Chapter
1: Genetics of Life
This chapter introduces the fundamental
concepts of genetics, from the molecular basis of inheritance to
mechanisms of heredity and variation, including Mendelian and
non-Mendelian patterns, and the historical context of genetic
discoveries.
Gene Editing
CRISPR-Cas9: A technology discovered by Emmanuelle Charpentier and Jennifer A. Doudna that enables targeted, desirable changes in genes within DNA.
Applications: Expected to revolutionize genetic disease therapy, cancer treatment, and the development of pest- and disease-resistant crops.
DNA (Deoxyribonucleic acid)
Location: Found within chromosomes inside the cell nucleus.
Structure: Double helix model presented by James Watson and Francis Crick in 1953, based on X-ray diffraction studies by Rosalind Franklin and Maurice Wilkins.
Nucleotide: The basic building block of DNA, composed of a deoxyribose sugar, a phosphate group, and a nitrogen base.
Nitrogen Bases: Adenine (A), Guanine (G), Cytosine (C), and Thymine (T). Rungs form via specific pairing (A with T, G with C).
Strands: Sugar-phosphate backbone forms each strand.
Size: DNA in each chromosome is about 5 cm (≈2 inches) long. Combined DNA from 46 human chromosomes is around 2 m (≈6 feet).
Chromosome
Components: Primarily DNA and histone proteins.
Structure: DNA winds around histone octamers to form nucleosomes; chromosomes form by packing and coiling many nucleosomes.
Chromatid: Each half of a duplicated chromosome; chromatids are connected by a centromere.
Number: Each species has a characteristic chromosome number. Humans have 46 chromosomes (23 pairs).
Types:
Somatic (autosomes): Control most physical characteristics. Humans have 22 pairs. A pair of identical chromosomes is called homologous chromosomes, one inherited from each parent.
Sex Chromosomes: X and Y. Y is smaller than X. The SRY gene on the Y chromosome triggers testis development.
Genetic Constitution:
Female: 44 + XX
Male: 44 + XY
Variant constitutions (can influence physical and mental development):
44 + X0 (Turner syndrome): Females with one X; female sex organs may develop but secondary sexual characteristics may be lacking in adolescence.
44 + XXX (Triple-X syndrome): Females with three X chromosomes.
44 + XXY (Klinefelter syndrome): Males with two Xs and one Y; may show some female characteristics.
44 + XYY (XYY syndrome): Males with one X and two Ys.
Gene: A specific sequence of nucleotides in DNA. Genes provide instructions for protein synthesis, determining traits and controlling metabolic activities.
RNA (Ribonucleic acid)
Structure: Similar to DNA; nucleotides contain ribose sugar, phosphate group, and a nitrogenous base.
Nitrogen Bases: Adenine, Guanine, Uracil (replaces Thymine), and Cytosine.
Strands: Most RNAs are single-stranded.
Role: Crucial in protein synthesis.
Protein Synthesis
Transcription: mRNA is formed from a gene sequence in DNA with enzymatic help. mRNA carries the message for protein synthesis. Occurs in the nucleus.
Translation: tRNAs carry specific amino acids to the ribosome based on the mRNA code; rRNAs (part of ribosomes) help link amino acids into proteins. Occurs in the cytoplasm.
Types of RNA involved: mRNA, tRNA, rRNA.
Heredity and Variations
Heredity: Transmission of characteristics from parents to offspring.
Variations: Traits in offspring that differ from their parents.
Cause: Genes inherited from parents underlie both heredity and variation.
Genetics: The branch of science dealing with genes, heredity, and variation.
Gregor Johann Mendel (1822–1884)
Father of Genetics: Laid the foundation for genetics through pea plant experiments (Pisum sativum).
Experiments: Began hybridization in 1856, focusing on seven characters (e.g., flower color, seed shape).
Factors: Proposed that each character is controlled by a pair of “factors,” now known as genes.
Laws of Inheritance: His conclusions form the fundamental genetic framework for heredity and variation.
Recognition: Largely ignored initially; rediscovered in 1900 by Hugo de Vries, Carl Correns, and Erich von Tschermak.
Mendel’s Experiments
Monohybrid Cross: Considers one pair of contrasting traits (e.g., tall vs dwarf).
F1 Generation: Only one trait is expressed (dominant).
F2 Generation: The hidden (recessive) trait reappears, typically in a 3:1 dominant-to-recessive ratio.
Key Inferences from Monohybrid Cross:
A trait is controlled by two factors (alleles).
Dominant trait: Expressed in F1.
Recessive trait: Hidden in F1, reappears in F2.
Alleles segregate without mixing during gamete formation.
Phenotypic ratio in F2 is 3:1.
Alleles: Different forms of a gene (e.g., T for tall, t for dwarf).
Phenotype: Observable characteristics.
Genotype: Genetic constitution underlying traits.
Dihybrid Cross: Inheritance of two pairs of contrasting traits (e.g., height and seed shape).
Inference: When multiple traits are combined, each trait is inherited independently (independent assortment) without blending.
Non-Mendelian Inheritance: Complex interactions can limit Mendel’s laws.
Incomplete Dominance: Dominant allele cannot fully mask the recessive, resulting in an intermediate phenotype (e.g., pink flowers from red × white).
Co-dominance: Both alleles express simultaneously (e.g., roan coat pattern in cattle/horses).
Multiple Allelism: More than two alleles determine a trait (e.g., ABO blood group: IA, IB, i).
Polygenic Inheritance: Multiple genes control a trait (e.g., skin color influenced by melanin production).
Genetic Processes Responsible for Variations
Crossing Over: During meiosis, homologous chromosomes exchange segments at chiasmata, creating new allele combinations and new traits.
Mutation: Sudden heritable change in genetic material due to replication errors, chemicals, or radiation. Mutations can be passed on and drive evolution.
Genetics — Career Opportunities: Molecular genetics, population genetics, medical genetics, cytogenetics, behavioral genetics, genomics; careers in healthcare, research, pharma, agriculture, and education.
Chapter 2: Paths of
Evolution
This chapter explores evolution from early theories to
modern synthesis, evidences for evolution, and human evolutionary
trends.
Antimicrobial Resistance: The ability of bacteria to resist antibiotics, often due to mutations.
Superbugs: Multi-drug-resistant bacteria that emerge when resistant strains multiply and acquire additional resistance via further mutations; a major global health concern.
Evolution: The process of change in inherited characteristics of biological populations over generations.
Lamarckism (Inheritance of Acquired Characters)
Proponent: Jean Baptiste Lamarck.
Core Idea: Traits acquired during life (due to environmental change or use/disuse) are transmitted to offspring.
Example (Giraffes): Neck length increased through stretching for food and was passed on. Later shown incorrect because acquired traits are not inherited genetically.
Darwinism (Natural Selection)
Proponent: Charles Darwin (1809–1882); Alfred Russel Wallace independently developed similar ideas.
Influences: Observations on HMS Beagle (1831–1836) and Thomas Malthus’s ideas on population growth.
Publication: On the Origin of Species (1859).
Key Concepts:
Overproduction: Organisms produce more offspring than the environment can support.
Variations: Individuals differ in features (size, immunity, seed production); variations can be favorable or harmful.
Struggle for Existence: Limited resources lead to competition.
Survival of the Fittest: Individuals with favorable variations survive and reproduce more.
Natural Selection: Favorable variations accumulate over time, leading to new species.
Example (Galápagos Finches): Beak diversity adapted to food sources. Birds with suitable beaks survived and reproduced. Later studies identified BMP4 (beak depth/strength) and ALX1 (beak shape) influencing these variations.
Neo-Darwinism: Modern synthesis integrating Darwin’s ideas with genetics.
Addresses Darwin’s limitation of lacking a genetic mechanism.
Explains variations via genetic changes, recombination during sexual reproduction, and gene flow.
Integrates population genetics, paleontology, environmental science, and genetics.
Speciation: The formation of new species from a common ancestor.
LUCA: Last universal common ancestor of all life.
MRCA: Most recent common ancestor shared by specific groups.
Mechanism: Isolation (ecological or other factors like mutation, selection, recombination) allows variations to accumulate; once groups can no longer interbreed, distinct species arise.
Evidence of Evolution
Molecular Biology: Comparing DNA sequences and protein amino acid sequences (e.g., hemoglobin beta chain) reveals relationships.
Example: Chimpanzees show 0 amino acid differences in the beta chain compared to humans; gorillas differ by 1; rats by 31, indicating relative relatedness.
DNA: Chimpanzee DNA shows very high sequence similarity to humans and gorillas.
Comparative Anatomy: Homologous structures (e.g., forelimbs of humans, cats, whales, bats) indicate common ancestry despite different external forms and functions.
Fossils:
Show gradual evolutionary change (e.g., horse ancestors with shorter legs).
Connecting links (e.g., Archaeopteryx with reptile and bird traits).
Document extinction events (e.g., dinosaurs, mammoths).
Evolution as a Continuous Process
RNA Viruses: High mutation rates enable rapid evolution, aiding immune evasion, drug resistance, and proliferation (e.g., COVID variants Delta and Omicron).
Human Evolution
Primates: Common ancestors of monkeys, apes, and humans.
Characteristics: Opposable thumbs, binocular vision.
Anthropoidea: Includes Cercopithecoidea (monkeys) and Hominoidea (apes and humans).
Evolutionary Path (selected fossils and cranial capacities):
Sahelanthropus tchadensis: Early link from Chad, Africa; ≈350 cm³.
Australopithecus: African fossils; bipedal; ≈450 cm³.
Homo habilis: African fossils; tool use; group living; ≈600 cm³.
Homo erectus: Africa/Asia/Europe; fully upright; omnivorous; used stone tools; ≈900 cm³.
Homo neanderthalensis: Contemporaries of modern humans (found in Germany and elsewhere); buried dead; ≈1450 cm³; brain biased toward vision/body control.
Homo sapiens: Modern humans; advanced technology, agriculture, domestication, cities; ≈1350 cm³; brain specialized for social interaction and complex thinking.
Brain Development: Tripled in size over ~2 million years; enabled complex social behavior, tool-making, language, higher cognition, adaptability, and technological progress.
Chapter 3: Behind
Sensations
This chapter examines how organisms perceive
environmental stimuli and generate responses, focusing on human sense
organs and the nervous system.
Stimuli and Responses
Stimuli: External (light, sound, temperature, touch) or internal (hunger, body temperature changes) factors that elicit responses.
Responses: Produced via biological and chemical processes involving neural activity: impulses reach the brain; muscles/glands act on instructions.
Receptors and Impulses
Sensory Receptors: Specialized cells or nerve endings that detect stimuli.
Receptor Potential: Electrical changes in receptors in response to stimuli.
Action Potential: If receptor potential is high enough, neurons fire impulses that travel along them.
Senses
General Senses: Touch, pain, heat, pressure (receptors in skin, muscles, joints, internal organs, blood vessels).
Special Senses: Vision, hearing, taste, smell (receptors concentrated in specific organs).
Eye — Sense of Vision
Protection: Eye socket, eye muscles, eyelids, eyelashes, conjunctiva (covers anterior eye except cornea; keeps moist and helps prevent dust/germs).
Tears: Produced by lacrimal glands; moisten eye, provide nutrients, eliminate waste; contain lysozyme for antimicrobial protection.
Layers of the Eye:
Sclera (outer): Provides firmness and protection.
Cornea: Transparent front part; allows light entry.
Choroid (middle): Supplies oxygen/nutrients to retina; regulates temperature.
Ciliary Muscles: Adjust lens curvature.
Iris: Behind cornea; contains melanin (absorbs UV, imparts color); regulates pupil size.
Pupil: Central aperture of iris; radial and circular muscles regulate light entry.
Lens: Convex; attached to ciliary muscles via ligaments; forms small, real, inverted image on retina; made of crystallin protein; nourished by aqueous humor.
Retina (inner): Photoreceptor layer where images form.
Photoreceptors: Rods and cones.
Rod Cells: Cylindrical; numerous (>9 crores); detect dim light and black/white shades; contain rhodopsin (opsin + retinal from vitamin A).
