ग्रहणाच्या छायेत

कोणतेही ग्रहण म्हणले की आपल्याकडे अफवा आणि शुद्ध शास्त्रीय ज्ञान यास पेव फुटतात. मग वर्षानुवर्षे चालत आलेले भारतीय पारंपरिक ज्ञान हे अंधश्रद्धा कसे आहे हेच सिद्ध करण्यास काही मंडळी धडपडत असतात मग यातून भारताकडे असलेले पारंपरिक ज्ञान हे गुंडाळून बाजूला राहते.

 

उद्या म्हणजे, २६ डिसेंबर २०१९ ला असलेल्या सुर्यग्रहणाच्या निमित्ताने त्या विषयी माहिती साठी सदर लेखाजोगा: 
चंद्र जेंव्हा सूर्य आणि पृथ्वीच्या मध्ये येतो तेंव्हा पृथ्वीवर चंद्राची सावली पडते. या सावलीतून दिसणाऱ्या स्थितीला सूर्यग्रहण म्हणतात. यावेळी प्रकाश व तापमान कमी होते. सुर्यग्रहणाचा सजीव सृष्टीवर तसेच वातावरणावर काय काय परिणाम होतो याचा थोडक्यात आढावा घेऊ.

१. भूगर्भीय हालचालीवर होणारा परिणाम:

पौर्णिमा आणि अमावास्येला चंद्राच्या गुरुत्वाकर्षणामुळे भरती आणि ओहोटी येते हे आपल्याला माहीत आहेच. जशा समुद्रात पाण्याच्या लाटा तयार होतात तशाच भूगर्भातील हालचालींवरही चंद्राच्या गुरुत्वाकर्षणाचा परिणाम होतो आणि त्यातून भूकंप होण्याची शक्यता असते. ग्रहण स्थिती मध्ये सूर्य, चंद्र आणि पृथ्वी हे एका रेषेत असल्याने सर्वाधिक गुरुत्वाकर्षण असते. या गुरुत्वाकर्षणाचा परिणाम सर्वाधिक असल्याने भूकंपाची शक्यता ही अधिक असू शकते.

२. मधमाश्या:

एरवी मधमाशी ही तिच्या परिश्रमासाठी सर्वज्ञात आहेच. दिवस उगवल्यापासून ते मावळेपर्यंत ती फुलातील मध गोळा करण्याचे काम अविरतपणे करत असते. 

ग्रहणकाळात जेंव्हा हळूहळू सूर्यप्रकाश मंदावत जातो तेंव्हा हा बदल मधमाश्या अचूक टिपतात. ग्रहण लागत असताना नेहमीप्रमाणे कामात व्यस्त असणाऱ्या मधमाश्या संपूर्ण ग्रहण लागल्यावर मात्र स्तब्ध होतात. अमेरिकन अस्ट्रोनॉमिकल सोसायटी आणि इतर संस्थानी हा बदल काही प्रयोग करून तपासला आहे. 

३.जीवाणू आणि अळंबी:

ए. जे. इन्स्टिट्यूट ऑफ मेडिकल सायन्स, मंगलोर येथे झालेला अभ्यास हे दाखवतो की काही जीवाणू ( bacteria) आणि काही अळंबीच्या (fungi) स्वतःच्या स्वरूपात बदल ( morphological changes) करतात. 

४. कोळी:

कोळ्यांसारखे कीटक त्यांचे जाळे म्हणजे राहते घर पूर्ण ग्रहण लागण्याच्या काळात काढून टाकतात. ग्रहण काळात सूर्यप्रकाशासारखा प्रकाशझोत जर या कोळ्यांवर सोडला तर त्यांची ही कृती कमी होते.

५. चिंपांझी:

सूर्यग्रहण काळात जेव्हा अंधार होतो तेंव्हा चिंपांझी उंच झाडावर चढून बसतात, जसे ग्रहण सुटते तसे हळूहळू खाली उतरतात. परंतु हा बदल नेहमीच्या सुर्यास्तावेळी झालेला शास्त्रज्ञास आढळला नाही.

याशिवाय अचानक एखादे वटवाघूळ अथवा रात्री दिसणारे पक्षी आकाशात दिसून येतात. तर गुरे गोठ्याकडे परततात. पक्षांचा किलबिलाटही कमी होतो. तसेच झाडांवरही ग्रहणाचा परिणाम दिसून येतो. जी फुले रात्री पाकळ्या मिटून घेतात त्या फुलांच्या पाकळ्या ग्रहणाच्या काळातही मिटलेल्या दिसतात. काही झाडे कोमेजून जातात.

६. ओझोन थरातील बदल:

सुर्यग्रहणाच्या वेळी अतिनील किरण पृथ्वीवर जास्त प्रमाणात पोहोचत असल्याने ओझोन च्या थरातही घट होते. या अतिनील किरणांमुळे समुद्रातील पाण्याचा pH सुद्धा कमी होतो म्हणजेच त्यातील आम्लाचे प्रमाण वाढते. हे वाढते आम्लाचे प्रमाण सागरी जीवांना धोक्याचे असते.

आपल्या भारतीय संस्कृती मध्ये ग्रहण काळात काही आचार विचार सांगितले आहेत, त्याला काही शास्त्रीय आधार आहे की नाही, आपले हे पारंपरिक ज्ञान जतन करायचे, त्याचा सखोल अभ्यास करायचा की फक्त अंधश्रद्धा समजून ते दुर्लक्षित करायचे  हे आता ज्याचे त्यानेच ठरवावे.

 -राखी कुलकर्णी

२५/१२/२०१९✍️

rakhikulkarni18@gmail.com.

संदर्भ:
१.  https://ysjournal.com/the-effects-of-solar-eclipses-on-animals/
२.  https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3053514/#__ffn_sectitle
३. https://sciencenotes.org/can-a-solar-eclipse-trigger-an-earthquake/

नॅनोवूड- निसर्गाची किमया

प्रगतीच्या वाटेवर चालत असताना आपण निसर्गाशी मात्र खेळतं आहोत. येणाऱ्या पिढ्यांसमोर अनेक प्रश्न निर्माण करत आहोत. ज्या गोष्टींवर सध्या आपण उत्तरे शोधत आहोत, त्यावर निसर्गच उत्तर देण्यास समर्थ आहे. पण फक्त आपल्याला निसर्गाचे आकलन व्हायला हवे. निसर्ग वाचवता यायला हवा. कितीतरी गोष्टी आपण निसर्गात पाहतो, न्याहाळतो पण त्याचा दैनंदिन जीवनात आपल्यालाही उपयोग होऊ शकतो. हे आपण लक्षात घेत नाही.

