இன்றைய அறிவியல்: அறிவியல் நோபல் 2019 - கண்டறிதல்களின் முக்கியத்துவம்

ஹாலாஸ்யன்

உலகின் உயரிய விருதான நோபல் பரிசுகள் ஆண்டுதோறும் அக்டோபர் மாதம் அறிவிக்கப்படுகின்றன. இந்த விருதை நிறுவிய ஆல்பிரட் நோபலின் நினைவு நாளான டிசம்பர் 10 அன்று பரிசுகள் வழங்கப்படுகின்றன. இந்த ஆண்டு மருத்துவம், இயற்பியல், வேதியியல் உள்ளிட்ட அறிவியல் நோபல் பரிசுகளின் பின்னணி:

ஆக்ஸிஜனைத் தக்கவைக்கும் அதிசயம்!

ஆக்ஸிஜன் பூமியில் உள்ள பெரும்பான்மை உயிரிகளுக்கு வாழ்வாதாரம் என்பது நாம் அறிந்ததே. உடலில் ஆக்ஸிஜன் இல்லையென்றால் உணவில் இருந்து நம்மால் ஆற்றலைப் பெற முடியாது; ஆக்ஸிஜன் குறையும்போது தலைசுற்றல், மயக்கம் போன்றவை ஏற்படும்.

இதன் காரணமாக, ஆக்ஸிஜன் இல்லாத சூழலில் உடல் உடனடியாகச் சில மாற்றங்களை ஏற்படுத்திக்கொள்கிறது. உடலின் வளர்சிதை மாற்றத்தின் வேகத்தை (Metabolic rate) மாற்றிக்கொள்கிறது. கூடுதலாக ஆக்ஸிஜனைப் பெற என்னவெல்லாம் செய்ய வேண்டுமோ அவற்றையும் உடல் செய்கிறது.

உடலில் ஆக்ஸிஜன் அளவு குறையும்போது, நம் சிறுநீரகத்துக்கு மேலிருக்கும் செல்களில் இருந்து ‘எரித்ரோபாய்டின்’ (Erythropoetin) என்ற ஹார்மோன் சுரக்கிறது. இது கூடுதல் சிவப்பு அணுக்களை உற்பத்திசெய்யச் சொல்லி எலும்பு மஜ்ஜைக்குக் கட்டளையிடுகிறது.

இவற்றால் ஆக்ஸிஜனைச் சற்றுக் கூடுதலாக எடுத்துக்கொள்ள முடியும். ஆனால், இந்த ஆக்ஸிஜன் குறைவை உடல் எப்படிக் கண்டறிகிறது என்பது மிகப் பெரிய புதிராக இருந்தது. வளிமண்டலத்தில் ஒரு வாயுவின் அளவு குறையும்போது உடல் அதை உணர்ந்துகொள்ளும் வழிமுறைகள் என்ன, அதன் பின்னால் இருக்கும் உயிரியல், வேதியியல் நிகழ்வுகள் என்னென்ன என்பது போன்ற கேள்விகளுக்கு நீண்ட நாட்களாக விடை தெரியாமல் இருந்துவந்தது.

மிகச் சிக்கலான ஒரு ஆய்வுக்குப் பின், எரித்ரோபாய்டின் சுரப்புக்கு ‘ஹைபாக்ஸியா இண்ட்யூஸ்டு ஃபேக்டர் -1ஆல்ஃபா’ (Hypoxia Induced Factor -1 alpha, சுருக்கமாக HIF-1⍺) என்ற புரதம் தூண்டுதலாக இருப்பதைக் கண்டறிந்தார்கள். இந்தப் புரதம் சிதைக்கப்பட்டால் எரித்ரோபாய்டின் சுரப்பதில்லை. இது சிதைக்கப்படுவதை ‘வான் ஹிப்பல் லிண்டா மரபணு’ (Von Hippel Lindau Gene) கட்டுப்படுத்துவதையும், அந்தச் சிதைத்தல் வினையில் ஆக்ஸிஜனுக்குப் பங்கிருப்பதையும் கண்டுபிடித்தார்கள்.

இந்தச் செயல்முறையைக் கண்டறிந்ததற்காக, கிரெக் எல். செமன்ஸா, வில்லியம் ஜி. கேலின் ஜூனியர், பீட்டர் ஜே. ராட்க்ளிஃப் ஆகிய மூவருக்கும் 2019-ம் ஆண்டுக்கான மருத்துவ நோபல் பரிசு வழங்கப்படுகிறது. இந்த ஆய்வு தொற்றுநோய் மருத்துவம், புற்றுநோய் மருத்துவம், செல் செயல்பாடு, புண் ஆறுதல் ஆகிய பல இடங்களில் பயன்படக்கூடியது. HIF-1 செயல்பாட்டைத் தூண்டுதல், செயல்பாட்டைக் கட்டுப்படுத்துதல் இரண்டுமே மருத்துவரீதியாக முக்கியமானவை.

மின்கல மேம்பாட்டு ஆராய்ச்சி

ஆக்ஸிஜன் குறைந்தால் உயிர்கள் எப்படிப் போர்க்கால அடிப்படையில் இயங்குகின்றனவோ, அதுபோலத்தான் நம் மின்னணுச் சாதனங்களும். 2019-ம் ஆண்டுக்கான வேதியியல் நோபல் பரிசு, நம் அன்றாட வாழ்வில் நீங்காத அங்கம் வகிக்கும் மின்னணுச் சாதனங்களைச் சாத்தியப்படுத்திய மின்கலங்களை வடிவமைத்ததில் பங்காற்றியதற்காக வழங்கப்படுகிறது. மின்சாரத்தை நமக்குத் தேவையான இடங்களுக்கெல்லாம் எடுத்துச் செல்ல‌ ஏதுவாக இருக்கும் கருவியான மின்கலங்கள் மக்களின் வாழ்க்கைத் தரத்தில் ஏற்படுத்திய தாக்கம் அளப்பரியது.

