–डॉ. देवदत्त पोखरकर
What Are Tardigrades?: “Life finds a way, even where survival seems impossible”….जुरासिक पार्क चित्रपटातील इयान मॅल्कम या पात्राच्या तोंडी असलेला हा संवाद टार्डिग्रेड्स या सूक्ष्म प्राण्याला अक्षरशः लागू पडतो. जगणे अशक्य वाटणाऱ्या परिस्थितींमध्येही हे जीव केवळ तग धरत नाहीत, तर अनुकूल वातावरण मिळताच पुन्हा सक्रिय जीवन जगू लागतात. त्यामुळे टार्डिग्रेड्स हे जीवनाच्या अद्भुत लवचिकतेचे आणि उत्क्रांतीच्या सामर्थ्याचे सर्वोत्तम उदाहरण मानले जातात.
टार्डिग्रेड: ‘वॉटर बेअर’
निसर्ग हा अनंत चमत्कारांचा अविरत झरा आहे. त्याच्या विशाल कॅनव्हासवर काही जीव असे रंगवले गेले आहेत की, ते विज्ञानालाही थक्क करून सोडतात. एखादा जीव शेकडो वर्षे निर्जीवासारखा पडून राहावा, प्राणघातक थंडीच्या गर्तेत गोठून जावा, पाण्याचा एक थेंब नसताना अस्तित्व टिकवून ठेवावा, घातक किरणोत्सर्गाचा मारा सहन करावा आणि अगदी अंतराळाच्या निर्वात अंधारातूनही सुखरूप परत यावे, हे ऐकताना एखाद्या विज्ञानकथेतील काल्पनिक पात्राची आठवण येते. परंतु निसर्गाच्या प्रयोगशाळेत असा सजीव प्रत्यक्षात अस्तित्वात आहे. आकाराने सूक्ष्म, परंतु अफाट सामर्थ्य असलेला हा जीव म्हणजे टार्डिग्रेड. टार्डिग्रेडला प्रेमाने ‘वॉटर बेअर’ असेही म्हटले जाते.
प्रतिकूल परिस्थितींमध्येही जिवंत राहणारे जीव
पृथ्वीवरील जीवन हे विशिष्ट भौतिक आणि रासायनिक मर्यादांमध्ये विकसित झाले आहे. पाणी, तापमान, ऑक्सिजन, क्षारता आणि किरणोत्सर्ग यांसारखे घटक कोणत्याही जीवाच्या अस्तित्वासाठी अत्यावश्यक असतात. या मर्यादांच्या पलीकडे गेल्यास बहुतांश सजीवांचा मृत्यू अटळ असतो…परंतु उत्क्रांतीच्या प्रदीर्घ प्रवासात काही सजीवांनी अशा अशक्य वाटणाऱ्या प्रतिकूल परिस्थितींमध्येही ते जिवंत राहू शकतात हे सिद्ध केले आहे. अशा जीवांमध्ये टार्डिग्रेड्स किंवा वॉटर बेअर्स हे सर्वात उल्लेखनीय उदाहरण मानले जाते. आकाराने अवघे काही मायक्रोमीटर ते एक मिलिमीटर इतके असलेले हे सूक्ष्म प्राणी पृथ्वीवरील सर्वात सहनशील जीवांपैकी एक आहेत. निर्जलीकरण, गोठवणारे तापमान, तीव्र किरणोत्सर्ग, उच्च परासरणीय दाब आणि अगदी अंतराळातील निर्वात परिस्थिती यांसारख्या प्रतिकूल वातावरणातही ते जिवंत राहू शकतात.
सूक्ष्म बहुकोशीय प्राण्याचा शोध कधी लागला?
टार्डिग्रेड्स हे टार्डिग्राडा संघातील सूक्ष्म बहुकोशीय प्राणी असून त्यांचा शोध १७७३ साली लागला. आजपर्यंत त्यांच्या हजाराहून अधिक प्रजाती ज्ञात आहेत. ते जगभरातील विविध अधिवासांमध्ये आढळतात. समुद्राच्या खोल तळापासून हिमाच्छादित पर्वतांपर्यंत, गोड्या पाण्याच्या जलाशयांपासून शेवाळ, लाइकेन्स आणि ओलसर मातीपर्यंत सर्वत्र त्यांचे अस्तित्व दिसून येते. त्यांच्या शरीरात लहान पायांच्या चार जोड्या आढळतात आणि प्रत्येक पायावर नखे असतात. आकाराने अत्यंत लहान असूनही त्यांच्याकडे विकसित मज्जासंस्था, पचनसंस्था आणि स्नायूसंस्था असते.