कार्बन हे बहुगुणी, बहुआयामी, हरितसृष्टीचे महत्त्वाचे खाद्य आहे. तो सृष्टीचा समतोल राखण्यासाठी आवश्यक आहे. पण मानवाने निर्मिलेल्या सुखसोयींच्या उपकरणांच्या अतिरिक्त वापरामुळे कार्बनचे वातावरणातील प्रमाण वाढत जात आहे. त्यावर अनेक उपायही समोर येत आहेत. काही उपाय खर्चिक तर काही उत्पादनक्षम नाहीत. यावर असा प्रश्न पुढे येतो की दीर्घकाळानंतर हे नैसर्गिक स्रोत मानवाच्या आवाक्याबाहेरचे होणार का? पाणी, अन्न यावर पुढे काय तोडगे निघतील? ते आता सांगता येणं जरासं अवघड आहे.

सध्या आपण कार्बनच्या वाढत्या प्रमाणाचा परिणाम अनुभवतो आहोत. त्यात पावसाचे प्रमाण हे सुद्धा काही भागात अतिशय जास्त तर काही भागात अत्यंत कमी असे विषम झाले आहे, त्यातून वाढणाऱ्या पाण्याच्या समस्या. यावर उपाय म्हणजे असलेला पाणी साठा मर्यादित प्रमाणात वापरणे आणि याशिवाय शुद्धीकरण प्रक्रिया या कमीत कमी खर्चात कशा होतील याकडे लक्ष देणे.
सद्य परिस्थितीवरून नजीकच्या भविष्यात आपल्याला अशुद्ध किंवा समुद्राचे खारट पाणी सुद्धा शुद्धीकरण करून वापरावे लागेल असे दिसते. हल्ली घराघरात पाणी शुद्धीकरणाचे यंत्र असते, त्यापैकी बहुतेक यंत्रात reverse osmosis ही पद्धत वापरली जाते, त्यात पाणी दाबाच्या सहाय्याने अर्धपार्यपटलामधून आरपार सोडले असता अशुद्ध कण मागे राहून फक्त शुद्ध पाणी पटलाच्या दुसऱ्या भागात जाते. यामध्ये प्रामुख्याने दाबामुळे द्रावण पटलामधून जास्त द्राव्याच्या प्रमाणाकडून कमी द्राव्य असलेल्या भागात जाते. अशाप्रकारे पाण्यातील अशुध्द कण हे एकत्र राहून शुद्ध पाणी हे अर्धपार्यपटलाच्या पार जाते.
याच reverse osmosis चा सिद्धांत वापरून समुद्राच्या पाण्याचे शुद्धीकरण करणारे काही कारखाने भारतातही आहेत. यातही पटलाद्वारे उर्ध्वपतन क्रियेने समुद्राच्या खारट पाण्यापासून पाण्याचे शुद्धीकरण करून ते क्षाररहित केले जाते. परंतु या शुद्धीकरण प्रक्रियेमध्ये वापरले जाणारे पटल हे प्लास्टिक सदृश्य पॉलिमरपासून बनलेले असते. या पॉलिमरच्या विघटनास वेळ लागतो.
अलिकडे शास्त्रज्ञांनी प्लास्टिक सदृश्य पॉलिमरच्याऐवजी वापरता येईल असे नॅनोवूड तयार केले आहे. आपल्याला ज्ञात आहेच, की झाडांमध्ये असणाऱ्या xylem आणि phloem या पेशींमुळे पाणी आणि इतर मूलद्रव्ये संपूर्ण झाडास मिळतात. या xylem मधील पोकळीमधून मुळांनी शोषलेले पाणी आणि इतर मूलद्रव्ये झाडाच्या पानापर्यंत पोहोचतात. या प्रक्रियेत osmosis हा सिद्धांत दिसून येतो. पानामध्ये तयार होणाऱ्या दाबामुळे पाणी आणि मूलद्रव्ये ही मातीकडून मुळांमार्फत पानांकडे शोषली जातात.
म्हणजे झाडामध्ये मूलतः नैसर्गिकरित्या ही रचना असते, तर हीच रचना काही फेरबदल करून पाणी शुद्धीकरणासाठी वापरता येईल का? या झाडांत असणाऱ्या osmosis सिद्धान्ताच्या उलट म्हणजेच reverse osmosis या सिद्धांताचा वापर करून पाण्यातील नको असलेली अशुद्धी वेगळी करता येईल का? तर हो! मेरीलँड विद्यापीठातील काही शास्त्रज्ञांनी लाकडापासून अतिसूक्ष्म तंत्रज्ञान वापरून हे नॅनोवूड तयार केले. हे नॅनोवूड त्यांनी reverse osmosis प्रक्रियेत पटल म्हणून वापरले. मग या नॅनोवूडचा उपयोग पाणी शुद्धीकरण करण्यासाठी केला.

