ஆர்செனிக் நுண்ணுயிரும் விஷக்கன்னி மாலாவும்

Standard

மரபணுவில் பாஸ்பரஸ் மூலப்பொருளுக்கு பதிலாக உபயோகித்துகொள்ளும் அளவிற்கு, நமக்கு விஷமாகிய, ஆ ர்சனிக்கை உட்கொள்ளும் நுண்ணுயிர்கள் உலகில் உள்ளது என்று பரிசோதனையில் நிரூபித்திருக்கிறார்கள். சென்ற வாரம்தான் இந்த ஆராய்ச்சி கட்டுரை வெளியாகியுள்ளது.

ஃபெலிஸா உல்ஃப்-ஸைமன் மற்றும் அவருடைய விஞ்ஞானிகள் குழு அமேரிக்காவில் கலிஃபோர்னியாவில் உள்ள யோஸமைட் பூங்காவின் அருகில் இருக்கும் மோனோ ஏரியின் சேற்றில் வாழும் நுண்ணுயிரை பரிசோதித்து, அவைகளில் ஒரு நுண்ணுயிரால் இவ்வாறு ஆர்சனிக்கை உண்டு வாழமுடியும் என்று காட்டியுள்ளனர்.

படத்திலுள்ளது scanning electron microscopy டெக்னிக் மூலம் எடுக்கப்பட்ட ஆர்செனிக் உண்ணும் நுண்ணுயிர் கூட்டம். GFAJ-1 என்று குறிப்பிடப்படும் இந்த நுண்ணுயிர் சில மைக்ரோமீட்டர் பருமனே. இங்குள்ள முற்றுப்புள்ளி ஒரு மில்லிமீட்டர். மைக்ரோமீட்டர் அதில் ஆயிரத்தில் ஒரு பகுதி.

மாற்று உயிர் என்று நாம் ஏற்கனவே விரிவாக விளக்கிக்கொண்டுள்ளோம். சொல்வனம் இணைய இதழில் இதைப்பற்றிய தொடர் கட்டுரையின் முதல் பாகம் வெளியாகியுள்ளது. அங்கு அடுத்த பகுதிகளில் மேலும் இவற்றை விரித்துரைப்போம். இந்த கட்டுரையில் இப்போதைக்கு புதிய கண்டுபிடிப்பின் விஷயம் சூடு ஆறுவதற்குள் சில விளக்கங்கள் தருகிறேன்.

நுண்ணுயிரிலிருந்து மண்ணுயிர்வரை, நம்மைப்போன்ற அனைத்து உயிர்களின் மரபணுக்களும் (டி.என்.ஏ.) அடினைன், குவானைன், சைடோசைன், தையமின் என்ற நான்கு முக்கிய அமினோ அமிலங்களிலால் ஆனது. இவைகள் கார்பன், ஹைட்ரஜன், ஆக்ஸிஜன், நைட்ரஜன் மற்றும் பாஸ்பரஸ் ஆகிய மூலப்பொருட்களால் கட்டமைக்கப்பட்டுள்ளது. ஜேம்ஸ் வாட்ஸன் கண்டுகொண்ட டபுள்-ஹெலிக்ஸ், இரு சுருள், வடிவத்தில் உள்ள இந்த மரபணுவில், இரண்டு சுருளையும் முதுகெலும்பாய் இணைக்கும் பகுதியாக பாஸ்பரள் செயல்படுகிறது. அனைத்து உயிரினத்திற்கும் மரபணு இந்த மூலக்கூறுகளால்தான் ஆகியிருக்கும், இவற்றை மாற்றமுடியாது என்று நம்பிவந்தோம்.

[படம் இங்கு மற்றும் இங்கு உள்ளவைகளிலிருந்து மாற்றப்பட்டுள்ளது]

வுல்ஃப்-ஸைமன் குழு நடத்திய புதிய பரிசோதனைமூலம் பாஸ்பரஸிற்கு பதில் மூலக்கூறு அட்டவணையில் பாஸ்பரஸிற்கு அடுத்து கீழே வரும் ஆர்சனிக்கையும் உயிரணுவரை உபயோகித்து ஓரு உயிரினம், ”உயிரோடு” இருக்கலாம் என்று நிரூபணமாகியுள்ளது.

