મનુષ્ય જેનોમ: છ કરોડ વર્ષથી વાયરસનું ડી.એન.એ સચવાઈ રહ્યું છે?

પ્રકાશન તારીખ:10-05-2020

વાયરસ નું નામ પડે એટલે કે તરત જ, વિશ્વના દરેક માનવીના મગજમાં કોરોનાવાયરસ નામની  ટ્યુબલાઇટ ઝબકારામાં મારવા માંડેછે.  નોવેલ કોરોનાવાયરસ એટલે કે  કોવિડ-19  મનુષ્ય ઇતિહાસમાં એક મોટો તરખાટ મચાવી દીધો છે.  અત્યાર સુધી મનુષ્યે ઇબોલા,  એચઆઈવી, સાર્સ, પોલિયો અને જીકા વાયરસ સામે લડાઈ લડી છે.  પરંતુ કોવિડ-19 સામેની ટક્કર,  એક  જૈવિક અને  તબીબી  વિશ્વ યુદ્ધ  સાબિત થયું છે. વાયરસનું નામ પડતાં જ મનુષ્યના મનમાં હવે ફફડાટ પેસી જાય છે. પરંતુ ડરવાની જરૂર નથી.  મનુષ્ય  જેનોમમાં ડાયનોસોર કાળથી પેદા થયેલ વાયરસની હાજરી જોવા મળે છે. તેના જીનેટીક કોડ મનુષ્યના જીનેટીક કોડ સાથે સંપૂર્ણપણે એકરૂપ બની ગયા છે.  મનુષ્ય જેનોમમાંથી તેને અલગ તારવવા વૈજ્ઞાનિકો સંશોધન કરી રહ્યા છે.  આ સંશોધનમાં જોવા મળ્યું છે કે મનુષ્ય જેનોમમાં જીવતા પ્રાચીન વાયરસ એક અનોખા જૈવિક ઇતિહાસનું આલેખન કરી રહ્યા છે . આપણા પૂર્વજોને  વારસામાં મળે પ્રાચીન  વાયરસનું ડી.એન.એ, હાલના તબક્કે મનુષ્ય માટે દુશ્મન છે કે દોસ્ત?  વાયરસના ડીએનએના કોડને,  સરળ ભાષામાં ડી-કોડ કરીએ.  

રીટ્રો- વાયરસ: છુપા રુસ્તમ, ચોર અને સ્મગલર

વાયરસ એટલી સૂક્ષ્મ ચીજ છે કે તેને એક લાઈનમાં વર્ણવી શકાય.  જનીનની એક ટચુકડી દોરી ઉપર પ્રોટીનનું કોટીંગ કરો એટલે વાયરસ તૈયાર .દરેક વાયરસ લગભગ એક સરખી રીતે વર્તે છે. એકવાર યજમાન કોષમાં ઘૂસી જાય છે ત્યારબાદ કોષની,  મોલેક્યુલર એક્ટિવિટી ઉપર કાબુ મેળવી લે છે.પોતાના જેવાજ વાયરસની અસંખ્ય નકલ બનાવે છે. વાયરસ કોષ દીવાલ તોડીને બહાર નીકળે છે,  ફરીવાર દરેક વાયરસ પોતાના માટે કોષનો એક નવો  શિકાર કરવા તૈયાર થઈ જાય છે. મોટાભાગના વાઇરસ જેવા કે શરદી, ઈંફ્લુએન્ઝા  વગેરેના વાયરસની વાર્તા આમ પૂરી થઈ જાય છે.  પરંતુ એચઆઈવી એટલે કે એઈડ્સનો વાયરસ છુપા રુસ્તમ, ચોર અને સ્મગલર જેવા છે. તેમનું જિનેટિક મટીરીયલ ચોરીછૂપીથી મનુષ્યના જેનોમ એટલે કે ડીએનએમાં ગોઠવી નાખે છે.  એટલે આવા વાયરસને રીટ્રો- વાયરસ કહે છે. એકવાર મનુષ્યના ડીએનએમાં તેના કોડ ગોઠવાઈ જાય, પછી વાયરસ શાંત બેસી રહેશે તેની કોઈ ગેરંટી નથી. ડીએનએમાં વાયરસ લખેલ કોડને કોષ વાંચે છે. કોડ પ્રમાણે ડીએનએ તૈયાર કરે છે.  આ ડીએનએ જેનોમના અન્ય સ્થળે  કોપી અને  પેસ્ટ  પ્રક્રિયા ચાલુ કરી નાખે છે. જેના કારણે મનુષ્યના શરીરમાં વાઈરસના ડીએનએની અનેક કોપીઓ જેનોમમાં ઉમેરાતી રહે છે.  લાખો વર્ષોથી વાયરલ ડી.એન.એ સિકવન્સ આડેધડ બદલાતી રહે છે. હવે વાયરલ ડી.એન.એ યજમાન કોષમાંથી અલગ થવાની પોતાને શક્તિ ગુમાવી દે છે. 

