वनस्पतींचा अभ्यास करताना ग्रेगॉर मेंडेल नावाच्या धर्मगुरूनं आनुवंशिकतेचं गूढ उलगडलं.त्याच्या सिद्धान्तामुळे माणसांमध्ये येणाऱ्या आनुवंशिक विकृतीबद्दलचा अभ्यास करणं शक्य झालं.माणसाच्या शरीरातल्या प्रत्येक पेशीमध्ये ४६ गुणसूत्रं (क्रोमोसोम्स) म्हणजे गुणसूत्रांच्या २३ जोड्या असतात.पण अनेक वेळा गुणसूत्रांमध्ये आधिक्य किंवा कमतरता निर्माण झाली तर पुढल्या पिढीत विकृती निर्माण होऊ शकते. त्यामुळे 'एक्सपेरिमेंट इन प्लँट हायब्रिडायझेशन' या मेंडेलच्या ग्रंथाचं योगदान मानवजातीच्या कल्याणासाठी उपकारक ठरलं!
चार्ल्स डार्विन यानं उत्क्रांतिवादाची तत्त्वं मांडली, पण आनुवंशिकतेविषयी तो पूर्णपणे अनभिज्ञ होता.
विज्ञानाच्या शाखेत आनुवंशशास्त्र ही शाखा दाखल झाली,तिनं मानवी शरीरातली किती तरी रहस्य उलगडली,यामुळे अनेक विकृती का होतात याविषयी
देखील माणूस सतर्क झाला.आणि पुढे त्या विकृतींची कारणं कळल्यामुळे त्यावरचे उपायही शास्त्रज्ञांनी शोधून काढले.या आनुवंशिकतेचं गूढ वनस्पतींचा अभ्यास करताना ग्रेगॉर मेंडल नावाच्या धर्मगुरूला कसं उलगडलं ही एक खूपच रोचक कहाणी आहे. मेंडेलच्या झपाटले-
पणातून 'एक्सपरिमेंट इन प्लॅट हायब्रिडायझेशन' हा ग्रंथ कसा प्रकाशझोतात आला आणि त्यावर आधारलेली आनुवंश-शास्त्राची शाखा कशी विकसित झाली हे जाणून घेणं खूपच विलक्षण आहे.!
'एक्सपरिमेंट इन प्लॅट हायब्रिडायझेशन' हा पेपर १८६५ मध्ये प्रकाशित झाला; पण त्या वेळी त्याची फारशी दखल घेतली गेली नाही. या ग्रंथात ग्रेगॉर मेंडेलनं वनस्पतींवरचे प्रयोग लिहिले आहेत.काही झाडांना पांढऱ्याच रंगाची फुलं का येतात?लाल रंगाची का येत नाहीत ? एखाद्या झाडाला ठरावीक प्रकारचाच वाटाणा का येतो? अशा आपल्या मनात निर्माण होणाऱ्या प्रश्नांवर उत्तरं शोधण्यासाठी तो आपल्या सहकाऱ्यांबरोबरही चर्चा करत असे. खरं तर यासाठी मेंडेलनं अनेक पुस्तकंही वाचली; पण तरीही त्याला आपल्या प्रश्नांची उत्तरं नीटपणे मिळाली नव्हती. आपल्या प्रश्नांची उत्तरं आता आपल्यालाच शोधावी लागतील,या विचारापर्यंत मेंडेल येऊन पोहोचला आणि त्यानं आपल्या बागेत काही प्रयोग करायला सुरुवात केली.
मेंडेलला फर्टिलायझेशन करून नवीन पिढीत येणारे गुणधर्म तपासायचे होते आणि त्यासाठी त्याला भराभर नवीन तयार होणाऱ्या पिढ्या हव्या होत्या.त्यामुळे त्यासाठी आपण वाटाण्याच्या रोपांची लागवड केली तरच आपल्याला हवे ते परिणाम मिळतील,असं त्याला वाटलं.
