ജീവന്റെ ഉത്ഭവ രഹസ്യത്തിലേക്ക് വെളിച്ചം വീശിയ കണ്ടെത്തൽ; രസതന്ത്ര നോബൽ കഗനും സോയിക്കും

ജീവന്റെ ഉത്ഭവ രഹസ്യത്തിലേക്ക് വെളിച്ചം വീശിയ കണ്ടെത്തൽ; രസതന്ത്ര നോബൽ കഗനും സോയിക്കും

🔗 Share Article

രസതന്ത്ര ലോകത്തെ ഏറ്റവും വലിയ സമസ്യകളിലൊന്നിന് ഉത്തരം നൽകിയ രണ്ട് അതുല്യ പ്രതിഭകൾക്കാണ് ഇത്തവണത്തെ രസതന്ത്ര നോബൽ (Chemistry Nobel) പുരസ്കാരം ലഭിച്ചിരിക്കുന്നത്. ‘അസിമട്രിക് കാറ്റലിസിസിലെ നോൺ-ലീനിയർ ഇഫക്റ്റുകളുടെ’ (Non-linear effects in asymmetric catalysis) കണ്ടെത്തലിനും വികസനത്തിനും ഫ്രഞ്ച് ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ഹെൻറി ബി. കഗൻ (Henri B. Kagan), ജാപ്പനീസ് ശാസ്ത്രജ്ഞനായ കെൻസോ സോയി (Kenso Soai) എന്നിവർ നോബൽ പുരസ്കാരം പങ്കിട്ടിരിക്കുന്നു. ജീവന്റെ ഉത്ഭവത്തെക്കുറിച്ചുള്ള ഏറ്റവും വലിയ രഹസ്യങ്ങളിലൊന്നായ ‘ഹോമോകൈറാലിറ്റി’ (Homochirality) എങ്ങനെ സംഭവിച്ചു എന്നതിലേക്ക് വെളിച്ചം വീശുന്നതാണ് ഇവരുടെ കണ്ടെത്തലുകൾ. ഫാർമസ്യൂട്ടിക്കൽ രംഗത്തും, മെറ്റീരിയൽ സയൻസിലും വലിയ വിപ്ലവങ്ങൾക്ക് വഴിയൊരുക്കിയ ഈ കണ്ടെത്തലുകളെക്കുറിച്ച് വിശദമായി പരിശോധിക്കാം.

എന്താണ് കൈറാലിറ്റി (Chirality)? നോബൽ പുരസ്കാരത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനം

ഹെൻറി കഗന്റെയും കെൻസോ സോയിയുടെയും ഗവേഷണങ്ങളെക്കുറിച്ച് മനസ്സിലാക്കുന്നതിന് മുൻപ് ‘കൈറാലിറ്റി’ (Chirality) എന്താണെന്ന് നാം അറിഞ്ഞിരിക്കണം. ഗ്രീക്ക് ഭാഷയിലെ ‘കൈർ’ (Hand – കൈ) എന്ന പദത്തിൽ നിന്നാണ് കൈറാലിറ്റി എന്ന വാക്ക് ഉണ്ടായിട്ടുള്ളത്. നമ്മുടെ ഇരുകൈകളും ഇതിനൊരു മികച്ച ഉദാഹരണമാണ്. വലതുകൈയും ഇടതുകൈയും കാഴ്ചയിൽ ഒരുപോലെയാണെങ്കിലും, അവയെ ഒന്നിനുമുകളിൽ ഒന്നായി കൃത്യമായി വെക്കാൻ (Superimpose ചെയ്യാൻ) സാധിക്കില്ല. വലതുകൈയുടെ കണ്ണാടിയിലെ പ്രതിബിംബമാണ് ഇടതുകൈ.

രസതന്ത്രത്തിലും ഇതേ പ്രതിഭാസമുണ്ട്. ചില തന്മാത്രകൾക്ക് അവയുടെ കണ്ണാടിയിലെ പ്രതിബിംബവുമായി (Mirror image) കൃത്യമായി ഒത്തുപോകാൻ കഴിയില്ല. ഇത്തരം തന്മാത്രകളെ ‘കൈറൽ തന്മാത്രകൾ’ (Chiral molecules) എന്നും, ആ രണ്ട് വ്യത്യസ്ത രൂപങ്ങളെ ‘എൻാൻഷ്യോമറുകൾ’ (Enantiomers) എന്നും വിളിക്കുന്നു. സൗകര്യത്തിനായി ഇവയെ വലതുകൈയ്യൻ (Right-handed അഥവാ D-form), ഇടതുകൈയ്യൻ (Left-handed അഥവാ L-form) തന്മാത്രകൾ എന്ന് തരംതിരിക്കാം.

