लैंगिक प्रजननामध्ये दोन वेगवेगळ्या लिंगांच्या प्राण्यांची गॅमेट्स (सेक्स सेल्स) एकत्र येऊन त्यापासून नवा जीव जन्म घेतो.मादीकडून बीजांड आणि नराकडून शुक्रजंतू येतात.मासे,बेडूक आणि पाण्यातल्या अनेक जलचरांमध्ये फर्टिलायझेशन (फलन) हे पाण्यातच होतं. नर आणि मादी आपापली बीजं पाण्यात सोडतात आणि ती पाण्यातच फलित होतात.हे फलन मादीच्या शरीराच्या बाहेर होत असल्यानं या प्रकाराला एक्सटर्नल फर्टिलायझेशन म्हणतात.पण तेच फलन सस्तन आणि पाण्याबाहेर राहणाऱ्या प्राण्यांमध्ये मादीच्या शरीरात होतं म्हणून त्याला इंटर्नल फर्टिलायझेशन म्हणतात.यात बीजांड हे मादीच्या शरीरात स्थिर असतं आणि शुक्रजंतूंनाच बीजांडापर्यंत यावं लागतं.फर्टिलायझेशन (फलन) मादीच्या शरीरातलं असो किंवा मादीच्या शरीराच्या बाहेरचं असो, शुक्रजंतूंचा प्रवास हा द्रव माध्यमातून होतो.कधी हे माध्यम नदी किंवा समुद्रातलं पाणी असेल किंवा कधी ते मादीच्या शरीरातला जननमार्ग असेल.त्यातही शुक्रजंतूंना पोहायला द्रव माध्यम उपलब्ध असतं. शुक्रजंतूंचा आकार पाहता ते खरं तर फार लांब अंतरावरून प्रवास करून बीजांडापर्यंत येतात. प्राण्यांमध्ये बीजांड हे कायमच शुक्रजंतूपेक्षा मोठं असतं आणि जेव्हा बीजांड स्थिर असतं तेव्हा शुक्रजंतूच बीजांडापर्यंत येतात.
बेडकासारख्या अँफिबियन प्राण्यांमध्ये शुक्रजंतू आणि बीजांड हे दोन्हीही पाण्यात तरंगणारे,वाहणारे किंवा पोहणारे असू शकतात.
इंटर्नल फर्टिलायझेशन करणाऱ्या प्राण्यांमध्ये गॅमेट्स वाहून नेणारे लैंगिक अवयव असतात.पक्ष्यांमध्ये त्यांना क्लोएका म्हणतात. त्यामुळेच पक्ष्यांच्या समागमाला 'क्लोएकल किस' म्हणतात.तर प्राण्यांमध्ये नराचं लिंग आणि मादीची योनी असते.पक्ष्यांमध्ये समागम झाल्यानंतर पक्ष्याचं अंडं मादीच्या पोटातच फलित होतं. आणि त्यावर कॅल्शियमचं आवरण येऊन ते अंडं बाहेर पडतं.आणि मग त्यात पिलाची वाढ मात्र त्या अंड्यात मादीच्या शरीराच्या बाहेर होते.म्हणजेच पक्ष्यांमध्ये फर्टिलायझेशन तर मादीच्या शरीरात होतं,पण गर्भाची वाढ मात्र मादीच्या शरीराबाहेर होते.सस्तन प्राण्यांमध्ये मात्र फर्टिलायझेशन आणि गर्भाची वाढ हे दोन्हीही मादीच्या शरीरातच होतात. फर्टिलायझेशनचे असे वेगवेगळे प्रकार असले तरी शुक्रजंतूनं बीजांडपेशीचं फर्टिलायझेशन करणं ही प्रक्रिया मात्र सगळ्या प्राण्यांमध्ये (अॅनिमल किंग्डममध्येच) सारखीच असते हे मात्र सजीवांमधल्या अॅनिमल किंग्डमचं एक फार मोठं वैशिष्ट्य म्हणावं लागेल.असं सगळं असलं तरी माणसाला प्राण्यांमध्ये फर्टिलायझेशन कसं होतं हे मात्र कळत नव्हतं.कारण आपण अनेकदा प्राणी समागम करताना पाहू शकतो, गर्भामध्ये वेगवेगळ्या अवस्थेत असलेले प्राणी आणि मानवी अर्थक पाहू शकतो,
अंड्यातून पिलू बाहेर येताना पाहू शकतो आणि प्राण्याच्या पिलाचा जन्म होतानाही पाहू शकतो.पण समागम ते प्राण्याचा जन्म हा प्रवास मात्र अनेक शतकं कळण्याच्या पलीकडे होता. त्यातूनही बीजांड आणि शुक्राणू यांची भूमिका नेमकी काय असते याचं कोडं खूपच मोठं होतं.