ही रोपं निवडण्यामागे काही कारणं होती.वाटाण्याचं झाड हे वर्षभरात कुठल्याही ऋतूत लावलं तरी चालणारं होतं. त्याचं जीवनचक्र तीन-चार महिन्यांत पूर्ण होतं.तसंच वाटाण्याच्या रोपांमधलं वैविध्य ठळकपणे शोधता येत होतं.उदाहरणार्थ,हिरवा आणि पिवळा वाटाणा किंवा वाटाण्याचा पृष्ठभाग (गुळगुळीत किंवा सुरकुतलेला) तसंच या वाटाण्याच्या आधी येणाऱ्या फुलाचा रंगही वेगळा असतो.पांढऱ्या आणि गुलाबी रंगाच्या वाटाण्यांच्या रोपांची मेंडेलनं लागवड केली. अशा रीतीनं मेंडेलच्या प्रयोगाचं काम आपल्या बागेतच सुरू झालं.
मेंडेलच्या चिकाटीला तोडच नव्हती. त्यानंतरच्या आठ वर्षांत मेडेलनं आपल्या बागेत ३०००० रोपांची लागवड केली.त्यातल्या १० हजार रोपांच्या वाढीतल्या बारीकसारीक बदलांच्या नोंदी तो ठेवत राहिला.त्यानं वाटाण्यांच्या तपासणीसाठी त्यांचे सात गुणधर्म नक्की केले.म्हणजे वाटाण्याचा पृष्ठभाग गुळगुळीत आहे की खडबडीत,तो वाटाणा पिवळा आहे की हिरवा, वाटाण्याची वेल उंच आहे की ठेंगणी,
तिच्या टोकाला फुलं येतात की मध्ये खोडावर येतात वगैरे.
खरं तर हे काम खूपच कंटाळवाणं होतं; पण मेंडेलनं मात्र कधी कंटाळा किंवा आळस केला नाही.गणिताचा वापर करून तो अनेक प्रयोग करत असे.वेगवेगळ्या रंगांच्या फुलांच्या झाडांचं तो फलनसंकर(क्रॉसफर्टिलायझेशन) करत असे.दोन संकरित झाडांचं पुन्हा क्रॉस फर्टिलायझेशन केल्यानंतर त्याला आणखी गमतीदार परिणाम दिसायचे.उंच झाडां-बरोबर उंच झाडं हायब्रिड केली तेव्हा नव्या पिढीतली झाड उंच निघायची.ठेंगणी झाड ठेंगण्या झाडांबरोबर हायब्रिड केली तर ती ठेंगणी निघायची.मात्र उंच झाडांबरोबर ठेंगणी झाड हायब्रिड केली तेव्हा येणारी झाडं उंच निघाली.तेव्हा तो थोडा गोंधळात पडला. नंतर त्याला असं वाटलं की,सजीवातल्या प्रत्येक पेशीमध्ये प्रत्येक गुणधर्मासाठी प्रत्येक गुणधर्मासाठी दोन घटक असावे लागतात.खरं तर ही कल्पना 'जीन'च्या जवळ जाणारी होती आणि मेंडेल त्याला 'एलिमेंट' असं संबोधत असे.म्हणजे वाटाण्याच्या रंगासाठी त्याच्या प्रत्येक पेशीमध्ये असलेले दोन घटक त्याच्या आई-वडिलांकडून प्रत्येक एक असे आलेले असतात.हे जसं रंगासाठी असतं,तसंच ते त्या झाडाच्या उंचीसाठी देखील असतं.थोडक्यात,प्रत्येक गुणधर्मासाठी दोन-दोन घटक असतात.म्हणजेच वाटाण्याच्या वेलीचं उदाहरण बघितलं, तर त्यातली आई ही वेल उंच असेल,आणि
त्या वेलीच्या प्रत्येक पेशीत उंचीचे घटक दोन्हीही उंच-उंच असे असले आणि वाटाण्यातले वडील ही वेल समजा ठेंगणी असली,तर त्या वडील वेलीच्या प्रत्येक पेशीत उंचीचे घटक ठेंगणा ठेंगणा असे असले तर त्याच्या संकरफलना (क्रॉसफर्टिलायझेशन) मधून जी वेल निर्माण होईल,त्या वेलीच्या प्रत्येक पेशीत उंच,ठेंगणा असे आई-वडिलांकडून प्रत्येकी एक असे उंचीचे घटक येतील.