രസതന്ത്രത്തിൽ കൈറാലിറ്റിക്ക് വലിയ പ്രാധാന്യമുണ്ട്. കാരണം, ഒരേ രാസസൂത്രമുള്ള വലതുകൈയ്യൻ, ഇടതുകൈയ്യൻ തന്മാത്രകൾ ജീവജാലങ്ങളുടെ ശരീരത്തിൽ തികച്ചും വ്യത്യസ്തമായ രീതിയിലാകും പ്രവർത്തിക്കുക.

താലിഡോമൈഡ് ദുരന്തവും കൈറാലിറ്റിയുടെ പ്രാധാന്യവും

1950-കളിൽ ഗർഭിണികളിലെ രാവിലെയുള്ള ക്ഷീണവും ഛർദ്ദിയും (Morning sickness) മാറ്റാൻ നൽകിയിരുന്ന ‘താലിഡോമൈഡ്’ (Thalidomide) എന്ന മരുന്ന് വലിയൊരു ദുരന്തത്തിന് കാരണമായി. ലോകമെമ്പാടുമുള്ള ആയിരക്കണക്കിന് കുട്ടികൾ ജനിച്ചുവീണത് കൈകാലുകൾ ഇല്ലാത്ത അവസ്ഥയിലായിരുന്നു. പിന്നീട് നടന്ന പഠനങ്ങളിലാണ് ഇതിന്റെ കാരണം വ്യക്തമായത്. താലിഡോമൈഡ് മരുന്നിൽ അതിന്റെ രണ്ട് എൻാൻഷ്യോമറുകളും (വലതുകൈയ്യനും ഇടതുകൈയ്യനും) ഉണ്ടായിരുന്നു. അതിൽ ഒരു രൂപം ഗർഭിണികൾക്ക് ആശ്വാസം നൽകിയപ്പോൾ, അതിന്റെ കണ്ണാടി പ്രതിബിംബമായ രണ്ടാമത്തെ രൂപം ഗർഭസ്ഥ ശിശുക്കളുടെ വളർച്ചയെ നശിപ്പിക്കുന്ന വിഷമായി പ്രവർത്തിച്ചു.

മരുന്നുകൾ നിർമ്മിക്കുമ്പോൾ ഈ രണ്ട് എൻാൻഷ്യോമറുകളിൽ ആവശ്യമുള്ള ഒന്നിനെ മാത്രം വേർതിരിച്ചെടുക്കേണ്ടതിന്റെ ആവശ്യകത ഈ ദുരന്തം ശാസ്ത്രലോകത്തെ ബോധ്യപ്പെടുത്തി. ഇതിനായി ശാസ്ത്രജ്ഞർ കണ്ടെത്തിയ മാർഗ്ഗമാണ് ‘അസിമട്രിക് കാറ്റലിസിസ്’ (Asymmetric catalysis). ആവശ്യമുള്ള ഒരു എൻാൻഷ്യോമറിനെ മാത്രം ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കാൻ സഹായിക്കുന്ന ഉൽപ്രേരകങ്ങളെ (Catalysts) ഉപയോഗിക്കുന്ന രീതിയാണിത്.

പഴയ വിശ്വാസം: ലീനിയറിറ്റി (Linearity in Asymmetric Catalysis)

അസിമട്രിക് കാറ്റലിസിസിൽ വർഷങ്ങളോളം ശാസ്ത്രജ്ഞർ വിശ്വസിച്ചിരുന്ന ഒരു തത്വമുണ്ടായിരുന്നു. ഒരു രാസപ്രവർത്തനത്തിൽ നാം ഉപയോഗിക്കുന്ന ഉൽപ്രേരകത്തിന്റെ (Catalyst) കൈറൽ ശുദ്ധിയും (Chiral purity), അതുണ്ടാക്കുന്ന ഉൽപ്പന്നത്തിന്റെ കൈറൽ ശുദ്ധിയും തമ്മിൽ നേരിട്ടുള്ള ഒരു ബന്ധം (Linear relationship) ഉണ്ടായിരിക്കും എന്നതായിരുന്നു അത്.

അതായത്, ഒരു രാസപ്രവർത്തനത്തിനായി നാം 50% മാത്രം ശുദ്ധിയുള്ള ഒരു ഉൽപ്രേരകം (ഒരു പ്രത്യേക എൻാൻഷ്യോമർ 75%-ഉം മറ്റേത് 25%-ഉം അടങ്ങിയ മിശ്രിതം, അതായത് 50% Enantiomeric Excess – ee) ഉപയോഗിച്ചാൽ, ലഭിക്കുന്ന ഉൽപ്പന്നത്തിനും പരമാവധി 50% ശുദ്ധി മാത്രമേ ഉണ്ടാകൂ എന്ന് ശാസ്ത്രലോകം വിശ്വസിച്ചു. 100% ശുദ്ധിയുള്ള ഉൽപ്പന്നം ലഭിക്കാൻ, 100% ശുദ്ധിയുള്ള ഉൽപ്രേരകം തന്നെ വേണമെന്നായിരുന്നു പൊതുവായ ധാരണ.

