या पेशी विभाजनाचा अभ्यास सगळ्यात पहिल्यांदा एकोणिसाव्या शतकातला जर्मन बॉटनिस्ट ह्यूगो फॉन मोहल यानं केला.ह्यूगो फॉन मोहलचा जन्म जर्मनीतल्या वुटेंबर्ग भागात झाला.त्याचे वडील बेंजामिन फर्डिनांड फॉन मोहल राजकारणातली
प्रसिद्ध असामी होती.मोहलच्या आई आणि वडील या दोन्ही बाजूंचे नातेवाईक खरं तर त्या प्रांतातली श्रीमंत आणि राजकारणातली मातबर असामी होते.त्यामुळे मोहलला खरं तर जिम्नॅशियम स्कूलमध्ये घातलं होतं. पण ते करत असताना त्याला बॉटनी (वनस्पतिशास्त्र) आणि मिनरॉलॉजी (खनिजांचा अभ्यास) यात खूपच आवड निर्माण झाली आणि या विषयांत खरोखरच त्यानं आयुष्यभर अभ्यास केला. १८२३ मध्ये त्यानं तुबिंजेन या विद्यापीठात प्रवेश घेतला.तिथे त्यानं डिस्टिंक्शनमध्ये मेडिकलची पदवी मिळवली आणि त्यानं लहानपणीच बॉटनीमध्ये करीअर करायचं ठरवलेलं असल्यामुळे पुढे बॉटनीमध्ये संशोधन करायला म्युनिचमध्ये गेला.म्युनिचमधला अभ्यास झाल्यानंतर तो पुन्हा तुबिंजेन विद्यापीठात गेला आणि तिथे आयुष्यभर बॉटनीचा प्रोफेसर म्हणून राहिला.
वनस्पतींच्या अभ्यासात आणि वाचनालयातच त्याचं मन इतकं रमायचं,की त्या नादात त्यानं लग्नच केलं नाही.आयुष्यभर तो अविवाहितच राहिला. यशिवाय आणखी एक वेड त्याला होतं,ते म्हणजे मायक्रोस्कोपसाठी जास्तीत जास्त चांगलं भिंग तयार करणं.याच कामात त्यानं स्वतःला इतकं झोकून दिलं होतं,की तो यात त्या काळात खूपच निष्णात झाला. त्या काळातल्या कोणत्याही चांगल्या यंत्रानं निर्माण केलेल्या भिंगापेक्षा जास्त चांगलं भिंग तो स्वतःच्या हातानं तयार करत होता!
वनस्पतिशास्त्राचा अभ्यास करताना त्याची स्वतःची काही तत्त्वं होती.ती त्यानं कायम पाळली.पहिलं म्हणजे तो आपल्या शिक्षकांवरही विश्वास ठेवायचा नाही.शिक्षक जे शिकवतील ते सगळं तो प्रयोगशाळेत स्वतः ताडून पाहायचा आणि मुळात जे काही नवीन शिकायचं ते कोणत्या शिक्षकाकडून शिकण्यापेक्षा स्वतःच वेगवेगळी पुस्तकं वाचून तो शिकून घ्यायचा.त्यानं स्वतःच स्वतःला घडवलं होतं.
याच बळावर तो १८६८ साली रॉयल सोसायटीचा फॉरेन फेलो म्हणून निवडून आला होता.त्याला मायक्रोस्कोपी आणि बॉटनी या दोन्ही गोष्टींत रस असल्यामुळे तो अनेकदा मायक्रोस्कोपखाली वनस्पतींचं निरीक्षण करायचा.त्यातून त्याला अनेक नव्या गोष्टी समजल्या. पेशीमध्ये न्यूक्लियसच्या भोवती एक द्रव असतं हे निरीक्षणही त्यानं केलं होतं.त्याला त्यानंच 'प्रोटोप्लाझम' हे नाव सुचवलं. १८३५ साली तो प्रकाशसंश्लेषण (फोटोसिंथेसिस) करणाऱ्या ग्रीन अल्गीवर काम करत होता.तेव्हा त्यानं त्या अल्गीमध्ये पेशी विभाजन होताना पाहिलं.हाच पेशी विभाजनाचा पहिला शोध होता.त्यानं पुढेही पेशी आणि टिश्यूजवर (ऊतींवर) खूप काम केलं.त्यानंच पुढे पेशी विभाजनाच्या वेळी प्रोटोप्लाझमचं महत्त्व सांगितलं.
