डीएनए

डीएनए म्हणजे डीऑक्सिरायबोन्यूक्लिक आम्ल, हे सजीवांच्या पेशींमध्ये आढळणारे अनुवांशिक माहिती साठवणारे रेणू होय. प्रत्येक सजीवाची वाढ, रचना आणि कार्ये यांचे निर्देश या रेणूमध्ये सांकेतिक स्वरूपात लिहिलेले असतात. पालकांकडून संततीकडे गुणधर्म जाण्याची प्रक्रिया म्हणजे आनुवंशिकता आणि तिचा मूलभूत आधार हा डीएनए आहे. मानवाच्या एका पेशीतील डीएनए ताणून पाहिल्यास सुमारे दोन मीटर लांब होईल, तरीही तो पेशीच्या अत्यंत लहान केंद्रकात बसवलेला असतो. डीएनएची रचना उघड झाल्यानंतर जीवशास्त्रातील अनेक प्रश्न सुटले आणि आधुनिक जैवतंत्रज्ञानाचा पाया तयार झाला. आज वैद्यकीय निदान, गुन्हेगारी तपासणी, शेती आणि लस निर्मिती अशा अनेक क्षेत्रांत डीएनएचा वापर होतो.

माहिती

डीएनए हा अत्यंत लांब साखळीसारखा रेणू आहे. या साखळीच्या प्रत्येक एककाला न्यूक्लियोटाइड असे म्हणतात. प्रत्येक न्यूक्लियोटाइडमध्ये तीन भाग असतात — एक साखर (डीऑक्सिरायबोज), एक फॉस्फेट गट आणि एक नायट्रोजनयुक्त क्षारक. क्षारक चार प्रकारचे असतात: ॲडेनिन, थायमिन, ग्वानिन आणि सायटोसिन. साखर आणि फॉस्फेट यांच्या पर्यायी जोडणीने रेणूचा कणा तयार होतो, तर क्षारक या कण्याच्या आतील बाजूस असतात.

या चार क्षारकांचा क्रम म्हणजे डीएनएतील माहिती होय. या क्रमाला अनुवांशिक संकेत असे म्हणतात. मानवी डीएनएमध्ये सुमारे तीन अब्ज क्षारक जोड्या असतात, परंतु त्यांपैकी प्रथिन तयार करणारे जनुकांचे प्रमाण एकूण रेणूच्या अगदी लहान भागाइतके असते. उर्वरित भाग नियंत्रण, रचना आणि इतर कार्यांसाठी वापरला जातो.

दुहेरी सर्पिल

डीएनएची रचना दुहेरी सर्पिलाची आहे. दोन साखळ्या एकमेकांभोवती पेचासारख्या वळलेल्या असतात आणि त्यांच्या आतील क्षारक एकमेकांशी जोडलेले असतात. ही जोडणी कठोर नियमानुसार होते: ॲडेनिन फक्त थायमिनशी आणि ग्वानिन फक्त सायटोसिनशी जोडले जाते. या जोड्यांना क्षारक जोड्या असे म्हणतात.

या जोडणीच्या नियमामुळे डीएनएची प्रतिकृती तयार होणे शक्य होते. पेशी विभाजित होण्यापूर्वी दोन्ही साखळ्या वेगळ्या होतात आणि प्रत्येक साखळीवर नवीन जोडीदार साखळी तयार होते. त्यामुळे तयार झालेल्या दोन प्रती मूळ रेणूसारख्या असतात. याच प्रक्रियेमुळे अनुवांशिक माहिती पिढ्यानपिढ्या टिकून राहते.

घटक	रचना	कार्य
साखर	डीऑक्सिरायबोज	कण्याचा भाग
फॉस्फेट	फॉस्फरिक आम्ल अवशेष	कणा जोडणे
ॲडेनिन	प्युरिन क्षारक	थायमिनशी जोडणी
थायमिन	पिरिमिडिन क्षारक	ॲडेनिनशी जोडणी
ग्वानिन	प्युरिन क्षारक	सायटोसिनशी जोडणी
सायटोसिन	पिरिमिडिन क्षारक	ग्वानिनशी जोडणी

आनुवंशिकता

पालकांकडून संततीकडे गुणधर्म जाण्याची प्रक्रिया डीएनएद्वारे होते. लैंगिक प्रजनन करणाऱ्या सजीवांमध्ये संततीला निम्मे डीएनए एका पालकाकडून आणि निम्मे दुसऱ्याकडून मिळते. त्यामुळे संतती पालकांसारखी दिसते, परंतु पूर्णपणे एकसारखी नसते.

डीएनएमध्ये कधीकधी बदल होतात; या बदलांना उत्परिवर्तन असे म्हणतात. काही उत्परिवर्तन निष्क्रिय असतात, काही लाभदायक ठरतात आणि काही आजारांशी संबंधित असतात. उत्परिवर्तन हे जैविक विविधतेचे आणि उत्क्रांतीचे मूलभूत स्रोत आहे.

प्रथिन संश्लेषण

पेशीतील बहुतेक कार्ये प्रथिने करतात आणि प्रथिने तयार करण्याचे निर्देश डीएनएमध्ये असतात. डीएनएमधील माहिती थेट प्रथिनात रूपांतरित होत नाही; मध्ये आरएनए नावाचा मध्यस्थ असतो. डीएनएची एक साखळी नकलून संदेशवाहक आरएनए तयार होतो; या प्रक्रियेला अनुलेखन असे म्हणतात.