நாம் இதுவரை கண்டறிந்த ஜீவராசிகளின் டி.என்.ஏ.க்களில் (மரபணுவில்) உள்ள அமினோ அமிலங்களில் கார்பனுக்கு பதில் சிலிக்கன் இருக்கலாமா என்பது ஆதாரக் கேள்வி. இப்படி அமைந்தால் அவை நிச்சயம் மாற்று உயிர். அடுத்த வகை மாற்று உயிர், கார்பன் இருக்கட்டும், ஆனால் மற்ற மூலக்கூறுகள் மாறலாமே என்கிற சிந்தையிலிருந்து புறப்படுகிறது. அதாவது கார்பனுடன் அமினோ அமிலங்களில் சேரும் மூலக்கூறுகள் நமக்கு இருக்கும் மூலக்கூறுகளிலிருந்து மாறுபட்டிருந்தால்?

இப்போது கண்டுள்ளது, உயிரணுவில் பாஸ்பரஸிற்கு பதிலாக ஆர்சனிக் உபயோகித்துக்கொள்ளும் நுண்ணுயிர். இதுவும் ஒருவகையில் மாற்று உயிர்தான். ஆனால் புதிய உயிரின ம் இல்லை.

ஏற்கனவே தன் மரப ணுவில் நம்மைப்போல பாஸ்பரஸை உபயோகித்துக்கொண்டிருந்த ஒரு நுண்ணுயிர், ஆர்சனிக்கை மட்டுமே தொடர்ந்து (பரிசோதனையில்) உண்ணக்கொடுத்ததால், வெறுத்துபோய் வாழ்வதற்கு விஷத்தைவிட்டால் வேறுவழியில்லை என்று உயிரணுவிலேயே பாஸ்பரஸை நீக்கி ஆர்சனிக்கை புகுத்திக்கொண்டு, அதன் விஷம் தாக்காமல் இருக்க பாதுகாப்பு மெக்கானிஸத்தையும் உருவாக்கிக்கொண்டுவிட்டது. அந்த அளவில் உயிரியலில் இது ஆச்சர்யமான கண்டுபிடிப்பே.

ஆனால் (மீண்டும் சொல்கிறேன்) இது புது உயிரினம் இல்லை. இது நம்முலகிலேயே இல்லாத ஏலியன்ஸ் இல்லை. நம் லோக்கல் பாக்டீரியாதான். எதிர்பாராதவிதமாக செயல்படுகிறது. நம் உயிரியல் புரிதலை நிச்சயம் விரிவாக்கியுள்ளது.

மேல் பத்தியில் வெறுத்துபோய் என்று வேடிக்கைக்காகத்தான் எழுதியுள்ளேன். பரிசோதிக்கப்பட்ட நுண்ணுயிர் இவ்வகை உணர்சிகளற்றது. தன்னைத்தானே (ஆர்சனிக்கை உண்டும்) பிரதியெடுத்துக்கொள்ளமுடியும் அவ்வளவே.

அதேபோல, இந்த நுண்ணுயிர் ஆர்செனோ-ஃபைல் arseno-phile இல்லை. பி.பி.சி. தகவல் பக்கமே தலைப்பில் arsenic loving என்று இந்த நுண்ணுயிரை குறிப்பிட்டு சறுக்கியுள்ளது. ஆர்செனிக் லவிங், ஆர்சினோ-ஃபைல் என்றால், வேறு மூலக்கூறுகளை விடுத்து, ஆர்செனிக் மட்டுமே உண்டு வாழும் உயிரினம் என்று பொருள். இந்த நுண்ணுயிர் அப்படி இல்லை. முன்பு பாஸ்பரசை உபயோகித்தது. கட்டாயமான ஆர்செனிக் சூழலில் அதையும் உபயோகிக்கத்தொடங்கிவிட்டது. மீண்டும் பாஸ்பரஸ் சூழலில் பழக்கினால் அதையே உபயோகிக்கத்தொடங்கலாம்.