१८७५ साली मात्र जर्मन वैज्ञानिक ऑस्कर हर्टविग यानं समुद्रातल्या सिअर्चिन या प्राण्याचे गॅमेट्स एकत्र येऊन होणारी फर्टिलायझेशनची प्रक्रिया पाहिली.या नंतर मात्र माणसाला फर्टिलायझेशन या प्रक्रियेबद्दलचं गूढ उकलत गेलं.बहुतांश प्राण्यांमध्ये शुक्राणू हे बीजांडाकडे पोहत जातात.पण शुक्राणूंसाठी हा प्रवास खूप अवघड आणि अनेक अडथळ्यांचा असतो.एका बीजांडाला फलित करायला लाखो किंवा काही वेळा कोट्यवधी शुक्रजंतू एका समागमातून मादीच्या योनीमध्ये सोडले जातात. पण माणसामध्ये प्रत्यक्ष बीजांडापर्यंत फक्त २००च शुक्रजंतू पोहोचतात तर उंदरामध्ये त्यांची संख्या ही केवळ २० इतकी कमी असते.
एक्सटर्नल फर्टिलायझेशनमध्ये अनेक बीजांड आणि शुक्रजंतू पाण्यात सोडली जातात.पण नदी आणि समुद्रात अशा प्रकारची अनेक बीजांड आणि शुक्रजंतू असणार.पण मग नेमक्या आपापल्या जातीच्या प्राण्यांचे शुक्राणू आपल्याच जातीच्या मादीची अंडी कशी फलित करतात? या प्रश्नानं माणूस कायमच आश्चर्यचकित झालाय. याचं उत्तर अमेरिकन एंब्रियॉलॉजिस्ट फ्रैंक लिली (Frank Lillie) यानं १९१२ साली दिलं. पाण्यात तरंगणाऱ्या फलित न झालेल्या बीजांडातून काही विशिष्ट प्रकारची रसायनं पाण्यात सोडली जातात आणि ती चक्क स्पर्मच्या पेशी आवरणातून आत बाहेर जाऊ शकतात.ही रसायनं स्पर्मला ओळखू येतात आणि त्यांचं कॉन्सन्ट्रेशन कुठे वाढत चाललं आहे हे त्या स्पर्मला कळतं आणि तो स्पर्म मग त्या दिशेनं जायला लागतो! हे फ्रैंकला एका फारच साध्या पण अभिनव प्रयोगातून लक्षात आलं.त्यानं एका पाण्यानं भरलेल्या बाऊलमध्ये सिअर्चिनचे काही स्पर्म घेतले.खरं तर त्या पाण्यात बीजांड नसल्यामुळे ते भरकटल्यासारखेच इकडेतिकडे उगाचच फिरत होते.पण थोड्या वेळानं फ्रैंकनं सिअर्चिनचं बीजांड ठेवलेल्या बाऊलमधल्या पाण्याचा एक थेंब फक्त स्पर्म असलेल्या बाऊलमध्ये टाकला.
काहीच वेळात त्या पाण्याच्या थेंबाभोवती चक्क काही स्पर्मनी फेर धरला होता। याचाच अर्थ फलित न झालेलं बीजांड पाण्यात नक्की काहीतरी ओळख पटणारी रसायनं सोडत असणार हे सिद्ध झालं होतं.
