પ્રાથમિક શાળામાં ભણતા હોઈએ છીએ ત્યારે વિજ્ઞાાનના ક્લાસમાં એક વાત જરૃર જણાવવામાં આવે છે કે, 'સજીવનો પાયાનો એકમ કોષ છે.' સરળ ભાષામાં કોઈ પણ સજીવની શરીરની રચના શરૃ થાય તો પાયાની પ્રથમ ચીજ હોય તો એ હોય છે. 'કોષ' કેમ કે પોતાનામાં એક આખું જીવંત શરીર હોય તેવું બંધારણ ધરાવે છે. મનુષ્યની શરીરની રચના કરનારા ડીએનએ અને જેનોમની જાણ વૈજ્ઞાાનિકોને થઈ ગયા બાદ વૈજ્ઞાાનિકો માટે વિવિધ પ્રકારના કોષ ખૂબ જ મહત્ત્વના બની ગયા.
જીવવિજ્ઞાાનનું સંશોધન જીનેટીકસથી લઈને સેલ એન્જિનિયરિંગ સુધી પહોંચી ગયું છે. મનુષ્યના જેનોમા ઉકેલવા માટે જે વૈજ્ઞાાનિકે ખૂબ જ યોગદાન આપ્યું એ 'ક્રેગ વેન્ટર' ૨૦૧૦માં આર્ટિફિશીઅલ સેલ એટલે કે કૃત્રિમ કોષની રચના કરી હંગામો મચાવ્યો હતો. જો કે ખરા અર્થમાં તે ૧૦૦% કૃત્રિમ સેલ ન હતો. એક દાયકામાં કૃત્રિમ સેલ બનાવવાની દિશામાં અનેક પ્રયત્નો થયા છે. દરેક સંશોધન અને શોધ આશાસ્પદ પરિણામો આપ્યા છે.
કૃત્રિમ કોષો: સફરની શરુઆત
૧૬૬૫માં પ્રથમવાર રોબર્ટ હુકે 'કોષ'ની શોધ કરી શોધનું મહત્ત્વ લોકો સમક્ષ રજૂ કર્યું ત્યારથી માંડી આજ સુધી સદીઓથી કોષને સમજવા વૈજ્ઞાાનિકો મથી રહ્યા છે. ૧૮૩૯માં મથીયાસ જેકોલ સ્કોડેન અને થિયોડોર સ્વાને 'સેલ થિયરી' આપી અને નિર્જીવ- સજીવ વચ્ચેની ભેદરેખા દોરી આપી. આ ઉપરાંત કોષના પાયાના કાર્યો શું છે અને બંધારણીય રીતે એની ક્રિયાશીલતાને અનુલક્ષીને 'કોષ'ની પોઝીશન અને ગુણધર્મોને પણ સમજાવ્યા.
કૃત્રિમ કોષ બનાવવાની સંભાવના અને વિભાવના ૧૯૫૭માં ડો. થોમસ ઝીંગ સ્વીંગ ચાંગે આપી હતી. તેમણે કહ્યું કે મનુષ્ય કે પ્રાણી કોષોની નકલ કરી શકે તેવા કૃત્રિમ કોષો લેબોરેટરીમાં બનાવી તેમની જૈવિક પ્રણાલિ સમજી શકાય. કૃત્રિમ સેલનો ફાયદો એ છે કે સજીવના સૂક્ષ્મ કોષોની જટીલતામાંથી છૂટકારો મેળવી કોઈ એક ફંક્શન ઉપર કામ કરવું સરળ બની શકે. કૃત્રિમ કોષની વાત કરતા હોઈએ ત્યારે એની વ્યાખ્યા કરવી ખૂબ જ અગત્યની બની જાય છે.
કૃત્રિમ સેલ એટલે ખરેખર શું કહેવાય ? વૈજ્ઞાાનિકો કૃત્રિમ સેલને બે પ્રકારે અલગ પાડે છે એક ટીપીકલ અને બીજા નોન- ટીપીકલ આર્ટિફિશીઅલ સેલ. એકદમ ચુસ્ત વ્યાખ્યા કરીએ તો ટીપીકલ કૃત્રિમ સેલ વાસ્તવિક કોષ જેવું બંધારણ ધરાવતા હોવા જોઈએ આ ઉપરાંત જીવંત કોષો છે જેથી પાંચ- છ લાક્ષણિકતાઓ પણ બતાવતા હોવા જોઈએ. જેમ કે તેમાં ઉત્ક્રાંતિ, સ્ટોપેમ જેવા બીજા કોષોની રચના કરવાની ક્ષમતા અને કોષમાં ચાલતી ચયાચપયની રાસાયણિક પ્રક્રિયા ચાલતી હોવી જોઈએ.