Cone Cells: Cone-shaped; fewer (~45 lakhs); enable color vision in bright light; contain photopsin (opsin + retinal; different isoforms).
Bipolar Cell Layer: Relays signals from photoreceptors to ganglion cells.
Ganglion Cell Layer: Sends impulses to the optic nerve.
Blind Spot: Origin of optic nerve; no photoreceptors; no vision here.
Yellow Spot (Macula): Central retina with abundant cones.
Fluids (Humors):
Aqueous Humor: Watery fluid between cornea and lens; provides oxygen/nutrients to lens/cornea; regulates intraocular pressure.
Vitreous Humor: Jelly-like fluid between lens and retina; maintains eyeball shape.
Power of Accommodation: Ability to focus near and distant objects by changing lens curvature via ciliary muscles.
Vision Mechanism: In darkness, photoreceptors release glutamate, activating OFF-bipolar pathways (signal “dark”); in light, glutamate release decreases, activating ON-bipolar pathways (signal “light”); impulses to brain produce vision.
Color Vision: Three cone types—S (blue), M (green), L (red). Color perception arises from differential stimulation. Genes for red/green pigments are on the X chromosome; blue on chromosome 7.
Binocular Fusion: Brain merges two slightly different images from each eye to produce single 3D vision, enabling depth perception.
Eye Diseases/Disorders:
Myopia (short-sightedness): Often due to elongated eyeball; corrected with concave lenses.
Hyperopia (long-sightedness): Corrected with convex lenses.
Astigmatism: Irregular curvature; corrected with cylindrical lenses.
Cataract: Opaque lens; treated surgically.
Glaucoma: Impaired aqueous humor drainage; increased pressure damages optic nerve.
Conjunctivitis: Conjunctival infection.
Diabetic Retinopathy: From uncontrolled diabetes.
Night Blindness: Vitamin A deficiency.
Xerophthalmia: Prolonged vitamin A deficiency; corneal opacity.
Eye Care: Wash eyes, consume vitamin A–rich foods, limit screen time, get regular eye tests (e.g., Snellen chart).
Eye Donation: Cornea can be transplanted to restore vision in corneal damage.
Ear — Hearing and Balance
Main Parts:
Outer Ear:
Pinna: Directs sound into auditory canal; helps localize sound; protects the canal.
Auditory Canal: Conducts sound to tympanum; protected by hair, earwax, sebum (antimicrobial).
Middle Ear:
Tympanum (Eardrum): Vibrates with sound waves.
Ear Ossicles: Malleus, Incus, Stapes; transmit and amplify vibrations.
Eustachian Tube: Connects middle ear to pharynx; equalizes pressure; facilitates mucus drainage.
Inner Ear:
Oval Window: Membrane at opening to cochlea’s upper chamber; receives stapes vibrations.
Cochlea: Snail-shaped; three chambers.
Perilymph: Fluid in upper and lower chambers.
Endolymph: Fluid in middle chamber.
Organ of Corti: On basilar membrane; contains auditory hair cell receptors.
Hearing Mechanism: Sound → tympanum → ossicles → oval window → perilymph → endolymph → hair cell stimulation in Organ of Corti → impulses via auditory nerve → brain.
Balance (Vestibular System):
Parts: Three semicircular canals; vestibule (utricle and saccule); hair cells.
Mechanism: Rotational movements move endolymph in semicircular canals, stimulating hair cells; linear movements stimulate hair cells in utricle/saccule. Signals travel via vestibular nerve; brain integrates with visual and proprioceptive input to maintain balance.
Olfaction (Smell)
Mechanism: Odor molecules dissolve in nasal mucus; millions of olfactory receptor neurons are stimulated; impulses travel via olfactory nerve to brain regions that process smell.
Taste
Parts: Tongue has papillae with taste buds; each taste bud has ~100 chemoreceptors.
Mechanism: Microvilli from chemoreceptors extend into taste pores; substances dissolved in saliva stimulate receptors; impulses travel via cranial nerves to the brain.
Main Tastes: Sweet, sour, salty, pungent, bitter, umami.
Skin — General Senses
Receptors:
Free nerve endings: Pain, temperature changes.
Merkel discs: Touch, pressure, hair movement.
Meissner corpuscles: Fine touch; texture and shape detection.
Krause end bulbs: Cold, touch.
Ruffini end organs: Deep touch, pressure, heat.
Root hair plexus: Hair movement.
Pacinian corpuscles: Vibration, high-frequency touch.
Pain (Nociception): Warns of danger. Nociceptors in skin, muscles, and internal organs transmit impulses. Pain can also arise from inflammatory molecules (cytokines, chemokines) or nerve damage (neuropathy).
Nervous System
Function: Controls and coordinates vital body functions.
Components: Brain, spinal cord, nerves, receptors.
Neurons (nerve cells): Specialized for receiving stimuli and transmitting signals.
Structure:
Cell Body (Cyton): Contains nucleus and organelles; gives rise to dendrons.
Dendrites: Branches receiving signals from adjacent neurons; transmit to cell body.
Axon: Long fiber carrying impulses away from cell body to axon terminals.
Axon terminals (axonites): Branches ending in synaptic knobs.
Synaptic knob: Contains neurotransmitters (e.g., acetylcholine) to chemically signal the next cell.
Myelin Sheath: Fatty insulating layer around some axons; increases conduction speed, nourishes and protects axon.
Produced by oligodendrocytes (CNS) and Schwann cells (PNS).
White Matter: Rich in myelinated fibers.
Gray Matter: Cell bodies and unmyelinated fibers.
Neuroglial Cells: More than half of CNS cells; can divide; provide nutrition, remove waste, and defend the CNS.
Protection of CNS:
Meninges: Three-layered protective membranes.
Cerebrospinal Fluid (CSF): Fills spaces between inner meninges, brain ventricles, and spinal cord central canal; delivers nutrients/oxygen, removes wastes, regulates pressure, cushions against injury. Ependymal cells help form CSF.
Divisions of the Nervous System
Central Nervous System (CNS): Brain and spinal cord.
Peripheral Nervous System (PNS): 12 pairs of cranial nerves, 31 pairs of spinal nerves, receptors, and ganglia.
Brain Parts and Functions
Cerebrum: Largest part; outer gray matter (cortex), inner white matter (medulla). Functions: problem-solving, planning, voluntary movement, memory, intelligence, thinking, imagination, sensory processing.
Cerebellum: Coordinates muscle activity; maintains equilibrium and posture.
Thalamus: Relay station for sensory and motor signals to/from cerebrum; many painkillers act here.
Hypothalamus: Homeostasis—regulates body temperature, hunger, thirst, emotions.
Midbrain: Initial processing of visual/auditory inputs; eye/eyebrow movement control.
Pons: Coordinates facial and eye muscle activities; helps regulate breathing rate.
Medulla Oblongata: Controls involuntary functions (heartbeat, breathing, vomiting, cough, sneezing).
Spinal Cord
Continuation of the medulla oblongata.
Transmits sensory messages to the brain and motor instructions from the brain to the body.
Dorsal Root: Sensory input to spinal cord.
Ventral Root: Motor output from spinal cord.
Central Canal: Filled with CSF.
Nerve Impulse Transmission
Resting state: Inside of neuron negative relative to outside.
Stimulation: Positive ions enter; action potential generated and propagated along axon.
Synapse: Junction where impulses pass from one neuron to another.
Parts:
Synaptic Knob: Axon terminal containing neurotransmitter vesicles.
Presynaptic Membrane: Membrane of synaptic knob.
Synaptic Cleft: Gap between neurons.
Postsynaptic Membrane: Dendritic membrane with neurotransmitter receptors.
Mechanism: Impulse arrival → neurotransmitter release → binding to postsynaptic receptors → stimulation of next neuron.
Role: Ensures one-way transmission; modulates and integrates signals.
Neuron Types
Sensory Neuron: Carries impulses from receptors to CNS.
Motor Neuron: Carries instructions from CNS to effectors (muscles/glands).
Interneuron: Connects sensory and motor neurons within CNS.
Nerve Types
Sensory Nerves: Composed of sensory neurons.
Motor Nerves: Composed of motor neurons.
Mixed Nerves: Contain both sensory and motor fibers.
Autonomic Nervous System (ANS)
Part of PNS regulating involuntary activities.
Sympathetic: Prepares body for emergencies (dilates pupils, increases heart rate, slows digestion).
Parasympathetic: Rest-and-digest (constricts pupils, decreases heart rate, stimulates digestion).
Reflex Actions (Spontaneous Responses)
Involuntary, rapid responses originating in the spinal cord or brainstem.
Reflex Arc: Receptor → sensory neuron → interneuron (spinal cord) → motor neuron → effector (muscle/gland).
Significance: Enables quick, protective reactions.
Nervous System Health
Use safety equipment (helmets, seat belts), avoid stagnant water, avoid smoking/alcohol/drug abuse, exercise regularly, and sleep adequately (8–10 hours).
Evolution of the Nervous System
Progresses from simple networks (e.g., Hydra) to centralized systems (e.g., Planaria with ganglia; insects with brains and segmental ganglia) to the complex human brain.
In humans, the highly developed neocortex enables language, intelligence, creativity, technology, and culture.
Sensory Diversity in Organisms
Amoeba/Bacteria: Chemotaxis—move toward/away from chemicals.
Euglena: Eyespot detects light; moves toward it.
Insects: Compound eyes (ommatidia); antennae for smell/touch.
Bats: Echolocation for hunting/travel.
Snakes: Jacobson’s organ for chemical sensing (smell).
Hawks: High visual acuity; long-distance and UV detection.
Dogs: Highly sensitive olfactory receptors (~300 million).
Elephants: Largest number of olfactory genes (~2000); rely on smell for food/water detection; can sense ground vibrations.
അദ്ധ്യായം 1: ജീവന്റെ ജനിതകശാസ്ത്രം
ഈ അധ്യായത്തിൽ ജനിതകശാസ്ത്രത്തിന്റെ അടിസ്ഥാന തത്വങ്ങൾ, പാരമ്പര്യത്തിന്റെ തന്മാത്രാതലം മുതൽ പാരമ്പര്യ സ്വഭാവങ്ങളുടെയും വ്യതിയാനങ്ങളുടെയും പ്രവർത്തനരീതികൾ, മെൻഡലിയൻ, നോൺ-മെൻഡലിയൻ പാറ്റേണുകൾ, ജനിതക കണ്ടുപിടുത്തങ്ങളുടെ ചരിത്രപരമായ പശ്ചാത്തലം എന്നിവയെക്കുറിച്ച് പ്രതിപാദിക്കുന്നു.
ജീൻ എഡിറ്റിംഗ് (Gene Editing)
ക്രിസ്പർ-കാസ് 9 (CRISPR-Cas9): ഇമ്മാനുവൽ ചാർപെന്റിയറും ജെന്നിഫർ എ. ഡൗഡ്നയും ചേർന്ന് കണ്ടെത്തിയ ഒരു സാങ്കേതികവിദ്യ. ഡിഎൻഎ-യിലെ ജീനുകളിൽ ലക്ഷ്യം വെച്ചുള്ളതും അഭികാമ്യവുമായ മാറ്റങ്ങൾ വരുത്താൻ ഇത് സഹായിക്കുന്നു.
പ്രയോഗങ്ങൾ: ജനിതക രോഗ ചികിത്സ, അർബുദ ചികിത്സ, കീടങ്ങളെയും രോഗങ്ങളെയും പ്രതിരോധിക്കുന്ന വിളകളുടെ വികസനം എന്നിവയിൽ വിപ്ലവകരമായ മാറ്റങ്ങൾ കൊണ്ടുവരുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.
ഡിഎൻഎ (ഡിയോക്സിറൈബോന്യൂക്ലിക് ആസിഡ്)
സ്ഥാനം: കോശമർമ്മത്തിനുള്ളിലെ ക്രോമസോമുകളിൽ കാണപ്പെടുന്നു.
ഘടന: 1953-ൽ ജെയിംസ് വാട്സണും ഫ്രാൻസിസ് ക്രിക്കുമാണ് ഇരട്ട ഹെലിക്സ് (double helix) മാതൃക അവതരിപ്പിച്ചത്. റോസലിൻഡ് ഫ്രാങ്ക്ലിൻ, മൗറിസ് വിൽക്കിൻസ് എന്നിവരുടെ എക്സ്-റേ പഠനങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയായിരുന്നു ഇത്.