அடுத்ததாக பரிணாமத்தில் ஒரு விளக்கம். உலகிலுள்ள அனைத்து உயிரினங்களும் ஒரு ஆதி உயிரினத்துடன் தொடர்புகொண்டவை. அதன் வம்சாவளியில் தோன்றியவை. (அதனால் அனைத்தும் ஒரே வகை மரபணுவிலானவை). இப்படி டார்வினின் பரிணாமத்தை பற்றிய (முக்கியமான ஐந்து) கூற்றில் ஒன்று உள்ளது. அப்படியானால் மேலே ஆர்செனிக் உண்ணும் நுண்ணுயிரினம் கண்டுபிடிக்கப்பட்டுள்ளதால், டார்வினின் இந்த கூற்று பொய்த்துவிட்டதா? இல்லை. இன்னமும் இல்லை. ஏனெனில் பரிசோதனை புதிய உயிரினம் எதையும் கண்டுபிடிக்கவில்லை. இருக்கும் ஒரு உயிரினம், தன் மரபணுவிலேயே மூலக்கூறு ஒன்றை மாற்றி வேறு ஒன்றை உபயோகித்துக்கொண்டும் வாழமுடியும் என்று நிரூபித்துள்ளோம். வேண்டுமானால் உயிர் என்றால் இப்படி இருக்கவேண்டும் என்ற சிந்தையை, புரிதலை விரிவாக்கிக்கொண்டுள்ளோம் என்று கூறலாம்.

***

[வுல்ஃப்-ஸைமன் படம் உபயம்: நாஸா தகவல் பக்கம்]

எப்படி இந்த உயிரினத்தைக் கண்டுபிடித்தனர்? நாஸா ஆதரவில் சில வருடமாக நடந்துவரும் இந்த பரிசோதனையை ஏற்கனவே விளக்கியுள்ளேன். அதிலிருந்து வேண்டிய பகுதியை மட்டும் கீழே சுருக்கமாகத் தருகிறேன்.

ஆர்சனிக் போன்ற டாக்சின், நச்சுனிகள் அதிகமுள்ள மோனோ ஏரியிலிருந்து சாம்பிளாக எடுத்துவரப்பட்ட பல  நுண்ணுயிர்களை, சோதனைச்சாலையில், குடுவையிலிட்டு, ஆர்ஸனிக்கை உணவாக கொடுத்துக்கொண்டே போகவேண்டியது. அதாவது, குடுவையில், ஆர்ஸனிக்கின் வீரியத்தை (concentration) ஏற்றிக்கொண்டே போவது. சாம்பிளில் அநேக நுண்ணுயிர்கள் ஆர்ஸனிக்கின் வீரியத்தினால் விரைவில் இறந்துவிடலாம். ஆனால் ஒருசில நுண்ணுயிர்கள் ஆர்ஸ னிக்கை உணவாக உட்கொள்வது சரியெனில், இவை மட்டும் நம்மைப்போல் ஆர்ஸனிக் விஷ-உணவினால் சாகாது. மாறாக, கல்யாண சமயல் சாதம், ஆர்ஸனிக்கும் பிரமாதம் என்று ஒரு வெட்டு வெட்டும். ஆர்ஸனிக்கிலிருந்து கிடைத்த ஆற்றலைவைத்துக்கொண்டு, நுண்ணுயிராதலால், தங்களை பிரதியெடுத்து மேலும் பெருக்கிக்கொள்ளும். இப்படிப்பெருகிய நுண்ணுயிர்களை மீண்டும் பெரிய பாத்திரத்தில் போட்டு ஆர்ஸனிக்கை பொழிந்தால், மீண்டும் பிரதியெடுத்துப்பெருகலாம். ஆர்ஸனிக் வீரியம் அதிகரிக்க அதிகரிக்க, இவ்வகை நுண்ணுயிர்களின் தொகையும் பல்கிப்பெருகலாம்.

இதுதான் பரிசோதனை.

இப்படி பரிசோதித்ததில்தான் ஃபெலிஸா வுல்ப்-ஸைமன் இந்த நுண்ணுயிர் ஆர்சனிக்கை மரபணுவரை உட்கொள்வதை கண்டுபிடித்துள்ளார் (மேலும் கதிரியக்க டிரேசர் ஆர்செனிக் செலுத்தி, பிறகு படம்பிடித்து, நிஜமாகவே DNA RNA வரை செல்கிறது என்று ஊர்ஜிதம் செய்துள்ளனர்). இந்த சோதனை முடிவுகளை, ஆராய்ச்சி கட்டுரையில் இருந்து சற்று மாற்றிவகுத்துள்ள, படத்தில் பாருங்கள்.