नेमकेपणाने सांगायचे झाले, तर यासाठी त्यांनी malvaceae या फॅमिलीमधील अमेरिकेत असणारे बासवूड हे झाड निवडले. यामध्ये कोणत्याही झाडाच्या लाकडात आढळणारे लिग्निन आणि हेमी सेल्युलोज हे घटक रासायनिक अभिक्रियेने आणि गोठवून वाळवण्याची प्रक्रिया करून नॅनोवूड तयार केले जाते. लाकूड मूळतः विषम (anisotropic) रचनेचे असते. लिग्निन आणि हेमी सेल्युलोज वेगळे केल्यामुळे तयार होणाऱ्या नॅनोवूडच्या मूळ गुणधर्मात बदल होतो. त्याची तन्यता, छिद्रता वाढते. लिग्निन आणि हेमी सेल्युलोज वेगळे केल्यानंतर उर्वरित सेल्युलोजच्या रेणूंमध्ये असणाऱ्या हायड्रोजन बंध आणि van der walls बलामुळे हे नॅनोवूड अधिक मजबूत आणि टिकाऊ बनते. याशिवाय या नॅनोवूडवर सिलेनचे आवरण चढवले जाते त्यामुळे हे पाण्यास विरोध करते (hydrophobic). सिलेनमुळे पाणी पटलाच्या पार जाऊ शकत नाही. फक्त पाण्याच्या वाफेवर तयार होत असणाऱ्या दाबामुळे वाफ या पटलामधून; म्हणजेच नॅनोवूडमधील सूक्ष्म नलिकांमधून दुसऱ्या भागात जाऊ शकते. अशाप्रकारे नॅनोवूडच्या वापराने शुद्ध पाणी आणि क्षार किंवा इतर अशुद्धी वेगवेगळे करता येतात. जी झाडे आपल्याला भरभरून पाऊस देतात, आपला परिसर निसर्गरम्य करतात, त्याच झाडांकडे आपल्या वाढत्या गरजेप्रमाणे पाण्याचे शुद्धीकरण करून देण्याचे उत्तर हे आहे की नाही? कित्येक वर्षांपूर्वीपासूनच निसर्गानेच हा पाणी शुद्धीकरण करण्याचा एक मार्ग सुचवला आहे. फक्त आपल्याला तो आजच्या काळात अनुभवता आला!
पाणी शुद्धीकरणाशिवाय या नॅनोवूडचे इतरही अनेक उपयोग आहेत. वर नमूद केल्याप्रमाणे लिग्निन आणि हेमी सेल्युलोज काढल्यामुळे मूळ लाकडाचा रंग बदलून पांढरा होतो. हे नॅनोवूड सूर्यप्रकाश शोषून न घेता ते परावर्तित करते. नॅनोवूडच्या वर्णपटावरून असे समोर आले, की ते ९५% किरण परावर्तित करते. यावरून बांधकाम करताना या नॅनोवूडचा उपयोग करून भविष्यात अति उष्ण हवामानापासून रक्षण करणे शक्य होईल असे शास्त्रांज्ञाचे मत आहे. यामुळे वातानुकूलित यंत्रापासून होणारी पर्यावरणाची हानी काही प्रमाणात कमी करता येऊ शकेल.
घरगुती ते सामाजिक कार्यक्रम स्थळी होणाऱ्या खानपान व्यवस्थेत सध्या बाजारात उपलब्ध असलेल्या प्लास्टिकच्या भांड्यांचा उपयोग सढळरित्या केला जातो आणि काम संपले, की वापरलेले प्लास्टिकचे साहित्य तसेच टाकून दिले जाते. यामुळे कचऱ्यात वाढ, तर होतेच परंतु प्लास्टिकचा कचरा विघटनशील नसल्याने पर्यावरणाची मोठ्या प्रमाणात हानी देखील होते. पाणी शुद्धीकरण, अतिउष्ण हवामानापासून रक्षण करण्यासाठी सज्ज असलेले हे नॅनोवूड वरकडी म्हणजे इथेही उपयोगात आणता येऊ शकते. या नॅनोवूडपासून बनलेल्या ताटे, कप, ग्लास, इतर भांडी इ. आपल्याला प्लास्टिकच्या ऐवजी वापरता येतील. या नॅनोवूडची तन्यता चांगली असल्याने त्यापासून ताटे, ग्लास तयार करणे सोपे होईल. वापरून झाल्यावर तसेच टाकले गेले तरी पर्यावरणाची हानी होणार नाही.
प्रत्येक झाडाची आंतर रचना वेगवेगळी असते, त्यामुळे बासवूडसारख्या झाडापासून बनवलेले हे नॅनोवूड इतर कोणत्या झाडापासून तयार करता येऊ शकेल, पुढे ते उत्पादन क्षम कसे करता येईल, यावर सखोल अभ्यास होण्याची गरज आहे. त्याच्या जैविक विघटन होण्याच्या क्षमतेमुळे भविष्यात प्लास्टिक सदृश्य पटलांपेक्षा ते अधिक उजवे ठरणार आहे.
येणाऱ्या काळात कार्बनचे प्रमाण कमी करण्यासाठी सगळ्याच शाखेतील शास्त्रज्ञांनी आणि अर्थातच नागरिकांनी प्रयत्नशील राहणे काळाची गरज आहे, अन्यथा निसर्ग देत राहील आणि आपण फक्त ‘घेतच’ राहू. आपले हे ‘घेणे’ निसर्गास अतिरिक्त हानी न पोहोचवता असणे आवश्यक आहे. निसर्गाचा समतोल राखणे हे आपले सगळ्यांचे आद्यकर्तव्य समजून आचरण करणे आवश्यक आहे. ‘वसुधैव कुटुंबकम्’ असे म्हणताना आपल्या या वसुधेची कुटुंबाप्रमाणेच काळजी घेणे, तिचा सांभाळ करणे आवश्यक आहे.

–सौ. राखी कुलकर्णी 

CRISPR - जनुकीय दुनियेतील वरदान

आज आपण crispr या जनुकीय तंत्रज्ञानाची माहिती करून घेणार आहोत. हे तंत्रज्ञान कुण्या शास्त्रांज्ञाने प्रयोगशाळेत नव्याने विकसित केलेले नाही, तर हे तंत्रज्ञान चक्क जिवाणू (बॅक्टेरिया) ने विषाणू              (व्हायरस) शी लढण्यासाठी विकसित केलेले आहे. 

आपणांस जशी विषाणू ची लागण होते तसेच जीवणूला सुद्धा ही लागण झाली होती, यावर त्या जीवाणूने त्याच्या DNA मध्ये विषाणू ची जनुक साठवली आणि त्याला मारक अशी रसायने शरीरात तयार झाली आणि त्या दोघांच्या लढाईत शेवट जीवाणू ने विषाणू वर विजय मिळवला. 