નોન ટીપીકલ આર્ટિફીશીઅલ સેલ એ એન્જિનિયરીંગ મટીરીઅલમાંથી બનાવવામાં આવે છે. જે કોષના કાર્ય અને પ્રણાલિની નકલ કરે છે. જેમાં કોષ બંધારણ અને જૈવિક પ્રક્રિયાની કોઈ ચોક્કસ હેતુ માટે નકલ થતી હોય આવા કોષોના સર્જનમાં બોટમ-અપ અથવા ટોપ-ડાઉન જેવી કોઈ પણ પદ્ધતિ વપરાતી હોય છે. ટોપ-ડાઉન થોડીક સરળ પ્રક્રિયા છે જ્યારે બોટમ અપ પદ્ધતિમાં એકડે એકથી શરૂઆત કરવી પડે છે.
બેક્ટેરીયા કાર્બન ડાયોક્સાઇડ ખાશે !
૩૦ નવેમ્બર, ૨૦૧૯ના રોજ વૈજ્ઞાાનિકોએ એક અનોખી જાહેરાત કરી છે તેમણે એવા બેક્ટેરીયા બનાવ્યા છે જે સ્યુગર/ સર્કરાનો ખોરાક લેવાની જગ્યાએ માત્ર કાર્બન ડાયોક્સાઇડ ખોરાકમાં લે છે. ભવિષ્યમાં આવા કોષો 'બાયો ફ્યુઅલ' બનાવવાની ક્ષમતા ધરાવતા હશે. મહત્ત્વની બાબત એ છે કે હાલમાં પૃથ્વીના વાતાવરણમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું પ્રદૂષણ વધી રહ્યું છે ત્યારે કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું પ્રદૂષણ ઘટાડવા માટે 'મેનમેડ બેક્ટેરીયા' ખૂબજ ઉપયોગી બનશે.
ઇઝરાયેલના વેઝયાન ઇન્સ્ટીટયૂટના વૈજ્ઞાાનિકોએ આ ટેકનોલોજીકલ કમાલ કરી બતાવી છે. ઇ- કોલી નામના બેક્ટેરિયા સ્યુગરના સ્થાને કાર્બન ડાયોક્સાઇડનો ઉપયોગ પોતાના જૈવિક કાર્યો ચલાવવા માટે જરૂરી 'એનર્જી' ઉત્પન્ન કરવા માટે કરે છે. બાય પ્રોડક્ટ તરીકે 'બાયોમાસ' પેદા કરે છે. આ બાયોમાસ બાયો ફ્યુઅલ તરીકે વાપરી શકાય છે.
હાલમાં ઇ-કોલી બેક્ટેરીયાનો ઉપયોગ સ્યુગર/ શર્કરામાંથી બાયો-ફ્યુઅલ પેદા કરવા માટે થાય છે. બાયો ફ્યુઅલ માટે વપરાતી સ્યુગર/ શર્કરા કુદરતી રીતે પુષ્કળ પ્રમાણમાં મળતો પદાર્થ નથી.
વૈજ્ઞાાનિકોએ ખાસ પ્રકારના જનીન અને એન્ઝાઇટીસને ઇ-કોલી બેક્ટેરીયામાં ઉમેર્યા હતા. આવા બેક્ટેરીયા સ્યુગર/ શર્કરાનો ઉપયોગ કર્યા વિના માત્ર કાર્બન ડાયોક્સાઇડ વાપરીને પ્રયોગશાળામાં ૨૦૦ દિવસ સુધી જીવતો રહ્યો હતો. આ મોટી સિદ્ધિ ગણાય.
ટીમનો લિડર રોન મિલો નામનો વૈજ્ઞાાનિક કહે છે કે, બેક્ટેરીયા પરના જેનોમમાં આવો નાટયાત્મક ફેરફાર કરી શકશે એવો અમારો આશાવાદ હતો પરંતુ આવું શક્ય બન્યું છે. વૈજ્ઞાાનિકો માને છે કે કૃત્રિમ બેક્ટેરીયાનો ભવિષ્યમાં સ્ટીલ/ લોખંડ જેવી ધાતુ અથવા ડાયાબીટીસના દર્દીના શરીરમાં ઇન્સ્યુલીન જેવા હોર્મોન પેદા કરી શકશે. ફ્રેન્ક સાર્જન્ટ નામના ન્યુકેસલ યુનિવર્સિટીના વૈજ્ઞાાનિક કહે છે કે, વૈજ્ઞાાનિકો જો આ પ્રકારની દીશાસૂચક ઉત્ક્રાંતિથી બેક્ટેરિયાના જેનોમમાં લાવી શકશે તો નક્કી છે કે, આવા આવિષ્કાર માટે તેમને નોબેલ પ્રાઇઝ અવશ્ય મળશે જ.