എന്നാൽ ഈ വിശ്വാസങ്ങളെ കാറ്റിൽ പറത്തുന്നതായിരുന്നു ഹെൻറി ബി. കഗന്റെ കണ്ടെത്തൽ.

ഹെൻറി ബി. കഗന്റെ വിപ്ലവം: നോൺ-ലീനിയർ ഇഫക്റ്റ് (Non-Linear Effect – NLE)

1986-ൽ ഫ്രഞ്ച് ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ഹെൻറി ബി. കഗൻ അസിമട്രിക് കാറ്റലിസിസിന്റെ ചരിത്രത്തിൽ നിർണ്ണായകമായ ഒരു പ്രബന്ധം പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു. ഉൽപ്രേരകത്തിന്റെ കൈറൽ ശുദ്ധിയും ഉൽപ്പന്നത്തിന്റെ കൈറൽ ശുദ്ധിയും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം എല്ലായ്പ്പോഴും ഒരു നേർരേഖയിൽ (Linear) ആകണമെന്നില്ല എന്ന് അദ്ദേഹം ഗണിതശാസ്ത്രപരമായും പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെയും തെളിയിച്ചു. ഈ പ്രതിഭാസത്തെ അദ്ദേഹം നോൺ-ലീനിയർ ഇഫക്റ്റ് (Non-linear effect) എന്ന് വിളിച്ചു.

കഗൻ കണ്ടെത്തിയത് വളരെ വിചിത്രമായ ഒരു കാര്യമായിരുന്നു: വളരെ കുറഞ്ഞ കൈറൽ ശുദ്ധിയുള്ള ഒരു ഉൽപ്രേരകം ഉപയോഗിച്ചാലും, ചില രാസപ്രവർത്തനങ്ങളിൽ ലഭിക്കുന്ന ഉൽപ്പന്നത്തിന് വളരെ ഉയർന്ന കൈറൽ ശുദ്ധി (ഉദാഹരണത്തിന് 99% ശുദ്ധി) ഉണ്ടാകാം. ഇതിനെ ‘അസിമട്രിക് ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ’ (Asymmetric Amplification) അല്ലെങ്കിൽ ‘പോസിറ്റീവ് നോൺ-ലീനിയർ ഇഫക്റ്റ്’ എന്ന് വിളിക്കുന്നു. (ഇതിന് വിപരീതമായി ഉൽപ്പന്നത്തിന്റെ ശുദ്ധി കുറയുന്ന അവസ്ഥയുമുണ്ട്, ഇതിനെ നെഗറ്റീവ് നോൺ-ലീനിയർ ഇഫക്റ്റ് എന്ന് പറയുന്നു).

എങ്ങനെയാണ് കഗൻ ഇഫക്റ്റ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്?

ഇതൊരു മാന്ത്രികവിദ്യയല്ല, മറിച്ച് തന്മാത്രകൾ തമ്മിലുള്ള സങ്കീർണ്ണമായ രാസപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ ഫലമാണ്. കഗൻ ഇതിനൊരു വിശദീകരണം നൽകി. ഒരു ഉൽപ്രേരകത്തിൽ ഒരൊറ്റ മെറ്റൽ ആറ്റവും അതിനോട് ചേർന്നുള്ള ലിഗാൻഡുകളും (Ligands) ഉണ്ടായിരിക്കും. പലപ്പോഴും ഈ ഉൽപ്രേരകങ്ങൾ രാസപ്രവർത്തന സമയത്ത് ഒത്തുചേർന്ന് ഡൈമറുകളോ (Dimers) പോളിമറുകളോ ആയി മാറും (രണ്ടോ അതിലധികമോ തന്മാത്രകൾ ചേർന്നുള്ള കൂട്ടം).

നാം ഉപയോഗിക്കുന്ന ഉൽപ്രേരകം 100% ശുദ്ധമല്ല എന്ന് കരുതുക. അതിൽ ഭൂരിഭാഗം വലതുകൈയ്യൻ തന്മാത്രകളും (D) കുറച്ച് ഇടതുകൈയ്യൻ തന്മാത്രകളും (L) ഉണ്ട്. രാസപ്രവർത്തന സമയത്ത് ഇവ ജോഡികളാകുമ്പോൾ മൂന്ന് സാധ്യതകളുണ്ട്:

1. D-യും D-യും ചേർന്നുള്ള ജോഡി (Homochiral dimer)
2. L-ഉം L-ഉം ചേർന്നുള്ള ജോഡി (Homochiral dimer)
3. D-യും L-ഉം ചേർന്നുള്ള ജോഡി (Heterochiral dimer)

ഇവിടെയാണ് പ്രകൃതിയുടെ മാജിക് നടക്കുന്നത്. പലപ്പോഴും വ്യത്യസ്ത രൂപങ്ങൾ ചേർന്നുള്ള ജോഡികൾ (D-L Heterochiral dimers) രാസപരമായി നിർജീവമായിരിക്കും (Inactive). അതായത് അവ രാസപ്രവർത്തനത്തിൽ പങ്കെടുക്കില്ല. ബാക്കിയുള്ള കുറഞ്ഞ എണ്ണം വരുന്ന L-തന്മാത്രകളെ മുഴുവൻ ഭൂരിപക്ഷമുള്ള D-തന്മാത്രകൾ തങ്ങളോട് ചേർത്ത് നിർജീവമായ D-L ജോഡികളാക്കി മാറ്റും.