[படம் உபயம்: சயின்ஸ் சஞ்கிகையில் வெளிவந்த கட்டுரையில் இருந்து சற்று மாற்றியுள்ளேன்]

கிராஃபில் மூன்று வளைகோடிகளில் மேலே உள்ளது, நுண்ணுயிர் பாஸ்பரஸ் வீரியம் அதிகமுள்ள சூழலில் எப்போதும்போல் தன்னை பிரதியெடுத்துக்கொண்டு தழைக்கும் இயல்பை காட்டுகிறது. நடுவில் இருக்கும் வளைகோடு, ஆர்சனிக் சூழலிலும் தழைக்கும் குணத்தை காட்டுகிறது. ஆர்சனிக் சூழலில் நுண்ணுயிர் பாஸ்பரஸ் சூழலில் தழைப்பதில் ஒரு 60 சதவிகிதம் தழைக்கிறது (சுத்தமாக தழைக்காது, பூஜ்ஜியம் சதவிகிதம் வரவேண்டும் என்ற இடத்தில் 60 சதவிகிதம் வருகிறது). பாஸ்பரஸோ ஆர்சனிக்கோ உணவாக இல்லையெனில், தழைக்க முடியாமல் நுண்ணுயிர் படுத்துவிடுவதை மூன்றாவது வளைகோடு குறிக்கிறது. போதும்.

***

இப்போது லோக்கல் மேட்டர் ஒன்றை யோசிப்போம்.

பள்ளியில் பாடபுஸ்தகத்தினுள் வைத்துப்படிக்கும், பார்த்திபன் புரவியில் காதங்கள் பயணிக்கும் மாயாஜால கதைகளில் வந்துபோகும் விஷக்கன்னி மாலா பற்றி கேள்விப்பட்டிருப்பீர்கள். ஈருயிர் ஓருடலாய் இந்த நஞ்சுடல் நங்கையுடன் கலந்தால், ஓருயிர்தான் மிஞ்சும்.

நிஜத்திலும் இவ்வகை மாலாவை வரலாற்றில் ஓரமாக படித்துள்ளோம். ஒரு கட்டத்தில் சந்திரகுப்தமௌரியரையே பதம்பார்த்திருப்பாள். சாணக்கியர் காத்தார். பிறகு ஏதோ படத்தில் நம்பியார் வாத்தியாரை மயக்க இப்படி ஒரு விஷக்கன்னியை அனுப்பியதாக ஞாபகம் (வாத்தியாருக்கு சாணக்கியரெல்லாம் தேவையில்லை, நமக்கு தெரியும்).

இந்த விஷக்கன்னிகள் மேலோட்டமாக உடலில் விஷமுள்ளவர்கள். சிறுவயதிலிருந்தே நாகப்பாம்புகளால் கடிபட்டு அல்லது அவைகளின் விஷத்தை ஊட்டி வளர்க்கப்பட்டவர்களாம். விஷம் இவர்கள் உடலிலேயே ரத்தத்துடன் கலந்துவிடுமாம். ரத்தத்தில் உள்ள ரெட் பிளட் செல், வைட் பிளட் செல் உயிரணுக்களுடன் உயிர்கொல்லி அணுக்களும் கொண்டவர்கள். எதற்கு இது இப்பொது என்கிறீர்களா, தற்போதைய கண்டுபிடிப்புடன் ஒரு லாங்-ஷாட் நீட்சி இருக்கிறது.

நம் உடலுக்கு ஆர்செனிக்கும் விஷக்கன்னி மாலாதான். இருவரையுமே சுவைத்தால் பரலோகம்தான். மூலக்கூறு அட்டவணையில் ஆர்செனிக் பாஸ்பரஸிற்கு அடுத்துள்ளதால் இரண்டிற்கும் கிட்டத்தட்ட அதே ரசாயன குண ங்கள். நம் உயிரணு, மரபணுக்களுக்கும் ஆர்செனிக்கென்றால் ரொம்பப் பிடிக்கும். உடனே பாஸ்பரஸை தூக்கிவிட்டு ஆர்சனிக்கை ஒட்டிக்கொள்வோம். அதனால்தான் அது நமக்கு டாக்சின். விஷம். ஒட்டிக்கொண்ட பிறகுதான் விபரீதம். உயிரணு மரபணு வைத்து அடுத்தடுத்து தன்னிச்சையாக நடக்கவேண்டிய, ஜீவிப்பதற்கு உடலுக்கு தேவையான ஆற்றல் உற்பத்திசெய்யவேண்டிய, அனைத்து ரசாயன மாற்றங்களிலும் ஆர்செனிக் குளறுபடிசெய்துவிடும். நம் உயிரணுக்களில் உள்ள புரதங்களுடன் சுலபமாக ரசாயன உறவாடி ஆர்சனிக் அவற்றை கொன்றுவிடுகிறது. ஆர்சனிக் நம் மரபணுவில் சேருவதற்கு முன்பாகவே, உயிரணுக்கள் செயலற்று நாம் இறந்துவிடுவோம். சொட்டு ஆர்சனிக் மொத்த விஷக்கன்னியை விட வீரியம்.