          

કેટલીકવાર વાયરલ ડીએનએ જેનોમમાં એક જગ્યાએથી બીજી જગ્યાએ  કૂદકો મારતા રહે છે.   તેને જમ્પિંગ જીન્સ પણ કહે છે.  જો પ્રજનન કોષ એટલે કે શુક્રાણુ અથવા માદા ઈંડામાં વાયરલ ડી.એન.એ પહોંચે છે તો,  તેઓ નવી પેઢીમાં વારસામાં વાયરલ ડી.એન.એ મેળવતા રહે છે છેવટે મનુષ્યના શરીરમાં વાયરલ ડી.એન.એ જેનોમનો  હિસ્સો બની જાય છે. મનુષ્ય જેનોમ કેટલોક ભાગ આમ લાખો વર્ષ પ્રાચીન વાયરલ ડી.એન.એ દ્વારા વારસામાં મળેલ છે.  જેને વિજ્ઞાનની ભાષામાં “ટ્રાન્સપોસેબલ એલિમેન્ટ”  અથવા “ટ્રાન્સપોસોન” કહે છે.

જંક-ડિએનએ: પ્રાચીન વાયરલ ડી.એન.એ સિકવન્સ

મનુષ્ય જેનોમનો 80% હિસ્સો પ્રાચીન ડી.એન.એ સિકવન્સનો બનેલો છે. જે હાલના તબક્કે તૂટીને ઓળખી ન શકાય તેવી અવસ્થામાં પહોંચી ગયો છે. છેલ્લા ઘણા વર્ષોથી વાયરસમાંથી મેળવેલ ડીએનએ, વારંવાર પુનરાવર્તિત થતા, મનુષ્ય જેનોમમાં કચરો વધારતા રહે છે.  વૈજ્ઞાનિકો તેને જંક-ડિએનએ કહે છે.  જે માનવીય શરીરની જૈવિક પ્રક્રિયા ચલાવવા માટે કોઈપણ પ્રકારના કોડ ધરાવતા નથી.  અથવા એમ કહી શકાય કે આ જંક-ડિએનએ મનુષ્ય શરીરમાં કઈ ભૂમિકા ભજવે છે? તે હજી સ્પષ્ટ થઈ શક્યું નથી. વૈજ્ઞાનિકો જંક-ડિએનએમા વાયરલ એલિમેન્ટ કેટલા છે, તેની સરખામણી અને પૃથક્કરણ કરી રહ્યા છે.

15વર્ષ પહેલા અમેરિકન સંશોધકોએ શોધી કાઢ્યું હતું કે, મનુષ્ય શરીરમાં એક જનીન એવું છે જે માત્ર સ્ત્રીના ગર્ભાશયમાં ગર્ભની આજુબાજુ રક્ષાત્મક કવચ પેદા કરનાર પ્લેસેન્ટા(ગર્ભ-અપ/ઓર)માં સક્રિય બને છે.  જનીનને સિન્કીટીન નામે ઓળખવામાં આવે છે. આ જનીનના કારણે ગર્ભની ઉપર ખાસ પ્રકારના કોષનું એક આવરણ તૈયાર થઈ જાય છે જેને સિન્કીટીયમ કહે છે.  વૈજ્ઞાનિક અભ્યાસમાં જોવા મળ્યું છે કે સિન્કીટીન નામનું જનીન રીટ્રો- વાયરસના જનીન જેવું જ દેખાય છે.  અન્ય એક બીજું સિન્કીટીન જનીન પણ શોધવામાં આવ્યું છે.  જે જનીન માતાની રોગ પ્રતિરક્ષા પ્રણાલીને ગર્ભ સામે આક્રમણ કરતા બચાવે છે. સામાન્ય રીતે વિકાસ પામતા ગર્ભને શરૂઆતના તબક્કે માતાનું શરીર પરદેશી પદાર્થ ગણીને તેને નકારવાનું કામ કરે છે,  શરીરમાંથી દૂર કરવા માટે પ્રયત્નો કરે છે.  જ્યારે  સિન્કીટીન જનીન, માતાની રોગ પ્રતિરક્ષા પ્રણાલીને આમ કરતાં રોકે છે. મનુષ્ય અને નર-વાનર એટલે કે પ્રિમેટ્રસમાં (મહાવાનર કુળ) આ બે પ્રકારના જનીન જોવા મળેલ છે.  અન્ય સ્તનવંશી પ્રાણીમાં જોવા મળતા નથી.  ઉંદર પાસે પણ મનુષ્ય જેવાજ બે જનીન છે. જેના કારણે ગર્ભ ઉપર વિવિધ કોષો એકબીજા સાથે  જોડાઈને પ્લેસેન્ટા (ગર્ભ-અપ/ઓર) એક નવું લેયર તૈયાર કરે છે. ગર્ભ ઉપરનું રક્ષાત્મક કવચ, લાખો વર્ષો પહેલા ના વાયરસએ આપેલ ભેટ છે.

