మన ‘టైమ్‌’ ఆ జన్యువు చేతిలోనే..

తెల్లవారుతుండగానే ఒళ్లంతా చైతన్యం నింపుకొంటుంది. మళ్లీ రాత్రవుతుందంటే కళ్లు బరువెక్కుతాయి. నిద్ర తన్నుకు వస్తుంది. మనుషుల్లోనే కాదు అన్ని జీవుల్లోనూ సమయాభేదంతో ఈ లక్షణం కనిపిస్తుంటుంది. మన శరీరంలోని జీవ గడియారమే (సిర్కాడియమ్‌ రిథమ్‌) దీనికి కారణం. అన్ని రకాల జీవజాలంలో ఉండే ఈ జీవ గడియారం.. వాటికి అవసరమైన సమయాలను బట్టి ప్రతిస్పందిస్తుంటుంది. అయితే ఇది ఎలా పనిచేస్తుంది, ఏ జన్యువు, ప్రొటీన్ల పాత్ర ఏమిటనేది కొన్నేళ్ల కిందటి వరకు తెలియదు. శాస్త్రవేత్తలు జెఫ్రీ సి.హాల్, మైకేల్‌ రోస్‌బాష్, మైకేల్‌ డబ్ల్యూ.యంగ్‌లు తమ ప్రయోగాల ద్వారా ఆ జీవ గడియారం గుట్టు విప్పారు. ఈ ఏడాది వైద్యశాస్త్ర నోబెల్‌ దక్కించుకున్న వారి పరిశోధన ప్రాముఖ్యత, వివరాలేమిటో తెలుసుకుందాం. – సాక్షి నాలెడ్జ్‌ సెంటర్‌

జీవ గడియారం గుట్టు తేల్చేందుకు జెఫ్రీ సి.హాల్, మైకేల్‌ రోస్‌ బాష్, మైకేల్‌ డబ్ల్యూ.యంగ్‌లు సాధారణ ఈగలపై ప్రయోగాలు నిర్వ హించారు. అవి నిద్రించే సమయం, చురుగ్గా మారే సమయాల్లో వాటి శరీరంలో జరుగుతున్న మార్పులకు కారణాలను అన్వేషించారు. ఒక జన్యువు ఈ గడియారం మొత్తాన్ని నియంత్రిస్తున్నట్లు గుర్తించారు. ఆ జన్యువు ఉత్పత్తి చేసే ఒక ప్రొటీన్‌ రాత్రిపూట మనం నిద్రపోయేప్పుడు కణాల్లో నిల్వ అవుతూ ఉంటుందని.. అదే పగటిపూట మాత్రం క్రమేపీ నశించిపోతూ ఉంటుందని గమనించారు. ఆ జన్యువుతో పాటు కొన్ని ఇతర ప్రొటీన్‌ భాగాలు కణం లోపల జీవగడియారం పనిచేసేందుకు ఉపయోగపడుతున్నట్లు తేల్చారు.

ఇది ఎంతో కచ్చితం..
శరీర కణాల్లోని గడియారం మన భౌతిక అవసరాలకు తగ్గట్టుగా తనను తాను సరిచేసు కుంటూ పనిచేస్తూ ఉంటుంది. ఏ సమయంలో నిద్ర నుంచి మేల్కోవాలి, హార్మోన్ల మోతాదు ఎంత ఉండాలి, జీవక్రియలు జరిగే వేగం, శరీర ఉష్ణోగ్రత తీరు వంటి అంశాలన్నింటినీ జీవ గడియారం నియంత్రిస్తుంటుంది. ఉక్క పోయడం వల్ల రాత్రి నిద్ర పట్టకపోయినా, అర్ధరాత్రి, అపరాత్రి ఇష్టమొచ్చినట్లు ఆహారం తీసుకున్నా అందుకు తగ్గట్టుగా ఈ గడియారం పనితీరుపై ప్రభావం పడుతుంది. ఉదయం లేవగానే చికాకుగా ఉండటం జీవ గడియారం పనితీరు మారిందనే దానికి ఉదాహరణ. మొత్తంగా బయటి పరిస్థితులకు, జీవ గడియారం పనితీరుకు మధ్య తేడాలు వస్తే.. శరీరం అనారోగ్యానికి లోనయ్యే అవకాశాలు పెరుగుతాయి.