हे जिवाणू आपल्याही आधी हे तंत्रज्ञान विकसित करून त्यांचे आयुष्य मजेत घालवत होते. मग हे आपल्याला कधी कळाले तर, 1987 साली ecoli या जीवाणूच्या DNA मध्ये जपानी शास्त्रज्ञांना काही वेगळ्या प्रकारची जनुकीय रचना दिसून आली. या रचनेस Palindromic असे म्हणतात. या रचनेत ठराविक बेस हे पुढे - मागे सारख्या क्रमाने होते. नंतर 36 बेस असतात ज्यांना spacers म्हणले जाते आणि परत हा palindromic बेस चा क्रम असतो. या जपानी शास्त्रांज्ञाना ही रचना नीटशी समजू शकली नाही. या नंतर काही वर्षांनी 1990 मध्ये फ्रान्सिस्को मोजीका या शास्त्रज्ञाला archea च्या dna मध्ये अशीच palindromic रचना दिसून आली. अभ्यासाअंती त्याने याला CRISPR  (clustered regularly interspaced short palindromic repeats)  नाव दिले. हे क्रम माहित असलेल्या DNA क्रमाशी जुळवले असता ते विषाणूचे असल्याचे आढळले.

 

त्यावरून हा निष्कर्ष काढला गेला की जीवाणूंनी विषाणूंचा dna क्रम प्रतिकारशक्ती साठी शरीरात साठवून ठेवला होता. नंतर 2006 रोजी आणखीन उलगडा झाला. दही तयार करण्याच्या कंपनी मध्ये जे culture तयार करण्यात येई ते नेहमी विषाणूंच्या बाधेने खराब होत असे. फिलिप होरवा याने याचा अभ्यास केला , त्याला असे दिसून आले की ज्या जिवाणूंमध्ये CRISPR ची जनुके आहेत त्यावर विषाणूंचा हल्ला होत नाही तर उलटपक्षी ज्यात ही रचना नाही ते मात्र विषाणूंच्या हल्ल्यास बळी पडत आहेत. आणखी काही प्रयोग केल्यावर त्याला हा palindromic क्रम हे गमक उलगडले. यामध्ये विषाणूंचा dna कापला जावा यासाठी जबाबदारी घेणारे CAS9 या प्रथिनांना बांधले जाणारे बेस होते. बरोबर 1 वर्षाने जॉन व्हॅन डर उस्ट याने जिवाणूंचे विषाणू पासून रक्षण होऊ शकेल अशा कृत्रिम जनुकांचा क्रम तयार केला. 2012 मध्ये इमानुअल या महिला शास्त्रज्ञास dna कापला जातो त्या transRNA चा शोध लागला. अशा प्रकारे CRISPR या तंत्रज्ञानाचे आवश्यक असलेले सर्व घटक मानवाच्या हाती सापडले. 2013 मध्ये CRISPR हा नव्याने उदयास आलेला तारा अनुवांशिक शास्त्राच्या आकाशात चमकू लागला.

विरजिनिजुअस याने त्यात कमाल केली. त्याने हे तंत्रज्ञान in vivo ते in vitro आणले. इकडे तोवर इमानुअल आणि इतर सहकारी शास्त्रज्ञानी guide RNA तयार केला आणि CRISPR साठी हे वरदान ठरले. आता एव्हाना सगळे शास्त्रज्ञ in vivo च्या तंत्राचा अभ्यास करण्यात व्यस्त होते. फेन चँग हा हे CRISPR तंत्रज्ञान सस्तन प्राण्यात विकसित करण्यास यशस्वी झाला होता.

काय आहे हे CRISPR? Palindromic क्रम म्हणजे नेमकं काय?

हे सगळे प्रकरण समजून घेण्यासाठी आपण प्रथमतः शरीरात असणाऱ्या जनुकिय घटकांची प्राथमिक माहिती करून घेऊ. मानवी शरीरात क्रोमोसोमच्या २३ जोड्या असतात.निरनिराळ्या सजीवांमध्ये क्रोमोसोमची संख्या भिन्न असते. डीऑक्सिरायबोस नुक्लिक ऍसिड आणि रायबोस नुक्लिक ऍसिड. यामध्ये प्रत्येक सजीवाची काही विशिष्ट माहिती साठवलेली असते. या माहितीच्या आधारे  शरीरात दैनंदिन हालचाली घडून येत असतात. प्रत्येक जनुकामध्ये (gene) वेगवेगळ्या स्वरूपाची माहिती साठवलेली असते. हे च genes पुढील पिढीकडे हस्तांतरित होत असतात आणि त्याप्रमाणे प्रत्येकाची जडणघडण ही त्या जनुकाशी निगडित असलेल्या गुणधर्मासारखी होते. 

पेशींच्या केंद्रकामध्ये क्रोमोसोम असतात . या क्रोमोसोम मध्ये genes असतात. DNA मध्ये हे genes समाविष्ट असतात. हे genes शरीरात प्रथिने तयार करतात. DNA ची रचना ही एखाद्या गोलाकार जिन्याप्रमाणे म्हणजेच लांब, गुंडाळलेली, दुहेरी मळसूत्रासारखी असते. DNA मध्ये रायबोस ( पाच कार्बन असलेली शर्करा) , फॉस्फेट आणि नायट्रोजन युक्त बेस असतात. 

रायबोस शर्करेच्या पाचव्या कार्बन अणूला फॉस्फेट ग्रुप जोडला जातो.  डीएनए साखळी तयार होताना फॉस्फेट  ग्रुप एका डीऑक्सिरायबोजचा पाचवा कार्बन अणू आणि दुसऱ्या डीऑक्सिरायबोजचा तिसरा कार्बन अणू यांच्यात बंध तयार होतो. डीऑक्सिरायबोजच्या दुसऱ्या कार्बन अणूला नत्रयुक्त घटक जोडलेले असतात. हे नत्रयुक्त घटक ४ प्रकारचे असतात. त्यातील अ‍ॅडेनीन आणि ग्वानीन हे प्युरीन या वर्गातील असतात. तर  पिरिमिडीन या वर्गातील थायमिन आणि सायटोसिन हे घटक असतात. पिरिमिडीन एक रिंगचा बनलेला असतो तर प्युरीन दोन रिंगचा असतो. जेव्हा दोन नत्रयुक्त घटक एकमेकांशी बंध तयार करतात तेव्हा तो बंध एक प्युरीन आणि एक पिरिमिडीन यांच्यामध्ये बनतो. त्यामुळे डीएनएच्या दोन्ही साखळीतील अंतर सारखे राखले जाते. अ‍ॅडेनीन या प्युरीन चा बंध फक्त थायमिन या पिरिमिडीनशी होतो तर ग्वानीन या प्युरीन चा बंध सायटोसीन या पिरिमिडिन बरोबर होतो.      