क्रिप्टोबायोसिसमध्ये प्रवेश करण्याची क्षमता
टार्डिग्रेड्सच्या अद्भुत सहनशक्तीमागील सर्वात महत्त्वाचे रहस्य म्हणजे त्यांची क्रिप्टोबायोसिसमध्ये प्रवेश करण्याची क्षमता. क्रिप्टोबायोसिस या शब्दाचा अर्थ सुप्तजीवन अवस्था असा होतो. या अवस्थेत सजीवातील चयापचयाची क्रिया जवळजवळ पूर्णपणे थांबते. शरीराच्या बाह्यस्थितीवरून तो मृत असल्यासारखा भासतो ; परंतु प्रत्यक्षात तो जिवंत असतो शरीरातील अंतर्गत जैविक प्रक्रियांचा वेग अतिशय मंद करून आणि अनुकूल परिस्थितीचे आगमन झाल्यावर पुन्हा सक्रिय होतो. जीवन आणि मृत्यू यांमधील सीमारेषेलाच आव्हान देणारी ही एक विलक्षण जैविक प्रक्रिया आहे.निमॅटोड्स, रोटिफर्स आणि टार्डिग्रेड्स हे काही मोजके बहुकोशीय प्राणी आहेत, जे त्यांच्या जीवनचक्रातील कोणत्याही अवस्थेत क्रिप्टोबायोसिसमध्ये प्रवेश करू शकतात.
- क्रिप्टोबायोसिसचे विविध प्रकार टार्डिग्रेड्समध्ये आढळतात. पाण्याच्या अभावामुळे निर्माण होणाऱ्या अवस्थेला निर्जलजीविता (anhydrobiosis) म्हणतात, तर अत्यंत कमी तापमानामुळे निर्माण होणाऱ्या अवस्थेला शीतसुप्त अवस्था (cryobiosis) असे म्हणतात.
- उच्च परासरणीय दाबामुळे उद्भवणाऱ्या अवस्थेला अतिक्षारता सुप्त अवस्था (Osmobiosis) आणि ऑक्सिजनच्या अभावामुळे निर्माण होणाऱ्या अवस्थेला ऑक्सिजन विरहित सुप्त अवस्था (Anoxybiosis) म्हणतात.
- काही संशोधक विषारी रसायनांच्या प्रभावाखाली निर्माण होणाऱ्या रासायनिक सुप्त अवस्थेचा (Chemobiosis) उल्लेख करतात. यापैकी निर्जलजीविता (anhydrobiosis) ही सर्वात महत्त्वाची आणि सर्वाधिक अभ्यासलेली अवस्था आहे.
निर्जलीकरण सुरू झाल्यावर टार्डिग्रेड्सच्या शरीरातील जवळजवळ सर्व पाणी बाहेर पडते. शरीरातील पाण्याचे प्रमाण केवळ दोन ते तीन टक्क्यांपर्यंत कमी होते आणि शरीराचे आकारमान (Volume ) जवळजवळ नव्वद टक्क्यांपर्यंत घटते. त्यावेळी ते ‘टन’ (Tun) नावाच्या एका विशेष अवस्थेत प्रवेश करतात. या अवस्थेत त्यांचे शरीर आकुंचन पावते, पाय शरीरात ओढले जातात आणि चयापचयी क्रिया जवळजवळ पूर्णपणे थांबतात. काही जमिनीवरील प्रजातींमध्ये ही प्रक्रिया अवघ्या अर्ध्या तासात पूर्ण होते, तर समुद्रकिनारी राहणाऱ्या काही प्रजाती काही सेकंदांतच या अवस्थेत प्रवेश करतात. आजूबाजूचे वातावरण पुन्हा अनुकुल झाल्यावर हेच टार्डिग्रेड्स पाणी शोषून घेतात, शरीर पुन्हा पूर्ववत होते आणि ते सक्रिय जीवन सुरू करतात.
टार्डिग्रेड्सची सहनशक्ती
टार्डिग्रेड्सच्या सहनशक्तीची खरी ओळख त्यांच्या अत्यंत परिस्थितींमधील जगण्याच्या क्षमतेतून होते. प्रयोगशाळेतील संशोधनांमध्ये असे आढळून आले आहे की, द्रव नायट्रोजनमधील -१९६ अंश सेल्सियस तापमानही ते सहज सहन करू शकतात. तर काही प्रयोगांमध्ये ते जवळजवळ शून्याच्या आसपासच्या तापमानातही दीर्घकाळ टिकून राहिले. दुसरीकडे, टन अवस्थेतील काही प्रजाती ८० अंश सेल्सियसपेक्षाही जास्त तापमानात काही काळ सहन करू शकतात . ते अत्यंत उच्च परासरणीय दाब, तीव्र निर्जलीकरण आणि प्राणघातक किरणोत्सर्गालाही तोंड देऊ शकतात. मानवासाठी हजारो पट अधिक घातक ठरतील अशा गॅमा किरणांच्या मात्रा ते सहन करू शकतात.
