बजाऊ पाणबुडे

माणूस हा भूचर प्राणी आहे. त्याचे वावरणे जमिनीवर असल्यामुळे, पोहताना त्याची पाण्याखाली राहण्याची क्षमता मर्यादित असते. परंतु, यालाही काही अपवाद आहेत. एक ‘पाणबुडी’ जमात या अपवादात मोडते. या पाणबुड्या जमातीतील लोकांवर शास्त्रज्ञांकडून संशोधन केले जात आहे. या संशोधनात एक अनपेक्षित निष्कर्ष निघाला आहे. त्या संशोधनाचीच ही ओळख…

मराठी विज्ञान परिषदेच्या ‘पत्रिका’ या मासिकातील अंजली कुलकर्णी यांचा हा पूर्वप्रकाशित लेख

---

पाण्याच्या आत खोलवर बुडी मारणे म्हणजे अंडरवॉटर डायव्हिंग. आपल्याला हा एक धाडसी खेळ म्हणून माहीत आहे. डायव्हिंगचे वेगवेगळे प्रकार असतात. उदाहरणार्थ, फ्री डायव्हिंग, स्कूबा डायव्हिंग, इत्यादी. डायव्हिंगचे हे प्रकार कितीही लोकप्रिय झाले असले, तरी मानव ह्या पृष्ठवंशीय सस्तन भूचर प्राण्याची जन्मजात शारीरिक घडण पाण्याखाली जास्त वेळ राहण्याजोगी नाही. परंतु, पृथ्वीचा ७५ टक्के भाग पाण्याने व्यापलेला असताना मानवाची, पाण्याच्या तळाशी जाऊन शोध घेण्याची उत्सुकता जागृत झाली नाही, तर नवलच ! मानवाच्या ह्यासंबंधीच्या जिज्ञासेच्या नोंदी अगदी ख्रिस्तपूर्व सातव्या शतकापासून आढळतात. सागराच्या पोटात असलेले मासे, इतर प्राणी आणि मौल्यवान सामग्रीकडे मानव कित्येक शतकांपासून आकृष्ट झालेला आढळतो!

साधारणतः, मनुष्यप्राणी, कोणत्याही साहाय्यक उपकरणाशिवाय पाण्याच्या आत श्वास रोखून एक-दोन मिनिटांपेक्षा जास्त वेळ राहू शकत नाही. हवेतील प्राणवायूवर जगणाऱ्या मनुष्यप्राण्याची, पाण्याच्या खाली श्वास रोखून राहण्याची क्षमता काही महत्त्वाच्या बाबींवर अवलंबून असते. त्यांतील काही बाबी म्हणजे, माणसाच्या फुप्फुसातील आणि रक्तातील प्राणवायूचे प्रमाण, रक्ताभिसरणासाठी उपलब्ध असलेले रक्ताचे प्रमाण, मेंदूची प्राणवायूच्या कमतरतेत काम करण्याची क्षमता, इत्यादी. जर आपण श्वास बंद करून पाण्याच्या मोठ्या भांड्यात डोके बुडवून ठेवले, तर शरीराच्या कार्यात लगेचच काही बदल होऊ लागतात. उदाहरणार्थ, हृदयाचे ठोके मंद होणे, रक्तवाहिन्या आकुंचन पावणे, इत्यादी. प्राणवायूचा कमीतकमी वापर करून जीवनावश्यक क्रिया चालू ठेवण्यासाठीचा हा बदल म्हणजे एक प्रतिक्षिप्त क्रिया डायव्हिंग रिफ्लेक्स असते. अशा बदलांमुळे शरीरातील रक्तपुरवठ्याचा जास्तीतजास्त ओघ हा मेंदू, हृदय आणि पोहण्यासाठी कार्यान्वित असलेले स्नायू यांच्याकडे वळवला जातो.

खोल समुद्रात बुडी मारणाऱ्यांच्या बाबतीत तर खोल पाण्यामुळे होणारे शरीरावरचे परिणामही लक्षात घ्यावे लागतात. समुद्राच्या खोल पाण्याच्या वाढत्या दाबामुळे फुप्फुसातील रक्तवाहिन्या फुटू शकतात व फुप्फुसात रक्तस्राव होऊ शकतो. पाण्याच्या दाबामुळे कानातील पडद्यावरही विपरीत परिणाम घडून येतात. ह्याशिवाय समुद्रात पोहण्याच्या बाबतीत तर समुद्राच्या पाण्यातील मिठाचे प्रमाण रक्तातील मिठाच्या पाण्यापेक्षा खूप जास्त असल्यामुळे त्याचे फुप्फुसांवर परिणामही दिसून येतात.

