प्रत्येक पेशी ही आपल्या आयुष्यात अनेकदा विभाजित होते.पण विभाजित होण्याव्यतिरिक्त इतर वेळी विभाजित होण्यासाठी ती तयारी करत असते. या दोन्ही गोष्टींना मिळून 'सेल सायकल' म्हणतात.
हे म्हणजे एखाद्या कॅन्टीनमध्ये रोज जर १०० प्लेट पदार्थ तयार करून विकावा लागत असेल तर तिथे काम करणारे लोक जसे आदल्या दिवशी किराणा आणि भाजो खरेदी करून आणतील,
संध्याकाळी भाजी निवडून,चिरून ठेवतील आणि सकाळी तो पदार्थ ५ मिनिटांत तयार होईल इतपत तयारी करून ठेवतील आणि आणि कॅन्टीनमध्ये प्रत्यक्ष पाहुणे येऊन त्यांनी ऑर्डर दिल्यानंतर लगबगीनं तो पदार्थ तयार करून, डिशमध्ये घालून तो त्यांना वाढला जाईल.खरं तर बाहेरून हे सगळं बघणाऱ्याला असं वाटेल की कॅन्टीनमधले आचारी तर लोक खायला आल्यावर तो पदार्थ तयार करताहेत,मग इतर वेळी ते बसून राहतात का? तर इतर वेळीही ते काम करत असतात,पण त्यातून प्रत्यक्ष उत्पन्न किंवा परिणाम मात्र काहीच दिसत नाही. पण ही तयारी दुसऱ्या दिवशी उत्पादन देण्यासाठी गरजेची असतेच.शिवाय मध्ये मध्ये योग्य तो किराणा आणि योग्य त्या प्रमाणात आणलाय का? शिवाय, मसाला योग्य प्रकारे तयार झालाय का? आणि आता व्यवस्थित पदार्थ तयार होऊ शकतो का? हे त्या कँटिनचे मॅनेजर किंवा मालक मध्ये मध्ये येऊन पाहून जातच असतात. हे सगळं अगदी सेल सायकलसारखंच चाललेलं असतं!
सर्वसाधारण मानवी पेशी दर २४ तासांनी एकदा विभाजित होते.त्यापूर्वी ती GI (गॅप१), S (सिंथेटिक), G2 (गॅप २) आणि M (मायटॉटिक) चार फेजेसमधून (टप्प्यांतून) जाते. पण एकोणिसाव्या शतकापर्यंत मायक्रोस्कोपमधून बघताना तर फक्त पेशी विभाजित होतानाच दिसत होती.पेशी ही प्रत्यक्ष विभाजनापूर्वी या चार टप्प्यांतून जाते याचा शोध वैज्ञानिकांना नंतर लागला.खरं तर सेल सायकल या प्रक्रियेत खूप लहान लहान गोष्टी माणसाला हळूहळू कळत गेल्या आणि हे शोध कोणा एका माणसानं लावले नाहीत तर अनेकांच्या संशोधनाचं ते एकत्र फलित आहे. पेशीच्या वाढीसाठी आणि प्रजननासाठी सेल सायकल ही प्रक्रिया गरजेची असते.
त्यामुळेच कोणत्याही सजीवाची वाढ होत असते.सेल सायकलमधला महत्त्वाचा भाग म्हणजे ऽ फेज. या फेजमध्ये पेशीतल्या DNA चं आणि क्रोमोसोम्सचं रेप्लिकेशन.म्हणजे आणखी एक प्रत तयार केली जाते. कोणत्याही सजीवाच्या शरीरात सेल सायकल सुरळीत चालत असतील तर त्या सजीवाची वाढ आणि जीवन योग्य प्रकारे होत राहतं.पण जर ही सेल सायकल नीट चालली नाही तर आनुवंशिक विकार किंवा कॅन्सरसारखे असाध्य आजार होऊ शकतात.