ന്യൂക്ലിയോടൈഡ്: ഡിഎൻഎ-യുടെ അടിസ്ഥാന നിർമ്മാണ ഘടകം. ഡിയോക്സിറൈബോസ് ഷുഗർ, ഒരു ഫോസ്ഫേറ്റ് ഗ്രൂപ്പ്, ഒരു നൈട്രജൻ ബേസ് എന്നിവ ചേർന്നതാണ് ഇത്.
നൈട്രജൻ ബേസുകൾ: അഡിനിൻ (A), ഗ്വാനിൻ (G), സൈറ്റോസിൻ (C), തൈമിൻ (T). ബേസുകൾ പ്രത്യേക രീതിയിൽ ജോഡി ചേരുന്നു (A, T-യുമായും; G, C-യുമായും).
ഇഴകൾ: ഷുഗർ-ഫോസ്ഫേറ്റ് നട്ടെല്ലാണ് ഓരോ ഇഴയും രൂപപ്പെടുത്തുന്നത്.
വലിപ്പം: ഓരോ ക്രോമസോമിലെയും ഡിഎൻഎയ്ക്ക് ഏകദേശം 5 സെന്റിമീറ്റർ (≈2 ഇഞ്ച്) നീളമുണ്ട്. മനുഷ്യന്റെ 46 ക്രോമസോമുകളിൽ നിന്നുള്ള ഡിഎൻഎ ഒന്നിച്ചുചേർത്താൽ ഏകദേശം 2 മീറ്റർ (≈6 അടി) വരും.
ക്രോമസോം (Chromosome)
ഘടകങ്ങൾ: പ്രധാനമായും ഡിഎൻഎയും ഹിസ്റ്റോൺ പ്രോട്ടീനുകളും.
ഘടന: ഡിഎൻഎ, ഹിസ്റ്റോൺ ഒക്ടാമറുകൾക്ക് ചുറ്റും പലതവണ ചുറ്റി ന്യൂക്ലിയോസോമുകൾ ഉണ്ടാകുന്നു. നിരവധി ന്യൂക്ലിയോസോമുകൾ ഒന്നിച്ചുചേർന്ന് പാക്ക് ചെയ്താണ് ക്രോമസോമുകൾ രൂപപ്പെടുന്നത്.
ക്രോമാറ്റിഡ് (Chromatid): ഇരട്ടിച്ച ഒരു ക്രോമസോമിന്റെ ഓരോ പകുതിയും. ക്രോമാറ്റിഡുകളെ സെൻട്രോമിയർ ഉപയോഗിച്ച് ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു.
എണ്ണം: ഓരോ ജീവിവർഗ്ഗത്തിനും അതിന്റേതായ ക്രോമസോം സംഖ്യയുണ്ട്. മനുഷ്യന് 46 ക്രോമസോമുകൾ (23 ജോഡി) ഉണ്ട്.
തരങ്ങൾ:
കായിക ക്രോമസോമുകൾ (ഓട്ടോസോമുകൾ): മിക്ക ശാരീരിക സ്വഭാവങ്ങളെയും നിയന്ത്രിക്കുന്നു. മനുഷ്യന് 22 ജോഡി ഓട്ടോസോമുകൾ ഉണ്ട്. ഒരേപോലെയുള്ള ഒരു ജോഡി ക്രോമസോമുകളെ ഹോമോലോഗസ് ക്രോമസോമുകൾ എന്ന് പറയുന്നു. ഇതിൽ ഒന്ന് മാതാവിൽ നിന്നും മറ്റൊന്ന് പിതാവിൽ നിന്നും ലഭിക്കുന്നു.
ലിംഗ ക്രോമസോമുകൾ: X, Y എന്നിവ. Y ക്രോമസോം X-നേക്കാൾ ചെറുതാണ്. Y ക്രോമസോമിലെ SRY ജീനാണ് പുരുഷനിൽ വൃഷണങ്ങളുടെ വികാസത്തിന് കാരണമാകുന്നത്.
ജനിതകഘടന:
സ്ത്രീ: 44 + XX
പുരുഷൻ: 44 + XY
വ്യത്യസ്ത ജനിതകഘടനകൾ (ശാരീരികവും മാനസികവുമായ വികാസത്തെ സ്വാധീനിച്ചേക്കാം):
44 + X0 (ടർണർ സിൻഡ്രോം): ഒരു X ക്രോമസോം മാത്രമുള്ള സ്ത്രീകൾ. സ്ത്രീ ലൈംഗികാവയവങ്ങൾ വികസിക്കുമെങ്കിലും കൗമാരത്തിൽ ദ്വിതീയ ലൈംഗിക സ്വഭാവങ്ങൾ കുറവായിരിക്കാം.
44 + XXX (ട്രിപ്പിൾ-X സിൻഡ്രോം): മൂന്ന് X ക്രോമസോമുകളുള്ള സ്ത്രീകൾ.
44 + XXY (ക്ലൈൻഫെൽറ്റർ സിൻഡ്രോം): രണ്ട് X-ഉം ഒരു Y-യും ഉള്ള പുരുഷന്മാർ. ചില സ്ത്രീ സ്വഭാവങ്ങൾ പ്രകടിപ്പിച്ചേക്കാം.
44 + XYY (XYY സിൻഡ്രോം): ഒരു X-ഉം രണ്ട് Y-യും ഉള്ള പുരുഷന്മാർ.
ജീൻ (Gene): ഡിഎൻഎ-യിലെ ന്യൂക്ലിയോടൈഡുകളുടെ ഒരു പ്രത്യേക ശ്രേണി. ജീനുകൾ പ്രോട്ടീൻ നിർമ്മാണത്തിനുള്ള നിർദ്ദേശങ്ങൾ നൽകുന്നു, അതുവഴി സ്വഭാവവിശേഷങ്ങൾ നിർണ്ണയിക്കുകയും ഉപാപചയ പ്രവർത്തനങ്ങളെ നിയന്ത്രിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
ആർഎൻഎ (റൈബോന്യൂക്ലിക് ആസിഡ്)
ഘടന: ഡിഎൻഎ-യ്ക്ക് സമാനം. ന്യൂക്ലിയോടൈഡുകളിൽ റൈബോസ് ഷുഗർ, ഫോസ്ഫേറ്റ് ഗ്രൂപ്പ്, നൈട്രജൻ ബേസ് എന്നിവ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.
നൈട്രജൻ ബേസുകൾ: അഡിനിൻ, ഗ്വാനിൻ, യുറാസിൽ (തൈമിന് പകരം), സൈറ്റോസിൻ.
ഇഴകൾ: മിക്ക ആർഎൻഎ-കളും ഒറ്റ ഇഴയുള്ളവയാണ്.
പങ്ക്: പ്രോട്ടീൻ നിർമ്മാണത്തിൽ നിർണ്ണായക പങ്ക് വഹിക്കുന്നു.
പ്രോട്ടീൻ നിർമ്മാണം (Protein Synthesis)
ട്രാൻസ്ക്രിപ്ഷൻ (Transcription): ഡിഎൻഎ-യിലെ ഒരു ജീൻ ശ്രേണിയിൽ നിന്ന് എൻസൈമുകളുടെ സഹായത്തോടെ mRNA രൂപപ്പെടുന്നു. പ്രോട്ടീൻ നിർമ്മാണത്തിനുള്ള സന്ദേശം വഹിക്കുന്നത് mRNA ആണ്. ഇത് ന്യൂക്ലിയസിൽ നടക്കുന്നു.
ട്രാൻസ്ലേഷൻ (Translation): mRNA കോഡ് അനുസരിച്ച് tRNA-കൾ പ്രത്യേക അമിനോ ആസിഡുകളെ റൈബോസോമിലേക്ക് എത്തിക്കുന്നു. റൈബോസോമിന്റെ ഭാഗമായ rRNA-കൾ അമിനോ ആസിഡുകളെ പ്രോട്ടീനുകളാക്കി മാറ്റാൻ സഹായിക്കുന്നു. ഇത് സൈറ്റോപ്ലാസത്തിൽ നടക്കുന്നു.
ഉൾപ്പെടുന്ന ആർഎൻഎ തരങ്ങൾ: mRNA, tRNA, rRNA.
പാരമ്പര്യവും വ്യതിയാനങ്ങളും (Heredity and Variations)
പാരമ്പര്യം: മാതാപിതാക്കളിൽ നിന്ന് അടുത്ത തലമുറയിലേക്ക് സ്വഭാവങ്ങൾ കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നത്.
വ്യതിയാനങ്ങൾ: മാതാപിതാക്കളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായ സന്താനങ്ങളിലെ സ്വഭാവങ്ങൾ.
കാരണം: മാതാപിതാക്കളിൽ നിന്ന് ലഭിക്കുന്ന ജീനുകളാണ് പാരമ്പര്യത്തിനും വ്യതിയാനങ്ങൾക്കും അടിസ്ഥാനം.
ജനിതകശാസ്ത്രം (Genetics): ജീനുകൾ, പാരമ്പര്യം, വ്യതിയാനങ്ങൾ എന്നിവയെക്കുറിച്ച് പഠിക്കുന്ന ശാസ്ത്രശാഖ.
ഗ്രിഗർ ജൊഹാൻ മെൻഡൽ (1822–1884)
ജനിതകശാസ്ത്രത്തിന്റെ പിതാവ്: പയർചെടിയിലെ (Pisum sativum) പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ ജനിതകശാസ്ത്രത്തിന് അടിത്തറയിട്ടു.
പരീക്ഷണങ്ങൾ: 1856-ൽ സങ്കരവർഗ്ഗ പരീക്ഷണങ്ങൾ ആരംഭിച്ചു. ഏഴ് സ്വഭാവങ്ങളെ (ഉദാ: പൂവിന്റെ നിറം, വിത്തിന്റെ ആകൃതി) കേന്ദ്രീകരിച്ചു.
ഘടകങ്ങൾ (Factors): ഓരോ സ്വഭാവവും ഒരു ജോഡി "ഘടകങ്ങൾ" (ഇപ്പോൾ ജീനുകൾ എന്ന് അറിയപ്പെടുന്നു) നിയന്ത്രിക്കുന്നു എന്ന് അദ്ദേഹം വാദിച്ചു.
പാരമ്പര്യ നിയമങ്ങൾ: അദ്ദേഹത്തിന്റെ നിഗമനങ്ങൾ പാരമ്പര്യത്തിന്റെയും വ്യതിയാനങ്ങളുടെയും അടിസ്ഥാന തത്വങ്ങളായി മാറി.
അംഗീകാരം: തുടക്കത്തിൽ അവഗണിക്കപ്പെട്ടു. 1900-ൽ ഹ്യൂഗോ ഡി വ്രീസ്, കാൾ കോറൻസ്, എറിക് വോൺ ഷെർമാക്ക് എന്നിവർ അദ്ദേഹത്തിന്റെ കണ്ടെത്തലുകൾ പുനരവതരിപ്പിച്ചു.
മെൻഡലിന്റെ പരീക്ഷണങ്ങൾ (Mendel’s Experiments)
ഏകസങ്കരണം (Monohybrid Cross): ഒരു ജോഡി വിപരീത സ്വഭാവങ്ങളെ (ഉദാ: ഉയരം കൂടിയത് vs കുറഞ്ഞത്) പരിഗണിക്കുന്നു.
F1 തലമുറ: ഒരു സ്വഭാവം മാത്രം പ്രകടമാകുന്നു (പ്രകടഗുണം - dominant).
F2 തലമുറ: മറഞ്ഞിരുന്ന സ്വഭാവം (ഗുപ്തഗുണം - recessive) വീണ്ടും പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നു. സാധാരണയായി 3:1 എന്ന അനുപാതത്തിൽ.
ഏകസങ്കരണത്തിൽ നിന്നുള്ള പ്രധാന നിഗമനങ്ങൾ:
ഒരു സ്വഭാവം രണ്ട് ഘടകങ്ങളാൽ (അലീലുകൾ) നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്നു.
