मानव प्रजातीच्या उत्क्रांतीची कहाणी बारीक नजरेने पाहिली तर शारीरिक श्रम – ज्याला आज आपण व्यायाम म्हणतो – हा महत्त्वाचा दोरखंड आरंभापासून मानवाच्या मादी आणि नराला (स्त्री आणि पुरुष) उत्क्रांत करत आला आहे असे दिसते. नर-वानरगणातील प्रायमेट्समधील दोन पायांवर उभा राहणारा मानव हा सर्वांत चपळ आणि क्रियाशील प्राणी आहे. याला कारण म्हणजे शिकार करणे आणि फळे कंदमुळे वेचणे ही त्याची जीवनशैली आणि त्याचा तेजस मेंदू. त्या मानाने इतर वानरगण बैठाळू जीवन जगतात. शिकार करताना, फळे वेचताना, कंदमुळे खोदून काढताना, वाघोबापासून दूर धूम पळताना, मोठी शिकार गुहेत घेऊन येताना लाकडाचे ओंडके आणताना त्याला वजन उचलणे, धावणे-पळणे, वाकणे, चढणे, असे परिश्रम करावेच लागत. थांबला तो संपला, धावला तो तगला. होमो सेपियनमधील जे चपळ, क्रियाशील होते त्यांना ‘निसर्ग-निवडीने – नॅचरल-सिलेक्शन’ने झुकते माप दिले. ते जीवनसंघर्षात तगले, जे ‘बशे’ होते ते कटाप झाले. शारीरिक श्रम-परिश्रम हा मानवाच्या शारीरिक क्रियेचा (फिजियॉलॉजी) एक भाग झाला; पण या शारीरिक श्रमाला सबंध कायेची जोड मिळाली पाहिजे म्हणून या श्रमाचे मानवाच्या मेंदूपासून ‘मसल’पर्यंत आणि यकृतापासून रोगप्रतिकारक यंत्रणे (इम्युन सिस्टीम) पर्यंत सर्व अवयवांतील प्रत्येक पेशीवर प्रचंड परिणाम झाले. आज मानवाला असे श्रम करावे लागत नाहीत म्हणून नियमित शारीरिक व्यायाम करावा लागतो. याचे पेशीतील रेणवीय स्तरावर काय परिणाम होतात, कोणते जैवरासायनिक रेणू तयार होतात याचे संशोधन झाले आहे. त्याचा आढावा.
दृश्य अदृश्य परिणाम
व्यायामाचे दृश्य आणि अदृश्य परिणाम होतात. वजन कमी होणे, स्नायू, सांधे बळकट होणे वगैरे दिसणारे परिणाम सर्वांना परिचित असतात; पण न दिसणाऱ्या परिणामांची मात्र कल्पना नसते. काहींना वाटते इतका व्यायाम केला पण वजन कमी होत नाही, त्यापेक्षा व्यायाम न केलेला बरा. अशांसाठी अदृश्य परिणामांची, सुप्त प्रभावांची माहिती असणे अगदी जरुरीचे असते. व्यायामाचे आरोग्यवर्धक सुप्त परिणाम कसे होतात, याचे उत्तर शोधण्यासाठी संशोधकांनी निरनिराळे मार्ग वापरले आहेत. मुख्यत: पेशींमध्ये व्यायामामुळे काय घडते याचा शोध घेणे महत्त्वाचे होते. हे संशोधन पाश्चात्त्य देशांतील दर्जेदार संशोधनकेंद्रांत गेल्या दहा वर्षांत झाले आहे. जिगसॉ पझलप्रमाणे विविध संशोधनांचे तुकडे एकत्र करून सामायिक आकलनाचा प्रयत्न विज्ञानाने केला आहे.
थोडे ऐतिहासिक
विज्ञान-विचार अनेक वर्षे उत्क्रांत होत आला आहे. आजचे विज्ञान गतकालातील संशोधनाच्या खांद्यावर उभे असते. व्यायामाने पेशींवर परिणाम होतात याची जाग विज्ञानाला आज आलेली नाही – त्याला शंभरांहून अधिक वर्षे झालेली आहेत. १९१० साली इंग्लंडच्या केंब्रिज विद्यापीठातील फारमॅकॉलॉजिस्ट फ्रेड रॅनसम यांनी व्यायाम करताना ग्लुकोजचा ऊर्जा म्हणून वापर होत असतो आणि त्या वेळी स्नायुपेशीत जी प्रक्रिया होते तेव्हा लॅक्टिक ॲसिडची निर्मिती होते हा महत्त्वाचा शोध लावला. १९६१ साली काही संशोधकांनी दिशादर्शक थिअरी मांडली. व्यायाम करताना स्नायुपेशी रक्तातील ग्लुकोजचे नियंत्रण करणारे रसायन तयार करत असाव्यात, त्यामुळे रक्तातील ग्लुकोजचे प्रमाण कमी होत असावे अशी ती थिअरी. आज संशोधनाने हे सिद्ध झाले आहे. पाश्चात्त्य देशांतील विद्यापीठांत असे मौलिक संशोधन होत असते; आजही ती परंपरा चालू आहे.