सर्वसाधारणपणे सेल सायकलमधल्या M फेजमध्ये मायटॉसिस प्रकारचं (सूत्री विभाजन) पेशी विभाजन होत असते.तर सेक्सपेशींमध्ये मियॉसिस (अर्धसूत्री) प्रकारचे पेशी विभाजन होते.मियॉसिसमध्ये क्रोमोसोम्सची संख्या निम्मी होते.त्यातून गॅमेट्स म्हणजे बीजांडपेशी किंवा शुक्रपेशी तयार होतात.यातून पुढे मग स्पर्मपेशी आणि बीजांडपेशी एकत्र येऊन त्यांतले वेगवेगळे क्रोमोसोम्स एकत्र येतात आणि त्यातूनच उत्क्रांतीसाठी आवश्यक असलेली वैविध्ये (व्हेरिएशन्स) घडून येऊ शकतात.या सगळ्यासाठी सेल सायकल ही सगळ्याच सजीवांच्या सजीवक्रियांसाठी आणि त्या सजीवाची जात टिकवण्यासाठी गरजेची आणि महत्त्वाची आहे.
पण मुळात सेल सायकल ही गोष्ट अस्तित्वात असते हे माणसाला कसं कळलं? सेल सायकलच्या शोधाच्या गोष्टीची सुरुवात ही पेशी विभाजनाच्या शोधापासूनच सुरू होते. एकोणिसाव्या शतकाच्या मध्यात पेशीची संकल्पना आली होती.पण त्यावेळी पेशी प्रजनन किंवा विभाजन कसं करतात हे माहीत नव्हतं.त्यातच श्वान आणि श्लायडेन यांनी कोणतीही पेशी ही पूर्वी अस्तित्वात असलेल्या पेशीतूनच जन्म घेते आणि पेशी हे सजीवांच्या अस्तित्वाचं एकक आहे हे सेल थिअरीतून सांगितलं.
नागेली आणि रेमाक (Nageli and Remak) यांनी वनस्पती आणि प्राणी यांच्यामध्ये पेशी विभाजन कसं होतं यावर संशोधन करून व्यवस्थित वर्णन केल्यानंतर खरं म्हणजे आपल्याला पेशी विभाजन कसं होतं ते कळायला लागलं.त्यानंतर व्हर्च या वैज्ञानिकानं पेशी या फिशन पद्धतीनं विभाजित होत असाव्यात असंही सांगितलं.साधारणपणे त्याच काळात कोलिकर (Kolliker) यानं गर्भाच्या पेशींचा अभ्यास केल्यानंतर पेशी विभाजित होण्यापूर्वी तिच्यावर क्लिव्हेज (फट) दिसते असे दाखवून दिलं.थोडक्यात, क्लिव्हेज ही पुढे होणाऱ्या पेशी विभाजनाची पूर्वसूचनाच म्हटली पाहिजे. यावर पुढे १८७० ते १८८० मध्ये प्रिंगशेईम,स्ट्रासबर्गर आणि हटीवग (Pringsheim, Strasburger and Hertwig) यांनी काम केलं.त्यांच्या संशोधनातूर असं कळलं की स्पर्म (शुक्रजंतू) आणि एग (बीजांड) या दोन वेगवेगळया पेशी असून त्यांच्या एकत्र येण्यातून बीजांडाचं फलन होतं.आणी पुन्हा चक्क एकपेशीयच झायगोट (युग्मज) तयार होतो. आणि त्यानंतर अनेकदा पेशी विभाजन होत होत त्या प्राण्याचो वाढ होते.यातून त्यांच्या असं लक्षात आलं,की प्रत्येक बहुपेशीय प्राण्यांच्या जीवनाचो सुरुवात एकाच पेशीतून होते. त्यामुळे पेशी विभाजन हे सगळ्याच सजीवांचं सगळ्यात महत्त्वाचं लक्षण असावं असं आता लक्षात आलं होतं.