त्यानंतर हा संदेशवाहक आरएनए पेशीद्रव्यात जातो आणि रायबोसोम नावाच्या रचनेवर प्रथिन तयार होते; या प्रक्रियेला अनुवादन असे म्हणतात. क्षारकांचे तीनचे गट एका अमिनो आम्लाशी जुळतात आणि अशा अनेक अमिनो आम्लांची साखळी तयार होऊन प्रथिन बनते. हा संपूर्ण मार्ग जीवशास्त्रात मध्यवर्ती सिद्धांत म्हणून ओळखला जातो.

१९५३ चा शोध

डीएनएची दुहेरी सर्पिल रचना १९५३ मध्ये जेम्स वॉटसन आणि फ्रान्सिस क्रिक यांनी मांडली. त्यांचा शोध २५ एप्रिल १९५३ रोजी 'नेचर' या नियतकालिकात प्रकाशित झाला. या शोधात क्ष-किरण विवर्तन तंत्राने घेतलेल्या छायाचित्रांचा मोठा वाटा होता. रोझालिंड फ्रँकलिन आणि रेमंड गॉसलिंग यांनी १९५२ मध्ये घेतलेले छायाचित्र, जे 'छायाचित्र ५१' म्हणून ओळखले जाते, या रचनेचा पुरावा देणारे ठरले.

त्या काळातील अनेक संशोधकांच्या कामाच्या आधारे ही रचना स्पष्ट झाली. फ्रँकलिन यांच्या योगदानाला पूर्ण मान्यता मिळण्यास अनेक दशके लागली; आज त्यांचे कार्य डीएनए संशोधनाचा महत्त्वाचा भाग मानले जाते.

रचनेची पुढील संशोधनं

डीएनएच्या रचनेचा शोध लागल्यानंतर संशोधकांनी त्यातील संकेत वाचण्याच्या पद्धती विकसित केल्या. १९७० च्या दशकात डीएनएच्या तुकड्यांना विशिष्ट जागी कापण्याची आणि जोडण्याची तंत्रे विकसित झाली. त्यामुळे जनुकांचा अभ्यास करणे आणि त्यांचे अनुक्रम वाचणे शक्य झाले. १९९० मध्ये सुरू झालेल्या मानवी जीनोम प्रकल्पाने मानवी डीएनएचा संपूर्ण अनुक्रम वाचण्याचे उद्दिष्ट ठेवले आणि त्याचे प्रारंभिक परिणाम २००३ मध्ये जाहीर झाले.

या प्रकल्पामुळे मानवी जनुकांची संख्या आणि रचना यांविषयीचे अनेक गैरसमज दूर झाले. पूर्वी जनुकांची संख्या लाखांत असेल असे गृहीत धरले जात होते, परंतु प्रत्यक्षात ती वीस हजारांच्या आसपास असल्याचे आढळले. आज डीएनएचा अनुक्रम वाचण्याचा खर्च मोठ्या प्रमाणात घटला आहे आणि त्यामुळे हे तंत्र सामान्य प्रयोगशाळांपर्यंत पोहोचले आहे.

उपयोग

वैद्यकीय क्षेत्रात अनुवांशिक आजारांचे निदान, कर्करोगाच्या प्रकारांची ओळख आणि उपचारांची निवड यांसाठी डीएनए चाचण्या केल्या जातात. गुन्हेगारी तपासणीत रक्त, केस किंवा लाळेच्या नमुन्यातील डीएनएची तुलना करून ओळख निश्चित केली जाते. पितृत्व तपासणीतही हे तंत्र वापरले जाते.

शेतीत रोगप्रतिरोधक आणि अधिक उत्पादन देणाऱ्या वाणांच्या निवडीसाठी डीएनएचा अभ्यास होतो. जैवतंत्रज्ञानात जनुकांचे संपादन करून विशिष्ट गुणधर्म निर्माण करण्याचे प्रयत्न केले जातात. लस निर्मितीतही डीएनए आणि आरएनए तंत्रज्ञानाचा वापर मोठ्या प्रमाणावर होतो.

मर्यादा आणि नैतिक प्रश्न

डीएनए हा केवळ आजारांचा नकाशा नाही. एकाच व्यक्तीच्या गुणधर्मांचे सर्व पैलू केवळ जनुकांवर अवलंबून नसतात; आहार, वातावरण, जीवनशैली आणि सामाजिक परिस्थिती यांचाही मोठा वाटा असतो. त्यामुळे डीएनए चाचणीच्या निकालांचा अर्थ लावताना सावधगिरी आवश्यक असते.

अनुवांशिक माहितीच्या गोपनीयतेबाबतही प्रश्न उपस्थित होतात. व्यक्तीची अनुवांशिक माहिती तिच्या परवानगीशिवाय वापरली जाऊ नये, हे तत्त्व आता अनेक देशांतील कायद्यांत समाविष्ट झाले आहे. विमा किंवा नोकरीसाठी या माहितीचा गैरवापर होऊ नये, यासाठी नियम आवश्यक मानले जातात.

संदर्भ

शेवटचे संपादन: ७ नोव्हेंबर २०२६