మొక్కల్లో 18వ శతాబ్దంలోనే..
పరిసరాల్లోని మార్పులను ఊహించి అందుకు తగ్గట్టుగా జీవక్రియల్లో మార్పులు చేసే కణ గడియారాన్ని తొలుత మొక్కల్లో గుర్తించారు. 18వ శతాబ్దంలోనే జీన్‌ జాక్వెస్‌ డోర్టస్‌ అనే ఖగోళ శాస్త్రవేత్త ‘మిమోస’ అనే మొక్కల ఆకులు పగటిపూట విచ్చుకుని, రాత్రిపూట వాలిపోయి ఉండటాన్ని గమనించి.. పరిశోధన చేశారు. అసలు వెలుతురే లేకపోతే ఈ మొక్కలు ఎలా ప్రతిస్పందిస్తాయో చూద్దామని.. కొన్ని మొక్కలను చీకట్లో ఉంచి పరిశీలించారు. చిత్రంగా మొక్కల్లోని కణ గడియారం సమయానికి తగినట్లుగా జీవ క్రియలను ఉత్తేజితం చేసింది. కానీ ఆ తర్వాత చీకటి పరిస్థితికి అనుగుణంగా పనితీరు మారిపోయింది. అనంతరకాలంలో జంతువుల్లోనూ జీవ గడియారం ఉన్నట్లు శాస్త్రవేత్తలు స్పష్టతకు వచ్చారు. కానీ ఈ వ్యవస్థ ఎలా పనిచేస్తుందన్నది మాత్రం ఇటీవలి వరకూ మిస్టరీగానే మిగిలిపోయింది.

ప్రొటీన్లే కారణం..
1970 సమయంలో సెమ్యూర్‌ బెంజర్‌ అనే శాస్త్రవేత్త తన విద్యార్థి రొనాల్డ్‌ కోనోప్కతో కలసి చేసిన కొన్ని ప్రయోగాలు జీవ గడియారాన్ని గుర్తించేందుకు బీజం వేశాయి. ఈగలపై వారు చేసిన ప్రయోగాల్లో ఒక జన్యువులో మార్పులు చేయడంతో కణ గడియారం దెబ్బతిన్నట్లు గుర్తించి.. ఆ జన్యువుకు ‘పీరియడ్‌’ అని పేరు పెట్టారు. కానీ ఆ జన్యువు జీవ గడియారాన్ని ఎలా నియంత్రిస్తుందన్న అంశాన్ని 1984లో జెఫ్రీ హాల్, మైకేల్‌ రోస్‌బాష్‌ అనే శాస్త్రవేత్తలు తేల్చారు. పీరియడ్‌ జన్యువు ఉత్పత్తి చేసే ప్రొటీన్‌ను వారు గుర్తించారు. ఇక జీవ గడియారం నియంత్రణకు మరికొన్ని ప్రొటీన్లు కూడా అవసరమని 1994లో మైకేల్‌ యంగ్‌ అనే శాస్త్రవేత్త తేల్చారు. దాంతో మొత్తంగా జీవ గడియారం వ్యవస్థకు సంబంధించిన అంశాలపై స్పష్టత వచ్చింది.

