सर्च-रिसर्च: सूक्ष्मदर्शनातील क्रांती

डॉ. जयंत गाडगीळ
गुरुवार, 13 ऑगस्ट 2020

गेल्या काही दिवसांत क्रायोइलेक्‍ट्रॉन मायक्रोस्कोप या तंत्रात काही सुधारणा केल्याचे शोधनिबंध प्रकाशित झाले आहेत. या शो धांमुळे प्रथिनांच्या संरचनेचा अभ्यास करण्याच्या बाबतीत मोठीच उडी मारली आहे, अशी भावना या विषयाच्या इतर संशोधकांनी व्यक्त केली आहे.

गेल्या काही दिवसांत क्रायोइलेक्‍ट्रॉन मायक्रोस्कोप या तंत्रात काही सुधारणा केल्याचे शोधनिबंध प्रकाशित झाले आहेत. या शो धांमुळे प्रथिनांच्या संरचनेचा अभ्यास करण्याच्या बाबतीत मोठीच उडी मारली आहे, अशी भावना या विषयाच्या इतर संशोधकांनी व्यक्त केली आहे. काय आहे हे संशोधन? प्रथिने सजीवांमध्ये असतात. आजूबाजूला पाणी असते. त्यात प्रोटिनच्या घड्या कशा निर्माण होतात? वेगवेगळ्या जीवशास्त्रीय प्रक्रियांमध्ये प्रथिने कसकशी भूमिका करतात? याचा अभ्यास करण्यासाठी हे तंत्र उपयोगी पडेल. पाण्यातील प्रथिने अत्यंत वेगात अत्यंत थंड केल्यास प्रथिनाचा रेणू त्याच अवस्थेत थिजतो. कमी तापमान मिळवण्यासाठी क्रायो-तंत्रज्ञान उपयोगी पडते. त्याची सूक्ष्मदर्शकाखाली प्रतिमा मिळवणे, हे सूक्ष्मदर्शकाचे काम होते. अशा प्रतिमा डिजिटल तंत्रज्ञानात जास्त स्पष्ट- अधिक रिझोल्युशनने मिळवता येतात. संगणक, ग्राफिक्‍स, तसेच त्याच्याशी संबंधित प्रतिमासंवर्धन तंत्रे या सगळ्यांच्या आंतरशाखीय सहकार्याने हे यश मिळविले आहे. खरे तर हे तंत्रज्ञानही काही नवीन नाही. या क्षेत्रात १९७० पासून काम चालू होते. त्यापूर्वी एक्‍सरे डिफ्रॅक्‍शन वापरून रेणूंची संरचना समजावून घेता येत असे. पण त्यासाठी पदार्थ शुद्ध आणि स्फटिकरूपात असावा लागतो. नैसर्गिक क्रियांमध्ये अनेकदा, ते स्फटिकरूपात नसे. म्हणून क्रायोमायक्रोस्कोपीचे वैशिष्ट्य असे की स्फटिक अवस्थेत नसलेल्या रसायनाचाही अभ्यास करणे शक्‍य असते. अट एकच, तो पदार्थ शुद्ध असला पाहिजे. हेंडरसनने १९७०च्या दशकात या तंत्रावर काम करायला सुरुवात केली. तो, त्याचे सहकारी आणि इतर देशांत स्वतंत्रपणे काम करणारे संशोधक यांनी अनेक दशके काम करून ही प्रतिमा स्पष्ट मिळवण्यात यश मिळविले. या वाटचालीत अनेक अडथळ्यांचे टप्पे होते. उदाहरणार्थ, किती कमी प्रमाणात इलेक्‍ट्रॉनचा मारा केला की रेणूत बदल तर होणार नाही, पण प्रतिमा तर मिळवता येईल याचे प्रयोग चालू झाले.

 

दरम्यान, संगणकातील प्रगतीमुळे त्याची संगणकीय प्रतिमा मिळवता येऊ लागली. या यशामुळे २०१७मध्ये हेंडरसन व इतर संशोधकांना विभागून नोबेल पुरस्कार मिळाला. आता अजून काम करायची गरज काय, या विचाराने संशोधकांना समाधान मानून स्वस्थ बसता आले असते. पण जर्मनीतले होल्गर स्टार्क आणि इंग्लंडमधील अरिसेस्कू आणि त्यांचे सहकारी स्वस्थ बसले नाहीत. त्यांनी लोहयुक्त प्रथिन अपोफेरिटिनच्या प्रतिमेवर काम करायला सुरुवात केली. जर्मनीतील सहकाऱ्यांनी समान वेगाने जाणाऱ्या इलेक्‍ट्रॉनचा मारा करणारे तंत्र शोधून काढले, तर इंग्लंडच्या संशोधकांनी इलेक्‍ट्रॉन माऱ्यातून जी निरीक्षणे उपलब्ध होतात त्यातून अनावश्‍यक, अनाहूत निरीक्षणे वगळण्याचे तंत्र उपलब्ध केले. या दोन्ही तंत्रांमुळे प्रतिमा ठळक आणि सूक्ष्म आकारापर्यंत मिळविता आली. अखेर या तंत्रज्ञांनी सुमारे १.२ अँग्स्ट्रॉम (एका मीटरचे एकावर दहा शून्य इतके तुकडे केल्यास त्यातील एक भाग) इतक्‍या ठळकपणाने ही प्रतिमा मिळवली. जिवांमध्ये असणाऱ्या रेणूंचे बंध साधारणतः या लांबीचे असतात. त्यामुळे, त्या संशोधकाच्या मते अगदी एकेक हायड्रोजनसुद्धा वेगवेगळा ओळखता येईल. आता आपण रेणू समजून घेण्यात कोणताही अडथळा उरलेला नाही. अशी भावना या शास्त्रज्ञाने व्यक्त केली आहे. अर्थात हा प्रवास इथेच संपला असे नाही. अस्थिर प्रथिनांचे रेणू तपासण्यासाठी वेगवेगळी तंत्रे शोधावी लागतील.

 

सर्वसामान्यांना या तंत्राचा काय फायदा? आत्ताच याचे उत्तर देता येणार नाही. पण अगदी रोजच्या जगण्यातला विषय घेतला, तरी यात अभ्यासाला किती वाव आहे हे समजेल. आपण वापरतो त्या दुधात केसिन हे प्रथिन मोठ्या प्रमाणावर असते. त्याचा खवा, चक्का, छाना, पनीर आणि चीज करतो, तेव्हा याच प्रथिनाच्या अवतीभवतीचे पाणी कमी करतो. कधी उष्णता देऊन, तर कधी दूध फाडायला रसायन, सूक्ष्मजीव किंवा विशिष्ट विकर (एन्झाईम) वापरतो. पट्टीच्या खवय्यांना आता, त्याच प्रथिनाचा स्वाद आणि पोत वेगवेगळा जाणवतो. काय फरक पडतो त्याच त्या प्रथिनात? कदाचित या तंत्रज्ञानाने समजू शकेल.

 

संपादन: ओंकार जोशी

संबंधित बातम्या