 મોલેક્યુલર સાઇલેન્સર:  વાયરલ એલિમેન્ટને કૂદાકૂદ કરતા રોકે છે.

           

૧૯૫૦ના દાયકામાં અમેરિકન  જિનેટિસ્ટ  બાબરા  મેકક્લીનટોક મહિલા દ્વારા,  મનુષ્ય ની જનીન પ્રક્રિયામાં વરસો પ્રાચીન વાયરલ સિકવન્સ કેવી રીતે અસર કરે છે, તેના ઉપર સંશોધન કર્યું હતું.  એમણે શોધી કાઢયું હતું કે મકાઈના છોડમાં જમ્પિંગ જીન રીટ્રો-વાયરસ જેવું કામ કરે છે. જમ્પિંગ જીન કેટલીકવાર અન્ય જનીનોને ચાલુ બંધ કરવાની ઑન-ઑફ સ્વીચ માફક પણ વર્તેછે.  મનુષ્ય કોષ વાયરલ એલિમેન્ટને કૂદાકૂદ કરતા રોકવા માટે ખાસ પ્રકારના એપી-જિનેટિક માર્કર એટલે કે એક પ્રકારના કેમિકલ ટેગ તેની સાથે જોડે છે, જેથી કોષ તેને ઓળખી શકે અને તેને નિષ્ક્રિય બનાવી દે છે.  આ પ્રકારના ખાસ કેમિકલ ટેગને મોલેક્યુલર સાઇલેન્સર કહે છે.  વાયરલ સિકવન્સ ની સાથે મોલેક્યુલર સાઇલેન્સર પણ પોતાનું વિસ્તાર ફેલાવતા રહે છે.  કેટલીકવાર ઊલટું બને છે વાયરસ ડીએનએ ભરપૂર હોય ત્યારે તેના જનીન વાયરલ સિક્વન્સ ને એક્ટિવ કરે છે.  એટલેકે રીટ્રો-વાયરસ જેવું કાર્ય કરે છે અને મનુષ્ય કોષ ફરીવાર સક્રિય વાયરસ પેદા કરે છે. 

2016માં યુનિવર્સિટી ઓફ ઊંટાહના સંશોધક કોઈ શોધી કાઢ્યું હતું કે મનુષ્યનો એક આંતરિક હિસ્સો બનેલ  રીટ્રો-વાયરસ,  આપણા પૂર્વજોને  સાડા ચાર કરોડથી માંડીને છ કરોડ વર્ષ પહેલા  મળ્યો હતો. જ્યારે ઇન્ટરફેરોન નામના અણુની હાજરી જોવા મળે ત્યારે,  પ્રાચીન  વાયરસનુ ,  મનુષ્ય શરીરમાં રહેલ AIM2  જનીનને સક્રિય કરે છે. ઇન્ટરફેરોન મનુષ્ય કોષ માટે ખતરાની ઘંટડી જેવું છે. AIM2 જનીન શરીરને સંદેશો આપે છેકે તેને વાઇરસનો ચેપ લાગ્યોછે . AIM2 જનીન ચેપ લાગેલ કોષને સ્વયં આત્મહત્યા કરી, કોષનો નાશ કરવા માટેની સૂચના આપે છે.  એક અર્થમાં ચેપી કોષનો વિનાશ કરી, શરીરમાં થતો  ચેપનો ફેલાવો  અટકાવે છે. AIM2 જનીન,  ડબલ એજેન્ટ જેવી ભૂમિકા ભજવે છે. તે ચેપગ્રસ્ત કોષને આત્મહત્યા કરવા પ્રેરે છે,   અને અન્ય વાઈરસના હુમલા સામે પણ બચાવે છે. એક અન્ય પ્રાચીન વાયરસનું ડિએનએ  મનુષ્યના ચેતાકોષોના વાયરીંગ માટે જવાબદાર છે.  જે વાયરલ ડિએનએ  ચેતાકોષોમાં રહેલ PRODH  જનીન પાસે આવેલું છે.