मग आता ही नवी वेलं उंच असेल की ठेंगणी हे कसं ठरवायचं ? हा प्रश्न जेव्हा मेंडेलसमोर आला,तेव्हा त्याने एक अनोखी मांडणी केली. प्रत्येक गुणधर्मासाठी एक प्रबळ (डॉमिनंट) आणि एक दुर्बळ (रिसेस्हिव्ह) असे प्रकार असल्याचं त्याचं म्हणणं होतं.म्हणजेच वाटाण्याच्या वेलीमध्ये उंचीसाठी उंच ठेंगणा यातला 'उंच' हा प्रबळ समजला जाईल आणि अर्थातच 'ठेंगणा' हा दुर्बल समजला जाईल. थोडक्यात,वेलीमध्ये पुढल्या उंचीसाठी उंच आणि ठेंगणा दोन्हीही घटक असतील तेव्हा ती वेल उंच निघेल कारण 'उंच' हा प्रबळ असल्यामुळेच तितकाच प्रभावी असल्याचं मेंडेलचं मत होतं.
म्हणजेच वाटाण्याच्या एका हिरव्या वेलीमध्ये हे दोन घटक हिरवा हिरवा असे आहेत आणि दुसऱ्या हिरव्या वेलीमध्ये ते तसेच हिरवा हिरवा असतील तर जेव्हा दोघांचे हायब्रिड तयार होईल तेव्हा नवीन वेलीत सगळेच घटक हिरवे असल्यानं नवीन वेलही हिरवीच निघेल;पण त्यानंतर दुसऱ्या पिढीत मात्र हायब्रिड करताना मेंडेलला वेगळेच गंमतशीर परिणाम मिळाले.त्यानं हिरवी दिसणारी पण संकरित झालेल्या दोन वेली घेतल्या.ज्यांच्यात उंचीचे घटक प्रत्येकी हिरवा,
पिवळा असे होते. त्यानं त्यांचं पुन्हा संकरफलन (क्रॉस
फर्टिलायझेशन) केलं,तेव्हा त्याला दुसऱ्या पिढीतल्या वेलींपैकी ६०२२ हिरव्या, तर २००१ पिवळ्या वेली दिसल्या.तसंच गुळगुळीत वाटाणे जेव्हा त्याला ५७७४ वेलींवर मिळाले, तेव्हा खरखरीत पृष्ठभागाचे त्याला १८५० वेलीवर मिळाले. उंच आणि ठेंगण्या वेलींचे वाटाणे यांच्यातही हे प्रमाण ७८७:२७७ असं मिळालं. म्हणजेच इथेही हे प्रमाण जवळजवळ ३:१ असं होतं.हे असं का होतं,याचं उत्तर मेंडेलनं गणित आणि संख्याशास्त्र वापरून शोधलं.
प्रत्येकी हिरवा आणि पिवळा असे दोन्ही घटक असलेली दोन हायब्रिड वेली पुन्हा क्रॉस फर्टिलाइझ केल्या तर प्रत्येक आई-वडील वेलीतून नवीन वेलीत रंगाचा कुठला तरी प्रत्येकी एक घटक येईल.म्हणजे आपल्याला नवीन वेलीमध्ये रंगाचे घटक चार तऱ्हेनं मिळू शकतात.हिरवा-हिरवा,हिरवा- पिवळा,पिवळा-हिरवा आणि पिवळा- पिवळा.संख्याशास्त्राच्या नियमाप्रमाणे या चारही शक्यता समानच होत्या.
म्हणजे नवीन पिढीतल्या २५% मध्ये हिरवा-हिरवा हे घटक असतील.२५% मध्ये हिरवा-पिवळा असे.२५% मध्ये पिवळा-हिरवा आणि शेवटच्या २५% मध्ये पिवळा-पिवळा असे घटक असतील.यातल्या पहिल्या तीन प्रकारांत एक तरी हिरवा घटक असल्यानं आणि तो प्रबळ असल्यानं त्या सगळ्या वेली हिरव्या होतात आणि या ७५% वेली असतात.फक्त शेवटच्या प्रकारात एकही 'हिरवा' घटक नसल्यानं ती वेल पिवळी होते.या वेली फक्त २५% एवढ्याच असतात.यामुळे हिरव्या आणि पिवळ्या वेलींचं प्रमाण ३:१ असं येत होतं.
त्यानंतरच्या अभ्यासातून मेंडेलनं 'सेग्रिगेशन' आणि 'इंडिपेंडंट अॅसॉर्टमेंट' असे दोन नियम सांगितले.
