வேதியியல் நோபல்: பெஞ்சமின், டேவிட்

மருந்துகள் முதல் உணவு சுவையூட்டப் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்கள் வரை பல்வேறு மூலக்கூறுகளைத் தயாரிப்பதில், சுற்றுச்சூழலுக்குப் பாதுகாப்பான வழிகளைக் கண்டறிந்ததற்காக ஜெர்மனியின் பெஞ்சமின் லிஸ்ட்டுக்கும் ஸ்காட்லாந்தில் பிறந்த டேவிட் டபிள்யூ.சி. மேக்மில்லனுக்கும் வேதியியலுக்கான நோபல் பரிசு அறிவிக்கப்பட்டுள்ளது.

தயாரிப்புப் பொருட்கள் வீணாவதைத் தடுக்கும் விதத்திலும், சூழல் பாதிப்புத் தாக்கம் குறையும் விதத்திலும் மருந்து போன்ற வேதிப்பொருட்களைத் தயார்செய்ய இவர்கள் கண்டுபிடித்த சமச்சீர்மையில்லா ஆர்கானிக் வேதி வினையூக்கித் தொழில்நுட்பம் பயன் தருகிறது. மொத்த உலக உற்பத்தியில், சுமார் 35% அளவுக்கு வினையூக்கி வழி நடைபெறும் வேதி உற்பத்தி முறை பங்களிப்பு செய்கிறது என மதிப்பீடு செய்திருக்கிறார்கள். எனவேதான், இவர்களது கண்டுபிடிப்பு பெரும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது.

வரலாறு முக்கியம்

வெவ்வேறு வேதிப்பொருட்களின் சேர்க்கையின் விளைவாக ஏற்படும் வேதிவினைகளை 19-ம் நூற்றாண்டில், வேதியியலர்கள் ஆராய்ந்து பார்த்தபோது ஏற்பட்ட வியப்பான வேதிவினை ஒன்று, அவர்களை மலைக்கச் செய்தது. ஹைட்ரஜன் பெராக்சைடு (H2O2) நிரம்பிய கண்ணாடிக் குடுவையில் வெள்ளித் துகள்களை இட்டால், திடீரென ஹைட்ரஜன் பெராக்சைடு சிதைந்து நீராகவும் (H2O) ஆக்ஸிஜனாகவும் (O2) மாறியது. வேதிவினையின் இறுதியில் எந்த வித மாற்றமுமின்றி வெள்ளி அப்படியே இருந்ததுதான் வியப்புக்குக் காரணம். இதேபோல முளைவிடும் தானியங்களில் உள்ள மால்ட்டேஸ் என்ஸைம் எனும் நொதி உயிரி வேதிவினையில் எந்த மாற்றமும் அடையவில்லை. ஸ்வீடனைச் சேர்ந்த வேதியியலர் ஜேக்கப் பெர்செலியஸ்தான் எந்த வித மாறுதலுக்கும் ஆளாகாமல், ஆனால், வேதிவினையை முடுக்கிவிடும் வெள்ளி போன்ற உலோகங்கள், மால்ட்டேஸ் போன்ற நொதிகளை வேதி வினையூக்கி என 1835-ல் வகுத்தார்.

வினையூக்கி: எளிய அறிமுகம்

வேதிவினையில் ஈடுபடும் மூலக்கூறிடமிருந்து எதிர் மின்னணுக்களை (எலெக்ட்ரான்களை) பெற்றுத் தற்காலிகமாக வைத்துக்கொள்ள அல்லது வேதிவினையில் ஈடுபடும் வேறு வேதிப்பொருளுக்குத் தற்காலிகமாக எதிர் மின்னணுக்களை வழங்குவதே வினையூக்கி செய்யும் முக்கியமான பணி. எதிர் மின்னணுக்களை எடுத்துக்கொள்வதன் மூலம், மூலக்கூறில் உள்ள அணுக்களுக்கு இடையேயான பிணைப்புகளைத் தளர்த்த அது உதவுகிறது. பிணைப்பு தளரும்போது, மூலக்கூறு பிரிந்து சிறுசிறு மூலக்கூறாக மாறலாம்; அல்லது வேறு மூலக்கூறுடன் பிணைந்து புதிய மூலக்கூறு உருவாகலாம். வேதிவினையை ஊக்குவிக்கும் வினையூக்கி இறுதியில் தனது நிலைக்கே திரும்புகிறது.

