डीएनए आनुवंशिक कोड को धारण करता है, लेकिन इसका क्या कारण है? 'जीन मशीन' लेखक बताते हैं

जैसा कि डीएनए अपने आप में कोर है, दुनिया भर में जीव विज्ञान के अध्ययन के लिए प्रसिद्ध डबल हेलिक्स मुख्य है। लेकिन ये मौलिक अणु अकेले काम नहीं कर सकते हैं। डीएनए हमारे शरीर के निर्माण के लिए स्रोत कोड और डेटा संग्रहीत करता है, और इसकी खोज ने अनुसंधान के अनगिनत नए धागों के लिए दरवाजा खोल दिया, जिसमें यह सवाल भी शामिल है, "कौन सी मशीन हमारे कोड को पढ़ती है?"

नोबेल पुरस्कार विजेता जीवविज्ञानी वेंकी रामकृष्णन जवाब का पीछा करने की यात्रा को अनसुना कर देते हैं जीन मशीन: राइबोसोम के रहस्य को समझने की दौड़। वह अनिश्चितता की स्थिति में अपनी महत्वाकांक्षी यात्रा को स्पष्टता के साथ न केवल विज्ञान समझाता है, बल्कि विनम्रता के साथ ज्ञान की खोज के आसपास की जटिल राजनीति पर भी दृष्टिकोण प्रस्तुत करता है।

नीचे से एक अंश है जीन मशीन, इस सप्ताह बेसिक बुक्स द्वारा प्रकाशित किया गया।

आदिकालीन धुंध से उभरना

कैसे शुरू हुआ जीवन जीव विज्ञान के महान शेष रहस्यों में से एक है। सभी जीवन को सही रासायनिक वातावरण में ऊर्जा के कुछ रूप की आवश्यकता होती है। कुछ लोगों ने बताया है कि जीवन का उपयोग करने वाला बहुत सा रसायन विज्ञान उस तरह के रसायन से मिलता जुलता है जो समुद्र में भू-तापीय धारियों के किनारों पर होता है। यहां तक ​​कि अगर यह केवल एक संयोग है जैसा कि दूसरों ने तर्क दिया है, तो यह सोचना उपयोगी है कि जीवन के लिए किन परिस्थितियों में उभरना संभव हुआ। लेकिन मौलिक रूप से जीवन रासायनिक प्रतिक्रियाओं के एक सेट से अधिक है; यह आनुवंशिक जानकारी को एक तरह से संग्रहीत और पुन: उत्पन्न करने की क्षमता है जो जटिल जीवन रूपों को बहुत ही आदिम लोगों से विकसित करने की अनुमति देता है। इस कसौटी पर, कोई सवाल नहीं है कि यहां तक ​​कि वायरस जीवित हैं, भले ही लोग इसे सवाल करते थे क्योंकि उन्हें पुन: पेश करने के लिए एक मेजबान कोशिका की आवश्यकता होती है। हालांकि, जो कोई वायरस से बीमार हो गया है और उसके शरीर को संक्रमण से लड़ने का अनुभव है, उसे संदेह नहीं होगा कि वायरस जीवित हैं।

समस्या यह थी कि जीवन के लगभग सभी रूपों में, डीएनए ने आनुवांशिक जानकारी दी, लेकिन डीएनए स्वयं निष्क्रिय था और बड़ी संख्या में प्रोटीन एंजाइम द्वारा बनाया गया था, जो कि उन एंजाइमों को बनाने के लिए न केवल आरएनए बल्कि राइबोसोम की आवश्यकता थी। इसके अलावा, डीएनए में चीनी, डीऑक्सीराइबोज, बड़े जटिल प्रोटीन द्वारा राइबोज से बनाया गया था। किसी को समझ नहीं आ रहा था कि पूरा सिस्टम कैसे शुरू हो सकता है। जो वैज्ञानिक सोच रहे थे कि जीवन कैसे शुरू हुआ, जैसे ला जोला के साल्क इंस्टीट्यूट में क्रिक, लेस्ली ऑर्गेल और इलिनोइस विश्वविद्यालय में कार्ल वोएज़ ने सुझाव दिया कि शायद जीवन आरएनए के साथ शुरू हुआ। उस समय, यह शुद्ध अनुमान था - लगभग विज्ञान कथा - क्योंकि आरएनए रासायनिक प्रतिक्रियाओं को पूरा करने में सक्षम नहीं था।