പ്രകടഗുണം: F1 തലമുറയിൽ പ്രകടമാകുന്നത്.
ഗുപ്തഗുണം: F1-ൽ മറഞ്ഞിരിക്കുകയും F2-ൽ വീണ്ടും പ്രത്യക്ഷപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നത്.
ബീജകോശ രൂപീകരണ സമയത്ത് അലീലുകൾ കൂടിക്കലരാതെ വേർപിരിയുന്നു.
F2-ലെ ഫീനോടൈപ്പ് അനുപാതം 3:1 ആണ്.
അലീലുകൾ (Alleles): ഒരു ജീനിന്റെ വ്യത്യസ്ത രൂപങ്ങൾ (ഉദാ: T ഉയരക്കൂടുതലിനും, t ഉയരക്കുറവിനും).
ഫീനോടൈപ്പ് (Phenotype): ദൃശ്യമായ സ്വഭാവങ്ങൾ.
ജീനോടൈപ്പ് (Genotype): സ്വഭാവങ്ങൾക്ക് അടിസ്ഥാനമായ ജനിതകഘടന.
ദ്വിസങ്കരണം (Dihybrid Cross): രണ്ട് ജോഡി വിപരീത സ്വഭാവങ്ങളുടെ പാരമ്പര്യ പ്രേഷണം (ഉദാ: ഉയരവും വിത്തിന്റെ ആകൃതിയും).
നിഗമനം: ഒന്നിലധികം സ്വഭാവങ്ങൾ ഒരുമിച്ച് വരുമ്പോൾ, ഓരോ സ്വഭാവവും കൂടിക്കലരാതെ സ്വതന്ത്രമായി അടുത്ത തലമുറയിലേക്ക് കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നു (സ്വതന്ത്ര അപവ്യൂഹനം - independent assortment).
നോൺ-മെൻഡലിയൻ പാരമ്പര്യം (Non-Mendelian Inheritance): സങ്കീർണ്ണമായ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾ മെൻഡലിന്റെ നിയമങ്ങളെ പരിമിതപ്പെടുത്തിയേക്കാം.
അപൂർണ്ണ പ്രകടഗുണം (Incomplete Dominance): പ്രകടഗുണമുള്ള അലീലിന് ഗുപ്തഗുണത്തെ പൂർണ്ണമായി മറയ്ക്കാൻ കഴിയില്ല. ഇത് ഒരു ഇടത്തരം ഫീനോടൈപ്പിന് കാരണമാകുന്നു (ഉദാ: ചുവപ്പും വെള്ളയും പൂക്കൾ ചേരുമ്പോൾ പിങ്ക് പൂക്കൾ ഉണ്ടാകുന്നത്).
സഹപ്രകടഗുണം (Co-dominance): രണ്ട് അലീലുകളും ഒരേ സമയം പ്രകടമാകുന്നു (ഉദാ: കന്നുകാലികളിലെ/കുതിരകളിലെ റോൺ നിറം).
ബഹുഅലീലുകൾ (Multiple Allelism): രണ്ടിൽ കൂടുതൽ അലീലുകൾ ഒരു സ്വഭാവത്തെ നിർണ്ണയിക്കുന്നു (ഉദാ: ABO രക്തഗ്രൂപ്പ്: IA, IB, i).
ബഹുജീൻ പാരമ്പര്യം (Polygenic Inheritance): ഒന്നിലധികം ജീനുകൾ ഒരു സ്വഭാവത്തെ നിയന്ത്രിക്കുന്നു (ഉദാ: മെലാനിൻ ഉത്പാദനത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്ന ത്വക്കിന്റെ നിറം).
വ്യതിയാനങ്ങൾക്ക് കാരണമാകുന്ന ജനിതക പ്രക്രിയകൾ
ക്രോസിംഗ് ഓവർ (Crossing Over): ഊനഭംഗ സമയത്ത്, ഹോമോലോഗസ് ക്രോമസോമുകൾ കയാസ്മ എന്ന ഭാഗത്ത് വെച്ച് പരസ്പരം ഭാഗങ്ങൾ കൈമാറുന്നു. ഇത് പുതിയ അലീൽ സംയോജനങ്ങളും പുതിയ സ്വഭാവങ്ങളും സൃഷ്ടിക്കുന്നു.
ഉൾപരിവർത്തനം (Mutation): ഡിഎൻഎ ഇരട്ടിക്കലിലെ പിശകുകൾ, രാസവസ്തുക്കൾ, അല്ലെങ്കിൽ വികിരണങ്ങൾ എന്നിവ കാരണം ജനിതക വസ്തുക്കളിൽ പെട്ടെന്നുണ്ടാകുന്നതും പാരമ്പര്യമായി കൈമാറാവുന്നതുമായ മാറ്റം. ഉൾപരിവർത്തനങ്ങൾ അടുത്ത തലമുറയിലേക്ക് കൈമാറപ്പെടുകയും പരിണാമത്തിന് കാരണമാകുകയും ചെയ്യും.
ജനിതകശാസ്ത്രം - തൊഴിലവസരങ്ങൾ: മോളിക്യുലാർ ജനറ്റിക്സ്, പോപ്പുലേഷൻ ജനറ്റിക്സ്, മെഡിക്കൽ ജനറ്റിക്സ്, സൈറ്റോജനറ്റിക്സ്, ബിഹേവിയറൽ ജനറ്റിക്സ്, ജീനോമിക്സ്; ആരോഗ്യം, ഗവേഷണം, ഫാർമസ്യൂട്ടിക്കൽ, കൃഷി, വിദ്യാഭ്യാസം എന്നീ മേഖലകളിൽ തൊഴിലവസരങ്ങൾ.
അദ്ധ്യായം 2: പരിണാമത്തിന്റെ വഴികൾ
ഈ അധ്യായം ആദ്യകാല സിദ്ധാന്തങ്ങൾ മുതൽ ആധുനിക സിന്തസിസ് വരെയുള്ള പരിണാമത്തെക്കുറിച്ചും, പരിണാമത്തിനുള്ള തെളിവുകളെക്കുറിച്ചും, മനുഷ്യന്റെ പരിണാമ പ്രവണതകളെക്കുറിച്ചും വിശദീകരിക്കുന്നു.
ആന്റിമൈക്രോബിയൽ റെസിസ്റ്റൻസ് (Antimicrobial Resistance): ആന്റിബയോട്ടിക്കുകളെ പ്രതിരോധിക്കാനുള്ള ബാക്ടീരിയകളുടെ കഴിവ്. ഇത് പലപ്പോഴും ഉൾപരിവർത്തനം മൂലമാണ് ഉണ്ടാകുന്നത്.
സൂപ്പർബഗുകൾ (Superbugs): ഒന്നിലധികം മരുന്നുകളെ പ്രതിരോധിക്കുന്ന ബാക്ടീരിയകൾ. പ്രതിരോധശേഷിയുള്ള ബാക്ടീരിയകൾ പെരുകുകയും കൂടുതൽ ഉൾപരിവർത്തനങ്ങളിലൂടെ അധിക പ്രതിരോധശേഷി നേടുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ ഇവ ഉണ്ടാകുന്നു. ഇതൊരു വലിയ ആഗോള ആരോഗ്യ ഭീഷണിയാണ്.
പരിണാമം (Evolution): തലമുറകളിലൂടെ ജീവികളുടെ പാരമ്പര്യമായി ലഭിക്കുന്ന സ്വഭാവങ്ങളിൽ ഉണ്ടാകുന്ന മാറ്റങ്ങളുടെ പ്രക്രിയ.
ലാമാർക്കിസം (ആർജ്ജിത സ്വഭാവങ്ങളുടെ പാരമ്പര്യ പ്രേഷണം)
വക്താവ്: ജീൻ ബാപ്റ്റിസ്റ്റ് ലാമാർക്ക്.
പ്രധാന ആശയം: ജീവിതകാലത്ത് (പരിസ്ഥിതിയിലെ മാറ്റങ്ങൾ, ഉപയോഗം/ഉപയോഗമില്ലായ്മ എന്നിവ കാരണം) ആർജ്ജിക്കുന്ന സ്വഭാവങ്ങൾ അടുത്ത തലമുറയിലേക്ക് കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നു.
ഉദാഹരണം (ജിറാഫുകൾ): ഭക്ഷണത്തിനായി കഴുത്ത് നീട്ടിയതിലൂടെ അവയുടെ കഴുത്തിന്റെ നീളം വർദ്ധിക്കുകയും അത് അടുത്ത തലമുറയിലേക്ക് കൈമാറപ്പെടുകയും ചെയ്തു. ആർജ്ജിത സ്വഭാവങ്ങൾ ജനിതകമായി കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടാത്തതിനാൽ ഈ ആശയം പിന്നീട് തെറ്റാണെന്ന് തെളിയിക്കപ്പെട്ടു.
ഡാർവിനിസം (പ്രകൃതി നിർദ്ധാരണം)
വക്താവ്: ചാൾസ് ഡാർവിൻ (1809–1882). ആൽഫ്രഡ് റസ്സൽ വാലസും സമാനമായ ആശയങ്ങൾ സ്വതന്ത്രമായി വികസിപ്പിച്ചു.
സ്വാധീനം: എച്ച്.എം.എസ് ബീഗിൾ കപ്പലിലെ യാത്രയിലെ (1831–1836) നിരീക്ഷണങ്ങളും തോമസ് മാൽത്തൂസിന്റെ ജനസംഖ്യാ വളർച്ചയെക്കുറിച്ചുള്ള ആശയങ്ങളും.
പ്രസിദ്ധീകരണം: ഓൺ ദി ഒറിജിൻ ഓഫ് സ്പീഷീസ് (1859).
പ്രധാന ആശയങ്ങൾ:
അമിതോത്പാദനം: പരിസ്ഥിതിക്ക് താങ്ങാനാവുന്നതിലും കൂടുതൽ സന്താനങ്ങളെ ജീവികൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു.
വ്യതിയാനങ്ങൾ: ജീവികൾക്കിടയിൽ വലിപ്പം, പ്രതിരോധശേഷി, വിത്തുത്പാദനം തുടങ്ങിയ കാര്യങ്ങളിൽ വ്യത്യാസങ്ങളുണ്ട്. ഈ വ്യതിയാനങ്ങൾ അനുകൂലമോ പ്രതികൂലമോ ആകാം.
നിലനിൽപ്പിനായുള്ള സമരം: പരിമിതമായ വിഭവങ്ങൾ മത്സരത്തിന് കാരണമാകുന്നു.
അതിജീവനശേഷിയുള്ളവയുടെ നിലനിൽപ്പ്: അനുകൂലമായ വ്യതിയാനങ്ങളുള്ള ജീവികൾ അതിജീവിക്കുകയും കൂടുതൽ പ്രത്യുൽപ്പാദനം നടത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.
പ്രകൃതി നിർദ്ധാരണം: കാലക്രമേണ അനുകൂലമായ വ്യതിയാനങ്ങൾ കൂടുന്നതിലൂടെ പുതിയ ജീവിവർഗ്ഗങ്ങൾ ഉണ്ടാകുന്നു.
ഉദാഹരണം (ഗാലപ്പഗോസ് ഫിഞ്ചുകൾ): ഭക്ഷണ സ്രോതസ്സുകൾക്ക് അനുസരിച്ച് കൊക്കുകളിൽ വൈവിധ്യം വന്നു. അനുയോജ്യമായ കൊക്കുകളുള്ള പക്ഷികൾ അതിജീവിക്കുകയും പ്രത്യുൽപ്പാദനം നടത്തുകയും ചെയ്തു. BMP4 (കൊക്കിന്റെ ആഴം/ബലം), ALX1 (കൊക്കിന്റെ ആകൃതി) എന്നീ ജീനുകളാണ് ഈ വ്യതിയാനങ്ങളെ സ്വാധീനിച്ചതെന്ന് പിൽക്കാല പഠനങ്ങൾ കണ്ടെത്തി.
നിയോ-ഡാർവിനിസം (Neo-Darwinism): ഡാർവിന്റെ ആശയങ്ങളെ ജനിതകശാസ്ത്രവുമായി സംയോജിപ്പിക്കുന്ന ആധുനിക സിദ്ധാന്തം.