त्यानंतरच्या काळात मायक्रोस्कोप्समध्ये आणि इतर तंत्रांमध्ये सुधारणा झाल्या.त्यामुळे मायटॉसिस या सेल सायकलच्या सगळ्यात महत्त्वाच्या पायरीमध्ये क्रोमोसोम्समध्ये काहीतरी बदल होतात हे १८८० च्या दरम्यान वॉल्टर फ्लेमिंग आणि स्ट्रासबर्गर यांच्या लक्षात आलं.पेशी विभाजनाच्या पूर्वी न्यूक्लियसमधले क्रोमोसोम्सचे धागे लांब होतात आणि पेशीमधल्या दोन टोकांकडे जायला लागतात. त्यानंतर मायटॉसिस (पेशी विभाजन) होतं आणि हे धागे पुन्हा आखडले जातात असंही आता समजलं होतं.
यानंतर काहीच काळात फॉन बेनेडन यानं प्रत्येक क्रोमोसोम्सचे दोन अर्धे भाग हे न्यूक्लियसच्या दोन्ही टोकाला जाऊन दोन वेगवेगळ्या न्यूक्लियसमध्ये विभागले जातात,हे दाखवलं.
यानंतर वाइजमननं बेडकांची अंडी आणि स्पर्म्स यांच्यावर एक प्रयोग केला.त्यातून त्यांना प्रत्येक बीजांडाला फलित करायला एक आणि एकच स्पर्म गरजेचा असतो असं लक्षात आलं.बेडकांची अंडी आणि स्पर्म ही दोन्हीही त्यांच्या शरीराबाहेर पाण्यात सोडली जातात.त्यामुळे पाण्यात स्पर्म आणि बीजांडाच्या जास्तीत जास्त जितक्या जोड्या तयार होऊ शकतील तितकेच गर्भ तयार होऊ शकतात,असं या प्रयोगातून लक्षात आलं.या प्रयोगांतून आणि संशोधनातून आता क्रोमोसोम्स हे आनुवंशिकतेचे एकक असतात आणि जर्म सेल म्हणजेच बीजांड आणि स्पर्म हे आनुवंशिकतेचे वाहक असतात हे वाइजमननं ओळखलं होतं.
याच जर्म सेल्स आनुवंशिकता आणि पुढच्या पिढ्या यांच्यातला दुवा असतात.
आता १९००च्या दरम्यान मेंडेलचे आनुवंशिकतेचे नियम पुन्हा जवळपास चार दशकांनी जगासमोर आले होते. त्यातून आता आनुवंशिकता आणि सेल सायकल यांचा संबंध काय आहे हे ह्यूगो डी व्हॅरिस, कोरेन्स आणि सेमार्क (DeVries, Correns,and Tschermak) यांच्या कामातून समोर आला होता. झायगोटमध्ये कोणत्याही गुणासाठी दोन संच असतात. तर आई आणि वडिलांकडून येणाऱ्या गॅमेटसमध्ये प्रत्येक गुणासाठी एकच संच असतो हे मेंडेलनं सांगितलं होतं.आता गॅमेटसमध्ये असणारे अर्धे कमोसोम्स (हॅप्लॉइड) आणि इतर पेशींमध्ये असणारे संपूर्ण संच (डिप्लॉइड) या आताच्या संशोधनाला पुष्टी देणारेच होते.मॅडेलचे ओबडधोबड वाटणारे नियम खरं तर सेल सायकलच्या वेळी क्रोमोसोम्सच्या विभाजना विषयीच नेमकं भाष्य करत होते ! या सगळ्या गोष्टींवर विसाव्या शतकाच्या पहिल्या दोन दशकांत पुन्हा संशोधन होऊन शिक्कामोर्तब झालं.आणि त्यानंतर फक्त पेशी विभाजन ही प्रक्रिया महत्त्वाची नसून,संपूर्ण सेल सायकलच कोणत्याही सजीवाच्या संपूर्ण वाढ, विकास आणि आनुवंशिकता यांच्यासाठी महत्त्वाची आहे असं लक्षात आलं.