यानंतर हे रसायन नेमकं काय होतं हे १९८१ साली फार्माकोलॉजिस्ट जे रॅडॉल हान्सब्रोग (J Randall Hansbrough) आणि डेव्हिड गार्बर्स (David Garbers) यांनी शोधून काढलं. त्याला त्यांनी रिसॅक्ट असं नाव दिलं. २००३ मध्ये जर्मन बायॉफिजिसिस्ट अर्लिच बेंजामिन कौप (Urlich Benjamin Kaupp) यानं तर असं दाखवून दिलं,की स्पर्म केवळ एका रिसॅक्टच्या रेणूलासुद्धा ओळखून त्यानुसार आपल्या पोहण्याची दिशा ठरवू शकतो!
तर सस्तन प्राण्यांमधल्या इंटर्नल फर्टिलायझेशनमध्ये स्पर्म्जना ऱ्हिओटॅक्सिस नावाच्या हालचालीमुळे मार्गदर्शन मिळतं.
स्पर्म्जचा हा प्रवास उंदरांवर आणि माणसांवर प्रयोग करून कियोशी मिकी (Kiyoshi Miki) आणि डेव्हिड क्लॅफम (David Clapham) यांनी २०१३ मध्ये शोधून काढला.मादी उंदीर आणि स्त्रिया यांच्या प्रजनन मार्गाच्या योनी,गर्भाशय आणि फॅलोपियन ट्यूब त्वचेतून एक प्रकारचा द्रव योनीमार्गाद्वारे सवत असतो.त्यामुळे योनीमार्गात असलेला म्युकस आणि इतर टाकाऊ पदार्थ बाजूला सारले जाऊन स्मर्जना बीजांडापर्यंत पोहोचण्याचा मार्ग मोकळा होतो.पण गंमत म्हणजे नेमके स्पर्म्जही त्याच मार्गावरून पण उलट दिशेनं प्रवास करत असतात.मग यातूनच त्या स्पर्म्जना आपल्याला नेमकं कुठं जायचं आहे याची दिशा कळते आणि ज्या रस्त्यात जास्त राडारोडा असेल त्या रस्त्यातून आपल्याला जायचं आहे हे त्या स्पर्म्जना कळतं. गंमत म्हणजे याच पद्धतीमुळे स्पर्म्जच यातून मार्गक्रमण करू शकतात. त्यामुळे केवळ सक्षम स्पर्म्जच बीजांडापर्यंत पोहोचतात आणि बीजांडाला फलित करतात.
आणखी एका संशोधनानुसार बीजांडाच्या जवळपास कायम प्रोजेस्टेरॉन सवलं जातं.त्यामुळे ज्या दिशेकडून येणाऱ्या राडारोड्यात प्रोजेस्टेरॉन जास्त असेल त्या दिशेनं मग स्पर्म्ज आपला प्रवास करतात असं दिसून आलं आहे.
एकदा का काही स्पर्म्ज बीजांडापाशी पोहोचले की त्यांच्यापुढे पुन्हा बीजांडावरचे आणखी तीन अडथळे पार करण्याचं आव्हान असतं.
पहिला अडथळा करोना रेडिएटाचा असतो. दुसरा हा जेली लेयरचा असतो, तिसरा अडथळा हा व्हायटेलाइन एनव्हलपचा असतो. त्यानंतरच खऱ्या अर्थानं या गॅमेट्सचं मिलन होतं.