ഡാർവിന്റെ സിദ്ധാന്തത്തിന് ജനിതകപരമായ ഒരു വിശദീകരണം ഇല്ലായിരുന്ന പരിമിതിയെ ഇത് മറികടക്കുന്നു.
ജനിതക മാറ്റങ്ങൾ, ലൈംഗിക പ്രത്യുൽപ്പാദന സമയത്തെ പുനഃസംയോജനം, ജീൻ പ്രവാഹം എന്നിവയിലൂടെ വ്യതിയാനങ്ങളെ വിശദീകരിക്കുന്നു.
പോപ്പുലേഷൻ ജനറ്റിക്സ്, പാലിയന്റോളജി, പരിസ്ഥിതിശാസ്ത്രം, ജനിതകശാസ്ത്രം എന്നിവയെ സംയോജിപ്പിക്കുന്നു.
സ്പീഷീസ് രൂപീകരണം (Speciation): ഒരു പൊതു പൂർവ്വികനിൽ നിന്ന് പുതിയ ജീവിവർഗ്ഗങ്ങൾ ഉണ്ടാകുന്നത്.
ലൂക്ക (LUCA): എല്ലാ ജീവികളുടെയും അവസാനത്തെ പൊതു പൂർവ്വികൻ.
MRCA: പ്രത്യേക ഗ്രൂപ്പുകൾ പങ്കിടുന്ന ഏറ്റവും അടുത്ത പൊതു പൂർവ്വികൻ.
പ്രവർത്തനരീതി: ഒറ്റപ്പെടൽ (പാരിസ്ഥിതികമോ അല്ലെങ്കിൽ ഉൾപരിവർത്തനം, നിർദ്ധാരണം, പുനഃസംയോജനം പോലുള്ള മറ്റ് ഘടകങ്ങളോ) വ്യതിയാനങ്ങൾ വർദ്ധിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു. ഗ്രൂപ്പുകൾക്ക് പരസ്പരം ഇണചേരാൻ കഴിയാതെ വരുമ്പോൾ, വ്യത്യസ്ത ജീവിവർഗ്ഗങ്ങൾ ഉണ്ടാകുന്നു.
പരിണാമത്തിനുള്ള തെളിവുകൾ
തന്മാത്രാ ജീവശാസ്ത്രം (Molecular Biology): ഡിഎൻഎ ശ്രേണികളും പ്രോട്ടീനുകളിലെ അമിനോ ആസിഡ് ശ്രേണികളും (ഉദാ: ഹീമോഗ്ലോബിൻ ബീറ്റാ ചെയിൻ) താരതമ്യം ചെയ്യുന്നത് ബന്ധങ്ങൾ വെളിപ്പെടുത്തുന്നു.
ഉദാഹരണം: ചിമ്പാൻസിയുടെ ബീറ്റാ ചെയിനിൽ മനുഷ്യരുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ അമിനോ ആസിഡ് വ്യത്യാസമില്ല; ഗൊറില്ലയ്ക്ക് 1 വ്യത്യാസമുണ്ട്; എലിക്ക് 31 വ്യത്യാസമുണ്ട്. ഇത് ആപേക്ഷിക ബന്ധം സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
ഡിഎൻഎ: ചിമ്പാൻസിയുടെ ഡിഎൻഎ മനുഷ്യരുമായും ഗൊറില്ലകളുമായും ഉയർന്ന ശ്രേണീ സാമ്യം കാണിക്കുന്നു.
താരതമ്യ ശരീരശാസ്ത്രം (Comparative Anatomy): സമാന ഘടനകൾ (ഉദാ: മനുഷ്യൻ, പൂച്ച, തിമിംഗലം, വവ്വാൽ എന്നിവയുടെ മുൻകാലുകൾ) വ്യത്യസ്ത ബാഹ്യരൂപവും പ്രവർത്തനവും ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും പൊതുവായ പൂർവ്വികനെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
ഫോസിലുകൾ (Fossils):
പരിണാമപരമായ ക്രമാനുഗതമായ മാറ്റങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു (ഉദാ: നീളം കുറഞ്ഞ കാലുകളുള്ള കുതിരയുടെ പൂർവ്വികർ).
ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന കണ്ണികൾ (ഉദാ: ഉരഗങ്ങളുടെയും പക്ഷികളുടെയും സ്വഭാവങ്ങളുള്ള ആർക്കിയോപ്ടെറിക്സ്).
വംശനാശ സംഭവങ്ങൾ രേഖപ്പെടുത്തുന്നു (ഉദാ: ദിനോസറുകൾ, മാമത്തുകൾ).
ഒരു തുടർപ്രക്രിയ എന്ന നിലയിൽ പരിണാമം
ആർഎൻഎ വൈറസുകൾ (RNA Viruses): ഉയർന്ന ഉൾപരിവർത്തന നിരക്ക് ദ്രുതഗതിയിലുള്ള പരിണാമത്തിന് സഹായിക്കുന്നു. ഇത് രോഗപ്രതിരോധ സംവിധാനത്തെ മറികടക്കാനും, മരുന്നുകളെ പ്രതിരോധിക്കാനും, വേഗത്തിൽ പെരുകാനും സഹായിക്കുന്നു (ഉദാ: കോവിഡ് വകഭേദങ്ങളായ ഡെൽറ്റയും ഒമിക്രോണും).
മനുഷ്യ പരിണാമം
പ്രൈമേറ്റുകൾ (Primates): കുരങ്ങുകൾ, ആൾക്കുരങ്ങുകൾ, മനുഷ്യർ എന്നിവരുടെ പൊതു പൂർവ്വികർ.
സവിശേഷതകൾ: എതിർവശത്തേക്ക് വെക്കാവുന്ന തള്ളവിരലുകൾ, ദ്വിനേത്ര ദർശനം.
ആന്ത്രോപോയിഡിയ (Anthropoidea): സെർക്കോപിത്തിക്കോയിഡിയ (കുരങ്ങുകൾ), ഹോമിനോയിഡിയ (ആൾക്കുരങ്ങുകളും മനുഷ്യരും) എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു.
പരിണാമപാത (തിരഞ്ഞെടുത്ത ഫോസിലുകളും കപാല വ്യാപ്തിയും):
സഹെലാന്ത്രോപ്പസ് ചാഡെൻസിസ്: ആഫ്രിക്കയിലെ ചാഡിൽ നിന്നുള്ള ആദ്യകാല കണ്ണി; ≈350 cm³.
ഓസ്ട്രലോപിത്തിക്കസ്: ആഫ്രിക്കൻ ഫോസിലുകൾ; ഇരുകാലിൽ നടന്നിരുന്നു; ≈450 cm³.
ഹോമോ ഹാബിലിസ്: ആഫ്രിക്കൻ ഫോസിലുകൾ; ഉപകരണങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചിരുന്നു; കൂട്ടമായി ജീവിച്ചിരുന്നു; ≈600 cm³.
ഹോമോ ഇറക്റ്റസ്: ആഫ്രിക്ക/ഏഷ്യ/യൂറോപ്പ്; പൂർണ്ണമായും നിവർന്നു നടന്നിരുന്നു; മിശ്രഭോജിയായിരുന്നു; കല്ലുകൊണ്ടുള്ള ഉപകരണങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചിരുന്നു; ≈900 cm³.
ഹോമോ നിയാണ്ടർത്തലെൻസിസ്: ആധുനിക മനുഷ്യരുടെ സമകാലികർ (ജർമ്മനിയിലും മറ്റും കണ്ടെത്തി); മരിച്ചവരെ അടക്കം ചെയ്തിരുന്നു; ≈1450 cm³; തലച്ചോറ് കാഴ്ചയ്ക്കും ശരീര നിയന്ത്രണത്തിനും പ്രാധാന്യം നൽകിയിരുന്നു.
ഹോമോ സാപ്പിയൻസ്: ആധുനിക മനുഷ്യർ; നൂതന സാങ്കേതികവിദ്യ, കൃഷി, വളർത്തുമൃഗങ്ങൾ, നഗരങ്ങൾ; ≈1350 cm³; സാമൂഹിക ഇടപെടലിനും സങ്കീർണ്ണമായ ചിന്തകൾക്കുമായി തലച്ചോറ് പ്രത്യേകം വികസിച്ചു.
മസ്തിഷ്ക വികാസം: ഏകദേശം 2 ദശലക്ഷം വർഷങ്ങൾക്കിടയിൽ വലുപ്പത്തിൽ മൂന്നിരട്ടിയായി. ഇത് സങ്കീർണ്ണമായ സാമൂഹിക പെരുമാറ്റം, ഉപകരണ നിർമ്മാണം, ഭാഷ, ഉയർന്ന ചിന്താശേഷി, പൊരുത്തപ്പെടൽ, സാങ്കേതിക പുരോഗതി എന്നിവയ്ക്ക് കാരണമായി.
അദ്ധ്യായം 3: സംവേദനങ്ങളുടെ പിന്നാമ്പുറം
ഈ അധ്യായം ജീവികൾ എങ്ങനെയാണ് പാരിസ്ഥിതിക ചോദനകളെ തിരിച്ചറിയുന്നതെന്നും പ്രതികരണങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കുന്നതെന്നും പരിശോധിക്കുന്നു. മനുഷ്യന്റെ ഇന്ദ്രിയാവയവങ്ങൾ, നാഡീവ്യവസ്ഥ എന്നിവയ്ക്ക് ഊന്നൽ നൽകുന്നു.
ചോദനകളും പ്രതികരണങ്ങളും (Stimuli and Responses)
ചോദനകൾ: പ്രതികരണങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കുന്ന ബാഹ്യ (പ്രകാശം, ശബ്ദം, താപനില, സ്പർശം) അല്ലെങ്കിൽ ആന്തരിക (വിശപ്പ്, ശരീരതാപനിലയിലെ മാറ്റങ്ങൾ) ഘടകങ്ങൾ.
പ്രതികരണങ്ങൾ: നാഡീ പ്രവർത്തനങ്ങൾ ഉൾപ്പെടുന്ന ജൈവ-രാസ പ്രക്രിയകളിലൂടെ ഉണ്ടാകുന്നു: ആവേഗങ്ങൾ തലച്ചോറിലെത്തുന്നു; പേശികളും ഗ്രന്ഥികളും നിർദ്ദേശങ്ങൾക്കനുസരിച്ച് പ്രവർത്തിക്കുന്നു.
ഗ്രാഹികളും ആവേഗങ്ങളും (Receptors and Impulses)
സംവേദഗ്രാഹികൾ (Sensory Receptors): ചോദനകളെ തിരിച്ചറിയുന്ന പ്രത്യേക കോശങ്ങൾ അല്ലെങ്കിൽ നാഡീ അഗ്രങ്ങൾ.
റിസപ്റ്റർ പൊട്ടൻഷ്യൽ (Receptor Potential): ചോദനകളോടുള്ള പ്രതികരണമായി ഗ്രാഹികളിൽ ഉണ്ടാകുന്ന വൈദ്യുത മാറ്റങ്ങൾ.
ആക്ഷൻ പൊട്ടൻഷ്യൽ (Action Potential): റിസപ്റ്റർ പൊട്ടൻഷ്യൽ ആവശ്യത്തിന് ഉയർന്നതാണെങ്കിൽ, ന്യൂറോണുകൾ അതിലൂടെ സഞ്ചരിക്കുന്ന ആവേഗങ്ങൾ പുറപ്പെടുവിക്കുന്നു.
ഇന്ദ്രിയാനുഭവങ്ങൾ (Senses)
പൊതു ഇന്ദ്രിയങ്ങൾ (General Senses): സ്പർശം, വേദന, ചൂട്, മർദ്ദം (ത്വക്ക്, പേശികൾ, സന്ധികൾ, ആന്തരികാവയവങ്ങൾ, രക്തക്കുഴലുകൾ എന്നിവിടങ്ങളിലെ ഗ്രാഹികൾ).