त्यानं पुढे आपलं संशोधन द्विदल वनस्पतींवर केंद्रित केलं.शिवाय,त्यानं-वनस्पतींच्या एक गट असलेल्या जिम्नोस्पर्जवरही बरंच काम केलं.वनस्पतींच्या पानांची रोमछिद्रं कशी बंद होतात आणि उघडतात यावरही त्यानं बरंच संशोधन केलं.
१८७२ मध्ये मृत्यू होईपर्यंत त्याचं संशोधन चालूच होतं. १८३५ मध्ये ह्यूगो फॉन मोहल यानं पेशी विभाजन शोधल्यानंतर १९४३ साली कृर्त मिशेल यानं फेज कॉंट्रास्ट मायक्रोस्कोपमधून त्याची पहिल्यांदाच फिल्म घेतली.
पेशी विभाजन
पेशी विभाजनानं एका पेशीच्या दोन पेशी होतात.पेशी विभाजन हे खरं तर सेल सायकल या पेशी विभाजन चक्राचाच एक भाग आहे.युकॅरिऑटिक पेशींमध्ये दोन प्रकारचे पेशी विभाजन होते.त्यातली एक व्हेजिटेटिव्ह सेल डिव्हिजन आणि दुसरी रीप्रॉडक्टिव्ह सेल डिव्हिजन असते.व्हेजिटेटिव्ह पेशी विभाजनामध्ये प्रत्येक पेशी आपल्यासारखीच दुसरी पेशी निर्माण करते किंवा एका मूळ पेशीच्या दोन नव्या पेशी तयार होतात. त्याला मायटॉसिस म्हणतात. आणि दुसऱ्या प्रकारच्या पेशी विभाजनामध्ये मूळ पेशीमध्ये जितके क्रोमोसोम्स असतील त्याच्या निम्मे क्रोमोसोम्स नव्या पेशींमध्ये येतात.या प्रकारच्या पेशी विभाजनाला मियॉसिस म्हणतात. मियॉसिसमध्ये एकदा DNAचं रेप्लिकेशन होतं आणि दोनदा त्याचं विभाजन होतं.अशा प्रकारे त्यातून मग क्रोमोसोम्सचे चार सेट तयार होतात.यात एका मूळ पेशीपासून चार नव्या पेशी तयार होतात.मियॉसिसमध्ये तयार झालेल्या पेशींना गॅमेट्स (बीजांड आणि स्पर्ज) म्हणतात.प्रत्येक उभयलिंगी युकॅरिऑटिक प्राण्याच्या शरीरात दोन्ही प्रकारचं पेशी विभाजन होतं.
बॅक्टेरिया आणि आर्किया अशा प्रोकॅरिऑटिक पेशींमध्ये साधं व्हेजिटेटिव्ह पेशी विभाजन होतं.शिवाय त्यांच्यात कधीकधी झाडाला पान फुटावं तसां फुटवा फुटून बडिंगही होऊ शकतं.पण प्रत्येक पेशीत आधी DNA चं रेप्लिकेशन हे होतंच.