അതുകഴിഞ്ഞാൽ പിന്നെ ബാക്കിയാവുന്നത് ശുദ്ധമായ D-D ജോഡികൾ മാത്രമായിരിക്കും. ഈ 100% ശുദ്ധമായ D-D ജോഡികൾ രാസപ്രവർത്തനത്തിൽ ഏർപ്പെടുകയും, 100% ശുദ്ധിയുള്ള ഉൽപ്പന്നം നമുക്ക് നൽകുകയും ചെയ്യുന്നു. തുടക്കത്തിൽ ഉൽപ്രേരകത്തിന് 20% അല്ലെങ്കിൽ 30% മാത്രം ശുദ്ധിയേ ഉണ്ടായിരുന്നുള്ളൂ എങ്കിലും, ഉൽപ്പന്നം ലഭിച്ചപ്പോൾ അത് 99% ശുദ്ധമായി മാറി. ഇതാണ് ഹെൻറി കഗൻ കണ്ടെത്തിയ അസിമട്രിക് ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ. ഫാർമസ്യൂട്ടിക്കൽ വ്യവസായത്തിൽ ചിലവേറിയ 100% ശുദ്ധമായ ഉൽപ്രേരകങ്ങൾക്ക് പകരം, വിലകുറഞ്ഞ അല്പം ശുദ്ധി കുറഞ്ഞ ഉൽപ്രേരകങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള മരുന്നുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ കഗന്റെ ഈ കണ്ടെത്തൽ സഹായിച്ചു.

കെൻസോ സോയിയുടെ കണ്ടെത്തൽ: അസിമട്രിക് ഓട്ടോകറ്റാലിസിസ് (Asymmetric Autocatalysis)

കഗന്റെ കണ്ടെത്തലുകൾ ശാസ്ത്രലോകത്തെ ഞെട്ടിച്ചെങ്കിലും, നോൺ-ലീനിയർ ഇഫക്റ്റിന്റെ ഏറ്റവും അവിശ്വസനീയവും നാടകീയവുമായ രൂപം ലോകത്തിന് മുന്നിൽ അവതരിപ്പിച്ചത് ജാപ്പനീസ് ശാസ്ത്രജ്ഞനായ കെൻസോ സോയിയാണ്. 1995-ൽ അദ്ദേഹം കണ്ടെത്തിയ രാസപ്രവർത്തനം ഇന്ന് ‘സോയി റിയാക്ഷൻ’ (Soai Reaction) എന്ന പേരിൽ ലോകപ്രശസ്തമാണ്.

സോയി കണ്ടെത്തിയത് അസിമട്രിക് ഓട്ടോകറ്റാലിസിസ് (Asymmetric Autocatalysis) എന്ന പ്രതിഭാസമാണ്. സാധാരണ രാസപ്രവർത്തനങ്ങളിൽ നാം പുറത്തുനിന്നും ഒരു ഉൽപ്രേരകം (Catalyst) ചേർക്കാറുണ്ട്. എന്നാൽ ചില പ്രത്യേക രാസപ്രവർത്തനങ്ങളിൽ, ഉണ്ടാകുന്ന ഉൽപ്പന്നം (Product) തന്നെ ആ രാസപ്രവർത്തനത്തിന്റെ ഉൽപ്രേരകമായി പ്രവർത്തിക്കും. ഇതിനെയാണ് ഓട്ടോകറ്റാലിസിസ് എന്ന് വിളിക്കുന്നത്. സോയി ഈ പ്രതിഭാസത്തെ കൈറാലിറ്റിയുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചു.

സോയി പ്രതിപ്രവർത്തനം (The Soai Reaction): പിരിമിഡിൻ-5-കാർബാൽഡിഹൈഡ് (Pyrimidine-5-carbaldehyde), ഡൈഐസോപ്രൊപ്പൈൽസിങ്ക് (Diisopropylzinc) എന്നീ രാസവസ്തുക്കൾ തമ്മിലുള്ള പ്രവർത്തനമാണ് സോയി നടത്തിയത്. ഈ രാസപ്രവർത്തനത്തിൽ ലഭിക്കുന്ന ഉൽപ്പന്നം ഒരു കൈറൽ തന്മാത്രയാണ് (പിരിമിഡൈൽ ആൽക്കഹോൾ). ഈ ഉൽപ്പന്നം തന്നെയണ് ഈ രാസപ്രവർത്തനത്തിന്റെ ഉൽപ്രേരകമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നത്!