मानवी शरीरावर होणाऱ्या खोल पाण्याच्या या परिणामांबरोबरच, सागरी सस्तन प्राण्यांच्या शारीरिक जडणघडणीवर होणाऱ्या परिणामांवरही भरपूर संशोधन होत आहे. ह्यांमध्ये श्वास रोखून धरण्याची क्षमता, पाण्याखाली पोहण्याची क्षमता, इत्यादींचा प्राण्याच्या फुप्फुसाच्या आकारमानाशी संबंध असणे हे अपेक्षितच आहे. परंतु, प्राण्यांच्या खोल पाण्यात पोहण्यासंबंधीच्या या क्षमतांचा त्यांच्या प्लीहेच्या (स्प्लीन) आकारमानाशीही संबंध असल्याचे निदर्शनास आले आहे. तुलनाच करायची झाली, तर देवमासा, डॉल्फिन, सील या सागरी सस्तन पृष्ठवंशीय प्राण्यांची शरीररचना समुद्राच्या आत खोलवर राहण्याच्या दृष्टीने मानवापेक्षा अधिक सोयीची झालेली असते.

या सागरी सस्तन प्राण्यांच्या प्लीहेचा आकार त्यांच्या शरीराच्या मानाने खूप मोठा असतो. प्लीहा हा रक्ताभिसरणाच्या प्रक्रियेतील महत्त्वाचा अवयव आहे. रक्ताचा मोठा साठा या प्लीहेमध्ये असतो. रक्तातील जुन्या व निकामी रक्तपेशी वेगळ्या करणे, जंतुसंसर्ग करणाऱ्या काही आजारांविरुद्ध मुकाबला करणे, इत्यादी कामे प्लीहेद्वारे केली जात असतात. सस्तन प्राणी जेव्हा पाण्याखाली वावरतात, तेव्हा डायव्हिंग रिफ्लेक्समुळे त्यांची प्लीहा आकुंचन पावते व प्लीहेतील रक्त बाहेर सोडले जाते. हे रक्त शरीरातील इतर अवयवांना पुरवले जाते. यामुळे लाल पेशींचे प्रमाण वाढते आणि शरीराला जास्त प्रमाणात प्राणवायू उपलब्ध होतो. साहजिकच, या प्राण्यांना पाण्याखाली अधिक काळ राहणे शक्य होते.

सागराच्या सान्निध्यात राहणाऱ्या अनेक लोकांची उपजीविका सागरावर अवलंबून असते. सागरावर अवलंबून असणाऱ्या अशा जमाती खोल पाण्यात बुडी मारण्यात तरबेज असतात. प्रशांत महासागरातील विविध बेटांवर अशा अनेक जमाती अस्तित्वात आहेत. ‘बजाऊ’ ही त्यांतलीच एक जमात. या जमातीच्या लोकांची इंडोनेशिया, मलेशिया, फिलिपिन्स या देशांत वस्ती आहे. हजारो वर्षांपासून ही आदिवासी जमात उदरनिर्वाहासाठी सागरीसंपत्तीवर अवलंबून राहिली आहे. हे बजाऊ लोक उत्तम पाणबुडे आहेत. स्पंज, प्रवाळ, वेगवेगळ्या प्रकारचे मासे, तसेच ऑक्टोपससारखे प्राणी पकडण्यासाठी ते पाण्यात खोलवर जातात. आणि विशेष म्हणजे, तेही पाण्याखालील श्वसनाला आवश्यक ठरणाऱ्या कोणत्याही उपकरणांचा वापर न करता! हे लोक श्वास रोखून धरून समुद्राच्या पाण्याखाली तेरा ते पंधरा मिनिटे सहज राहू शकतात आणि अगदी सत्तर मीटर खोलीपर्यंत जाऊ शकतात. बजाऊ जमातीतील लोक दिवसभरात साधारण एकूण पाच तास पाण्याच्या खाली काम करतात. खोल समुद्रात पूर्ण डोके व शरीर घालून दीर्घ काळ तग धरून राहणे त्यांना कसे शक्य होते?