अमिबासारख्या एकपेशीय प्राण्यांमध्ये पेशी विभाजनाचं एक चक्र (मायटॉसिस) पूर्ण झालं की त्यांचं प्रजनन होतं.पण बहुपेशीय प्राण्यांमध्ये तसं होत नाहीत. बहुपेशीय प्राण्यांची वाढच फक्त मायटॉटिक पेशी विभाजनानं होते.पण त्यांचा प्रजननाच्या वेळी मात्र मियॉसिस या पेशी विभाजनानं आपले गॅमेट्स (सेक्स सेल्स किंवा बीजांड आणि शुक्रजंतू) तयार करावे लागतात आणि मग हे गॅमेट्स एकत्र आल्यानंतर त्यांचा पुन्हा एकपेशीय झायगोट (युग्मज) तयार होतो आणि मग मात्र त्या झायगोटचं मायटॉसिस प्रकारानं पेशी विभाजन होत होत त्यापासून संपूर्ण सजीव तयार होतो. पुन्हा हा जीव जेव्हा त्याचे गॅमेट्स तयार करतो तेव्हा ते जर्मायनल पेशींपासून गॅमेट्स तयार करतं.आणि हे चक्र अखंड सुरू राहतं.गर्भधारणा झाल्यानंतर एका झायगोटच्या पेशी विभाजन होत होत माणसाच्या शरीरात त्याच्या संपूर्ण आयुष्यात १० काड्रिलियन वेळा पेशी विभाजन होतं!
पण प्रत्येक वेळी पेशी विभाजन होण्यापूर्वी नव्या पेशीमध्ये संपूर्ण DNA.चा संच पाठवणं हे त्या सजीवाची जात टिकवण्यासाठी गरजेचं असतं.त्यामुळे पेशीचक्रात मायटॉसिस म्हणजे प्रत्यक्ष पेशी विभाजन होण्यापूर्वी DNA रेप्लिकेशन होणं गरजेचं असतं. DNA रेप्लिकेशनमुळे त्या त्या सजीवाची संपूर्ण आनुवंशिक माहिती नव्यानं तयार होणाऱ्या पेशीमध्ये पाठवली जाते.त्यामुळेच कोणत्याही प्राण्याची सगळी आनुवंशिक माहिती पुढच्या पिढीत पाठवली जाते. त्यामुळे कोणत्याही प्राण्याच्या कोणत्याही प्रकारच्या पेशीमध्ये आपल्याला त्या प्राण्याचा संपूर्ण जेनेटिक मटेरिअल म्हणजेच सगळे क्रोमोसोम्स मिळतात.
पेशी विभाजनाचे टप्पे
पेशी चक्रामध्ये G1, S, G2 आणि M हे टप्पे असतात. त्यापैकी प्रत्यक्ष पेशी विभाजनापूर्वी म्हणजेच मियॉसिस किंवा मायटॉसिस आणि सायटोकायनेसिस या टप्प्यांपूर्वी पेशीला G1, S आणि G2 या टप्प्यांमधून जावं लागतं.या सगळ्यांना मिळून इंटरफेज म्हणतात आणि उरलेल्या टप्प्याला M फेज म्हणतात. इंटरफेजमधले सगळे टप्पे व्यवस्थित पार पडले की मग पेशी M फेजमध्ये येते.त्यात मायटॉसिस किंवा मियाँसिस होतं.
प्रत्यक्ष पेशी विभाजनाचे म्हणजेच मायटॉसिसचे प्रोफेज,प्रोमेटाफेज,मेटाफेज,अॅनाफेज आणि टिलोफेज असे पाच टप्पे पडतात.आणि त्यानंतर प्रत्यक्ष एका पेशीच्या दोन पेशी होतात.याला सायटोकायनेसिस म्हणतात.
प्रोफेज
प्रोफेज हा पेशी विभाजनातला पहिला टप्पा आहे.या टप्प्यात पेशीच्या न्यूक्लियसचं (पेशी केंद्रकाचं) आवरण तुटतं आणि पूर्वी न्यूडल्सनं भरलेल्या बाऊलासारख्या दिसणाऱ्या क्रोमॅटिनचे (DNAचे) चे धागे आकुंचित होऊन व्यवस्थित गुंडाळले जातात आणि त्यांचे वेगवेगळे दिसून येतील असे क्रोमोसोम्स तयार होतात. (म्हणजेच पहिल्यांदा क्रोमोसोम्सचा शोध लागला तेव्हा श्लायडेन,व्हर्च्यू आणि बुशेली (Schleiden, virchow and Butschli) या वैज्ञानिकांना मायक्रोस्कोपखाली या पेशी विभाजन होत असलेल्या प्रोफेजमधल्या पेशी दिसल्या असल्या पाहिजेत!) इथे आपल्याला x च्या आकारासारखे दिसणारे क्रोमोसोम्स हे मुळातच सिस्टर क्रोमॅटिडची एक जोडी असते.ती सेंट्रोमियरला जोडली गेलेली असते.कारण सिंथेसिस फेजमध्ये संपूर्ण DNA च्या संचाची आणखी एक प्रत तयार झालेली असते. आणि ते एकमेकांना अजूनही जोडलेलेच असतात. आता ते फक्त घट्ट गुंडाळले जाऊन x च्या आकारासारखे दिसायला लागतात.