यासाठी त्यानं वाटाण्याच्या पुढल्या ६ पिढ्यांवर अनेक प्रयोग केले आणि काही गणितं मांडली.त्यात त्यानं वाटाण्याच्या वेलीच्या उंचीचा आणि रंगाचा विशेषतःतो वाटाणा पिवळ्या रंगाचा असतो का हेही तपासून बघितलं.
त्यानं मांडलेल्या नियमातल्या सेग्रिगेशननुसार आई आणि वडील यांच्यातल्या गुणधर्मांसाठी दोन दोन घटक असतात आणि मूल जन्माला येताना एक एक घटक एकत्र होतात आणि ती जोडी मुलामध्ये येते या जन्मलेल्या मुलामध्ये आलेल्या दोन घटकांमधला जो घटक प्रबळ असतो त्यावरून त्या मुलाचा म्हणजेच उंची किती असेल हे ठरतं.
तसंच इंडिपेंडंट अॅसॉर्टमेंट या नियमाप्रमाणे बघितलं तर अशा दोन गुणधर्मामध्ये काही संबंध नसतो.
उदाहरणार्थ,वाटाण्याचा रंग हिरवा असेल आणि त्यावर सुरकुत्या असतील तर त्यांच्यातले सगळे गुणधर्म स्वतंत्रपणे काम करत असावेत असे मेंडलनं सांगितले.तसंच हे वाटाण्यावरचं संशोधन होतं त्यामुळे इतर सगळ्या सजीवांना हेच नियम लागू होतील असं काही नव्हतं.असं असलं तरी संशोधनाआधीच मेंडेलनं जेनेटिक्स म्हणजेच अनुवंशशास्त्र या शाखेतलं काम सुरू केलं होत म्हटलं तरी चालेल.
अखेर आठ वर्षांनंतर मेडेलला त्याच्या हव्या त्या प्रश्नांची उत्तरं सापडली.ती त्यानं एका प्रबंधात मांडली. ८ फेब्रुवारी १८६५ या दिवशी मेंडेलनं 'नॅचरल हिस्ट्री सोसायटी' इथल्या ४० बुद्धिमान विद्वान मंडळींसमोर आपला प्रबंध वाचून दाखवला.
टाळ्यांच्या कडकडाटात लोक प्रतिसाद देतील,असं मेंडेलला वाटलं; पण गणिती पद्धतीनं मांडणी केल्यामुळे मेंडेलचं म्हणणं बऱ्याच जणांना नीटसं समजलं नाही आणि मेंडेलनं काही तरी विशेष आणि महत्त्वाचं सांगितलं आहे,असं कुणालाच वाटलं नाही. उपस्थितांमधला तर एक मेंडेलला ऐकू जाईल अशा रीतीनं कुजबुजला,'आठ वर्षं वाटाण्यावर असे प्रयोग करत बसायचं म्हणजे मूर्खपणाच.' मेंडेलला वाईट वाटलं;पण तो निराश झाला नाही.
त्यानंतर एकच वर्षाने म्हणजे १८६६ या वर्षी मेंडेलनं आपल्या निरीक्षणावर आधारित एक संशोधनपर लेख तयार केला. तो त्यानं 'अॅन्युअल प्रोसिडिंग्ज ऑफ नॅचरल हिस्ट्री ऑफ सोसायटी' या जर्नलमध्ये प्रकाशित केला;पण दुर्दैवानं त्या वेळी मेंडेलच्या या रीसर्च पेपरची दखल विशेष घेतली गेली नाही.मेंडेलचा हा रीसर्च पेपर तिथल्या लायब्ररीत पुढली ३५ वर्ष धूळ खात पडून राहिला.
माझं संशोधन आज ना उद्या जगासमोर येईल आणि त्याचं महत्त्व जगाला एक दिवस नक्कीच कळेल,असं मेंडेलनं आपल्या मित्रांजवळ म्हणून ठेवलं होतं.