यानंतर सेल सायकलमध्ये चालणाऱ्या घटना का आणि कशा तऱ्हने नियंत्रित होत राहतात या गोष्टी हळूहळू कळायला लागल्या.प्रत्येक पेशीमध्ये न्यूक्लियस आणि सायटोप्लाझम यांच्या आकारमानात एक विशिष्ट प्रमाण असतं आणि हे प्रमाण बदललं की ती पेशी विभाजनाच्या तयारीला लागते असं हर्टविग यानं सांगितलं.या प्रमाणाला त्यानं कॅरिओसायटोप्लाझमिक / न्यूक्लिओसायटोप्लाझमिक रेशो असं म्हटलं.यानंतर लगेचच पेशीच्या पृष्ठभागावर क्लिव्हेज दिसायला लागते.यानंतर सेल सायकल ही आणखी कोणकोणत्या गोष्टींनी नियंत्रित केली जाते त्या गोष्टी विसाव्या शतकाच्या उत्तरार्धात समजायला लागल्या.
फेजेस
प्रत्येक युकॅरिऑटिक पेशी ही पेशी विभाजनानं जन्म घेते आणि जेव्हा ती पुन्हा विभाजित होते,तेव्हा तिचं स्वतंत्र अस्तित्व संपून पुन्हा दोन नव्या पेशींना जन्म देते. पेशी विभाजनाच्या या दोन घटनांच्या मध्ये एक संपूर्ण पेशीचक्र घडतं.यालाचा सेल सायकल असं म्हणतात. सेल सायकलमध्ये G1, S, G2 आणि M हे चार टप्पे म्हणजे फेजेस असतात.
पहिल्या गॅप फेजमध्ये (G1) प्रत्येक पेशीचा आकार वाढतो,S फेजमध्ये त्या पेशीतल्या DNAचं रेप्लिकेशन म्हणजेच DNA ची आणखी एक प्रतिकृती तयार केली जाते.दुसऱ्या गॅप फेजमध्ये (G2) सगळा DNA व्यवस्थित कॉपी केलाय का? त्यात काही चुका तर नाही ना झाल्या हे तपासलं जातं.तर M म्हणजेच मायटॉटिक फेजमध्ये नव्यानं तयार झालेल्या दोन न्यूक्लियसमध्ये नव्यानं तयार झालेले क्रोमोसोम्स सारखे वाटले जातात. यातून एक मूळ पेशी ही दोन नव्या पेशींमध्ये विभाजित होते.ही संपूर्ण सायकल काही मिनिटांमध्ये ते काही दिवसांमध्ये घडते.
माणसांमध्ये सेल सायकलचं एक चक्र पूर्ण व्हायला साधारणपणे एक दिवस लागतो. पहिल्या तीन फेजेसना एकत्रितपणे इंटरफेज म्हणतात. आणि याच फेजला सगळ्यात जास्त वेळ लागतो आणि उरलेल्या दुसऱ्या फेजला मायटॉटिक फेज म्हणतात. प्रत्येक सजीवातली प्रत्येक पेशी ही कायम यापैकी कोणत्या तरी एका फेजमध्ये असते.पण गंमत म्हणजे न्यूरॉन्स,
हृदयाच्या पेशी आणि शरीरातल्या आणखी काही पेशी या कधीही सेल सायकलचं एकही चक्र पूर्ण करत नाहीत,त्या कायमच GO या फेजमध्ये थांबलेल्या असतात.याशिवाय एकदा एखाद्या पेशीनं या सेल सायकलमधली एखादी पायरी किंवा टप्पा पार केला तर ती पेशी पुन्हा मागच्या पायरीमध्ये जाऊ शकत नाही, याचाच अर्थ सेल सायकल ही एकाच दिशेनं चाललेली प्रकिया असते.हे रॉबर्ट जॉन्सन यानं १९७० मध्ये शोधून काढलं.