रेणूंचा महाव्यूह
व्यायाम करताना आणि नंतरही पेशींच्या आणि विविध रेणूंच्या प्रक्रियांचा एक महाव्यूह शरीरभर तयार होत असतो. गेल्या दशकभराच्या संशोधनाने या व्यूहाचे चित्र हळूहळू संशोधक तयार करत आहेत. यातील काही प्रक्रियांमुळे शरीरातील ‘इन्फ्लेशन – दाह प्रक्रिया’ कमी होतात; तर काही प्रक्रियांमुळे पेशीची दुरुस्ती आणि निगा राखण्याच्या प्रक्रिया वाढतात. पेशींना ‘सिग्नलिंग रेणू रक्तात सोडण्यास व्यायाम उद्युक्त करतो. हे संदेशवाहक रेणू हृदय, यकृत, रोगप्रतिबंधक यंत्रणा तसेच मेंदू अशा अवयवांकडे संदेश घेऊन जात येत असतात. या ‘क्रॉस टॉक’ परस्पर संवादाच्या गोंधळाचा अर्थ धीम्या गतीने संशोधकांना लागत आहे. कोपेनहेगन विद्यापीठातील रेणवीय जैववैज्ञानिक अतुल शहाजी देशमुख म्हणतात, “कोणताही एकच रेणू शरीरातील व्यवस्थेत एकट्यानेच काम करत नाही. या रेणूंचे एक ‘नेटवर्क’ असते. ते सबंध जाळे एकत्रित काम करते.” देशमुख स्वतः उन्हाळ्यात ‘माउंटन बायकिंग’ – डोंगराळ भागात सायकलिंग करणे पसंत करतात. व्यायामावरील संशोधनाबरोबर व्यायाम करणेही त्यांना आवडते.
स्नायूंची करामत
व्यायाम करताना म्हणजे वजन उचलताना, जोर-बैठका मारताना, धावताना, सांगाड्याला जोडलेले स्नायू आकुंचन-प्रसरण पावतात. त्या वेळी ग्लुकोज ऊर्जा म्हणून वापरली जाते, हे माहीत होते; पण आणखी काही घडत असावे अशी संशोधकांची खात्री होती. त्यासाठी संशोधकांनी प्रयोग केले. मॅरॅथॉन धावणाऱ्यांच्या अनेकांच्या रक्ताचे नमुने मॅरॅथॉन सुरू होण्याआधी आणि नंतर घेऊन त्यांची तपासणी केली. मॅरॅथॉन धावताना स्नायूंचे सतत आकुंचन-प्रसरण होत असते हा कळीचा मुद्दा होता. मॅरॅथॉन धावण्याच्या आधीच्या रक्ताच्या नमुन्यात विशेष काही आढळले नाही; पण मॅरॅथॉननंतरच्या रक्तात संशोधकांना अनेक ‘इम्युन मॉलेक्यूल्स’ आढळले. हे प्रथिनांचे रेणू रोगप्रतिबंधक असतात आणि ते मॅरॅथॉन धावून झाल्यानंतर चार तास रक्तात टिकतात. हे रेणू रक्तात आले कोठून हे शोधण्यासाठी आणखी संशोधन केले. धावताना स्नायू आकुंचन पावतात तेव्हा स्नायुपेशीत तयार झालेले हे रेणू स्नायुपेशी रक्तात सोडतात असे आढळून आले. संशोधकांनी या रेणूंना – ते ‘एक्झरसाईज’मुळे तयार होतात म्हणून ‘एक्झरकाइन’ असे नाव ठेवले आहे. शरीरात छोटी-मोठी ‘इन्फ्लमेशन्स’ सतत घडत असतात. या ‘एक्झरकाइन’मुळे असे दाह शांत होण्यास किंवा कमी होण्यास मदत होते. याला ‘एक्झरकाइनचा’ ‘अँटीइन्फ्लमेटरी रिस्पॉन्स’ – ‘दाह शमनाचा प्रतिसाद’ म्हणतात. पुनःपुन्हा केलेल्या व्यायामात हा प्रतिसाद उद्दीपित होत असतो. व्यायामामुळे एक्झरकाइनचा ‘डोस’ जणू व्यायाम करणाऱ्याला मिळत असतो म्हणून व्यायाम नियमित करण्याला महत्त्व असते.