आनुवंशिकतेबद्दलचे सगळे सिद्धान्त जगासमोर यायला मेंडेलच्या मृत्यूनंतर १६ वर्षं जावी लागली.इंग्लंडमधला वनस्पतीशास्त्रज्ञ बॅटेसन याच्या हाती मेंडेलचे पेपर पडले आणि तो वेडाच झाला.त्यानं मेंडेलचे शोधनिबंध इंग्रजीत भाषांतरित केले.त्यानं १९०५ साली मेंडेलचं हे संशोधन ग्रंथरूपात जगासमोर प्रकाशित केलं. त्यानंच 'जेनेटिक' हा शब्द तयार करून पहिल्यांदा वापरला.
तसच याच दरम्यान हॉलंडचा ह्युगो द हाईस,जर्मनीतला कार्ल कॉरेन्स आणि आणि ऑस्ट्रियामधला एरिक व्हॉन शिओमाक या तीन शास्त्रज्ञांनी मेंडेलचे निष्कर्ष शोधून पुन्हा जगासमोर आणले.आता मात्र मेंडेलला जगभरातून विज्ञानाच्या जगात मान्यता मिळाली;पण ते सुख बघायला तो जिवंत नव्हता.
२२ जुलै १८२२ या दिवशी मोराविया देशामध्ये म्हणजे पूर्वीचं ऑस्ट्रिया आणि आताचं चेक प्रजासत्ताक इथं एका गरीब शेतकरी कुटुंबात ग्रेगॉर योहान मेंडेल याचा जन्म झाला.मेंडेल आपल्या आई- वडिलांबरोबर लहान असतानाच शेतातली कामं करायला लागला.या कामात त्याला खूप गोडी वाटत असे.मेंडेल अतिशय चुणचुणीत आणि चुळबुळ्या स्वभावाचा मुलगा होता.त्यामुळे काम करत असतानाही,त्याला प्रत्येक गोष्टीविषयीचं कुतूहल स्वस्थ बसू देत नसे.त्याला शेतातल्या पिकांबद्दल,
फळाफुलांच्या रंगांबद्दल,आजूबाजूच्या परिसराबद्दल अनेक प्रश्न पडायचे आणि मग तो आपल्या आई-वडिलांना असे प्रश्न विचारून भंडावून सोडत असे. बिचाऱ्यां-जवळ मेंडेलच्या कुठल्याच प्रश्नांची उत्तरं नसत.मात्र आपला मुलगा इतर मुलांपेक्षा खूप वेगळा आणि बुद्धिमान आहे हे त्यांच्या लक्षात आलं होतं.त्याला शाळेत घातलं पाहिजे, असंही त्यांना वाटत असे;पण त्यांची आर्थिक परिस्थिती इतकी बिकट होती की,दोन वेळा पोटभर जेवायचीच मारामार होती.अशा परिस्थितीत मेंडेलच्या शिक्षणाचा विचार करणंही त्यांना कठीण वाटे.तरीही मेंडेलच्या वडिलांनी काहीही करून आपल्या मुलाला शिकवायचंच, असा निर्धार केला आणि त्याला शाळेत दाखल केलं.
मेंडेल जसजसा मोठा होत होता,तसतशी त्याची झाडंझुडं,पानंफुलं,इतर वनस्पती यातली गोडी दिवसें-
दिवस वाढतच होती;पण घरची परिस्थिती आणखीनच हलाखीची होत होती.अशा अवस्थेत शिकायचं की घरची परिस्थिती सावरायची,असा पेच त्याच्यापुढे पडत असे.