പ്രത്യേക ഇന്ദ്രിയങ്ങൾ (Special Senses): കാഴ്ച, കേൾവി, രുചി, ഗന്ധം (പ്രത്യേക അവയവങ്ങളിൽ കേന്ദ്രീകരിച്ചിരിക്കുന്ന ഗ്രാഹികൾ).
കണ്ണ് - കാഴ്ച എന്ന അനുഭവം
സംരക്ഷണം: നേത്രകോടരം, നേത്രപേശികൾ, കൺപോളകൾ, കൺപീലികൾ, കൺജങ്റ്റൈവ (കോർണിയ ഒഴികെയുള്ള കണ്ണിന്റെ മുൻഭാഗം മൂടുന്നു; ഈർപ്പം നിലനിർത്തുന്നു, പൊടി/അണുക്കൾ എന്നിവയെ തടയാൻ സഹായിക്കുന്നു).
കണ്ണുനീർ: ലാക്രിമൽ ഗ്രന്ഥികൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു; കണ്ണിന് ഈർപ്പം നൽകുന്നു, പോഷകങ്ങൾ നൽകുന്നു, മാലിന്യങ്ങൾ നീക്കം ചെയ്യുന്നു; ആന്റിമൈക്രോബിയൽ സംരക്ഷണത്തിനായി ലൈസോസൈം അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.
കണ്ണിന്റെ പാളികൾ:
ദൃഢപടലം (Sclera - പുറം പാളി): ഉറപ്പും സംരക്ഷണവും നൽകുന്നു.
കോർണിയ (Cornea): സുതാര്യമായ മുൻഭാഗം; പ്രകാശത്തെ ഉള്ളിലേക്ക് കടത്തിവിടുന്നു.
രക്തപടലം (Choroid - മധ്യ പാളി): റെറ്റിനയ്ക്ക് ഓക്സിജനും പോഷകങ്ങളും നൽകുന്നു; താപനില നിയന്ത്രിക്കുന്നു.
സീലിയറി പേശികൾ: ലെൻസിന്റെ വക്രത ക്രമീകരിക്കുന്നു.
ഐറിസ് (Iris): കോർണിയക്ക് പിന്നിൽ; മെലാനിൻ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു (UV രശ്മികളെ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു, നിറം നൽകുന്നു); പ്യൂപ്പിളിന്റെ വലുപ്പം നിയന്ത്രിക്കുന്നു.
പ്യൂപ്പിൾ (Pupil): ഐറിസിന്റെ മധ്യത്തിലുള്ള ദ്വാരം; റേഡിയൽ, സർക്കുലർ പേശികൾ പ്രകാശ പ്രവേശം നിയന്ത്രിക്കുന്നു.
ലെൻസ് (Lens): കോൺവെക്സ് ലെൻസ്; സീലിയറി പേശികളുമായി ലിഗമെന്റുകളാൽ ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു; റെറ്റിനയിൽ ചെറുതും, യഥാർത്ഥവും, തലകീഴായതുമായ പ്രതിബിംബം ഉണ്ടാക്കുന്നു; ക്രിസ്റ്റലിൻ പ്രോട്ടീനാൽ നിർമ്മിതം; അക്വസ് ഹ്യൂമറിൽ നിന്ന് പോഷണം സ്വീകരിക്കുന്നു.
റെറ്റിന (Retina - ഉൾപാളി): പ്രതിബിംബം രൂപപ്പെടുന്ന പ്രകാശഗ്രാഹി പാളി.
പ്രകാശഗ്രാഹികൾ: റോഡ് കോശങ്ങളും കോൺ കോശങ്ങളും.
റോഡ് കോശങ്ങൾ: സിലിണ്ടർ ആകൃതി; എണ്ണത്തിൽ കൂടുതൽ (>9 കോടി); മങ്ങിയ വെളിച്ചവും കറുപ്പും വെളുപ്പും തിരിച്ചറിയുന്നു; റോഡോപ്സിൻ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു (ഓപ്സിൻ + വിറ്റാമിൻ എ-യിൽ നിന്നുള്ള റെറ്റിനാൽ).
കോൺ കോശങ്ങൾ: കോൺ ആകൃതി; എണ്ണം കുറവ് (~45 ലക്ഷം); പ്രകാശമുള്ളപ്പോൾ വർണ്ണക്കാഴ്ച സാധ്യമാക്കുന്നു; ഫോട്ടോപ്സിൻ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു (ഓപ്സിൻ + റെറ്റിനാൽ; വ്യത്യസ്ത ഐസോഫോമുകൾ).
ബൈപോളാർ കോശ പാളി: പ്രകാശഗ്രാഹികളിൽ നിന്ന് ഗാംഗ്ലിയോൺ കോശങ്ങളിലേക്ക് സിഗ്നലുകൾ കൈമാറുന്നു.
ഗാംഗ്ലിയോൺ കോശ പാളി: ഒപ്റ്റിക് നാഡിയിലേക്ക് ആവേഗങ്ങൾ അയക്കുന്നു.
അന്ധബിന്ദു (Blind Spot): ഒപ്റ്റിക് നാഡി ഉത്ഭവിക്കുന്ന സ്ഥലം; ഇവിടെ പ്രകാശഗ്രാഹികളില്ല; കാഴ്ചയില്ല.
പീതബിന്ദു (Yellow Spot/Macula): ധാരാളം കോൺ കോശങ്ങളുള്ള റെറ്റിനയുടെ മധ്യഭാഗം.
ദ്രവങ്ങൾ (Humors):
അക്വസ് ഹ്യൂമർ (Aqueous Humor): കോർണിയയ്ക്കും ലെൻസിനും ഇടയിലുള്ള ജലം പോലുള്ള ദ്രാവകം; ലെൻസിനും കോർണിയയ്ക്കും ഓക്സിജനും പോഷകങ്ങളും നൽകുന്നു; കണ്ണിലെ മർദ്ദം നിയന്ത്രിക്കുന്നു.
വിട്രിയസ് ഹ്യൂമർ (Vitreous Humor): ലെൻസിനും റെറ്റിനയ്ക്കും ഇടയിലുള്ള ജെല്ലി പോലുള്ള ദ്രാവകം; നേത്രഗോളത്തിന്റെ ആകൃതി നിലനിർത്തുന്നു.
സമഞ്ജനക്ഷമത (Power of Accommodation): സീലിയറി പേശികളുടെ സഹായത്തോടെ ലെൻസിന്റെ വക്രതയിൽ മാറ്റം വരുത്തി അടുത്തും അകലെയുമുള്ള വസ്തുക്കളെ വ്യക്തമായി കാണാനുള്ള കഴിവ്.
കാഴ്ചയുടെ പ്രവർത്തനം: ഇരുട്ടിൽ, പ്രകാശഗ്രാഹികൾ ഗ്ലൂട്ടമേറ്റ് പുറത്തുവിടുന്നു, ഇത് OFF-ബൈപോളാർ പാതകളെ പ്രവർത്തനസജ്ജമാക്കുന്നു (ഇരുട്ടിനെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു); പ്രകാശത്തിൽ, ഗ്ലൂട്ടമേറ്റ് പുറത്തുവിടുന്നത് കുറയുന്നു, ഇത് ON-ബൈപോളാർ പാതകളെ പ്രവർത്തനസജ്ജമാക്കുന്നു (വെളിച്ചത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു); തലച്ചോറിലെത്തുന്ന ആവേഗങ്ങൾ കാഴ്ച ഉണ്ടാക്കുന്നു.
വർണ്ണക്കാഴ്ച (Color Vision): മൂന്ന് തരം കോൺ കോശങ്ങൾ—S (നീല), M (പച്ച), L (ചുവപ്പ്). വ്യത്യസ്തമായ ഉത്തേജനത്തിൽ നിന്നാണ് വർണ്ണങ്ങൾ തിരിച്ചറിയുന്നത്. ചുവപ്പ്/പച്ച പിഗ്മെന്റുകൾക്കുള്ള ജീനുകൾ X ക്രോമസോമിലും, നീലയ്ക്കുള്ളത് 7-ാം ക്രോമസോമിലുമാണ്.
ദ്വിനേത്ര ദർശനം (Binocular Fusion): ഓരോ കണ്ണിൽ നിന്നുമുള്ള അല്പം വ്യത്യസ്തമായ രണ്ട് ചിത്രങ്ങളെ തലച്ചോറ് ഒന്നിച്ചു ചേർത്ത് ഒരൊറ്റ 3D കാഴ്ച ഉണ്ടാക്കുന്നു, ഇത് ആഴം മനസ്സിലാക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു.
നേത്രരോഗങ്ങൾ/അവസ്ഥകൾ:
ഹ്രസ്വദൃഷ്ടി (Myopia): നേത്രഗോളം നീളുന്നത് കാരണം ഉണ്ടാകുന്നു; കോൺകേവ് ലെൻസുകൾ ഉപയോഗിച്ച് പരിഹരിക്കാം.
ദീർഘദൃഷ്ടി (Hyperopia): കോൺവെക്സ് ലെൻസുകൾ ഉപയോഗിച്ച് പരിഹരിക്കാം.
വിഷമദൃഷ്ടി (Astigmatism): ക്രമരഹിതമായ വക്രത; സിലിണ്ട്രിക്കൽ ലെൻസുകൾ ഉപയോഗിച്ച് പരിഹരിക്കാം.
തിമിരം (Cataract): ലെൻസ് അതാര്യമാകുന്നത്; ശസ്ത്രക്രിയയിലൂടെ ചികിത്സിക്കാം.
ഗ്ലോക്കോമ (Glaucoma): അക്വസ് ഹ്യൂമറിന്റെ ഒഴുക്കിന് തടസ്സം; മർദ്ദം വർദ്ധിച്ച് ഒപ്റ്റിക് നാഡിക്ക് കേടുപാടുകൾ സംഭവിക്കുന്നു.
ചെങ്കണ്ണ് (Conjunctivitis): കൺജങ്റ്റൈവയിലെ അണുബാധ.
ഡയബറ്റിക് റെറ്റിനോപ്പതി: നിയന്ത്രിക്കാത്ത പ്രമേഹം മൂലം ഉണ്ടാകുന്നത്.
നിശാന്ധത (Night Blindness): വിറ്റാമിൻ എ-യുടെ കുറവ്.
സിറോഫ്താൽമിയ (Xerophthalmia): വിറ്റാമിൻ എ-യുടെ ദീർഘകാല കുറവ്; കോർണിയ അതാര്യമാകുന്നു.
നേത്ര സംരക്ഷണം: കണ്ണുകൾ കഴുകുക, വിറ്റാമിൻ എ അടങ്ങിയ ഭക്ഷണം കഴിക്കുക, സ്ക്രീൻ സമയം പരിമിതപ്പെടുത്തുക, പതിവായി നേത്ര പരിശോധന നടത്തുക (ഉദാ: സ്നെല്ലൻ ചാർട്ട്).
നേത്രദാനം: കോർണിയക്ക് കേടുപാടുകൾ സംഭവിച്ചവർക്ക് കാഴ്ച പുനഃസ്ഥാപിക്കാൻ കോർണിയ മാറ്റി വെക്കാം.
ചെവി - കേൾവിയും ശരീരതുലനവും
പ്രധാന ഭാഗങ്ങൾ:
ബാഹ്യകർണ്ണം (Outer Ear):
ചെവിക്കുട (Pinna): ശബ്ദത്തെ കർണ്ണനാളത്തിലേക്ക് നയിക്കുന്നു; ശബ്ദത്തിന്റെ ഉറവിടം കണ്ടെത്താൻ സഹായിക്കുന്നു; കർണ്ണനാളത്തെ സംരക്ഷിക്കുന്നു.
കർണ്ണനാളം (Auditory Canal): ശബ്ദത്തെ കർണ്ണപടത്തിലേക്ക് എത്തിക്കുന്നു; രോമങ്ങൾ, കർണ്ണ മെഴുക്, സെബം (ആന്റിമൈക്രോബിയൽ) എന്നിവയാൽ സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു.
മദ്ധ്യകർണ്ണം (Middle Ear):
കർണ്ണപടം (Tympanum/Eardrum): ശബ്ദതരംഗങ്ങൾക്കനുസരിച്ച് കമ്പനം ചെയ്യുന്നു.