ஏற்கனவே இவ்வகை ஆர்செனிக் சூழலில் வாழும் நுண்ணுயிர்களை விஞ்ஞானிகள் கண்டுள்ளர்கள். அவைகளில் ஆர்செனிக் விஷமாக இயங்குவதில்லை. அட்லீஸ்ட் அப்படி இயங்குவதற்கு முன் அந்த நுண்ணுயிர்கள் ஆர்செனிக்கை விஷமற்ற கொழுப்புடன் கலக்கும் தாதுவாகவோ, அல்லது வாயுவாகவோ மாற்றிவிடுகிறது. சில அரிய நுண்ணுயிர்களில் மெட்டபாலிஸம் நிகழும் ரசாயன மாற்றங்கள்வரை ஆர்ச்ஃபெனிக் சென்று தாக்குமளவு கலந்துள்ளது. இவைகளில் எந்த உயிரினமும் தன் மரபணுவரை ஆர்செனிக்கை கொண்டுசென்றதில்லை.

இப்போது பரிசோதித்துள்ள நுண்ணுயிரிலும் ஆர்செனிக் சுலபமாக நுண்ணுயிரின் உருப்புகளில் பல இடங்களில் பாஸ்பரஸை இடம்பெயர்த்து தான் ஒட்டிக்கொள்கிறது. முக்கியமாக, அதன் மரபணுவிலேயே போய் ஒட்டிக்கொள்கிறது. பொதுவாக ஒரு மரபணுவில் ஆர்செனிக் ஒட்டிக்கொண்டால் நீராலான சுற்றுச்சூழலினால் (ஏற்படும் ரசாயன மாற்றத்தினால்) தன்னிச்சையாக அது வெளியேற்றப்பட்டுவிடும். இயல்பாக நுண்ணுயிர் வாழ்வதற்கு கிடைக்கவேண்டிய பாஸ்பரஸை குறைத்து, பரிசோதனையில் தொடர்ந்து ஆர்செனிக்கை மட்டுமே உணவாக கொடுத்துவந்ததால், வேறுவழியில்லாமல் நுண்ணுயிரின் மரபணு அதனை ஏற்கத்தொடங்கியுள்ளது. நீராலான சுற்றுப்புறத்துடன் ரசாயன மாற்றம் நிகழாமல் தடுக்க, நீரை எதிர்க்கும் ரசாயனத்தை உற்பத்திசெய்து அதனால் ஆர்செனிக்கைச்சுற்றி கூண்டு கட்டியுள்ளது. ரசாயன பாதுகாப்பு செய்துகொண்டுள்ளது. வாக்யூல்கள் எனப்படும் இந்த கூண்டுகள் மேலே படத்தில் வலது-கீழ் மூலையில் உள்ளன.

யோசித்துப்பார்த்தால் நம்மூர் விஷக்கன்னி மாலாக்களும் ஒருவகை உயிரியல் ஆச்சர்யம்தான். இவர்கள் உடலின் “அழகியியலை” விட்டு உயிரியலை மட்டும் ஆராய்ந்தால் ஒருவேளை உயிரணுக்களிலேயே மாற்றம் ஏதாவது நிகழ்ந்துள்ளதா என்று அறியலாம்.

***

விவாதிக்கப்பட்டுள்ள ஆராய்ச்சி கட்டுரை:  Wolfe-Simon, F., Blum, J., Kulp, T., Gordon, G., Hoeft, S., Pett-Ridge, J., Stolz, J., Webb, S., Weber, P., Davies, P., Anbar, A., & Oremland, R. (2010). A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus Science DOI: 10.1126/science.1197258