शरीरासाठी आवश्यक असलेली प्रथिने काही आहाराद्वारे घेतली जातात तर काही विकरांच्या (enzymes) मदतीने शरीरात तयार केली  जातात. प्रथिने ही अमिनो ऍसिड पासून तयार होतात. डीएनए मध्ये अ‍ॅडेनीन, ग्वानिन, थायमिन आणि सायटोसीन हे नायट्रोजन युक्त बेस तीन-तीन च्या संख्येत एकत्र येतात. त्यांचा विशिष्ट प्रकारच्या अमिनो ऍसिड शी बंध तयार होतो आणि त्यातून प्रथिनांची निर्मिती होते. कोणते प्रथिन तयार करायचे यावर डीएनए पासून 4 पैकी 3 बेसचा संयोग होतो. या तीन एकत्रित आलेल्या बेस ना codon म्हणतात.

RNA ची रचना DNA प्रमाणेच लांब, गोलाकार जिन्याप्रमाणे परंतु एकेरी मळसूत्रासारखी असते. आरएनए मध्ये थायमिन ऐवजी युरॅसिल हा बेस असतो. डीएनए कडून आराएनए कडे माहिती संक्रमित होत असताना (transcription) डीएनए चा दुहेरी बंध उलगडतो आणि आरएनए च्या पूरक धाग्याशी जुळतो. या आरएनए च्या पूरक धाग्यास mRNA म्हणजे मेसेंजर आरएनए असे म्हणतात. तो डीएनए कडे असलेली माहिती पेशींच्या केंद्रकाच्या बाहेर  नेतो म्हणून तो messanger RNA (mRNA). mRNA ही DNA कडून आणलेली माहिती रायबोसोम कडे नेतो तेथे प्रथिने तयार करण्याची प्रक्रिया घडते. यानंतर translation ही क्रिया होते. यामध्ये mRNA कोणते अमिनो आम्ल एकत्र आणावेत आणि त्याचा क्रम कसा असावा याची माहिती रायबोसोमला देतात. tRNA म्हणजेच transfer RNA हे आवश्यक ती अमिनो आम्ल एकत्रित आणतात आणि यातून प्रथिनांची निर्मिती होते. प्रथिने शरीराच्या योग्य वाढीसाठी, पोषणासाठी, पेशींच्या दुरुस्ती साठी, एकंदर रोगप्रतिकारक शक्ती वाढवण्यासाठी आवश्यक असतात.

वर दिलेल्या RNA शिवाय CRISPR साठी वापरण्यात येणारा RNA आहे gRNA, म्हणजेच guide RNA, DNA मध्ये असलेल्या जा विशिष्ट जनुकांमध्ये बदल घडवून आणायचा आहे अथवा ज्या जनुकांमुळे शरीरात हानिकारक असे बदल झाले आहेत त्या जनुकीय क्रमाचा gRNA तयार केला जातो. हा gRNA आणि CAS9 नावाचे विकर त्या target DNA बरोबर बांधले जातात. 

gRNA मध्ये साधारण 20 बेस असतात.त्याच्यासारखा क्रम असलेल्या DNA च्या दुहेरी बंधामधील बंध उलगडले जातात. जिथे हा gRNA DNA शी बंध निर्माण करतो तिथे CAS9 हे विकर DNA कापते. आता या कापलेल्या DNA मुळे पेशींकडे संदेश पोहोचतो आणि पेशी या DNA मध्ये बदल (mutations) घडवून आणतात. अशा प्रकारे CRISPR चे काम पूर्ण होते.

अलीकडे विकसित झालेल्या जनुकिय बदल घडवून आणण्याच्या तंत्रज्ञानात CRISPR हे तंत्रज्ञान सगळ्यात सोपे आणि कमी खर्चिक आहे. 

यामध्ये palindromic क्रमात nucleotides ची रचना असते म्हणजे एखाद्या उलटसुलट कसाही वाचला तरी सारखाच राहतो असा शब्द असावा त्याप्रमाणे dna मध्ये nucleotides एकमेकांना पूरक रचनेंत बांधलेले असतात. उ.दा.  डीएनए क्रम GAATTCआणि त्याचा पूरक म्हणजे  CTTAAG  किंवा ACCTAGGT आणि त्याचा पूरक म्हणजे TGGATCCA.

आता या CRISPR चा फायदा नेमका कशात होऊ शकतो ते पाहूया. 

1. Breeding केलेल्या पाळीव प्राण्यांच्या जातींमध्ये काही जनुकिय बदल घडून येतात आणि त्यापासून त्यांना काही विशिष्ट रोग होण्याची शक्यता असते. CRISPR द्वारे त्यांच्यात होणाऱ्या जनुकीय बदलांवर नियंत्रण ठेवता येणे शक्य होते. 

2. काही अन्नपदार्थ हे काहीजणांना पचायला जड जातात अथवा त्याची अलर्जी असते. हे तंत्रज्ञान वापरून ज्या जनुकांमुळे allergy होते ते काढता येऊ शकतात. 

3. आपल्यातले कितीतरी चहाबाज किंवा कॉफी आवडणारे निव्वळ कॅफिन मुळे चहा कॉफीस दूर ठेवत असतील तर त्यांच्यासाठी हे तंत्रज्ञान फारच सोयीचे आहे, कारण चहा किंवा कॉफी च्या मूळ चवीस न बदलता हे तंत्रज्ञान  त्यातील कॅफिन मात्र दूर करू शकतं.

४. अल्गी पुरेश्या प्रमाणात संतृप्त द्रावणे नसतात( फॅट्स) यामुळे सध्या त्यापासून इंधन तयार करणे हे खर्चाचे जाते. या तंत्रज्ञानाचा वापर करून हे फॅट वाढवता येऊ शकते त्यामुळे biofuel (जैविक इंधन) ची निर्मिती सुकर होऊ शकते.

5. आपल्याला टोमॅटो म्हणल्यावर लालबुंद,आंबटगोड फळभाजी समोर येते , पण कधी विचार केला आहे का की तिखटपणा असलेले टोमॅटो पिकवता आले तर त्यापासून कोणते पदार्थ बनवता येतील,नाही ना?

या तंत्रज्ञानामुळे कॅपसिसीन युक्त तिखट टोमॅटो आपल्याला मिळू शकतात.