അസ്ഥി ശൃംഖല (Ear Ossicles): മാലിയസ്, ഇൻകസ്, സ്റ്റേപ്പിസ്; കമ്പനങ്ങളെ പ്രേഷണം ചെയ്യുകയും വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
യൂസ്റ്റേഷ്യൻ നാളി (Eustachian Tube): മദ്ധ്യകർണ്ണത്തെ ഗ്രസനിയുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുന്നു; മർദ്ദം തുല്യമാക്കുന്നു; ശ്ലേഷ്മം ഒഴുക്കിവിടാൻ സഹായിക്കുന്നു.
ആന്തരകർണ്ണം (Inner Ear):
ഓവൽ വിൻഡോ (Oval Window): കോക്ലിയയുടെ മുകളിലെ അറയിലേക്കുള്ള സ്തരം; സ്റ്റേപ്പിസിൽ നിന്നുള്ള കമ്പനങ്ങൾ സ്വീകരിക്കുന്നു.
കോക്ലിയ (Cochlea): ഒച്ചിന്റെ ആകൃതി; മൂന്ന് അറകളുണ്ട്.
പെരിലിംഫ് (Perilymph): മുകളിലെയും താഴത്തെയും അറകളിലെ ദ്രാവകം.
എൻഡോലിംഫ് (Endolymph): മധ്യ അറയിലെ ദ്രാവകം.
ഓർഗൻ ഓഫ് കോർട്ടി (Organ of Corti): ബേസിലാർ സ്തരത്തിൽ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നു; ശ്രവണ ഗ്രാഹികളായ രോമകോശങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.
കേൾവിയുടെ പ്രവർത്തനം: ശബ്ദം → കർണ്ണപടം → അസ്ഥി ശൃംഖല → ഓവൽ വിൻഡോ → പെരിലിംഫ് → എൻഡോലിംഫ് → ഓർഗൻ ഓഫ് കോർട്ടിയിലെ രോമകോശങ്ങളുടെ ഉത്തേജനം → ഓഡിറ്ററി നാഡി വഴി ആവേഗങ്ങൾ → തലച്ചോറ്.
ശരീരതുലനം (Vestibular System):
ഭാഗങ്ങൾ: മൂന്ന് അർദ്ധവൃത്താകാര കനാലുകൾ; വെസ്റ്റിബ്യൂൾ (യൂട്രിക്കിൾ, സാക്യൂൾ); രോമകോശങ്ങൾ.
പ്രവർത്തനം: കറങ്ങുമ്പോഴുള്ള ചലനങ്ങൾ അർദ്ധവൃത്താകാര കനാലുകളിലെ എൻഡോലിംഫിനെ ചലിപ്പിക്കുകയും രോമകോശങ്ങളെ ഉത്തേജിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു; നേർരേഖയിലുള്ള ചലനങ്ങൾ യൂട്രിക്കിളിലെയും സാക്യൂളിലെയും രോമകോശങ്ങളെ ഉത്തേജിപ്പിക്കുന്നു. സിഗ്നലുകൾ വെസ്റ്റിബുലാർ നാഡി വഴി സഞ്ചരിക്കുന്നു; ശരീതുലനം നിലനിർത്താൻ തലച്ചോറ് ഈ സിഗ്നലുകളെ കാഴ്ചയിൽ നിന്നും പ്രോപ്രിയോസെപ്ഷനിൽ നിന്നും ലഭിക്കുന്ന വിവരങ്ങളുമായി സംയോജിപ്പിക്കുന്നു.
ഗന്ധം (Olfaction/Smell)
പ്രവർത്തനം: ഗന്ധ തന്മാത്രകൾ നാസികയിലെ ശ്ലേഷ്മത്തിൽ ലയിക്കുന്നു; ദശലക്ഷക്കണക്കിന് ഗന്ധഗ്രാഹി ന്യൂറോണുകൾ ഉത്തേജിക്കപ്പെടുന്നു; ആവേഗങ്ങൾ ഓൾഫാക്ടറി നാഡി വഴി ഗന്ധം തിരിച്ചറിയുന്ന തലച്ചോറിന്റെ ഭാഗങ്ങളിലേക്ക് എത്തുന്നു.
രുചി (Taste)
ഭാഗങ്ങൾ: നാവിൽ പാപ്പില്ലകളും അതിൽ രുചി മുകുളങ്ങളും ഉണ്ട്; ഓരോ രുചി മുകുളത്തിലും ഏകദേശം 100 രാസഗ്രാഹികൾ ഉണ്ട്.
പ്രവർത്തനം: രാസഗ്രാഹികളിൽ നിന്നുള്ള മൈക്രോവില്ലികൾ രുചി സുഷിരങ്ങളിലേക്ക് നീളുന്നു; ഉമിനീരിൽ ലയിച്ച പദാർത്ഥങ്ങൾ ഗ്രാഹികളെ ഉത്തേജിപ്പിക്കുന്നു; ആവേഗങ്ങൾ ക്രേനിയൽ നാഡികൾ വഴി തലച്ചോറിലെത്തുന്നു.
പ്രധാന രുചികൾ: മധുരം, പുളി, ഉപ്പ്, എരിവ്, കയ്പ്പ്, ഉമാമി.
ത്വക്ക് - പൊതു ഇന്ദ്രിയങ്ങൾ
ഗ്രാഹികൾ:
സ്വതന്ത്ര നാഡീ അഗ്രങ്ങൾ: വേദന, താപനില മാറ്റങ്ങൾ.
മെർക്കൽ ഡിസ്കുകൾ: സ്പർശം, മർദ്ദം, രോമചലനം.
മീസ്നർ കോർപ്പസലുകൾ: സൂക്ഷ്മ സ്പർശം; പ്രതലവും ആകൃതിയും തിരിച്ചറിയൽ.
ക്രൗസ് എൻഡ് ബൾബുകൾ: തണുപ്പ്, സ്പർശം.
റൂഫിനി എൻഡ് ഓർഗനുകൾ: ആഴത്തിലുള്ള സ്പർശം, മർദ്ദം, ചൂട്.
റൂട്ട് ഹെയർ പ്ലെക്സസ്: രോമചലനം.
പാസിനിയൻ കോർപ്പസലുകൾ: കമ്പനം, ഉയർന്ന ആവൃത്തിയിലുള്ള സ്പർശം.
വേദന (Nociception): അപകടത്തെക്കുറിച്ച് മുന്നറിയിപ്പ് നൽകുന്നു. ത്വക്ക്, പേശികൾ, ആന്തരികാവയവങ്ങൾ എന്നിവിടങ്ങളിലെ നോസിസെപ്റ്ററുകൾ ആവേഗങ്ങൾ പ്രേഷണം ചെയ്യുന്നു. വീക്കം ഉണ്ടാക്കുന്ന തന്മാത്രകൾ (സൈറ്റോകൈനുകൾ, കീമോകൈനുകൾ) അല്ലെങ്കിൽ നാഡീ തകരാറുകൾ (ന്യൂറോപ്പതി) വഴിയും വേദന ഉണ്ടാകാം.
നാഡീവ്യവസ്ഥ (Nervous System)
പ്രവർത്തനം: സുപ്രധാന ശാരീരിക പ്രവർത്തനങ്ങളെ നിയന്ത്രിക്കുകയും ഏകോപിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
ഘടകങ്ങൾ: മസ്തിഷ്കം, സുഷുമ്ന, നാഡികൾ, ഗ്രാഹികൾ.
ന്യൂറോണുകൾ (നാഡീകോശങ്ങൾ): ചോദനകളെ സ്വീകരിക്കാനും സിഗ്നലുകൾ പ്രേഷണം ചെയ്യാനും വൈദഗ്ദ്ധ്യം നേടിയ കോശങ്ങൾ.
ഘടന:
കോശശരീരം (Cyton): ന്യൂക്ലിയസും മറ്റ് കോശാംഗങ്ങളും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു; ഡെൻഡ്രോണുകൾ ഇതിൽ നിന്ന് ഉത്ഭവിക്കുന്നു.
ഡെൻഡ്രൈറ്റുകൾ: അടുത്തുള്ള ന്യൂറോണുകളിൽ നിന്ന് സിഗ്നലുകൾ സ്വീകരിക്കുന്ന ശാഖകൾ; അവയെ കോശശരീരത്തിലേക്ക് പ്രേഷണം ചെയ്യുന്നു.
ആക്സോൺ (Axon): കോശശരീരത്തിൽ നിന്ന് ആവേഗങ്ങളെ ആക്സോൺ ടെർമിനലുകളിലേക്ക് കൊണ്ടുപോകുന്ന നീണ്ട നാര്.
ആക്സോൺ ടെർമിനലുകൾ (ആക്സോണൈറ്റുകൾ): സിനാപ്റ്റിക് നോബുകളിൽ അവസാനിക്കുന്ന ശാഖകൾ.
സിനാപ്റ്റിക് നോബ്: അടുത്ത കോശത്തിലേക്ക് രാസ സിഗ്നൽ നൽകാൻ സഹായിക്കുന്ന നാഡീയപ്രേഷകങ്ങൾ (ഉദാ: അസറ്റൈൽകൊളൈൻ) അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.
മയലിൻ ഷീത്ത് (Myelin Sheath): ചില ആക്സോണുകൾക്ക് ചുറ്റുമുള്ള കൊഴുപ്പിന്റെ ഇൻസുലേറ്റിംഗ് പാളി; ഇത് ആവേഗ പ്രേഷണ വേഗത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു, ആക്സോണിനെ പോഷിപ്പിക്കുകയും സംരക്ഷിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
ഉത്പാദനം: ഒളിഗോഡെൻഡ്രോസൈറ്റുകൾ (CNS), ഷ്വാൻ കോശങ്ങൾ (PNS).
വൈറ്റ് മാറ്റർ (White Matter): മയലിൻ ഷീത്തുള്ള നാഡീതന്തുക്കൾ ധാരാളമുള്ള ഭാഗം.
ഗ്രേ മാറ്റർ (Gray Matter): കോശശരീരങ്ങളും മയലിൻ ഷീത്തില്ലാത്ത നാഡീതന്തുക്കളുമുള്ള ഭാഗം.
ന്യൂറോഗ്ലിയൽ കോശങ്ങൾ: CNS-ലെ പകുതിയിലധികം കോശങ്ങൾ; വിഭജിക്കാൻ കഴിയും; പോഷണം നൽകുക, മാലിന്യങ്ങൾ നീക്കം ചെയ്യുക, CNS-നെ പ്രതിരോധിക്കുക എന്നിവ ഇവയുടെ ധർമ്മങ്ങളാണ്.
CNS-ന്റെ സംരക്ഷണം:
മെനിഞ്ചസ് (Meninges): മൂന്ന് പാളികളുള്ള സംരക്ഷിത സ്തരങ്ങൾ.
സെറിബ്രോസ്പൈനൽ ദ്രവം (CSF): ആന്തര മെനിഞ്ചസ്, മസ്തിഷ്ക വെൻട്രിക്കിളുകൾ, സുഷുമ്നയുടെ സെൻട്രൽ കനാൽ എന്നിവയ്ക്കിടയിലുള്ള സ്ഥലം നിറയ്ക്കുന്നു; പോഷകങ്ങൾ/ഓക്സിജൻ എത്തിക്കുന്നു, മാലിന്യങ്ങൾ നീക്കം ചെയ്യുന്നു, മർദ്ദം നിയന്ത്രിക്കുന്നു, പരിക്കുകളിൽ നിന്ന് സംരക്ഷിക്കുന്നു. എപ്പൻഡൈമൽ കോശങ്ങൾ CSF രൂപീകരണത്തിന് സഹായിക്കുന്നു.
നാഡീവ്യവസ്ഥയുടെ വിഭജനം
കേന്ദ്രനാഡീവ്യവസ്ഥ (CNS): മസ്തിഷ്കവും സുഷുമ്നയും.
പെരിഫറൽ നാഡീവ്യവസ്ഥ (PNS): 12 ജോഡി ശിരോനാഡികൾ, 31 ജോഡി സുഷുമ്നാ നാഡികൾ, ഗ്രാഹികൾ, ഗാംഗ്ലിയകൾ.