डेनमार्कमधील कोपनहेगन विद्यापीठ आणि अमेरिकेतील बर्कली विद्यापीठातील संशोधकांनी बजाऊ जमातीतील लोकांच्या या असामान्य क्षमतेमागील कारण शोधण्यासाठी संशोधन हाती घेतले. मेलिसा इलार्डो आणि तिच्या सहकाऱ्यांनी रासमस निएलसेन यांच्या मार्गदर्शनाखाली केलेल्या या संशोधनात, बजाऊ लोकांच्या शारीरिक जडणघडणीचा मुख्यतः प्लीहेचा – तसेच जनुकीय जडणघडणीचा अभ्यास केला गेला. या अभ्यासासाठी त्यांनी सहजी हाताळता येईल अशा सोनोग्राफी मशीनचा वापर केला. या संशोधनासाठी प्रथम ‘जाया बाक्ती’ या खेड्यातील ५९ बजाऊ पाणबुड्यांची निवड करण्यात आली. तुलनेसाठी त्यांनी जवळच्याच कोयोआन खेड्यातील पाण्यात फारसा वेळ न घालवणाऱ्या सालुआन या जमातीतील ३४ लोकांचीही निवड केली. या सर्वांपैकी प्रत्यक्षात ४३ बजाऊ लोकांची आणि ३३ सालुआन लोकांची तपासणी केली गेली. या तपासणीतून अगदी आश्चर्य वाटेल असे निष्कर्ष मिळाले. बजाऊ पाणबुड्यांची प्लीहा सालुआन लोकांच्या प्लीहेपेक्षा मोठी असल्याचे आढळून आले!

माणसाच्या पोटाच्या वरच्या बाजूला डावीकडे असलेल्या या अवयवाची, सर्वसाधारण व्यक्तींमधील लांबी ही सुमारे बारा सेंटिमीटर इतकी असते. बजाऊ लोकांच्या प्लीहेचा आकार मात्र सालुआन लोकांच्या, तसेच सर्वसाधारण लोकांच्या प्लीहेच्या तुलनेत पन्नास टक्क्यांनी मोठा असल्याचे आढळले. पाण्याखाली वावरणाऱ्या सस्तन प्राण्यांप्रमाणेच, बजाऊ पाण-बुड्यांची प्लीहा ही आकुंचन पावण्याच्या ‘डायव्हिंग रिफ्लेक्स’द्वारे, या पाणबुड्यांना दीर्घ काळ पाण्याखाली राहण्यासाठी मदत करीत असावी. या प्लीहेतून बाहेर सोडलेले रक्त या बजाऊ पाणबुड्यांना प्राणवायूची कमतरता भासू देत नसावे. त्यामुळेच सामान्य व्यक्तीच्या तुलनेत हे पाणबुडे खोल पाण्यातील परिस्थितीशी स्वतःला सहजपणे जुळवून घेऊ शकतात.

बजाऊ जमातीत पाणबुड्याचे काम न करणारेही लोक आहेत. मेलिसा इलार्डो आणि तिच्या सहकाऱ्यांनी केलेल्या संशोधनातून, बजाऊ जमातीतील पाणबुड्याचे काम करणाऱ्या आणि बजाऊ जमातीतीलच पाणबुड्याचे काम न करणाऱ्या लोकांच्या प्लीहांच्या आकारात फरक दिसून आला नाही. म्हणजेच परिस्थितीनुसार निर्माण झालेला प्लीहेच्या आकारातील फरक हा फक्त आताच्या पिढीतील पाणबुड्याचे काम करणाऱ्या लोकांमध्येच न आढळता, एकंदरीतच या बजाऊ जमातीत आढळणारा फरक आहे.

बजाऊ लोकांच्या प्लीहेची तपासणी केल्यानंतर मेलिसा इलार्डो आणि तिच्या सहकाऱ्यांनी ह्यापुढे जाऊन बजाऊ जमातीतील ह्या पाणबुड्या लोकांच्या जनुकक्रमाचाही अभ्यास केला. त्यासाठी या संशोधकांनी या बजाऊ लोकांच्या, तसेच सालुआन जमातीतील लोकांच्या लाळेचे नमुने घेऊन त्यांतील डीएनए रेणूंचे विश्लेषण केले. या तपासणीतून, ह्या दोन जमातींतील लोकांच्या जवळजवळ पंचवीस गुणसूत्रांमध्ये फरक असल्याचे आढळून आले आहे. त्यांत पीडीई१० ए या जनुकात झालेल्या बदलाचाही समावेश आहे.

पीडीई१० ए या जनुकातील बदल प्लीहेचा आकार वाढवण्यास आणि थायरॉइड या संप्रेरकांच्या प्रमाणात बदल घडवून आणण्यास कारणीभूत ठरतो हे जनुकशास्त्रातील तज्ज्ञांना माहीत आहे. प्लीहेच्या आकारातील बदल आणि थायरॉइड संप्रेरकांची निर्मिती यांतील संबंध उंदरांवर केलेल्या संशोधनात स्पष्ट झाला आहे. उंदरांच्या जनुकक्रमात जर जनुकीय बदल घडवून त्यांच्या शरीरातील टी४ या थायरॉइड संप्रेरकाची निर्मिती थांबवली, तर त्यांच्या प्लीहेचा आकार लक्षणीय प्रमाणात कमी होत असल्याचे दिसून आले आहे. त्यानंतर टी४ थायरॉइड संप्रेरकाचे इंजेक्शन दिल्यावर त्यांच्या प्लीहेचा आकार पूर्ववत होतो. बजाऊ लोकांच्या प्लीहेचा आकार हा पीडीई१०ए या जनुकातील उत्परिवर्तनामुळे वाढला असण्याची शक्यता नाकारता येत नाही.

