതകൾ തെളിഞ്ഞു വരുന്നുണ്ട്. ഇന്ന് സീബ്ര മീനിൻടെയും തവളയുടേയും ഒക്കെ ഭ്രൂണങ്ങളിൽ കൃത്യമായി ഏതേത് കോശങ്ങൾ എപ്പോൾ എങ്ങനെ രൂപാന്തരം പ്രാപിക്കുന്നു എന്നതിനെക്കുറിച്ച് കൂടുതൽ നാം അറിയുന്നുണ്ട്.

 

      കോശങ്ങൾ വ്യതിരിക്ത ( differentiate )മായി പ്രാഥമികാവയവങ്ങൾ ആയി മാറുമ്പോൾ തന്നെ അവ തമ്മിലുള്ള ഏകോപനവും ഇണക്കവും ഉറപ്പുവരുത്തേണ്ടതും അത്യാവശ്യമാണ് . ഇവിടെയും മേൽ വിവരിച്ച പ്രോടീൻ തന്മാത്രാഘടകങ്ങൾ സന്ദേശങ്ങളുമായി കോശങ്ങളിൽ എത്തുന്നുണ്ട്. ഹോമിയോ ബോക്സ് ജീനുകളും Wnt ജീനുകളും ഇതിൽ പങ്കെടുക്കുന്നുണ്ട്. ബീജസങ്കലനത്തോടേ ഒരു ക്ലോക്ക് ടിക് ചെയ്തു തടങ്ങുകയാണ്. കൃത്യമായി സമയബന്ധിതമായാണ് പിന്നീട് കാര്യങ്ങൾ നീങ്ങുന്നത്. വളരെ പെട്ടെന്നും. സീബ്ര മീനിൽ (ധാരാളം പരീക്ഷണങ്ങൾ ഈ മീനിന്റെ ഭ്രൂണവളർച്ചയിലാണ് നടന്നിരിക്കുന്നത്) 9 മണിക്കൂറിൽ തലച്ചോർ മൊട്ട് കാണാം, 14 മണിക്കൂറിൽ കിഡ്നി മൊട്ട്, 24 മണിക്കൂറിൽ മിടിയ്ക്കുന്ന ഹൃദയം ഇങ്ങനെയാണ് കാര്യക്രമങ്ങൾ. മേൽ വിവരിച്ച സങ്കീർണ്ണമായ ജീൻ പ്രവർത്തനങ്ങളും പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളും ഒരുകൂട്ടം ലളിതകോശങ്ങളെ പ്രേരിപ്പിച്ച്

 മണിക്കൂറിനുള്ളിൽ ഒരു ജീവിയെ നിർമ്മിച്ചെടുക്കുകയാണ്.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ചിത്രം 1. സൈഗോട് ‘ബ്ലാസ്റ്റോസിസ്റ്റ്’ എന്ന ഗോളം ആകുന്നു അതിന്റെ നടുക്ക് ഭ്രൂണം ഒരു ഡിസ്ക് പോലെ കാണാം. മൂന്നു പാളികൾ എക്റ്റോഡേം, മീസോഡേം, എൻഡോഡേം അടയാളപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു. അവയിൽ നിന്ന് ഉളവാകുന്ന ടിഷ്യുകളും.

 

 

 

ചിത്രം 2. താഴെ, ഇടത്തെകോണിൽ ഭ്രൂണ ഡിസ്ക് മൂന്നു പാളികൾ വേർ തിരിച്ച് കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. അവയിൽ ഉണരുന്ന Wnt, BMP4 മുതലായ ജീനുകൾ  പല നിറങ്ങളിൽ സൂചിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.

 

 

 

 

ചിത്രം 3 പഴയീച്ചയിൽ ഹോമിയോ ബോക്സിന്റെ കുഴപ്പം കാരണം തലയിൽ കാലുകൾ വളർന്നിരിക്കുന്നു.