മസ്തിഷ്ക ഭാഗങ്ങളും പ്രവർത്തനങ്ങളും
സെറിബ്രം: ഏറ്റവും വലിയ ഭാഗം; പുറംഭാഗം ഗ്രേ മാറ്ററും (കോർട്ടെക്സ്), ഉൾഭാഗം വൈറ്റ് മാറ്ററും (മെഡുല്ല). പ്രവർത്തനങ്ങൾ: പ്രശ്നപരിഹാരം, ആസൂത്രണം, ഐച്ഛിക ചലനങ്ങൾ, ഓർമ്മ, ബുദ്ധി, ചിന്ത, ഭാവന, സംവേദനങ്ങളുടെ വിശകലനം.
സെറിബെല്ലം: പേശീ പ്രവർത്തനങ്ങളെ ഏകോപിപ്പിക്കുന്നു; ശരീരതുലനവും നിലയും നിലനിർത്തുന്നു.
തലാമസ്: സെറിബ്രത്തിലേക്കും പുറത്തേക്കുമുള്ള സംവേദ, പ്രേരക സിഗ്നലുകളുടെ റിലേ സ്റ്റേഷൻ; പല വേദനസംഹാരികളും ഇവിടെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു.
ഹൈപ്പോതലാമസ്: ആന്തരസമസ്ഥിതി പാലനം — ശരീര താപനില, വിശപ്പ്, ദാഹം, വികാരങ്ങൾ എന്നിവ നിയന്ത്രിക്കുന്നു.
മിഡ്ബ്രെയിൻ: കാഴ്ച/കേൾവി ഇൻപുട്ടുകളുടെ പ്രാഥമിക വിശകലനം; കണ്ണ്/പുരികം എന്നിവയുടെ ചലന നിയന്ത്രണം.
പോൺസ്: മുഖത്തെയും കണ്ണിലെയും പേശികളുടെ പ്രവർത്തനങ്ങളെ ഏകോപിപ്പിക്കുന്നു; ശ്വാസോച്ഛ്വാസ നിരക്ക് നിയന്ത്രിക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു.
മെഡുല്ല ഒബ്ലോംഗേറ്റ: അനൈച്ഛിക പ്രവർത്തനങ്ങളെ (ഹൃദയമിടിപ്പ്, ശ്വാസോച്ഛ്വാസം, ഛർദ്ദി, ചുമ, തുമ്മൽ) നിയന്ത്രിക്കുന്നു.
സുഷുമ്ന (Spinal Cord)
മെഡുല്ല ഒബ്ലോംഗേറ്റയുടെ തുടർച്ച.
സംവേദ സന്ദേശങ്ങളെ തലച്ചോറിലേക്കും പ്രേരക നിർദ്ദേശങ്ങളെ തലച്ചോറിൽ നിന്ന് ശരീരത്തിലേക്കും പ്രേഷണം ചെയ്യുന്നു.
ഡോർസൽ റൂട്ട്: സംവേദ സന്ദേശങ്ങൾ സുഷുമ്നയിലേക്ക്.
വെൻട്രൽ റൂട്ട്: പ്രേരക സന്ദേശങ്ങൾ സുഷുമ്നയിൽ നിന്ന് പുറത്തേക്ക്.
സെൻട്രൽ കനാൽ: CSF നിറഞ്ഞിരിക്കുന്നു.
നാഡീയ ആവേഗ പ്രേഷണം
വിശ്രമാവസ്ഥ: ന്യൂറോണിന്റെ ഉൾവശം പുറംഭാഗത്തെ അപേക്ഷിച്ച് നെഗറ്റീവ് ചാർജ്ജ്.
ഉത്തേജനം: പോസിറ്റീവ് അയോണുകൾ ഉള്ളിലേക്ക് പ്രവേശിക്കുന്നു; ആക്ഷൻ പൊട്ടൻഷ്യൽ ഉണ്ടാകുകയും ആക്സോണിലൂടെ പ്രേഷണം ചെയ്യപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു.
സിനാപ്സ് (Synapse): ഒരു ന്യൂറോണിൽ നിന്ന് മറ്റൊന്നിലേക്ക് ആവേഗങ്ങൾ കടന്നുപോകുന്ന ഭാഗം.
ഭാഗങ്ങൾ:
സിനാപ്റ്റിക് നോബ്: നാഡീയപ്രേഷക വെസിക്കിളുകളുള്ള ആക്സോൺ ടെർമിനൽ.
പ്രീസിനാപ്റ്റിക് മെംബ്രേൻ: സിനാപ്റ്റിക് നോബിന്റെ സ്തരം.
സിനാപ്റ്റിക് ക്ലെഫ്റ്റ്: ന്യൂറോണുകൾക്കിടയിലുള്ള വിടവ്.
പോസ്റ്റ്സിനാപ്റ്റിക് മെംബ്രേൻ: നാഡീയപ്രേഷക ഗ്രാഹികളുള്ള ഡെൻഡ്രൈറ്റിന്റെ സ്തരം.
പ്രവർത്തനം: ആവേഗമെത്തുമ്പോൾ → നാഡീയപ്രേഷകം പുറത്തുവിടുന്നു → പോസ്റ്റ്സിനാപ്റ്റിക് ഗ്രാഹികളിൽ ബന്ധിക്കുന്നു → അടുത്ത ന്യൂറോണിന്റെ ഉത്തേജനം.
പങ്ക്: ഒരു ദിശയിലേക്കുള്ള പ്രേഷണം ഉറപ്പാക്കുന്നു; സിഗ്നലുകളെ ക്രമീകരിക്കുകയും സംയോജിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
ന്യൂറോൺ തരങ്ങൾ
സംവേദ ന്യൂറോൺ: ഗ്രാഹികളിൽ നിന്ന് CNS-ലേക്ക് ആവേഗങ്ങളെ കൊണ്ടുപോകുന്നു.
പ്രേരക ന്യൂറോൺ: CNS-ൽ നിന്ന് പേശികൾ/ഗ്രന്ഥികൾ പോലുള്ള ഭാഗങ്ങളിലേക്ക് നിർദ്ദേശങ്ങൾ കൊണ്ടുപോകുന്നു.
സംയോജക ന്യൂറോൺ: സംവേദ, പ്രേരക ന്യൂറോണുകളെ CNS-ൽ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നു.
നാഡി തരങ്ങൾ
സംവേദ നാഡികൾ: സംവേദ ന്യൂറോണുകൾ ചേർന്നത്.
പ്രേരക നാഡികൾ: പ്രേരക ന്യൂറോണുകൾ ചേർന്നത്.
സമ്മിശ്ര നാഡികൾ: സംവേദ, പ്രേരക നാഡീതന്തുക്കൾ അടങ്ങിയത്.
സ്വതന്ത്ര നാഡീവ്യവസ്ഥ (Autonomic Nervous System - ANS)
അനൈച്ഛിക പ്രവർത്തനങ്ങളെ നിയന്ത്രിക്കുന്ന PNS-ന്റെ ഭാഗം.
സിമ്പതറ്റിക്: അടിയന്തര സാഹചര്യങ്ങൾക്കായി ശരീരത്തെ തയ്യാറാക്കുന്നു (പ്യൂപ്പിൾ വികസിപ്പിക്കുന്നു, ഹൃദയമിടിപ്പ് കൂട്ടുന്നു, ദഹനം മന്ദഗതിയിലാക്കുന്നു).
പാരാസിമ്പതറ്റിക്: വിശ്രമവും ദഹനവും (പ്യൂപ്പിൾ സങ്കോചിപ്പിക്കുന്നു, ഹൃദയമിടിപ്പ് കുറയ്ക്കുന്നു, ദഹനം ഉത്തേജിപ്പിക്കുന്നു).
റിഫ്ലെക്സ് പ്രവർത്തനങ്ങൾ (സ്വാഭാവിക പ്രതികരണങ്ങൾ)
സുഷുമ്നയിലോ മസ്തിഷ്ക തണ്ടിലോ ഉത്ഭവിക്കുന്ന അനൈച്ഛികവും വേഗതയേറിയതുമായ പ്രതികരണങ്ങൾ.
റിഫ്ലെക്സ് ആർക്ക്: ഗ്രാഹി → സംവേദ ന്യൂറോൺ → സംയോജക ന്യൂറോൺ (സുഷുമ്ന) → പ്രേരക ന്യൂറോൺ → പേശി/ഗ്രന്ഥി.
പ്രാധാന്യം: പെട്ടെന്നുള്ളതും സംരക്ഷണാത്മകവുമായ പ്രതികരണങ്ങൾ സാധ്യമാക്കുന്നു.
നാഡീവ്യവസ്ഥയുടെ ആരോഗ്യം
സുരക്ഷാ ഉപകരണങ്ങൾ (ഹെൽമെറ്റ്, സീറ്റ് ബെൽറ്റ്) ഉപയോഗിക്കുക, കെട്ടിക്കിടക്കുന്ന വെള്ളം ഒഴിവാക്കുക, പുകവലി/മദ്യം/മയക്കുമരുന്ന് ഉപയോഗം ഒഴിവാക്കുക, പതിവായി വ്യായാമം ചെയ്യുക, ആവശ്യത്തിന് ഉറങ്ങുക (8–10 മണിക്കൂർ).
നാഡീവ്യവസ്ഥയുടെ പരിണാമം
ലളിതമായ ശൃംഖലകളിൽ നിന്ന് (ഉദാ: ഹൈഡ്ര) കേന്ദ്രീകൃത വ്യവസ്ഥകളിലേക്കും (ഉദാ: പ്ലാനേറിയയിൽ ഗാംഗ്ലിയകൾ; പ്രാണികളിൽ മസ്തിഷ്കവും ഖണ്ഡങ്ങളായുള്ള ഗാംഗ്ലിയകളും) സങ്കീർണ്ണമായ മനുഷ്യ മസ്തിഷ്കത്തിലേക്കും പുരോഗമിക്കുന്നു.
മനുഷ്യരിൽ, ഉയർന്ന തോതിൽ വികസിച്ച നിയോകോർട്ടെക്സ് ഭാഷ, ബുദ്ധി, സർഗ്ഗാത്മകത, സാങ്കേതികവിദ്യ, സംസ്കാരം എന്നിവ സാധ്യമാക്കുന്നു.
ജീവികളിലെ സംവേദന വൈവിധ്യം
അമീബ/ബാക്ടീരിയ: കീമോടാക്സിസ്—രാസവസ്തുക്കളിലേക്ക്/അകലെയായി ചലിക്കുന്നു.
യൂഗ്ലീന: ഐസ്പോട്ട് പ്രകാശത്തെ തിരിച്ചറിയുന്നു; അതിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു.
പ്രാണികൾ: സംയുക്ത നേത്രങ്ങൾ (ഒമാറ്റിഡിയ); ഗന്ധത്തിനും സ്പർശനത്തിനും ആന്റിനകൾ.
വവ്വാലുകൾ: വേട്ടയാടാനും സഞ്ചരിക്കാനും എക്കോലൊക്കേഷൻ.
പാമ്പുകൾ: രാസവസ്തുക്കൾ തിരിച്ചറിയാൻ (ഗന്ധം) ജേക്കബ്സൺസ് ഓർഗൻ.
പരുന്തുകൾ: ഉയർന്ന കാഴ്ചശക്തി; ദൂരക്കാഴ്ചയും UV കിരണങ്ങളെ തിരിച്ചറിയാനുള്ള കഴിവും.
നായ്ക്കൾ: അതീവ സംവേദനക്ഷമതയുള്ള ഗന്ധഗ്രാഹികൾ (~300 ദശലക്ഷം).
ആനകൾ: ഏറ്റവും കൂടുതൽ ഗന്ധഗ്രാഹി ജീനുകൾ (~2000); ഭക്ഷണത്തിനും വെള്ളത്തിനും ഗന്ധത്തെ ആശ്രയിക്കുന്നു; ഭൂമിയിലെ കമ്പനങ്ങൾ തിരിച്ചറിയാൻ കഴിയും.