யூரியா உரம் தயாரிக்கக் கையாளப்படும் ஹேபர் - போஷ் செயல்முறையில் இரும்பு, ருத்தேனியம் போன்ற உலோகங்கள் வேதி வினையூக்கியாகப் பயன்படுகின்றன. இதே போல உயிரியல் இயக்கத்தில் பல்வேறு நொதிகள் உயிரிவேதி வினையூக்கியாகச் செயல்படுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, உமிழ்நீரில் உள்ள அமிலேஸ் நொதி, உணவில் உள்ள அமினோ அமிலங்கள் போன்றவற்றைக் குறிப்பிடலாம்.

கடந்த நூற்றாண்டு வரை நாம் உலோக, உயிரியல் நொதி ஆகிய இரண்டு வகை வினையூக்கிகளை மட்டுமே நம்பி வேதித் தொழிற்சாலைகளில் உற்பத்தி செய்துவந்தோம். குரோமியம் போன்ற கனரக உலோகங்களை வினையூக்கியாகப் பயன்படுத்த ஆரம்பித்தபோது, சூழல் மாசு ஏற்பட்டு, புற்றுநோய் உட்படப் பல்வேறு நோய்கள் ஏற்பட அது காரணமாக அமைந்தது. உலோக வினையூக்கிகள் சூழல் மாசு மற்றும் ஆபத்து விளைவிக்கக் கூடியது என்பதால், இதற்கு மாற்றாக உயிரியல் நொதிகளைப் பயன்படுத்த 1990-களில் ஆய்வுகளை மேற்கொண்டனர்.

தெற்கு கலிஃபோர்னியாவில் உள்ள ஸ்கிரிப்ஸ் ஆராய்ச்சி நிறுவனத்தில், இந்த நோக்கில் கார்லோஸ் எஃப். பார்பாஸ் தலைமையில் ஆய்வுசெய்யும் குழு ஒன்று செயல்பட்டுவந்தது. இந்தக் குழுவில் முனைவர் பட்ட ஆய்வு மாணவராகச் சேர்ந்தார் பெஞ்சமின் லிஸ்ட். சில நொதிகளில் உலோக அணுக்கள் இருக்கின்றன; பல நொதிகளில் உலோகமே இருக்கவில்லை. எனவே, உலோக அணு இல்லாமலேயே வினையூக்கிகள் செயல்பட முடியும் என பெஞ்சமின் லிஸ்ட் கண்டுகொண்டார். 1970-களின் முற்பகுதியில் புரோலைன் என்ற அமினோ அமிலம் வினையூக்கியாகச் செயல்படும் என சில ஆய்வாளர்கள் கண்டுபிடித்திருந்தனர். ஆயினும், அதுகுறித்து மற்றவர்கள் போதிய கவனம் செலுத்தி, மேலாய்வுகள் மேற்கொள்ளவில்லை. இரண்டு வெவ்வேறு மூலக்கூறுகளில் உள்ள கார்பன் அணுக்கள் ஒன்றாகப் பிணைக்கப்பட்டுள்ள ஆல்டோல் வேதிவினையை புரோலைனால் வினையூக்க முடியுமா என்று பெஞ்சமின் சோதனை செய்து பார்த்தார். அவரே மூக்கில் விரலை வைக்கும் அளவுக்குச் சிறப்பாக வினை நிகழ்ந்தது. இந்தப் பொறிதான் தீயாக வளர்ந்து சமச்சீர்மை இல்லா ஆர்கானிக் வேதி வினையூக்கிகள் வளர வழிவகுத்தது.

ஆரஞ்சும் எலுமிச்சையும்

லிமோனீன் என்ற வேதிப்பொருள்தான் ஆரஞ்சுக்கும் எலுமிச்சைக்கும் அதன் நறுமணத்தைத் தருகிறது. ஆயினும் இரண்டின் வாசமும் ஒன்றுபோல இல்லை. ஏன் என ஆய்வு செய்தபோது நமது இடது, வலது கைகள் ஒன்றுபோல இருந்தாலும், கண்ணாடியில் தெரிவதுபோன்று ஒன்று மற்றதன் எதிர் உருவம். அதுபோலப் பல வேதிப்பொருட்கள் இரண்டு ஆடிப் பிம்ப வடிவில் இருக்க முடியும் எனக் கண்டுபிடித்தார்கள். இடது ஆடிப் பிம்பம் மாற்றிய வடிவில் உள்ள எஸ்-லிமோனீன் எலுமிச்சை வாசத்தையும் வலது ஆடிப் பிம்பம் மாற்றிய வடிவில் உள்ள ஆர்-லிமோனீன் ஆரஞ்சு வாசத்தையும் தருகிறது. இடது - வலது லிமோனீன் வெறும் நறுமண வித்தியாசத்தை மட்டுமே ஏற்படுத்துகிறது. ஆனால், குறிப்பிட்ட ஆடிப் பிம்ப வடிவ தாலிடோமைடு சிறப்பாக... மருந்தாகச் செயல்பட, மாற்று வடிவ தாலிடோமைடு ஆபத்து விளைவிக்கக்கூடிய தன்மை கொண்டுள்ளது. எனவே, குறிப்பிட்ட ஆடிப் பிம்ப வடிவம் கொண்ட வேதிப்பொருட்களை மட்டுமே உருவாக்கும் சமச்சீர்மை இல்லா வினையூக்கி அவசியமாகியது.