 ક્રેબ  ઝીંક  ફિંગર  પ્રોટીન: ઉત્ક્રાંતિની ખોવાયેલ કડી

મનુષ્ય શરીરમાં વાયરસની ઓળખ એટલે કે સિગ્નેચર જેવા જનીન શોધવાની કવાયત વૈજ્ઞાનિકો કરી રહ્યા છે ત્યારે તેમને એક અનોખા  પ્રોટીનના અણુઓની  ઓળખ મળી છે,  જેને ક્રેબ  ઝીંક  ફિંગર  પ્રોટીન (KRAB ZFPs) કહે છે. આ પ્રોટીનના અણુને જેનોમમાં રહે વાયરલ સિકવન્સ ઓળખીને તેને ત્યાં જ ચીટકી રહે તેવી પીન મારે છે. સ્વિટ્ઝરલેન્ડની યુનિવર્સિટી ઓફ લાઉઝેનના પ્રો. ડીડીઅર ટ્રોનો અને સાથીની ટીમ દ્વારા 300 કરતાં વધારે KRAB ZFPs ઓળખી કાઢવામાં આવ્યા છે.મનુષ્ય જેનોમમાં રહેલ વાયરલ ડિએનએ ઓળખી  તેને ટાર્ગેટ બનાવે છે.  કોષની આંતરિક મોલેક્યુલર મશીનરી વાપરી, વાયરલ  ડિએનએ સિકવન્સ  જનીનને  ઑન-ઑફ કરે છે. KRAB ZFPs વૈજ્ઞાનિકો રીટ્રો- વાઈરસના કિલર તરીકે ઓળખે છે. પ્રોફેસર પ્રો. ડીડીઅર ટ્રોનો માને છેકે KRAB ZFPs વાયરસની નુકસાનકારી સિકવન્સ ઉત્ક્રાંતિ દરમિયાન , મનુષ્ય જનીનમાં ઉપયોગી જિનેટિક સ્વીચ અને રીટ્રો- વાઈરસ ડિએનએ સિકવન્સ વચ્ચેની ખોવાયેલ ખૂટતી કડી  એટલે કે મીસીન લિંકનું કામ કરેછે. મનુષ્ય શરીરના અલગ અલગ પ્રકારના કોષો માં અલગ-અલગ પ્રકારના KRAB ZFPs  સક્રિય થયેલ જોવા મળે છે. KRAB ZFPs નો આઇડીયા વૈજ્ઞાનિકો વચ્ચે પણ થોડો વિવાદાસ્પદ બનેલો છે.

સવાલ એ થાયકે મનુષ્ય જેનોમમાં રહેલ પ્રાચીન વાયરસની ડીએનએ સિકવન્સ , દોસ્તનું કામ કરે છે કે દુશ્મનનું? ન્યૂયોર્ક યુનિવર્સિટીના  સ્કૂલ ઓફ મેડિસિનના સંશોધક પાવલો મીતા કહે છે કે હું તેમને દોસ્ત અને દુશ્મન બંને કહીશ. ટૂંકા ગાળા માટે આવી વાયરલ સિકવન્સ દુશ્મનનું કાર્ય કરે છે, જ્યારે ઉત્ક્રાંતિની સદીઓ બાદ તે એક દોસ્ત તરીકે સેવા આપે છે.  હાલમાં એચ.આઈ.વીની વાયરલ સિગ્નેચર,  મનુષ્ય જેનોમમાં નુકસાનકારી સાબીત થાય છે પરંતુ સદીઓ બાદ, કેવી ભૂમિકા ભજવશે તે કહી શકાય નહીં.  ભવિષ્યમાં મનુષ્ય જેનોમમાં રહેલ જંક ડિએનએ તરીકે સચવાયેલ વાયરલ સિકવન્સ પર્યાવરણને અનુરૂપ થવા,  મનુષ્ય જેનોમમાં માટે ઝડપી અને અનોખા ફેરફાર કરવા માટે ઉપયોગી બનવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. એટલે  માની શકાયકે પ્રાચીન કાળનું વાયરલ ડી.એન.એ મનુષ્યને મદદરૂપ બને છે.