चेक पॉइंट्स
प्रत्येक पेशीमध्ये सेल सायकल नियमितपणे चाललेली असली तरी कॅन्सरच्या पेशीमध्ये हे चक्र विस्कळीत झालेलं असतं.मायक्रोबायॉलॉजिस्ट डोनाल्ड विल्यमसन यानं १९६५ मध्ये DNA वर रेडिओ अॅक्टिव्ह लेबलिंग केलं.खरं तर त्याला DNAचं रेप्लिकेशन कसं होतं ते पाहायचं होतं.तो यीस्टच्या पेशींवर हे प्रयोग करत होता.हे करत असताना त्याला, बहुपेशीय युकॅरिऑटिक प्राण्यांच्या पेशींमध्ये जशा फेजेस असतात तशाच फेजेस यीस्टमध्येसुद्धा पाहायला मिळाल्या.यावरून त्याला आपल्या शरीरातल्या पेशींच्या सेल सायकलचा अभ्यास करायचा असेल तर आपण यीस्टचा अभ्यास करूनही हे समजून घेऊ शकतो हे लक्षात आलं.त्यानंतर असाच अभ्यास करत असताना हार्टवेलनं अनेक म्यूटंट पेशींमधल्या सेल सायकलचा अभ्यास केला आणि त्यातून सेल सायकल नियंत्रित करणारेही अनेक जीन्स असतात हे शोधलं.अशा जवळपास १२ जीन्सचा त्यानं १९७० च्या दरम्यान शोध लावला. पण त्यातल्या त्यात 'सेल डिव्हिजन सायकल २८' हा जीन फारच मजेशीर होता.त्यालाच मग सीडीसी २८ (CDC28) किंवा स्टार्ट जीन्स असं नाव मिळालं.कारण हाच जीन्स कोणत्याही पेशीनं जी १ फेजमध्ये प्रवेश करून नवी सेल सायकल सुरू करायची की नाही किंवा केव्हा करायची हे ठरवत होता.यातूनच पुढे चेक पॉइंटची संकल्पना आली.
हार्टवेलचा रिसर्च वाचून ब्रिटिश जेनेटिसिस्ट पाऊल नर्स याला यात फारच रस वाटायला लागला.तो मग एडिंबरो विद्यापीठात गेला आणि हे सगळं झूऑलॉजिस्ट मुर्दोच मित्विसन (Murdoch Mitchison) याच्याकडून शिकून घेतलं.मित्विसन यानं यीस्टवर बराच अभ्यास केला होता.आता हे शिकून घेतल्यानंतर नर्सनं यावर चक्क स्वतःच पुढे संशोधन सुरू केलं.त्यानं योस्ट पेशीचे म्यूटेट प्रकार घेतले.हे म्यूटंट असे होते,की ते एका ठरावीक तापमानाला आहेत त्या फेजमध्ये थांबत होते आणि तापमान बदललं की पुन्हा आपली सोल, सायकल चालू करत होते.या प्रकारच्या यीस्ट्सवर अभ्यास करून नर्सनं १९७५ साली सेल सायकल जीर या फेजमध्येच थांबवणाराही एक जीन असतो हे शोधून काढले.त्याला मग CDC2 असं नाव दिलं.या जीन्सच्या नियंत्रणामुळेच कोणतेही सेल्स हे जीर फेजमधून M मध्ये जाऊ शकत होते! म्हणजे हाही एक चेक पॉइंट झाला.
उदाहरणार्थ,एखादी जखम भरून येण्यासाठी आणि वाढीसाठी पेशी विभाजन होत राहते आणि त्वचा जुळून आली की ती थांबते म्हणजेच हाही चेक पॉइंट आहे.पुढे नर्सनं हेच तंत्र वापरून माणसांमधलाही CDC2 जीन शोधून काढला.
….समाप्त…!!