6. साथीचे रोग पसारवणाऱ्या जीवजंतूंमध्ये जर हे तंत्रज्ञान वापरून बदल घडवून आणले तर त्यांच्या येणाऱ्या काही पिढ्यांमध्ये रोग प्रादुर्भावास कारणीभूत ठरणारा जनुक नाहीसा करता येतो.

7. प्राणिज अन्नपदार्थांत पौष्टिक असणाऱ्या जनुकांची संख्या वाढवून त्यास अधिक सकस करता येणे या तंत्रज्ञानामुळे शक्य आहे.

8. नामशेष झालेल्या प्राण्यांच्या जाती आपण फक्त चित्रात किंवा animated सिनेमात बघतो, पृथ्वीवर जिवंत असणाऱ्या त्यांच्या पुढील पिढ्यांमध्ये नामशेष झालेल्या प्राण्यांचे जनुक सोडून पुन्हा नामशेष झालेले प्राणी निर्माण करण्यास शास्त्रज्ञ झटत आहेत. 

9. कर्करोगासारख्या आणि इतर जीवघेण्या आजारास नष्ट करणे या तंत्रज्ञानाच्या विकासामुळे शक्य आहे शिवाय खर्चिकही नाही.

10. जनुकांमध्ये बदल करण्याची क्षमता असल्यामुळे हे तंत्रज्ञान रोगांवर उपचार करण्यासाठीच नाही तर त्याचा समूळ नाश करण्यासाठी सुद्धा वापरता येऊ शकते. 

CRISPR वापरून बीज पेशींमधील DNA त बदल हे एका पिढीकडून दुसऱ्या पिढीकडे हस्तांतरित होतात. बीजपेशी सोडून इतर पेशींच्या DNA मध्ये केलेले बदल हे त्या पिढीपुरते मर्यादित राहतात. यामुळे बीजपेशीच्या DNA मध्ये बदल करणे हे तसे नैतिक ठरत नाही. यामुळे काही देशांमध्ये यावर निर्बन्ध घालण्यात आले आहेत. 

तुम्ही कराल ती कल्पना साकार करण्याचे सामर्थ्य या CRISPR मध्ये आहे. पण असे तंत्रज्ञान वापरत असताना मनुष्याचा विवेक आणि मर्यादा सांभाळणे देखील महत्वाचे आहे. 

-✍️ राखी कुलकर्णी

 

रंगाने काळा पण चतुर वेगळा

पशु पक्षांना देखील भावना असतात. ते देखील विचार करतात. आपण लहानपणी इसापनीतीमधून अनेक गोष्टी वाचल्या आहेत. एक हुशार कावळा त्याला तहान लागल्यावर रांजणातील खोल पाणी पिण्यासाठी त्यात लहान लहान खडे टाकतो आणि पाण्याची पातळी वर आणून मग ते पाणी पितो ही गोष्ट आपल्या परिचयाची आहेच.

खरंच कावळे एवढे तल्लख बुद्धीचे असतात का?

हे जाणून घेण्यासाठी शास्त्रज्ञांनी काही कावळ्यांवर प्रयोग केले. त्यातील काही कावळ्यांना त्यांनी विशिष्ट प्रशिक्षण दिले. या प्रशिक्षणामध्ये कावळ्यांना व्हेंडिंग मशीनमध्ये वेगवेगळ्या आकाराचे कागद त्यांच्यासमोर ठेवण्यात आले. ठराविक आकाराचे कागद जर कावळ्यांनी व्हेंडिंग मशीनमध्ये घातले, तर त्या मशीनमधून मांसाचे तुकडे बाहेर पडत होते. कावळे हे शिकल्यानंतर शास्त्रज्ञांनी कागदाचे वेगवेगळ्या आकाराचे तुकडे उचलून त्याजागी एक अखंड कागद ठेवून दिला. तेव्हा असे दिसून आले, की कावळ्यांनी त्या अखंड कागदाचे योग्य असे तुकडे केले आणि व्हेंडिंग मशीनमध्ये ते टाकून त्या बदल्यात त्यांच्या आवडीचे मांसाचे तुकडे मिळवले. विशेष म्हणजे आधीचे तुकडे कावळ्यांसमोर नसताना सुद्धा निव्वळ त्यांनी स्मरणशक्तीच्या जोरावर हे काम चोख बजावले.

बघितलं? कावळे काळे असले तरी किती हुशार असतात ते! कावळ्यांच्या मेंदू आणि शरीराच्या आकाराचे गुणोत्तर हे माणसाच्या मेंदू आणि शरीराच्या आकाराच्या गुणोत्तराच्या जवळपास असते. कावळ्यांचा मेंदू हा तल्लख असतो हे वरील उदाहरणावरून दिसून येते.

कावळे अभ्यासकांना कावळ्यांना सामोरे जाताना मुखवटे धारण करावे लागतात, अन्यथा हे तीक्ष्ण स्मरणशक्तीचे कावळे पुढील वेळेस या अभ्यासकांना घायाळ करतात. इथेच ते थांबत नाहीत, तर कावळे त्यांच्या मित्र परिवाराला देखील त्रास देणाऱ्या व्यक्तीचे/ पशूंचे वर्णन तंतोतंत सांगतात, म्हणजे योग्य ती खबरदारी घेतली नाही, तर हे कावळे आपल्या मागे लागून आपल्याला घायाळ करण्याची शक्यता असते. या सगळ्या प्रकारामुळे ठरलेला मुखवटा न घालता प्रत्येक वेळी वेगवेगळे मुखवटे घालून कावळे अभ्यासकांना त्यांच्या समोर जावे लागते. इतकेच नव्हे, तर हे कावळे त्यांच्या मुलाबाळांना सुद्धा तुमच्या कृत्याबद्दल सांगतात, म्हणून कावळ्यांच्या नादी लागणे म्हणजे पायावर कुऱ्हाड मारून घेण्यासारखेच आहे.

कावळे त्यांचे अन्न वेगवेगळ्या जागी लपवून ठेवतात. याशिवाय भुकेच्या वेळी ते एक विशिष्ट काव काव असा आवाज काढतात. यावरूनच कदाचित पोटात कावळे ओरडणे हा वाक्प्रचार प्रचलित झाला असावा.
सफाई कामगारांचे रस्ते कावळ्यांना नेमके माहीत असतात, कारण कावळ्यांच्या आवडीचे खाद्य तेच तर पुरवतात.