સિન્થેટિક સેલ - વિશ્વની પ્રથમ ઘટના
૨૧ મે, ૨૦૧૦ના રોજ વેન્ટર ઇન્સ્ટીટયુટે દુનિયાનો પ્રથમ 'સિન્થેટિક સેલ' પેદા કર્યો હોવાની જાહેરાત કરી હતી જે સાચી હતી. આ શોધની નોંધ 'નેચર' અને 'સાયન્સ' જેવા મેગેઝીને પણ લીધી હતી. ક્રેગ વેન્ટરની આગેવાનીમાં તેના સંશોધન સાથીઓએ પ્રયોગશાળામાં સિન્થેટિક (કૃત્રિમ) ક્રોમોઝોમ્સ તૈયાર કર્યા અને બેક્ટેરીયાનો જેનોસ દૂર તેમાં નવો જેનોમ આરોપણ કરીને સિન્થેટિક બેક્ટેરિયાનું સર્જન કર્યું. આ શોધ દ્વારા શૂન્યથી કૃત્રિમ રીતે સંપૂર્ણ કોષ બનાવવાનો માર્ગ ખોલી આપ્યો હતો. જે માર્ગે ચાલીને વૈજ્ઞાાનિકોએ અનેક સિદ્ધિ હાંસલ કરી છે.
વેન્ટર ઇન્સ્ટીટયૂટના વૈજ્ઞાાનિક કેન ગીબ્સન અને જેનોમ સિકવન્સિંગના ભીષ્મ પિતામહ 'ક્રેગ વેન્ટરે' માનવ સર્જિત આઇ હોલ બનાવ્યો હતો. બકરીના શરીરમાં વસનારા પરોપજીવી એક કોષી જીવ 'માયકો પ્લાઝમા માઇકોઇડ'ના જેનોમ જેનો સિન્થેટિક જેનોમ ક્રેગ વેન્ટર અને કેન ગીબ્સને પ્રયોગશાળામાં બનાવ્યો હતો આ જેનોમ બેક્ટેરીયામાં મૂકવામાં આવ્યો હતો.
કૃત્રિમ રીતે બનાવાયેલ સિન્થેટિક, કુદરતી કોષની માફક રિ-પ્રોડક્શન/ પ્રજનન પ્રક્રિયા દ્વારા પોતાના જેવા બીજા કોષો બનાવ્યા હતા. ક્રેગ વેન્ટરે પોતાની પ્રયોગશાળામાં છેલ્લા ૨૮ વર્ષથી અનેક સૂક્ષ્મ સજીવોના જેનોમ સાચવી રાખ્યા છે. ડેન ગીબ્સન આ નવા વિજ્ઞાાનને ડીઝીટાઇજીંગ બાયોલોજી તરીકે ઓળખાવે છે. તેઓ કહે છે કે, અમારો ઉદ્દેશ્ય સજીવનું સર્જન કરનારા જેનોમને મેમરી સ્ટીક/ પેનડ્રાઇવ ઉપર કોપી કરી રાખવાનો છે.
ક્રેગ વેન્ટર અને ડેન ગીબ્સને વાપરેલ એમ. માઇકોઇડનો જેનોમ દસ લાખ અક્ષરો ધરાવે છે. જેનાથી ન્યુક્લીઓરાઇઝડની વિવિધ બેઝ પેર રચે છે. હાલની ટેકનોલોજી એક સાથે માત્ર કેટલાક હજાર પેરવાળા ડીએનએનું સિકવન્સિંગ કરી શકે છે. ગીબસનની ટીમે 'યીસ્ટ'માં એન્ઝાઇમ્સ વાપરીને કૃત્રિમ જેનોમ ઉમેર્યા હતા. કૃત્રિમ જેનોમ સર્જન કર્યાની જાહેરાત, ટીમે ૨૦૦૮માં કરી હતી. ૨૦૧૦માં 'સિન્થેટિક સેલ' બનાવ્યાની જાહેરાત કરવામાં આવી હતી.