आता पेशीमधला न्यूक्लियस तर अदृश्यच होऊन जातो. आता दोन सेंट्रोसोम नावाचे पेशी अंगकं विभाजित होऊन दोन सेंट्रिओल बनतात आणि पेशीच्या दोन टोकांकडे जातात.आणि त्यांतून पातळ नळ्यांसारख्या मायक्रोट्यूब्यूल्स येतात आणि त्यांच्यात मायक्रोट्यूब्यूल्सच्या स्पिंडल तयार करतात. (स्पिंडल म्हणजे चरख्याची चाती किंवा दोऱ्याच्या भिंगरीसारखी रचना.) आणि या क्रोमोसोम्सच्या मध्यबिंदूला (सेंटोमियरच्या कायनेटोकोअर्सना) जोडल्या जातात. गंमत म्हणजे या मायक्रोटयूब्यूल्स जेव्हा पेशी द्रवात पेशीला आकार देण्यासारखी इतर काम करत असतात तेव्हा त्यांना मायक्रोट्यूब्यूल्स म्हणतात आणि त्याच मायक्रोट्यूब्यूल्स आता जेव्हा पेशी विभाजनामध्ये क्रोमोसोम्सला जोडल्या जातात आणि त्यांना बांधल्या जातात तेव्हा त्यांना स्पिंडल्स किंवा स्पिंडल फायबर्स म्हणतात.
मेटाफेज
मेटाफेजमध्ये स्पिंडलच्या मायक्रोट्यूब्यूल्स क्रोमोसोम्सच्या केंद्रांना जोडल्या जाऊन क्रोमोसोम्सला पेशीच्या मध्यभागात ढकलतात.त्यामुळे आता मेटाफेजमध्ये सगळ्या क्रोमोसोम्सचे सेंटोमियर्स (म्हणजे क्रोमोसोम्सचा केंद्रबिंदू) पेशीच्या आडव्या अक्षावर येऊन स्थिरावतात.या अक्षाला मेटाफेज प्लेट किंवा इक्वेटोरियल प्लेट असं म्हणतात. ही रेषा त्या पेशीच्या मध्यभागी असते आणि पेशीच्या दोन टोकांना सेंटिओल असतात,त्यामुळे आता स्पिंडल फायबर्सच्या एका बाजूला सेंट्रिओल असतात आणि दुसऱ्या बाजूला क्रोमोसोम्स असतात.आणि आता मेटाफेजमध्ये हे क्रोमोसोम्स एकमेकांपासून लांब जाण्याच्या तयारीत असतात.
अॅनाफेज
अॅनाफेजमध्ये स्पिंडल फायबर्सला जोडले गेलेले क्रोमोसोम्स वेगळे होतात आणि ते x सारखे दिसण्याऐवजी सुटे होतात आणि (> च्या पेक्षा अधिक आणि च्यापेक्षा कमी या चिन्हांसारखे दिसतात.) थोडक्यात,ते उभ्या (वाय) अक्षावर तुटतात. क्रोमोसोमच्या अशा दोन भागांना सिस्टर क्रोमॅटिड्स म्हणतात.आता त्यांना जोडलेल्या स्पिंडल फायबरची लांबी कमी होते आणि प्रत्येक सिस्टर क्रोमॅटिड पेशीच्या दोन टोकांना जायला लागतात.सगळे क्रोमोसोम्स पेशीच्या दोन टोकांना गेले की अॅनाफेज संपली असं मानलं जातं.