സോയിയുടെ പരീക്ഷണം വിസ്മയാവഹമായിരുന്നു. അദ്ദേഹം വളരെ ചെറിയ കൈറൽ അസന്തുലിതാവസ്ഥയുള്ള (ഉദാഹരണത്തിന് 0.00005% മാത്രം എൻാൻഷ്യോമെറിക് എക്സസ് ഉള്ള, അതായത് ഏതാണ്ട് തുല്യ അളവിൽ വലതുകൈയ്യൻ, ഇടതുകൈയ്യൻ തന്മാത്രകൾ ഉള്ള) ഒരു മിശ്രിതം ഉപയോഗിച്ച് രാസപ്രവർത്തനം ആരംഭിച്ചു. ഈ രാസപ്രവർത്തനം മുന്നോട്ട് പോകുന്തോറും ഉൽപ്പന്നം തന്നെ ഉൽപ്രേരകമായി പ്രവർത്തിക്കുകയും, തന്റേതായ രൂപമുള്ള തന്മാത്രകളെ മാത്രം നിർമ്മിക്കാൻ തുടങ്ങുകയും ചെയ്തു.

ഏതാനും മണിക്കൂറുകൾക്കുള്ളിൽ, രാസപ്രവർത്തനം പൂർത്തിയായപ്പോൾ ലഭിച്ച ഉൽപ്പന്നത്തിന് >99.5% കൈറൽ ശുദ്ധിയുണ്ടായിരുന്നു! അതായത്, തുടക്കത്തിൽ നിലനിന്നിരുന്ന നാമമാത്രമായ, മിക്കവാറും അദൃശ്യമായ ഒരു വ്യത്യാസം, രാസപ്രവർത്തനത്തിലൂടെ വമ്പിച്ച തോതിൽ ആംപ്ലിഫൈ (Amplify) ചെയ്യപ്പെട്ടു. കെൻസോ സോയിയുടെ ഈ കണ്ടെത്തൽ രസതന്ത്ര ചരിത്രത്തിലെ ആദ്യത്തെ സമ്പൂർണ്ണ അസിമട്രിക് ഓട്ടോകറ്റാലിറ്റിക് പ്രക്രിയയാണ്.

ജീവന്റെ ഉത്ഭവവും ഹോമോകൈറാലിറ്റിയും (Origin of Life and Homochirality)

കഗന്റെയും സോയിയുടെയും കണ്ടെത്തലുകൾക്ക് നോബൽ പുരസ്കാരം ലഭിക്കാൻ കാരണം അവ കേവലം ലബോറട്ടറി പരീക്ഷണങ്ങൾ മാത്രമായിരുന്നില്ല എന്നതുകൊണ്ടാണ്. ‘നമ്മൾ എങ്ങനെ ഇവിടെയെത്തി?’ എന്ന ജീവശാസ്ത്രത്തിന്റെ ഏറ്റവും വലിയ ചോദ്യത്തിനുള്ള ഉത്തരത്തിലേക്കുള്ള താക്കോലാണ് അവരുടെ കണ്ടെത്തലുകൾ.

ഭൂമിയിലെ എല്ലാ ജീവജാലങ്ങളിലും (ബാക്ടീരിയ മുതൽ മനുഷ്യൻ വരെ) കാണപ്പെടുന്ന അമിനോ ആസിഡുകൾ (പ്രോട്ടീനുകളുടെ അടിസ്ഥാന ഘടകങ്ങൾ) പൂർണ്ണമായും ഇടതുകൈയ്യൻ (L-form) തന്മാത്രകളാണ്. അതേസമയം നമ്മുടെ ഡി.എൻ.എ (DNA), ആർ.എൻ.എ (RNA) എന്നിവയിലുള്ള പഞ്ചസാര തന്മാത്രകൾ പൂർണ്ണമായും വലതുകൈയ്യൻ (D-form) തന്മാത്രകളുമാണ്. പ്രകൃതിയിൽ വലതും ഇടതും രൂപങ്ങൾ തുല്യമായി ഉണ്ടാകാൻ സാധ്യതയുണ്ടായിട്ടും, ജീവൻ എന്തുകൊണ്ട് ഒരൊറ്റ രൂപത്തെ മാത്രം തിരഞ്ഞെടുത്തു? ഈ പ്രതിഭാസത്തെയാണ് ഹോമോകൈറാലിറ്റി (Homochirality) എന്ന് വിളിക്കുന്നത്. ജീവൻ നിലനിൽക്കാൻ ഹോമോകൈറാലിറ്റി അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്.