जनुकांवर प्रभाव आणि संतुलन क्रिया
व्यायामामुळे पेशींवर ताण पडतो, नुकसानही होते, पण त्याच बरोबर ते नुकसान भरून काढणाऱ्या प्रक्रियाही होतात. त्यामुळे व्यायाम ही संतुलन क्रिया ‘बॅलंसिंग ॲक्ट’ आहे हे संशोधनाने सिद्ध झाले आहे. पेशींतील ‘मायटोकॉंड्रिया (तंतुणिका—बॅटऱ्या—विजेऱ्या) या प्रक्रियांना ऊर्जा पुरवणाऱ्या विजेऱ्या असतात. व्यायामात या विजेऱ्या महत्त्वाचे काम बजावतात; पण ऊर्जा तयार होत असताना ‘ऑक्सिजनचे विशेष प्रकार’ बाय-प्रॉडक्ट — जोड उत्पादन म्हणून तयार होतात. ऑक्सिजनचे हे प्रकार काही प्रमाणात पेशींतील प्रथिने, स्निग्धपदार्थ, डिएनए चे नुकसान करतात; पण हेच ऑक्सिजनचे प्रकार व्यायामात पेशींचे रक्षण करणाऱ्या, नुकसान भरून काढणाऱ्या प्रक्रिया किक-स्टार्ट – सुरू करतात. ही नुकसान भरपाई कशी होते याचाही संशोधकांनी वेध घेतला आहे. पेशींची निगा राखणारी काही प्रथिने, काही एंझाइम्स – वितंचके – तयार व्हावी लागतात. यांचे जनुक पेशींत असतात. व्यायामाने हे जनुक सक्रिय होतात. शारीरिकश्रम – व्यायाम ही तशी तणावपूर्ण क्रिया आहे; परंतु उत्क्रांतीमध्ये याच क्रियेचे रूपांतर फायदेशीर क्रियेत करून पेशी बळकट कशा करायच्या हे मानवी शरीर शिकले आहे. पर्यायाने व्यायामात मानवी शरीर मेंदूसह बळकट होत असते.
रेणूंचा नकाशा
जनुकतज्ज्ञ मायकेल स्नायडर हे अमेरिकेतील स्टॅनफर्ड विद्यापीठात व्यायामाने शरीरात तयार होणाऱ्या रेणूंवर संशोधन करत आहेत. ४० ते ७५ वयोगटातील माणसांवर हे संशोधन झालेले आहे. ट्रेडमिलवर धावण्यापूर्वी, धावताना, धावून झाल्यावर विविध ‘टाइम इंटर्वल्स’ म्हणजे ३० मिनिटांनी, एका तासाने , दोन तासांनी वगैरे कालावधीनंतर त्यांच्या रक्ताचे नमुने तपासले. रक्तातील सतरा हजार रेणूंपैकी अर्ध्यापेक्षा जास्त म्हणजे ९८०० रेणूंमध्ये लक्षणीय बदल झालेले आढळून आले. आता या रेणूंची सूची आणि नकाशा तयार करणे हे काम चालू आहे. हे रेणू एकमेकांच्या सहकार्याने काम करतात हा महत्त्वाचा मुद्दा आहे हे लक्षात ठेवले पाहिजे.
व्यायामाची गोळी
सध्या जैवतंत्रज्ञान वेगाने विकसित होत आहे. त्याला कृत्रिम बुद्धिमत्तेची जोड मिळत आहे. त्यामुळे वर सांगितलेल्या रेणूसारखे दोन – चार जुजबी रेणू व्यायामाची गोळी म्हणून बाजारात येण्याची शक्यता नाकारता येत नाही; पण त्याचे परिणाम शारीरिक व्यायामासारखे असणार नाहीत; कारण व्यायामात तयार होणारे रेणू एकमेकांच्या साहाय्याने काम करतात म्हणून काही जुजबी रेणूंची गोळी उपयोगी पडणार नाही. असा धोक्याचा इशारा संशोधकांनी दिला आहे.
भारतातील परिस्थिती
भारतात मधुमेह, जाडेपणा, उच्चरक्तदाब, हृदयविकार यांचे तरुण-तरुणींतील प्रमाण वाढते आहे. तणावपूर्ण जीवनशैली, अयोग्य आहार, शारीरिक व्यायामाचा अभाव ही त्याची काही कारणे आहेत. वैद्यकीय सल्ल्यानुसार योग्य शारीरिक व्यायाम नियमित घेणे हे तरुणाईकरिता तसेच ज्येष्ठांकरिता अत्यंत जरुरीचे आहे.