आपण अनेकदा कावळ्यांच्या थव्याला विविध आवाज काढताना ऐकतो, तेव्हा ते चक्क एकमेकांशी गप्पा मारत असतात, अनुभव कथन करत असतात. म्हणजे त्यांच्याही review meetings होत असाव्यात.

ते स्वतः आधुनिक बदल लवकर आत्मसात करतात. रस्त्यावरचे सिग्नल कावळे चांगलेच शिकले आहेत. हिरवा सिग्नल पडणार हे पाहून ते कठीण कवच असलेली फळे आधीच रस्त्यावर टाकतात. गाड्या त्यावरून गेल्या म्हणजे मग यांना कवच काढलेले फळ आयते खायला मिळते.

यासारख्या अनेक आश्चर्यकारक स्वभाव छटा असलेला कावळा हा साथीदाराशी मात्र माणसापेक्षाही प्रामाणिक असतो, आयुष्यभर एकाच साथीदाराशी प्रणयसंबंध ठेवतो. परंतु कावळे थोड्या आळशीपणामुळे अंडी घालण्यासाठी इतर पक्षांचे घरटे वापरतात. कावळ्याची मादी जेव्हा अंडी उबवत असते, तेव्हा तिचे रक्षण मात्र बाकीचे सगळेच कावळे करत असतात. यावरून मनुष्यासारखेच सामाजिक संबंध कावळे सुद्धा प्रस्थापित करतात हे दिसून येते.

कदाचित या सगळ्या गोष्टींच्या परीक्षणावरूनच कावळ्यांना हिंदू धर्मात अंत्येष्टी कार्यांत विशेष स्थान मिळाले असेल का? रंगाने काळा असला तरी त्याचे बौद्धिक सामर्थ्य पाहून नक्कीच आपल्या मनात त्याच्याबद्दल आदर निर्माण झाला असेल?

✍️ सौ. राखी कुलकर्णी

समुद्र वनस्पती

गेली अनेक वर्षे हरितगृह परिणामावर सातत्याने अभ्यास होत आहे, अनेक उपाययोजना देखील केल्या जात आहेत. जागतिक तापमान वाढ हाही याच हरितगृहामुळे झालेला ‘परिणाम’! आपल्याला माहीतच आहे की, पृथ्वी लगतच्या वातावरणामध्ये कार्बन डायऑक्साइड व अशाच अन्य काही घातक वायूंचे प्रमाण वाढले की हरितगृह परिणाम होतो.

हरितगृह परिणामामुळे पृथ्वीच्या तापमानात वाढ होते. दुपारी सूर्यप्रकाश पृथ्वीवर पडल्यावर ती तापते व रात्री ती उष्णता उत्सर्जित होऊन आकाशाकडे जात असते. पृथ्वीवर वातावरण असल्याने ही उष्णता नाहीशी होत नाही. हवेत असणारा कार्बन डायऑक्साइड अवरक्त प्रारणाने उत्तेजित होतो आणि त्यास ग्रहण करतो आणि परत भूपृष्ठावर पाठवितो. याने पृथ्वीवरील वातावरण रात्री देखील उबदार राहते. अशाप्रकारे कार्बन डायऑक्साइड आपला मदतनीस ही असतो. सध्या हवेत ‘अति’ झालेला कार्बन डायऑक्साइड मात्र त्याचे ‘विशेष’ गुण दाखवायला सुरुवात करतो. कार्बन डायऑक्साइड, मिथेन हे संतुलित प्रमाणात असतील तर आपल्याला मदत करतात आणि अवकाशातून येणारी अनेक प्रारणे, ओझोनसारखे हानिकारक वायू थोपवून धरतात. पण यांचे प्रमाण वाढले तर वातावरणातील उष्णतेचे प्रमाण सुद्धा वाढत जाते. मग आपण मानववर्गीय त्यावर निरनिराळे उपाय शोधू लागतो. त्यातील एक पर्याय म्हणजे वृक्षारोपण! नुकतेच पर्यावरण दिनाच्या निमित्ताने अनेक ठिकाणी वृक्षारोपण केले गेले, हे वृक्ष दीर्घायुषी होवोत, नाही का?

वृक्ष/झाडे असं म्हटलं की आपल्याला डोळ्यासमोर येतात ती फक्त जमिनीवर वाढणारी झाडे, याशिवाय पाण्यात / समुद्रात वाढणारी झाडे आपल्या पर्यावरणासाठी खूप मदत करतात, बहुदा आपण अजूनही त्यापासून अनभिज्ञ आहोत.

World Economic Forum

✔@wef

Increased levels of carbon dioxide could reduce brainpower, study finds https://wef.ch/2QoVo9E  #climatechange #health

61

12:30 AM - Aug 27, 2019

Twitter Ads info and privacy

48 people are talking about this

आपल्याला कल्पना आहेच की साधारणपणे पृथ्वीचा ९६.५ टक्के भाग समुद्राच्या पाण्याने वेढलेला आहे. आपल्याला समुद्राची आठवण फक्त सुट्टी लागल्यावर फिरायला जाण्यासाठी होते. समुद्रावर या जागतिक तापमान वाढीचा खूप दुष्परिणाम होतो. तथापि निसर्गाने या मानवी कृत्याची पुष्कळ आधी दखल घेऊन त्यावर उपाययोजना करून ठेवली आहे, असे म्हणणे वावगे ठरणार नाही. समुद्रातील वनस्पती/ algae हरितगृह परिणाम/जागतिक तापमान वाढ कमी करण्यात अतिशय महत्त्वाची भूमिका बजावतात.

प्रकाश संश्लेषणाच्या प्रक्रियेत समुद्री वनस्पती कार्बन डायऑक्साइड, फॉस्फरस, नायट्रोजन इ. वापरतात आणि प्राणवायू सोडतात, परत तो वातावरणात जातो आणि आपल्या सारख्या सजीवांना उपयुक्त ठरतो. रात्रीच्या वेळी म्हणजे कमी प्रकाशात या वनस्पती ऑक्सिजन घेतात, ग्लुकोजचे विघटन करतात आणि कार्बन डायऑक्साइड सोडतात. सामान्य स्थितीत प्रकाश संश्लेषण ही प्रक्रिया सुरू राहते. समुद्र वनस्पती या जमिनीवरील वनस्पतींपेक्षा सूर्यप्रकाशाचा वापर अधिक कार्यक्षमतेने करतात.

