Agriculture Technology : पेशींमध्ये जीवन आणि मृत्यू यांच्यातील अचूक सीमा निश्चित करण्याचा शास्त्रज्ञांचा प्रयत्न

Mathematical Model : एखादा सजीव किंवा वनस्पती जिवंत आहे की मृत याबाबतचे वैद्यकीय निकष बऱ्यापैकी ठरलेले आहेत. मात्र तीच बाब पेशीय पातळीवर पाहण्याचा प्रयत्न केल्यास अस्पष्टता दिसून येते. कारण सध्याचे पेशी जिवंत आहे की मृत, हे ठरविण्यासाठी वापरले जाणारे निकष अपुरे आहेत. जीवन आणि मृत्यू यांतील नेमकी रेषा गणितीय पातळीवर ठरविण्याचा प्रयत्न टोकियो विद्यापीठातील शास्त्रज्ञांनी केला आहे.

सैद्धांतिक पातळीवर पेशीचा मृत्यू

एखादा प्राणी, वनस्पती किंवा पेशी ही जिवंत आहे की मृत, यातील फरक ठरविण्याचे काही एक निकष स्पष्ट आहेत. मात्र पेशींच्या बाबतीमध्ये त्यात अचूकता राहत नाही. विविध जैविक प्रक्रियांमध्ये पेशींचा मृत्यू ही बाब अत्यंत महत्त्वाची भूमिका निभावत असते. त्याचे आरोग्यावर परिणाम होत असतात. त्यामुळे आरोग्य आणि संशोधनाच्या पातळीवर पेशीय मृत्यूबाबत अधिक अचूकता आणि स्पष्टता येण्याची आवश्यकता होती. जैवशास्त्रामध्ये पेशीय मृत्यू ही मूलभूत संकल्पना मानली जाते.

ही महत्त्वाची संकल्पना असूनही, पेशीय मृत्यूची व्याख्या ही मृत्यू कोणत्या स्थितीमध्ये घडून येते यावर ठरत असल्यामुळे अनेक पातळीवर सापेक्षच राहते. त्यामध्ये गणितीय अचूकता नाही. एखादी मृत पेशी पुन्हा जिवंतपणाच्या लक्षणे दाखविण्याच्या स्थितीमध्ये येण्याची शक्यता असल्यास तिला खात्रीलायकरीत्या जिवंत पेशी म्हणता येईल. त्यासाठी आवश्यक ती गणितीय व्याख्या ठरविण्याचे काम टोकियो विद्यापीठातील शास्त्रज्ञांनी करण्याचा प्रयत्न केला आहे.

जीवन आणि मृत्यूच्या सीमेबाबत गणितीय दृष्टिकोन

युनिव्हर्सल बायोलॉजी इन्स्टिट्यूटमधील साहाय्यक प्रो. युसुके हिमेओका यांनी सांगितले, की जीवन आणि अजीवन यातील नेमका व गणितीय फरक जाणून घेण्याचे दीर्घकालीन शास्त्रीय ध्येय माझ्या डोळ्यासमोर ठेवले होते. त्यातही अजीवनापासून जीवनापर्यंत प्रवास इतका अवघड का आहे, आणि जीवनापासून मृत्यू किंवा अजीवनाचा प्रवास इतका सोपा का आहे, हे प्रश्‍न सातत्याने मला भेडसावत आले आहेत.

या प्रकल्पामध्ये जीवन आणि मृत्यूच्या सीमेबाबत संगणकीय आणि मोजता येईल अशा पद्धतीने मांडण्याचा प्रयत्न करण्यात येत आहे. त्यातून त्याची गणितीय व्याख्या विकसित होईल. त्यासाठी जैविक क्रिया प्रतिक्रिया प्रणाली, विशेषतः पेशी अंतर्गत होणाऱ्या विकराच्या प्रतिक्रिया यावर आम्ही लक्ष केंद्रित केले होते.

हिमेओका आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी पेशींच्या मृत्यूबाबत गणितीय व्याख्या मांडण्याचा प्रयत्न केला. ती पेशीय स्थितीमध्ये असलेल्या चयापचयाच्या प्रक्रिया व त्यावर नियंत्रण ठेवणाऱ्या विकरांच्या कार्यावर अवलंबून आहे. त्यांच्या मते, मृत्यूची स्थिती म्हणजे पेशींमधील या जैवरासायनिक प्रक्रिया घडूनही पुन्हा जीवनाकडे येण्यापलीकडील स्थिती होय. त्याला त्यांनी स्टोईचिओमेट्रिक रेज असे नाव दिले आहे.

या पद्धतीच्या विकासासाठी त्यांनी विकरांच्या प्रतिक्रिया आणि ऊष्मागतिकतेचा (थर्मोडायनॅमिक्स) दुसरा नियम यांचा वापर केला आहे. या दुसऱ्या नियमानुसार, एखादी प्रणाली ही नैसर्गिकरीत्या एका विशिष्ट लयीतून अनियंत्रित व अस्ताव्यस्तच्या स्थितीपर्यंत जात असते. सामान्यतः प्रयोगशाळेतील स्थितीमध्ये पेशींच्या प्रक्रिया जाणून घेण्यासाठी, नियंत्रित करण्यासाठी आणि शक्य तितक्या प्रमाणात पूर्वपातळीवर आणण्यासाठी (पेशीय मृत्यू टाळण्यासाठी) याच नियमाचा वापर केला जातो.

त्याविषयी बोलताना प्रो. हिमेओका म्हणाले, की ही मोजमापाची पद्धत स्वयंचलित प्रणालीसाठी वापरता येत नाही. मात्र पेशीय पातळीवर नियंत्रणासाठी कार्यरत यंत्रणा उदा. प्रथिनांसाठी ती नक्कीच वापरता येते. स्वयंचलितपणा हेच सजीवांचे मुख्य लक्षण मानले जाते. त्यामुळे त्यातील प्रत्येक यंत्रणासाठी ऊष्मागतिकतेचा नियम लागू करण्याची ही पद्धत संपूर्ण पेशीय पातळीवर ताणण्याचा माझा प्रयत्न होता.