मेंडेलनं यातून मार्ग काढण्यासाठी धार्मिक विषयातला अभ्यास करायचा ठरवलं.त्यासाठी त्यानं एका चर्चमध्ये प्रवेश घेतला.चर्चमध्ये दाखल होताच त्यानं ग्रेगॉर या संताला आदरांजली म्हणून त्याचं नाव धारण केलं.आता सगळेच त्याला ग्रेगॉर योहान मेंडेल या नावानं ओळखू लागले. धार्मिक विषयावरचं शिक्षण घेत असताना तिथल्या शिक्षकांना मेंडेलची भौतिकशास्त्र आणि गणित या विषयांतली गोडी लक्षात आली. त्यामुळे चर्चमधल्या वरिष्ठ पदावरच्या मंडळींनी त्याला व्हिएन्ना विद्यापीठात भौतिकशास्त्र या विषयातलं शिक्षण घेण्यासाठी पाठवलं. विद्यापीठात भौतिकशास्त्राच्या अभ्यासाबरोबरच मेंडेलनं आपल्या धार्मिक विषयातलं शिक्षणही लक्ष देऊन पूर्ण केलं.आपलं दोन वर्षांचं शिक्षण पूर्ण करून मेंडेल पुन्हा चर्चमध्ये परतला आणि
त्यानं फादर ग्रेगॉर मेंडेल म्हणून आपल काम सुरू केलं.मेंडेल ज्या चर्चमध्ये काम करत होता, त्या चर्चची स्वत:ची पाच एकराची जागा होती. या जागेत मोठी विस्तीर्ण अशी बाग होती.त्या बागेची निगा राखण्याचं काम मेंडेल स्वतः करत असे.बागेत तासन् तास कसा वेळ जातो.हे त्याचं त्यालाही कळत नसे.प्रत्येक रोपट्यावरून तो अतिशय मायेनं हात फिरवत असे.अशा वेळी लहानपणी जे प्रश्न त्याच्या मनाला पडत,ते पुन्हा उसळी मारून वर यायला लागले.यातूनच त्याचं संशोधन सुरू झालं आणि त्याचा शेवट त्यानं लिहिलेल्या रीसर्च पेपरमध्ये झाला.
६ जानेवारी १८८४ या दिवशी ग्रेगॉर मेंडेलचा मृत्यू झाला.अखेरच्या दिवसांमध्ये त्याला हृदय,किडनी आणि जलोदर यांचा त्रास होत होता.या काळात तो आपलं वजन कमी करण्यासाठी चर्चिलप्रमाणेच रोज २०- २० सिगार्स ओढत असे.आपलं संशोधन जगाला कळेल याचाही नाद त्यानं शेवटी सोडला होता.
वेगवेगळ्या भाज्या पिकवणं,मधमाशा,उंदीर आणि सफरचंद यांचा अभ्यास करणं आणि चर्चमध्ये धर्मोपदेशकाचं काम करणं यातच त्यानं आपला वेळ घालवला.
मेंडेलच्या सिद्धान्तामुळे माणसामध्ये येणारी आनुवंशिक विकृती याबद्दलचा अभ्यास करणं शक्य झालं.माणसाच्या शरीरातल्या प्रत्येक पेशीमध्ये ४६ गुणसूत्रं (क्रोमोसोम्स) म्हणजे गुणसूत्रांच्या २३ जोड्या असतात.पैकी २३ जोड्या या आईकडून,तर २३ जोड्या वडिलांकडून येतात; (जग बदलणारे ग्रंथ, दीपा देशमुख, मनोविकास प्रकाशन) पण अनेक वेळा गुणसूत्रांमध्ये आधिक्य किंवा कमतरता निर्माण झाली तर किवा एखादा भाग लोप पावला तर किंवा स्थानांतर झालं तर पुढल्या पिढीत विकृती निर्माण होऊ शकते.
दुभंगलेले ओठ,हिमोफिलिया,वर्णकठीणता, अशी काही उदाहरण आपल्याला सांगता येतील. त्याचप्रमाणे सिकलसेल अॅनिमिया, रातांधळेपणा,सिस्टिक फायब्रॉसिस असे जवळजवळ ४००० प्रकारचे मानवी आनुवंशिक विकार सापडले आहेत.या आजारांवर मात करण्यासाठी जेनेटिक इंजिनीअरिंग ही एक नवी शाखा सुरू झालीय. त्यासाठी जगभरातून मधुमेह,
हृदयविकार यांसारख्या विकारांवर उपचार करण्याचे प्रयत्न केले जाताहेत.
साधारणपणे दीडएकशे वर्षांपूर्वी वनस्पतींवर केलेल्या या प्रायोगिक सिद्धान्तांचा उपयोग आपल्याला आजही मेंडेलच्या संपूर्ण जीवसृष्टीच्या जनुक आणि आनुवंशिक शास्त्रात होतोय. मेंडेलच्या 'एक्सपरिमेंट् इन प्लॅट हायब्रिडायझेशन' या ग्रंथाचं योगदान मानवजातीच्या कल्याणासाठी उपकारक ठरलं आहे यात शंकाच नाही !
" माझं संशोधन आज ना उद्या जगासमोर येईल आणि त्याचं महत्त्व जगाला एक दिवस नक्कीच कळेल.-" ग्रेगॉर मेंडेल