अंतराळ मोहीम
त्यांच्या या विलक्षण क्षमतेमुळे टार्डिग्रेड्सना अंतराळ संशोधनात विशेष महत्त्व प्राप्त झाले आहे. २००७ साली युरोपियन स्पेस एजन्सीच्या FOTON-M3 मोहिमेदरम्यान टार्डिग्रेड्सना अंतराळात पाठवण्यात आले. या प्रयोगात त्यांना थेट अंतराळातील निर्वात, वैश्विक किरणोत्सर्ग आणि सूक्ष्म गुरुत्वाकर्षणाचा सामना करावा लागला. आश्चर्याची बाब म्हणजे अनेक टार्डिग्रेड्स या परिस्थितींमधून जिवंत परतले आणि पृथ्वीवर आणल्यानंतर पुन्हा सामान्यपणे हालचाल करू लागले. या निष्कर्षांमुळे खगोलजीवशास्त्रज्ञांचे लक्ष त्यांच्याकडे वेधले गेले. काही संशोधकांच्या मते, टार्डिग्रेड्ससारखे सूक्ष्म जीव उल्कापिंडांच्या साहाय्याने एका ग्रहावरून दुसऱ्या ग्रहावर प्रवास करू शकतात. ही कल्पना पॅन्सपर्मिया सिद्धांताशी संबंधित आहे, ज्यामध्ये जीवन विश्वात विविध ठिकाणी पसरले असण्याची शक्यता मांडली जाते.
विट्रिफिकेशन
टार्डिग्रेड्सच्या या अद्भुत क्षमतेमागे अनेक जैवरासायनिक आणि आण्विक यंत्रणा कार्यरत असतात. निर्जलीकरणाच्या काळात ट्रेहालोज नावाची साखर पेशींमधील पाण्याची जागा घेऊन पेशींचे संरक्षण करते. LEA (Late Embryogenesis Abundant) प्रथिने आणि Heat Shock Proteins (HSPs) पेशींतील प्रथिनांचे विघटन रोखतात आणि त्यांची रचना स्थिर ठेवतात. याशिवाय CAHS, MAHS आणि SAHS नावाची ही विशिष्ट प्रथिने पेशींना काचेसारख्या अतिशय स्थिर आणि कडक अमॉर्फस (Amorphous glass) अवस्थेत बदलतात. या प्रक्रियेला विट्रिफिकेशन असे म्हणतात.
डीएनएभोवती संरक्षणात्मक कवच
टार्डिग्रेड्समधील सर्वात चर्चित शोध म्हणजे Dsup (Damage Suppressor) प्रथिन. हे प्रथिन डीएनएभोवती संरक्षणात्मक कवच निर्माण करून हानिकारक मुक्त मूलकांपासून’ (Free Radicals) पासून त्याचे रक्षण करते. संशोधनातून असे दिसून आले आहे की, Dsup जनुक इतर सजीवांमध्ये स्थानांतरित केल्यास त्यांची किरणोत्सर्ग सहन करण्याची क्षमता वाढते. त्यामुळे भविष्यात वैद्यकीय विज्ञान, कृषी जैवतंत्रज्ञान आणि अंतराळ संशोधनात या प्रथिनाचा उपयोग होण्याची शक्यता आहे.
स्वतंत्र श्वसनसंस्था किंवा रक्ताभिसरणसंस्था नाही
टार्डिग्रेड्समध्ये स्वतंत्र श्वसनसंस्था किंवा रक्ताभिसरणसंस्था नसते. शरीरातील द्रव पदार्थाद्वारेच पोषकद्रव्ये आणि वायूंची देवाणघेवाण होते. टन अवस्था निर्माण करताना शरीरातील स्नायूंची महत्त्वाची भूमिका असते. पाठीचे, पोटाचे आणि बाजूंचे स्नायू आकुंचन पावून शरीर संकुचित करतात, तर अंतर्गत अवयवांची पुनर्रचना केली जाते. संशोधनानुसार स्नायूंचे प्रथिनतंतू रिगर मॉर्टिस सदृश अवस्थेत स्थिर होऊन शरीराची त्रिमितीय रचना सुरक्षित ठेवतात.
आज टार्डिग्रेड्स केवळ उत्क्रांतीतील एक कुतूहल म्हणून पाहिले जात नाहीत, तर भविष्यातील जैवतंत्रज्ञानासाठी प्रेरणास्रोत मानले जात आहेत. अवयवांचे दीर्घकालीन संवर्धन, किरणोत्सर्गापासून संरक्षण, दीर्घकालीन अंतराळ प्रवास, जैविक नमुन्यांचे साठवण तंत्रज्ञान आणि नवीन औषधनिर्मिती यांसारख्या क्षेत्रांमध्ये त्यांच्या अभ्यासाचे दूरगामी परिणाम होऊ शकतात. अत्यंत प्रतिकूल परिस्थितींमध्ये टिकून राहण्याच्या त्यांच्या क्षमतेमुळे टार्डिग्रेड्स हे जीवनाच्या लवचिकतेचे आणि उत्क्रांतीच्या सामर्थ्याचे अद्वितीय उदाहरण ठरतात. आकाराने सूक्ष्म असले तरी विज्ञानाच्या दृष्टीने ते एक विशाल विश्व उघडतात. “टार्डिग्रेड्स आपल्याला शिकवतात की जीवनाची व्याख्या आपण समजतो त्यापेक्षा खूप व्यापक आहे.”