टिलोफेज
आता पेशीच्या टोकाशी आलेल्या क्रोमोसोम्सच्या गुंडाळ्या पुन्हा सुट्या व्हायला लागतात आणि त्यांच्या भोवती नवीन न्यूक्लियस तयार होतो.
सायटोकायनॅसिस
यात पेशी द्रवाचंही विभाजन होतं आणि पेशीच्या मध्यातून पेशी आवरणाला क्लिव्हेज तयार होऊन दोन नवीन पेशी आवरणं तयार होतात आणि एका पेशीच्या दोन पेशी वेगळ्या होऊन पेशी विभाजन पूर्ण होतं.
मिऑसिस
मिऑसिस या पेशी विभाजनानं एका डिप्लॉइड (2n) पेशीचे चार हॅप्लॉइड (n) गॅमेट्समध्ये (म्हणजेच बीजांड किंवा शुक्रपेशी) रूपांतर होतं.गॅमेट्समध्ये मूळ पेशीच्या निम्मेच क्रोमोसोम्स असतात. मिऑसिस हे गोनॅड्समध्ये म्हणजेच प्रजननाच्या अवयवांमध्ये घडत असतं. पुरुषांमध्ये ते टेस्टीजमध्ये होतं आणि स्त्रियांमध्ये ते ओव्हरीजमध्ये होतं.गॅमेट्समध्ये निम्मेच क्रोमोसोम्स येण्यासाठी मिऑसिसमध्ये पेशी विभाजनाच्या चक्क दोन फेऱ्या व्हाव्या लागतात.या फेऱ्यांना मिऑसिस १ आणि मिऑसिस २ असं म्हणतात.मिऑसिस आणि मायटॉसिस या दोन्ही प्रक्रिया किंवा घटना दिसायला सारख्या दिसल्या तरी त्यांच्यात खूप महत्त्वाचे असे काही फरक असतात.
मायटॉसिसमधून दोन सारखे डिप्लॉइड पेशी तयार होतात,तर मिऑसिसमधून चार हॅप्लॉइड गॅमेट्स तयार होतात.
मायटॉसिस हे सेल सायकलच्या G1, S आणि G2 या फेजेस व्यवस्थित पार पडल्यानंतर होतं. S फेजमध्ये DNAचं रेप्लिकेशन होऊन त्याची अजून एक प्रत त्या पेशीमध्ये तयार होते.आता पेशीमध्ये DNA च्या दोन कॉपीज म्हणजे प्रती असतात. त्यांना सिस्टर क्रोमॅटिड्स म्हणतात.
आता ती पेशी मिऑसिस या फेजमध्ये प्रवेश करते. आणि सुरुवातीला पेशीच्या पेशी द्रवामध्ये सायटोप्लाझममध्ये असलेलं सेंट्रोसोम विभाजित होऊन दोन सेंट्रिओल्स तयार होतात आणि ते पेशीच्या दोन टोकांना जातात.त्यांना मायक्रोट्यूब्यूल्स जोडल्या जातात आणि मिऑटिक स्पिंडल तयार करतात.आता सिस्टर क्रोमॅटिइस संट्रोमियर्सला जोडलेल्याच असतात आणि आता त्या आकुंचित होतात आणि पेशी मिऑसिसच्या प्रोफेज १ मध्ये प्रवेश करते.
आता मिऑसिसमध्ये अशा दोन घटना घडतात की त्या मायटॉसिसमध्ये होत नाहीत आणि म्हणूनच मिऑसिसमध्ये जेनेटिक रीकॉम्बिनेशन घडतं आणि प्रत्येक वैशिष्ट्यासाठी वेगवेगळे जीन्स असलेले क्रोमोसोम्स प्रत्येक गॅमेट्समध्ये जातात.आणि म्हणूनच पालकांपेक्षा तर त्यांची मुलं वेगळी दिसतातच,पण आपल्या सख्ख्या भावंडांपेक्षाही ती वेगळी दिसतात ! त्यातली पहिली घटना ही प्रोफेज १ मध्ये घडते.त्यात होमोलॉगस क्रोमोसोम्स (एका जोडीचे) एकमेकांशेजारी येतात (सायनॅप्सिस) आणि ते चक्क आपल्या क्रोमॅटिइसच्या काही भागांची अदलाबदल करतात! यालाच क्रॉसिंग ओव्हर म्हणतात.त्यामुळेच जेनेटिक डायव्हर्सिटी वाढते.आणि आता न्यूक्लियसचं आवरण अदृश्य होतं आणि प्रोफेज संपते.