Cech और Altman की खोज ने वह सब बदल दिया। आरएनए अब एक अणु था जो डीएनए की तरह ही आधारों के अनुक्रम के रूप में जानकारी ले सकता है, और प्रोटीन की तरह रासायनिक प्रतिक्रियाओं को भी कर सकता है। अब हम जानते हैं कि आरएनए के बिल्डिंग ब्लॉक साधारण रसायनों से बनाए जा सकते हैं जो पृथ्वी के अरबों साल पहले हो सकते थे। इसलिए यह कल्पना करना संभव है कि कैसे जीवन ने बहुत सारे यादृच्छिक रूप से बनाए गए आरएनए अणुओं के साथ शुरू किया हो सकता है जब तक कि उनमें से कुछ सिर्फ खुद को पुन: पेश नहीं कर सकते। एक बार ऐसा होने के बाद, विकास और प्राकृतिक चयन अधिक से अधिक जटिल अणुओं को बनाने की अनुमति दे सकता है, अंततः एक प्राइमर्डियल राइबोसोम के रूप में भी जटिल हो सकता है। एक प्रारंभिक शाही सेना की दुनिया का विचार, पहली बार वैली गिलबर्ट द्वारा गढ़ा गया एक शब्द व्यापक रूप से स्वीकार किया गया।

राइबोसोम एक आरएनए-प्रभुत्व वाली दुनिया में शुरू हो सकता है लेकिन क्योंकि यह प्रोटीन बना, यह एक ट्रोजन घोड़ा बन गया। प्रोटीन शाही सेना की तुलना में अधिकांश प्रकार की प्रतिक्रियाएं करने में बेहतर साबित हुए क्योंकि उनके अमीनो एसिड सरल आरएनए अणु की तुलना में अधिक विविध रसायन विज्ञान में सक्षम हैं। इसका मतलब यह था कि प्रोटीन के रूप में, वे धीरे-धीरे आरएनए अणुओं के अधिकांश कार्यों को उस समय के आसपास लेने के लिए विकसित हुए और बहुत कुछ। ऐसा करते हुए, उन्होंने जीवन को बदल दिया जैसा कि हम जानते हैं। यह भी समझा सकता है कि क्यों राइबोसोम में बहुत अधिक आरएनए होता है, जो एंजाइम डीएनए को दोहराते हैं या इसे आरएनए में कॉपी करते हैं, अब पूरी तरह से प्रोटीन से बने होते हैं। यह शायद इसलिए है क्योंकि जीन को स्टोर करने के लिए डीएनए का उपयोग बाद में आया था; उस समय तक, प्रोटीन प्रचलित हो गया था और कोशिका में अधिकांश अभिक्रियाएं कर रहा था।

बेशक, यह स्पष्ट नहीं करता है कि प्रोटीन बनाने के लिए कोड ले जाने वाले जीन कैसे अस्तित्व में आए। सबसे अच्छा अनुमान यह है कि राइबोसोम के एक शुरुआती रूप ने बस यादृच्छिक पेप्टाइड्स के छोटे हिस्सों को बनाया, जिससे आरएनए एंजाइमों में सुधार हुआ जो तब आसपास थे। लेकिन वहां से, कैसे जीन उत्पन्न हुए जिन्होंने प्रोटीन बनाने के निर्देश दिए, जिसमें अमीनो एसिड एक साथ एक बहुत ही विशिष्ट क्रम में एक साथ उछला था, वह काफी छलांग था और अभी भी जीवन के महान रहस्यों में से एक है। और बदले में इसका मतलब होगा कि बड़े सबयूनिट के अलावा, कई अन्य तत्वों को अस्तित्व में आना होगा: एमिनो एसिड को लाने के लिए आनुवंशिक कोड, tRNAs को ले जाने के लिए mRNA, और mRNA के लिए एक मंच प्रदान करने के लिए छोटा सबयूनिट tRNAs को बांधने के लिए। लेकिन आरएनए कैटेलिसिस की खोज से पहले, लोग यह नहीं देख सकते थे कि सिस्टम सिद्धांत रूप में भी कैसे शुरू हो सकता है।

जीन मशीन से अंश: वेंकी रामाकृष्णन द्वारा राइबोसोम के रहस्य को समझने की दौड़। कॉपीराइट © 2018. बेसिक बुक्स द्वारा प्रकाशित