ലൂയിസ് പാസ്റ്ററുടെ (Louis Pasteur) കാലം മുതൽ ശാസ്ത്രജ്ഞർ ചോദിക്കുന്ന ചോദ്യമാണിത്. കോടിക്കണക്കിന് വർഷങ്ങൾക്ക് മുൻപ് ഭൂമിയിൽ ജീവൻ ഉണ്ടായ സമയത്ത് ഈ ഹോമോകൈറാലിറ്റി എങ്ങനെ രൂപപ്പെട്ടു?

കെൻസോ സോയിയുടെ ഓട്ടോകറ്റാലിസിസ് പരീക്ഷണം ഇതിനൊരു കൃത്യമായ ഉത്തരം നൽകുന്നു. ആദിമ ഭൂമിയിൽ എങ്ങനെയോ സംഭവിച്ച വളരെ ചെറിയൊരു കൈറൽ അസന്തുലിതാവസ്ഥ (വളരെ ചെറിയ ഒരു വ്യത്യാസം), ലക്ഷക്കണക്കിന് വർഷങ്ങൾ നീണ്ടുനിന്ന ഓട്ടോകറ്റാലിറ്റിക് രാസപ്രവർത്തനങ്ങളിലൂടെ വർദ്ധിച്ച് (Amplification of chirality) ഇന്ന് കാണുന്ന 100% ഹോമോകൈറാലിറ്റിയിൽ എത്തിയതാകാം എന്ന് സോയിയുടെ പരീക്ഷണങ്ങൾ തെളിയിക്കുന്നു.

ബഹിരാകാശത്തുനിന്നുള്ള കൈറാലിറ്റി

തുടക്കത്തിൽ ഈ ചെറിയ വ്യത്യാസം എങ്ങനെ ഉണ്ടായി എന്നതിനും ശാസ്ത്രത്തിന് ഉത്തരമുണ്ട്. 1969-ൽ ഓസ്‌ട്രേലിയയിലെ മർച്ചിസൺ (Murchison meteorite) എന്ന സ്ഥലത്ത് വീണ ഉൽക്കാശിലയിൽ ശാസ്ത്രജ്ഞർ അമിനോ ആസിഡുകൾ കണ്ടെത്തിയിരുന്നു. അതിശയകരമെന്നു പറയട്ടെ, ആ ഉൽക്കയിലെ അമിനോ ആസിഡുകളിൽ ഇടതുകൈയ്യൻ തന്മാത്രകൾക്ക് നേരിയ മുൻതൂക്കം ഉണ്ടായിരുന്നു (ഏകദേശം 1-2% കൂടുതൽ).

നക്ഷത്രങ്ങൾ രൂപപ്പെടുമ്പോൾ ഉണ്ടാകുന്ന സർക്കുലർ പോളറൈസ്ഡ് പ്രകാശം (Circularly polarized light) ബഹിരാകാശത്തെ തന്മാത്രകളിൽ ഈ ചെറിയ വ്യത്യാസം ഉണ്ടാക്കുന്നു എന്ന് ശാസ്ത്രജ്ഞർ കരുതുന്നു. ഉൽക്കാവർഷങ്ങളിലൂടെ ആദിമ ഭൂമിയിൽ എത്തിയ ഈ അമിനോ ആസിഡുകളിലെ ചെറിയ അസന്തുലിതാവസ്ഥ, കെൻസോ സോയി കണ്ടെത്തിയത് പോലെയുള്ള നോൺ-ലീനിയർ ഓട്ടോകറ്റാലിറ്റിക് പ്രക്രിയകളിലൂടെ കടന്നുപോവുകയും, പൂർണ്ണമായ ഹോമോകൈറാലിറ്റി കൈവരിക്കുകയും ചെയ്തു. ജീവന്റെ ഉത്ഭവത്തിന് വഴിതെളിച്ച ഈ രാസപ്രക്രിയയെ കൃത്യമായി വിശദീകരിക്കാൻ സോയിയുടെ കണ്ടെത്തലുകൾക്ക് കഴിഞ്ഞു.

കണ്ടെത്തലുകളുടെ വ്യാവസായിക, ശാസ്ത്രീയ പ്രയോഗങ്ങൾ

ഹെൻറി കഗന്റെയും കെൻസോ സോയിയുടെയും കണ്ടെത്തലുകൾ കേവലം സൈദ്ധാന്തികമല്ല, മറിച്ച് നമ്മുടെ ദൈനംദിന ജീവിതത്തെയും വ്യവസായങ്ങളെയും നേരിട്ട് സ്വാധീനിക്കുന്നവയാണ്:

1. ഫാർമസ്യൂട്ടിക്കൽ വ്യവസായം (Pharmaceutical Industry): ഇന്നത്തെ മിക്ക ആധുനിക മരുന്നുകളും (ക്യാൻസർ, പ്രമേഹം, ഹൃദ്രോഗം എന്നിവയ്ക്കുള്ളവ) കൈറൽ തന്മാത്രകളാണ്. അവയുടെ കൃത്യമായ എൻാൻഷ്യോമർ മാത്രം നിർമ്മിച്ചെടുക്കേണ്ടത് അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്. നോൺ-ലീനിയർ ഇഫക്റ്റുകൾ പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നതിലൂടെ, വളരെ ഉയർന്ന വിലയുള്ള 100% ശുദ്ധമായ ഉൽപ്രേരകങ്ങൾക്ക് പകരം, വിലകുറഞ്ഞ ഉൽപ്രേരകങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള മരുന്നുകൾ വൻതോതിൽ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കാൻ മരുന്ന് കമ്പനികൾക്ക് സാധിക്കുന്നു. ഇത് ജീവൻ രക്ഷാ മരുന്നുകളുടെ ഉൽപ്പാദനച്ചെലവ് ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കാൻ സഹായിച്ചു.
2. മെറ്റീരിയൽ സയൻസും പോളിമറുകളും (Material Science): പുതിയ തരം പ്ലാസ്റ്റിക്കുകൾ, ലിക്വിഡ് ക്രിസ്റ്റലുകൾ, ഓർഗാനിക് എൽ.ഇ.ഡികൾ (OLEDs) എന്നിവയുടെ നിർമ്മാണത്തിൽ കൈറാലിറ്റിക്ക് വലിയ പങ്കുണ്ട്. നോൺ-ലീനിയർ ഇഫക്റ്റുകളുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന രാസപ്രവർത്തനങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമമായ ഒപ്റ്റിക്കൽ മെറ്റീരിയലുകൾ വികസിപ്പിച്ചെടുക്കാൻ ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്.
3. പുതിയ കാറ്റലിസ്റ്റുകളുടെ രൂപകല്പന (Design of New Catalysts): കഗന്റെ മാതൃക ഉപയോഗിച്ച്, ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് മുൻകൂട്ടി കാറ്റലിസ്റ്റുകളുടെ പ്രവർത്തനക്ഷമത പ്രവചിക്കാൻ സാധിക്കുന്നു. ഒരു പുതിയ ഉൽപ്രേരകം രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുമ്പോൾ അതിൽ നോൺ-ലീനിയർ ഇഫക്റ്റ് ഉണ്ടാകുമോ എന്ന് പരിശോധിക്കുന്നത് ഇന്ന് രസതന്ത്ര ഗവേഷണങ്ങളിലെ ഒരു അവിഭാജ്യ ഘടകമാണ്.
4. അസ്‌ട്രോബയോളജി (Astrobiology): മറ്റു ഗ്രഹങ്ങളിൽ ജീവനുണ്ടോ എന്ന് അന്വേഷിക്കുന്ന അസ്‌ട്രോബയോളജിസ്റ്റുകൾക്ക് സോയിയുടെ കണ്ടെത്തലുകൾ ഒരു പുതിയ ദിശാബോധം നൽകി. ജീവന്റെ സാന്നിധ്യം കണ്ടെത്താൻ അന്യഗ്രഹങ്ങളിലെ തന്മാത്രകളുടെ ഹോമോകൈറാലിറ്റി പരിശോധിക്കുന്നത് ഒരു പ്രധാന മാനദണ്ഡമായി മാറിയിട്ടുണ്ട്.

പ്രതിഭകളുടെ ജീവചരിത്രം (Brief Biographies)

ഹെൻറി ബി. കഗൻ (Henri B. Kagan): 1930-ൽ ഫ്രാൻസിൽ ജനിച്ച ഹെൻറി കഗൻ ഓർഗാനിക് കെമിസ്ട്രിയിലെ ജീവിക്കുന്ന ഇതിഹാസങ്ങളിലൊരാളാണ്. പാരീസ്-സുഡ് സർവകലാശാലയിലെ (University of Paris-Sud) എമറിറ്റസ് പ്രൊഫസറായ അദ്ദേഹം, അസിമട്രിക് സിന്തസിസ് എന്ന ശാഖയ്ക്ക് അടിത്തറ പാകിയവരിൽ പ്രമുഖനാണ്. നോൺ-ലീനിയർ ഇഫക്റ്റുകൾക്ക് പുറമെ, ‘DIOP’ എന്നറിയപ്പെടുന്ന വളരെ പ്രശസ്തമായ ഒരു കൈറൽ ലിഗാൻഡ് വികസിപ്പിച്ചെടുത്തതും അദ്ദേഹമാണ്. വുൾഫ് പ്രൈസ് (Wolf Prize in Chemistry) ഉൾപ്പെടെ നിരവധി ലോകോത്തര പുരസ്കാരങ്ങൾ അദ്ദേഹം നേടിയിട്ടുണ്ട്.