सस्तन प्राण्यांमध्ये ही जेली इलास्टिक आणि घट्ट द्रवाची असते.क्युम्युलस पेशींची ती बनलेली असते. या पेशी बीजांडाला पोषण करत असतात.स्पर्म आपली काही एन्झाइम्स आणि आपलं बळ (ब्रूट फोर्स) वापरून ही हा जेलीचा थर भेदून आत पोहोचतात.त्यानंतर पुढचा अडथळा बीजांडाच्या एनव्हलपचा (आवरणाचा) असतो.सस्तन प्राण्याच्या बीजांडाच्या एनव्हलपला आपण झोना पेल्युसिडा म्हणतो.जेव्हा स्पर्म या झोना पेल्युसिडापाशी पोहोचतो,तेव्हा तो तिचं ग्लायकोप्रोटीन (झेडपी १,झेडपी२इ.) ओळखतो. गंमत म्हणजे प्रत्येक प्राण्याच्या बीजांडावर असलेल्या झोना पेल्युसिडावर वेगळं ग्लायकोप्रोटीन असतं आणि ते त्याच जातीच्या नराच्या स्पर्मला ओळखू येतं. त्यामुळेच स्पर्म इथपर्यंत पोहोचूनही आपल्याच स्पिशीजच्या मादीकडून फलित होतो.हे पाहिलं की निसर्गाच्या किमयेला दाद द्यावी तितकी थोडीच असं वाटतं.आणि मग स्पर्मनं झोना पेल्युसिडा ओळखली की तो स्पर्म आपल्या डोक्यावरच्या अॅक्रोसोम नावाच्या टोपीत असलेलं एन्झाइम त्यावर सोडतो आणि त्यात चक्क ती झोना पेल्युसिडा विरघळते आणि त्यातून स्पर्म आत जातो. आता तो पेशीच्या शेवटच्या अडधळ्यापर्यंत म्हणजेच सेल मेंब्रेनपर्यंत पोहोचतो आणि शेवटी एकाच भाग्यवंत स्पर्मला बीजांडाच्या आतमध्ये प्रवेश मिळतो आणि त्या स्पर्ममधलं जेनेटिक मटेरियल शेवटी त्या बीजांडात सोडतो.आता झोना पेल्युसिडा चक्क आपल्यावरचे राहिलेले ग्लायकोप्रोटीन्स झडून टाकते आणि त्यामुळे त्यानंतर दुसऱ्या स्पर्मला आत येता येत नाही.या घटनेला ब्लॉकिंग पॉलिस्पर्मी म्हणतात.आता बीजांड तर फलित होण्याची वाटच पाहत असतं आणि त्यासाठी ते आपली सेल सायकल थांबवून बसलेलं असतं.सेल सायकल थांबते म्हणजे त्यात विशिष्ट ब्लॉक्स तयार होतात,हे आपण सेल सायकल या प्रकरणात पाहिलंच आहे.
बीजांडाला फलित करताना स्पर्म नेमकं तेच ब्लॉक सोडवणारं एन्झाइम बीजांडात सोडतो.शिवाय,
आपण इतक्या लांबून जपून आणलेले क्रोमोसोम्सही बीजांडाच्या हवाली करतो आणि स्पर्म म्हणून स्वतःचं अस्तित्व बीजांडाच्या स्वाधीन करून संपून जातो. इथेच झायगोट निर्माण होतो.
आता बीजांडामध्ये सगळ्या गुणसूत्राच्या पुन्हा जोड्या होतात आणि बीजांडाची थांबलेली सेल सायकल मायटॉसिसनं सुरू होते.याला गर्भधारणा झाली असं म्हटलं जातं.वेगानं विभाजित होणाऱ्या झायगोटला आता एंब्रियो म्हटलं जातं.
अच्युत गोडबोले,अमृता देशपांडे,मधुश्री पब्लिकेशन सजीव.
एका फलित पेशीपासून (झायगोटपासून) गर्भाशयात संपूर्ण वाढ झालेलं अर्भक तयार होणं ही घटना खरं तर प्रचंड वेगात होणारी,क्लिष्ट आणि त्याचबरोबर अत्यंत नाट्यमय असते.
माणसासाठी हा काळ साधारणपणे नऊ महिने आणि दहा दिवसांचा असतो.एखाद्या स्त्रीची पाळी चुकल्यानंतर पुढच्या नऊ महिन्यांनंतर ती अर्भकाला जन्म देते हे पूर्वी सगळ्यांनीच पाहिलं होतं. पण गर्भधारणा होते म्हणजे नेमकं काय होतं? मातेच्या पोटात गर्भ कसा वाढतो? मुलगा होणार की मुलगी होणार? जन्माला आलेलं अर्भक आई-वडिलांचे कोणकोणते गुण घेणार? यावर पूर्वी संशोधन झालेलं नसल्यामुळे याबद्दल तेव्हा अनेक मजेशीर कल्पना होत्या. आता मात्र विज्ञानाच्या प्रगतीमुळे गर्भाची वाढ होऊन मूल कसं जन्माला येतं याविषयी आपल्याला बरंचसं माहीत झालंय.