मेटाफेज १
आता सेंट्रिओल्समधून मिऑटिक स्पिंडलचे धागे ताणले जातात आणि ते क्रोमोसोम्समधल्या सिस्टर कोरमॅटिड्सना कायनॅटोकोअरद्वारे जोडले जातात. आता क्रॉसिंग ओव्हर झालेलं असल्यामुळे मिऑसिसमध्ये प्रत्येक क्रोमॅटिड वेगळा असतो,तोच मायटॉसिसमध्ये सारखा असतो.(क्रॉसिंग ओव्हर ही जेनेटिक रीकॉम्बिनेशन होण्यासाठी कारणीभूत ठरणारी मिऑसिसमध्ये होणारी पहिली घटना असते.) आता सगळे क्रोमॅटिड्स मेटाफेज प्लेटवर एका रांगेत येतात.
अॅनाफेज १
अॅनाफेज १ मध्ये होमोलॉगस क्रोमोसोम्स वेगळे होतात आणि पेशीच्या दोन टोकांकडे (ध्रुवांकडे) जायला लागतात. (ही जेनेटिक रीकॉम्बिनेशन होण्यासाठी कारणीभूत ठरणारी दुसरी घटना ठरते.) आणि त्यांच्याभोवती नवीन न्यूक्लियस तयार व्हायला सुरुवात होते.पुढे लगेचच क्लिव्हेज तयार व्हायला सुरुवात होते आणि सायटोकायनेसिस होऊन दोन पेशी वेगळ्या होतात.या दोन पेशींमधले क्रोमोसोम्स हे संख्येनं अर्धे असतात.पण तरीही त्यातले DNA मात्र अजूनही दुप्पट असते.तेही निम्मे करण्यासाठी मिऑसिस २ घडून येतं. मिऑसिस २ हे मायटॉसिससारखंच असतं.इथे दोन्ही पेशींमधले सेंट्रिओल्स पेशींच्या टोकाला जातात आणि पुढच्या गोष्टी घडतात. ( सजीव,अच्युत गोडबोले,
अमृता देशपांडे,मधुश्री पब्लिकेशन )
आता मिऑसिसमध्ये पुन्हा या दोन्ही पेशी DNA रेप्लिकेशनच्या दुसऱ्या फेरीसाठी तयार होतात आणि पुन्हा सेंट्रिओल्सही आपली एक प्रत तयार करतात आणि पेशीच्या टोकाशी जायला लागतात.
पुन्हा प्रोफेज २ मध्ये न्यूक्लियसचं आवरण अदृश्य होतं आणि मेटाफेज २ मध्ये पुन्हा स्पिंडलला जोडल्या गेलेल्या सिस्टर क्रोमॅटिड्स मेटाफेज प्लेटवर म्हणजेच पेशीच्या मध्यभागी येतात आणि अॅनाफेज २ मध्ये सिस्टर क्रोमॅटिड्स पुन्हा वेगळ्या होतात आणि पुन्हा पेशीच्या टोकाशी जायला लागतात.
टिलोफेज २
आणि शेवटची पायरी म्हणजे या टोकाशी आलेल्या क्रोमॅटिड्स पुन्हा गुंडाळी सुटायला लागते.आणि त्यांच्या भोवती न्यूक्लियस तयार होतं.आणि पुन्हा क्लिव्हेज आणि सायटोकायनेसिस होऊन दोन पेशी पुन्हा वेगळ्या होतात. या चार नव्या पेशी आता बीजांड पेशी किंवा शुक्रजंतूच्या पेशी असतात.
■ समाप्त ■