കെൻസോ സോയി (Kenso Soai): 1950-ൽ ജപ്പാനിലെ ഹിരോഷിമയിൽ ജനിച്ച കെൻസോ സോയി ടോക്കിയോ യൂണിവേഴ്സിറ്റി ഓഫ് സയൻസിലെ (Tokyo University of Science) പ്രൊഫസറാണ്. തികച്ചും സ്വതന്ത്രമായ ചിന്താഗതിയും അസാമാന്യമായ നിരീക്ഷണപാടവവുമുള്ള ശാസ്ത്രജ്ഞനായാണ് അദ്ദേഹം അറിയപ്പെടുന്നത്. ആരും പ്രതീക്ഷിക്കാതിരുന്ന ഒരു സമയത്താണ് ഓട്ടോകറ്റാലിസിസിലെ അസിമട്രിക് ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ അദ്ദേഹം ലോകത്തിന് മുന്നിൽ അവതരിപ്പിച്ചത്. സോയി റിയാക്ഷൻ എന്ന അദ്ദേഹത്തിന്റെ കണ്ടെത്തൽ രസതന്ത്ര പാഠപുസ്തകങ്ങളിൽ സുവർണ്ണ ലിപികളിൽ എഴുതപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.

രസതന്ത്രത്തിലെ പ്രതിഭാസങ്ങൾ പലപ്പോഴും നമ്മുടെ നഗ്നനേത്രങ്ങൾക്ക് കാണാൻ കഴിയാത്തത്ര സൂക്ഷ്മമാണ്. എന്നാൽ ആ സൂക്ഷ്മമായ തന്മാത്രാതലത്തിൽ നടക്കുന്ന നൃത്തങ്ങളാണ് പ്രപഞ്ചത്തിലെ ജീവന്റെ നിലനിൽപ്പിനെത്തന്നെ നിർണ്ണയിക്കുന്നത്. ഹെൻറി ബി. കഗനും കെൻസോ സോയിയും ചേർന്ന് അനാവരണം ചെയ്ത നോൺ-ലീനിയർ ഇഫക്റ്റുകൾ, രസതന്ത്രം എത്രമാത്രം പ്രവചനാതീതവും വിസ്മയകരവുമാണെന്ന് നമുക്ക് കാണിച്ചുതരുന്നു.

ഒരു നേർരേഖയിലൂടെ മാത്രം സഞ്ചരിക്കുമെന്ന് നാം കരുതിയ രാസപ്രവർത്തനങ്ങൾ, തങ്ങളുടേതായ സങ്കീർണ്ണ വഴികളിലൂടെ സഞ്ചരിച്ച് 100% ശുദ്ധിയെന്ന മാന്ത്രിക സംഖ്യയിലേക്ക് എത്തുന്നു എന്നത് കേവലം ഒരു ശാസ്ത്രീയ കൗതുകമല്ല. മറിച്ച്, കോടിക്കണക്കിന് വർഷങ്ങൾക്ക് മുൻപ് ഭൂമിയിലെ ആദിമ സമുദ്രങ്ങളിൽ ജീവന്റെ ആദ്യത്തെ സ്പന്ദനങ്ങൾ എങ്ങനെ രൂപംകൊണ്ടു എന്നതിന്റെ രേഖാചിത്രം കൂടിയാണത്.

പ്രകൃതിയുടെ ഈ സങ്കീർണ്ണമായ നിയമങ്ങളെ ലബോറട്ടറിയിൽ പുനർസൃഷ്ടിക്കുകയും, അത് വഴി മനുഷ്യരാശിക്ക് ഉപകാരപ്രദമായ പുതിയ സാങ്കേതികവിദ്യകൾക്കും ജീവൻരക്ഷാ മരുന്നുകൾക്കും വഴിതെളിക്കുകയും ചെയ്ത ഈ രണ്ട് മഹാപ്രതിഭകൾക്ക് രസതന്ത്ര നോബൽ പുരസ്കാരം ലഭിക്കുന്നത് തികച്ചും അർഹമായ ഒരു അംഗീകാരം തന്നെയാണ്. ശാസ്ത്രലോകത്തെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം ഈ നോബൽ പുരസ്കാരം പ്രകൃതിയുടെ രഹസ്യങ്ങൾ തേടിയുള്ള യാത്രയിലെ മറ്റൊരു നാഴികക്കല്ലായി ചരിത്രത്തിൽ ഇടംപിടിക്കും.

ഫാർമസ്യൂട്ടിക്കൽ വ്യവസായങ്ങൾ, അസ്‌ട്രോബയോളജി തുടങ്ങിയ നൂതന ശാസ്ത്രശാഖകളിൽ ഈ പുരസ്കാരവും കണ്ടെത്തലുകളും ഭാവിയിൽ ഇനിയും വലിയ മാറ്റങ്ങൾക്ക് വഴിതുറക്കും എന്ന് ശാസ്ത്രലോകം ഉറച്ചു വിശ്വസിക്കുന്നു.