पूर्वी हिप्पोक्रॅट्स आणि इतर ग्रीक विचारवंत यांनी पॅब्जेनेसिस (सर्वोत्पत्तिवाद) ची कल्पना मांडली होती. पुरुषाच्या शरीरातल्या प्रत्येक अवयवातून काही कण हे त्याच्या वीर्यामध्ये जातात,तसंच स्त्रीच्या प्रत्येक अवयवातून वेगवेगळे कण तिच्या गर्भाशयातल्या बीजांडात जातात आणि पुनरुत्पादनाच्या वेळी प्रत्येक अवयवासाठी असलेले वडिलांचे आणि आईचे कण एकत्र येतात आणि त्यातूनच होणाऱ्या मुलाचे वेगवेगळे अवयव बनतात आणि त्यामुळेच साहजिकच मुलामध्ये आई आणि वडिलांचे असे दोघांचेही गुण येतात अशी ही थिअरी होती.गंमत म्हणजे उत्क्रांतिवादाची प्रसिद्ध थिअरी मांडणाऱ्या डार्विननंही ही थिअरी उचलून धरल्यामुळे तिच्याविरुद्ध बोलणं हे एकोणिसाव्या शतकापर्यंत अवघडच होतं !
पण ऑगस्ट वाईजमन (१८३४-१९१४) या जर्मन जैववैज्ञानिकानं उंदरांवर प्रयोग करून ही थिअरी खोडून काढली.त्यानं काही उंदरांच्या शेपट्या कापल्या.त्यामुळे पॅन्जेनेसिसप्रमाणे त्यांच्या पुढच्या पिढीत ते शेपटीचे 'कण' जाऊ शकणार नव्हते. पण तरीही त्या उंदरांना पिलं झाल्यानंतर,तर त्यांना मात्र लांबच शेपट्या होत्या! त्यानं पुढच्या अनेक पिढ्यांतल्या उंदरांच्या शेपट्या कापल्या तरी शेवटी पुढच्या पिढीतल्या उंदरांना नॉर्मल शेपटी येतच राहिली.
खरं तर शेपटी कापल्यानंतर पुनरुत्पादनाच्या वेळी शेपटीतले ते कण नवीन पिढीत जायला नको होते.पण तसं होत नव्हतं.याचा अर्थ 'कुणीही एका पिढीत कमावलेले किंवा गमावलेले गुण हे नवीन पिढीत जात नाहीत' असं सांगून त्यानं 'जर्म थिअरी' मांडली.त्यातून त्यानं सोमॅटिक सेल्स (शरीराच्या इतर पेशी) या आनुवंशिकतेचे गुण वाहत नाहीत तर 'जर्म सेल्स'च (म्हणजे बीजांड आणि शुक्रजंतू (गॅमेट्स)) आनुवंशिकतेचे गुण वाहतात असं त्यानं दाखवून दिलं आणि 'पॅन्जेनेसिस'ची कल्पना खोडून काढली.
याबद्दलची आणखी एक संकल्पना म्हणजे पृथ्वीवर अस्तित्वात असलेला प्रत्येक जीव हा आधीच कोणत्यातरी 'जर्म सेल'मध्ये अगदी सूक्ष्म पण पूर्ण स्वरूपात अस्तित्वात असतो.या सूक्ष्मजीवाला 'होमोक्युल्स' म्हणत.मातेच्या गर्भात आल्यावर या होमोक्युल्सचा फक्त आकार तेवढा वाढतो. आणि जन्माच्या वेळी त्या सजीवाचं पूर्ण वाढ झालेलं अर्भक मातेच्या गर्भातून बाहेर येतं,असं ही थिअरी सांगत होती.
अपुर्ण राहिलेला भाग पुढील भागामध्ये…