कार्बन डायऑक्साइड शिवाय मिथेन वायूसुद्धा अगदी प्रामुख्याने हरितगृह परिणामास कारणीभूत ठरतो. समुद्रात जेव्हा सूर्यप्रकाशाचा अभाव असतो तेव्हा रासायनिक प्रक्रिया करून समुद्र वनस्पती आपले अन्न (glucose) तयार करतात.

त्यामुळेच कार्बन डायऑक्साइड प्रमाणेच मिथेन वायूचे प्रमाण कमी करण्यासाठी देखील या वनस्पती तसेच इतर बॅक्टेरिया सदृश्य सजीव मदत करतात. समुद्राच्या तळाशी थंड पाझर (cold seeps) असतात, तेथे मिथेन आणि इतर हायड्रोकार्बन्स उपलब्ध असतात. या थंड पाझराचा अर्थ म्हणजे समुद्राच्या पाण्यापेक्षा थंड पाणी असा अर्थ नसून, विरोधाभासाने किमान ६० °C किंवा १४० °F इतके तापमान तेथे असते. मिथेन, समुद्रात असलेला कार्बन डायऑक्साइड आणि हायड्रोजन सल्फाईड यांच्या सहाय्याने काही समुद्र वनस्पती तसेच काही बॅक्टेरिया हे ग्लुकोज तयार करतात, या अभिक्रियेतून सल्फरयुक्त पदार्थांची निर्मिती होते.

एकूण वातावरणाच्या ५० टक्के कार्बन डायऑक्साइड हा समुद्राने शोषून घेतला आहे. त्यामुळे समुद्रातील कार्बन डाय\ऑक्साइडचे प्रमाण प्रचंड प्रमाणात वाढले आहे. या कार्बन डायऑक्साइडच्या शोषणामुळे समुद्राच्या पाण्याचा pH कमी होतो म्हणजेच पाणी आम्लधर्मीय बनते. समुद्रातील पाण्याची कार्बन डायऑक्साइड बरोबर रासायनिक अभिक्रिया होऊन त्यातून carbonic acid, bicarbonate ion, carbonate ion तयार होतात. या calcium carbonate मुळे समुद्रात आढळणारे शंख, शिंपले त्यांच्या भोवतीचे संरक्षक कवच तयार करतात, समुद्राच्या पाण्याचा pH कमी झाला तर हे कवच विरघळते. या कवचधारी प्राण्यांना स्वतःभोवतीचे संरक्षक कवच तयार करण्यास अडथळा निर्माण होतो. हे टाळण्यासाठी असे प्राणी साधारणपणे दिवसा कवचनिर्मिती करतात.

गुरें ढोरे चारा खाऊन रवंथ करताना आपण पाहिली आहेत, जेव्हा ती ढेकर देतात तेव्हा हा मिथेन वायू जास्त अंशी हवेत मिसळतो. याशिवाय त्यांच्या शेणातही मिथेन वायू आढळतो, परंतु त्याचे प्रमाण कमी असते. शेण अथवा मूत्रापासून इंधन निर्मिती करण्याची व्यवस्था असते. त्या प्रमाणात ढेकर दिल्यावर हवेत मिसळणारा मिथेन वायू अजून तरी आपणास इंधन निर्मितीसाठी वापरात आणता आला नाही. प्रयोगाअंती असे दिसून आले की, समुद्र वनस्पती पशुखाद्याच्या एकूण निव्वळ २ टक्के प्रमाणात मिसळल्यास गुरांच्या ढेकरामधून बाहेर पडणाऱ्या ९९ टक्के मिथेन वायूस अटकाव करता येतो. शास्त्रज्ञ अजून यावर अभ्यास करत आहेत. रेड algae मध्ये आढळणारा bromoform हा घटक या मिथेन वायूस अटकाव करतो असे शास्त्रज्ञ सांगतात.

समुद्र वनस्पतीमध्ये ७०-९० टक्के पाणी असते. एकदा Bernard Courtois हा त्याच्या प्रयोगशाळेत युद्धासाठी वापरण्यात येणारी दारू तयार करत होता, तेव्हा त्याने समुद्री वनस्पतीचा वापर केला. त्यावेळी त्याला जांभळ्या रंगाची वाफ पाहून नवल वाटले आणि त्याने ते परिक्षणासाठी दुसऱ्या शास्त्रज्ञांना दिले तेव्हा ‘आयोडीन’ चा शोध लागला. तेव्हापासून समुद्र वनस्पतीमध्ये आयोडीन असते हे अवगत झाले.

याशिवाय यात प्राथमिक खनिज घटक कॅल्शियम, फॉस्फरस, मॅग्नेशियम, लोह, सोडियम, पोटॅशियम आणि क्लोरीन, जस्त, तांबे, मॅंगनीज, सेलेनियम, मोलिब्डेनियम आणि क्रोमियम सारख्या बऱ्याच महत्त्वपूर्ण शोध घटकांचा समावेश असतो.

या समुद्र वनस्पतींचा वापर सौंदर्य प्रसाधने, औषधे, सेंद्रिय खतनिर्मिती, औद्योगिक कच्चा माल निर्मिती यासाठी करता येऊ शकतो. या सर्वतोपरी उपयुक्त ठरणाऱ्या अशा समुद्र वनस्पतींंच्या अभ्यासावरून सध्या शास्त्रज्ञांनी असे अनुमान काढले आहे की या समुद्र वनस्पतींची जर लागवड केली, योग्य देखभाल केली तर ते पर्यावरणाच्या दृष्टीने हिताचे तर ठरेलच पण त्यातून चांगले अर्थार्जन देखील होऊ शकेल. समुद्र वनस्पतीच्या वाढीस पोषक ठरेल अशी ७५०० किमी पेक्षा जास्त किनारपट्टी भारताला लाभली आहे. या समुद्र वनस्पतीवरील संशोधनाचा नजीकच्या भविष्यात भारताच्या अर्थव्यवस्थेवर काय परिणाम होतो हे पाहणे उत्कंठेचे ठरेल.

✍️ सौ राखी कुलकर्णी