ફોટો સિન્થેસીસ કરનાર 'આર્ટીફીશીઅલ સેલ'
ટેકનોલોજીની વાત નીકળે અને જાપાન પાછળ રહી ગયું હોય એવું કેમ ચાલે ? પણ માર્ચ મહિનામાં જાપાની વૈજ્ઞાાનિકોએ એક જબરદસ્ત સંશોધન રજૂ કર્યું હતું. જે વિજ્ઞાાન જગત માટે એક લેન્ડમાર્ક સાબિત થાય તેમ છે. જાપાનની ટોક્યો યુનિવર્સિટી તો વૈજ્ઞાાનિકોએ એવા કૃત્રિમ કોષો પેદા કર્યા છે જે વનસ્પતિ કોષોની માફક પ્રકાશ સંશ્લેષણ એટલે ફોટો સિન્થેસિસ પ્રક્રિયા કરી શકે છે. આ પ્રકારના કોષો પણ વાતાવરણનું પ્રદૂષણ દૂર કરવા માટે સિંહફાળો આપી શકે તેમ છે.
જાપાની વૈજ્ઞાાનિકોએ પેદા કરેલ આર્ટિફીશીઅલ સેલ, નોન- ટીપીકલ પ્રકારના કૃત્રિમ કોષો છે. જે પોતાના માટે રાસાયણિક ઊર્જા પેદા કરે છે. આ ઉપરાંત આ ઊર્જાનો ઉપયોગ પોતાના કૃત્રિમ અંગો બનાવવા માટે પણ કરે છે. આ કોષો વાસ્તવિક કુદરતી કોષો જેવાં જ છે જે કોષમાં ચાલતી જૈવિક પ્રક્રિયા સમજવા માટે ખૂબ જ ઉપયોગી બને તેમ છે. ભવિષ્યમાં આ પ્રકારના કોષો મનુષ્ય શરીર માટે કૃત્રિમ અંગ બનાવવા માટે મદદરૂપ બની શકે એમ છે.
ટોક્યો યુનિ.ના યુરેત્સુ કુરુસા કહે છે કે, કૃત્રિમ કોષો બનાવવાનું અમારું મુખ્ય સ્વપ્ન મેસ્બ્રન એટલે ખાસ પ્રકારના આવરણ પર ફોક્સ થવાનું હતું. અમે કૃત્રિમ સેલને લીપીડના બનેલા આવરણમાં પેક કરી શક્યા છીએ. આવરણની અંદર નાના નાના આવરણવાળા મેમ્બ્રેન સ્ટ્રક્ચર પણ મૂકી શક્યા છીએ. સેલની રચના કરવા માટે 'સેલ મેમ્બ્રન'એ પ્રાથમિક જરૂરિયાત જણાતા.
ટૂંકમાં સરળ ભાષામાં કહીએ તો વૈજ્ઞાાનિકો કોષ દીવાલ જેવું અર્ધ- છીદ્રોવાળી કોષદીવાલ બનાવવામાં સફળ રહ્યા છે. લીપીડ મેમ્બ્રોન પ્રકાશ સંશ્લેષણ માટે જરૂરી ATP સિન્થેેસીસ કરી શકે તેવો પ્રોટીન ધરાવે છે. આ ઉપરાંત સજીવ કોષોમાં કોષ દીવાલ બનાવનાર પ્રોટીન પણ તેમાં ઉમેરવામાં આવેલ છે.
વૈજ્ઞાાનિકો માને છે કે આધુનિક બહુકોષી કોષો પહેલાં સૂક્ષ્મ પ્રોટોસેલ/ આદી કોષ કઈ રીતે પેદા થયા હશે તેનો અભ્યાસ પણ આ કૃત્રિમ કોષો વડે કરી શકાય તેમ છે. આવા આદી કોષો સૂર્ય પ્રકાશ વાપરીને ઉત્ક્રાંતિ પામ્યા છે. કૃત્રિમ કોષો વાપરીને મનુષ્ય રોગો માટે ઓટોમેટીક ડ્રગ ડીલીવરી કરી શકાશે. ઉપરાંત ખાસ પ્રકારનો સુપર-સ્માર્ટ જૈવિક સેન્સરો પણ બનાવી શકાશે.
from Magazines News - Gujarat Samachar : World's Leading Gujarati Newspaper https://ift.tt/2DXqdJW
ConversionConversion EmoticonEmoticon