నోబెల్‌ వరించింది..
మానవుడు, జంతువులతో పాటు ఇతర జీవుల్లో నిద్రపోయే, మేల్కొనే సమయాలను నియంత్రించే జీవ గడియారం (సిర్కాడియమ్‌ రిథమ్‌) రహస్యాన్ని శోధించినందుకు గాను అమెరికాకు చెందిన ముగ్గురు జన్యు శాస్త్రవేత్తలు జెఫ్రీ సి.హాల్, మైకేల్‌ రోస్‌బాష్, మైకేల్‌ డబ్ల్యూ.యంగ్‌లు వైద్య రంగంలో నోబెల్‌ అవార్డుకు ఎంపికయ్యారు. ఈ మేరకు నోబెల్‌ అవార్డులు–2017లో భాగంగా తొలుత వైద్య రంగానికి సంబంధించిన నోబెల్‌ అవార్డును నోబెల్‌ కమిటీ సోమవారం ప్రకటించింది. అలాగే ఈ ముగ్గురు శాస్త్రవేత్తలు 1.1 మిలియన్‌ డాలర్ల (సుమారు రూ.7 కోట్లు)ను సంయుక్తంగా పంచుకోనున్నారు. ‘భూమిపై నివసించే ప్రతి జీవి భూ పరిభ్రమణానికి అనుగుణంగా జీవిస్తుందని గతంలోనే శాస్త్రవేత్తలు గుర్తించారు.

అయితే జీవుల్లో రోజువారీ క్రియలైన నిద్ర, ఆహార అలవాట్లు, హార్మోన్స్‌ విడుదల, శరీర ఉష్ణోగ్రతలను నియంత్రించే సిర్కాడియమ్‌ క్లాక్‌ పనితీరును శరీరంలోని కణాలు ఏవిధంగా తమ అధీనంలో ఉంచుకుంటా యో ప్రస్తుతం ఈ ముగ్గురు తమ పరిశోధనల ద్వారా నిరూపించారు’అని నోబెల్‌ కమిటీ తెలిపింది. అలాగే మానవులు, జంతువులు, మొక్కలు జీవన గమనం (బయోలాజికల్‌ రిథమ్‌)కు ఇమిడిపోయే విధానాన్ని పరిశోధకులు వివరించారు. సిర్కాడియమ్‌ క్లాక్‌ సరిగ్గా పనిచేయని సందర్భాల్లో ఒత్తిడి, బైపోలార్‌ డిజార్డర్‌లతోపాటు కొన్ని రకాల నాడీ సంబంధిత వ్యాధులు వస్తాయని తెలిపారు.

షిఫ్ట్‌ల వారీగా ఉద్యోగం చేసేవారిలో రోజువారీ జీవక్రియలు, సిర్కాడియమ్‌ క్లాక్‌ మధ్య వ్యత్యాసం ఏర్పడి ప్రాణాంతక వ్యాధులైన కేన్సర్, జీవక్రియ రుగ్మతలు తలెత్తే ప్రమాదం ఉన్నట్లు తేలింది. మొత్తంగా బయటి వాతావరణానికి, జీవ గడియారం మధ్య ఏర్పడే వ్యత్యాసం వల్ల అనారోగ్యం బారిన పడే ప్రమాదమున్నట్లు తెలిపారు. మనిషి ఆరోగ్యాన్ని మెరుగుపరిచేందుకుగాను మాలిక్యులార్‌ మెకానిజమ్‌ ద్వారా సిర్కాడియమ్‌ రిథమ్‌ను కంట్రోల్‌ చేసే విధానాన్ని శాస్త్రవేత్తలు గుర్తించారు. పీరియడ్‌ అనే జన్యువు విడుదల చేసే ప్రొటీన్‌తో పాటు మరికొన్ని ప్రొటీన్లు జీవ గడియారాన్ని నియంత్రిస్తాయని వారు కనుగొన్నారు. ప్రతీ ఏడాది తొలుత వైద్య రంగంలో నోబెల్‌ను ప్రకటిస్తారు. ఇక మంగళవారం భౌతికశాస్త్రం, బుధవారం రసాయన శాస్త్రం, గురువారం సాహిత్యం, శుక్రవారం శాంతి విభాగాల్లో నోబెల్‌ అవార్డులను నిర్వాహకులు ప్రకటించనున్నారు.