யூசி பெர்க்லியில் ஆய்வுசெய்துவந்த டேவிட் மேக்மில்லன் கரிம மூலக்கூறுகள் எந்த வடிவில் உள்ளன என்பதைப் பொறுத்து, சிக்கலான பண்புகளை அடைய முடியும் என்று கருதினார். நைட்ரஜன் அணுவைக் கொண்ட கரிம மூலக்கூறு இமினியம் அயனியை உருவாக்கி, வினையூக்கியாகச் செயல்பட முடியும் எனக் கண்டார். சில கரிம மூலக்கூறு வினையூக்கிகள் குறிப்பிட்ட ஆடிப் பிம்ப வடிவ மூலக்கூறுகளைச் சுமார் 90% வரை தயாரிக்கும் திறனைக் கொண்டிருப்பதையும் கண்டார்.

ஒரே கல்லில் இரண்டு மாங்காய்

பதற்றம், மனச்சோர்வுக்குச் சிகிச்சையளிக்கப் பயன்படுத்தப்படும் பராக்ஸெடின், சுவாச நோய்த் தொற்றுகளுக்குத் தரப்படும் ஆன்டிவைரல் மருந்து ஒசெல்டமிவிர் முதலிய மருந்துகள் முதல் பல்வேறு வேதிப்பொருட்கள் இன்று இவர்கள் கண்டுபிடித்த முறையைக் கொண்டுதான் தயாரிக்கப்படுகின்றன. மரபு வேதி உற்பத்தி முறையில் 1952-ல் ஸ்ட்ரைக்னைன் தயாரிக்கப்பட்டபோது 29 வெவ்வேறு வேதிவினைகள் தேவைப்பட்டன. மூலப்பொருளில் வெறும் 0.0009% மட்டுமே ஸ்ட்ரைக்னைனாக உருவாகியது; மீதம் உள்ளவை கழிவாக வீணாகி, மாசு ஏற்படுத்தின. சமச்சீர்மையில்லா ஆர்கானிக் வேதி வினையூக்கியைப் பயன்படுத்தி, 2011-ல் இதே ஸ்ட்ரைக்னைனை வெறும் 12 வேதிவினைப் படிகள் மட்டும் கொண்டு 7,000 மடங்கு அதிக செயல்திறனுடன் தயாரிக்க முடிந்தது.

சூழல் மாசு ஏற்படுத்தாத வகையிலும், மூலப்பொருட்கள் வீணாகாமல் உற்பத்தி நடக்கவும், ஆபத்து விளைவிக்காத ஆடிப் பிம்ப வடிவ மூலக்கூறு மட்டும் தயார் செய்யவும் பெஞ்சமின் லிஸ்ட், டேவிட் மேக்மில்லன் ஆகியோரின் ஆய்வுகள் உதவிசெய்திருப்பதால், வேதித் தொழிற்சாலைகள் பசுமை நடைமுறைகளைப் பின்பற்ற வழி ஏற்பட்டுள்ளது. சமச்சீர்மையில்லா ஆர்கானிக் வேதி வினையூக்கியின் மாசு ஏற்படுத்தும் உலோகப் பகுதி தேவையில்லை; நமக்குத் தேவையான ஆடிப் பிம்ப வடிவ மூலக்கூறை மட்டும் தயார்செய்ய முடியும். இயற்பியலுக்கு வழங்கப்பட்டதுபோலவே சுற்றுச்சூழல் முக்கியத்துவம் கொண்ட கண்டுபிடிப்புகளுக்கு வேதியியலுக்கான நோபல் விருது வழங்கப்பட்டிருப்பது பாராட்டுக்குரியது.

- த.வி.வெங்கடேஸ்வரன்,

முதுநிலை அறிவியலர், விக்ஞான் பிரச்சார். தொடர்புக்கு: tvv123@gmail.com