यातला आता पुढचा प्रश्न म्हणजे… बजाऊ लोकांनी ही जीवनशैली कधी स्वीकारली? इतिहास सांगतो, की बजाऊ लोक सालुआन लोकांपासून सुमारे पंधरा हजार वर्षांपूर्वी वेगळे झाले. तसे असले, तर बजाऊ लोकांच्या जनुकात हे उत्परिवर्तन घडून येण्यास भरपूर काळ उपलब्ध झाला असावा.

दीर्घ कालावधीसाठी पाण्याखाली काम करीत असल्याने, निसर्गाने या जमातीच्या सर्वच लोकांना त्यांच्या विशिष्ट जीवनशैलीतही तग धरून ठेवण्यासाठी शरीरात आवश्यक ते बदल घडवून आणलेले दिसून आलेले आहेत. ‘नैसर्गिक निवडी’चे हे उदाहरण आहे. परिस्थितीनुसार असे शारीरिक बदल घडून येणे, हे नेहमीचेच आहे. याचे दुसरे एक उदाहरण म्हणजे, थायलंड जवळील मोकेन ही आणखी एक आदिवासी सागरी जमात! ह्यांच्यामधील काही लहान मुलांची तपासणी केली असता असे आढळून आले आहे, की या मुलांना डोळ्यांच्या बाहुल्यांचा आकार अतिशय लहान करता येतो. डोळ्यांतल्या बाहुल्यांच्या आकारांतील या बदलामुळे मोकेन जमातीच्या मुलांची पाण्याखाली असताना, बघण्याची क्षमता युरोपियन मुलांपेक्षा दुप्पट असल्याचे निदर्शनास आले आहे. (सील आणि डॉल्फिनसारख्या प्राण्यांच्या बाहुल्याही अशाच प्रकारे लहान होत असल्याचे दिसून आले आहे.) शरीरात अशाच प्रकारचे बदल घडून आल्याचे आणखी एक उदाहरण आहे ते तिबेटी लोकांचे. हिमालयात अतिउंचीवर राहणाऱ्या तिबेटी लोकांना श्वसनासाठी उपलब्ध असलेल्या प्राणवायूचे प्रमाण खूप कमी असते. अशा परिस्थितीतही तिबेटी लोक पिढ्यान्पिढ्या हिमालयात वास्तव्य करून आहेत. या तिबेटी लोकांच्या जनुकक्रमात बदल झाले आहेत. मुख्य बदल आहे तो, रक्तातील लाल पेशींचे प्रमाण कमी करण्यास कारणीभूत ठरणारा. त्यामुळे प्राणवायूची गरजही कमी होते.

हे जनुकशास्त्रीय निष्कर्ष तपासण्यासाठी आता पुढील संशोधनात, पाण्यात खोलवर गेल्यावर बजाऊ पाणबुड्यांच्या शरीरातील थायरॉइड संप्रेरकांच्या प्रमाणात होणारा बदल नोंदवणे, तसेच त्यांच्या लाल रक्तपेशींच्या संख्येतील बदल मोजणे, हे महत्त्वाचे ठरणार आहे. त्यामुळे या विषयातले बरेच संशोधन होणे अजून बाकी आहे. असे असले, तरी ह्या सर्व संशोधनात उत्क्रांतीच्या विषयातील या महत्त्वाच्या घटना निदर्शनास आल्या आहेत. मानवाच्या शरीर व जनुकीय रचनेत, आणि कार्यपद्धतीतही सभोवतालच्या परिस्थितीशी जुळवून घेण्यासाठी त्याच्या प्लीहेतही बदल होऊ शकतात, हे लक्षात आले आहे. ह्याशिवाय, ज्या आजारांमध्ये शरीरात सतत प्राणवायूची कमतरता दिसून येते, त्या आजारांच्या उपचारातही भविष्यात ह्या संशोधनाने नक्की मोलाची भर पडणार आहे.

अंजली कुलकर्णी
वैद्यकतज्ज्ञ

drkulkarni123@gmail.com

मराठी विज्ञान परिषदेच्या ‘पत्रिका’ या मासिकातील हा पूर्वप्रकाशित लेख