மின்கலம் என்பது ஒரு நேர்மின் முனையம், ஒரு எதிர்மின் முனையம், ஒரு மின்பகுளி (electrolyte) ஆகியவற்றைக் கொண்டிருக்கிறது. அயனிகள் மின்பகுளி வழியாக ஒரு முனையத்தில் இருந்து இன்னொரு முனையத்துக்குப் பயணிக்கும். அதேநேரத்தில் எலெக்ட்ரான்கள் மின்கலத்துக்கு வெளியே மின்சுற்றில் பயணிக்கும். இப்படித்தான் ஒரு மின்கலம் மின்சாரத்தைத் தருகிறது.

தொடக்ககால மின்கலங்கள் திரவ நிலையில் அமிலங்களைக் கொண்டிருந்தன; இன்றைக்குச் சுவர்க்கடிகாரங்களில் பயன்படுத்தக்கூடிய திடநிலை மின்பகுளிகளைக் கொண்ட மின்கலங்கள் (dry cell) பின்னர் வந்தன. ஆனால், மின் ஆற்றல் குறைந்தால் மீண்டும் மின்சாரம் ஏற்றிப் பயன்படுத்தக்கூடிய வகையிலான மின்கலங்களுள் லித்தியம் அயனி மின்கலங்கள் முக்கியமானவை.

லித்தியம், எளிதில் எலெக்ட்ரானை இழக்கும் தன்மை கொண்ட ஒரு தனிமம். அப்படி வெளியேறும் எலெக்ட்ரானை மின்சுற்றில் சுற்றவிட்டு, லித்தியம் அயனியை ஒரு முனையத்தில் இருந்து இன்னொரு முனையத்துக்குப் பாயவிட்டால் கச்சிதமான மின்கலம் தயார். ஆனால், இரண்டு வாக்கியத்தில் அடங்கிவிட்ட இந்தச் செயலைச் செய்வது மிகவும் சிக்கலான காரியம்.

லித்தியத்தின் ஆபத்தான வெடிக்கும் பண்புகளைச் சமாளிப்பதும், மின்கலத்தின் திறனை மேம்படுத்தும் பொருட்களைப் பயன்படுத்துவதும் முக்கியம். இன்றைக்குப் புழக்கத்தில் உள்ள லித்தியம் அயனி மின்கலங்களின் ஆராய்ச்சி, வடிவமைப்பு ஆகியவற்றில் முக்கியப் பங்காற்றிய அகிரா யோஷினோ, ஸ்டான்லி விட்டிங்ஹாம், ஜான் பி. குடெனஃப் ஆகிய மூவருக்கும் இந்த ஆண்டு வேதியியல் நோபல் பகிர்ந்தளிக்கப்படுகிறது.

பேரண்டமும் புறக்கோள்களும்!

பேரண்டம் நம் கற்பனைக்கு எட்டாத அளவுக்குப் பிரம்மாண்டமானது. பல ஆண்டுகளாக அதன் பிறப்பை, இயக்கத்தைக் கோட்பாட்டுரீதியாகவே வரையறுத்துவந்தார்கள்; ஆய்வுரீதியாக எந்தச் சான்றும் இருக்காது. அதற்குத் தேவையான கருவிகள் நம்மிடையே இல்லாததே இதற்குக் காரணம். ஒரு துறை கோட்பாட்டுரீதியில் இருக்கும்போது, சில ஆய்வுகள் அந்தத் துறையை ஊகங்கள் அடிப்படையிலான கணிதம் சார்ந்த ஆய்வுத் துறையாக மாற்றிவிடும்.

அப்படி அண்டவியல் துறையைக் கோட்பாட்டுத் துறையில் இருந்து, ஆய்வுகள் சார்ந்த துறையாக மாற்றிய பெருமை ஜேம்ஸ் பீபிள்ஸ் என்பவரைச் சேரும். அண்ட நுண்ணலைப் பின்புலம் (Cosmic Microwave Background) என்று அறியப்படும் பிரபஞ்சம் முழுக்க விரவியிருக்கிற நுண்ணலைகளை ஆராய்ந்து பிரபஞ்சம் உருவாகும்போது எப்படி இருந்தது, பின் என்னென்ன மாற்றங்கள் நிகழ்ந்தன, பிரபஞ்சத்தின் பொருண்மை (Matter) எத்தனை சதவீதம், ஆற்றல் எத்தனை சதவீதம், நம்மால் உணர முடியாத கரும் பொருள் (Dark Matter), கரும் ஆற்றல் (Dark Energy) எத்தனை சதவீதம் என்று அவர் கண்டறிந்தார். இவருக்கு இந்த ஆண்டு இயற்பியல் பரிசுத்தொகையில் பாதி பகிர்ந்தளிக்கப்படுகிறது.

இரவு வானில் தெரியும் விண்மீன்களை எண்ணத் தொடங்கினால் நம் வெறும் கண்களுக்குப் புலப்படும் விண்மீன்களே ஆயிரக்கணக்கில் இருக்கும். ஆற்றல் வாய்ந்த தொலைநோக்கிகள் மூலம் லட்சக்கணக்கான விண்மீன்களைக் காணலாம். ஆனால், நம் சூரியனைப் போலவே அந்த விண்மீன்களையெல்லாம் கோள்கள் சுற்றிவருமா.

அப்படியென்றால் அவை எப்படி இருக்கும்? பிற விண்மீன்களைச் (புறக்கோள்கள்/ exoplanets) சுற்றும் கோள்களைக் கண்டறிய உதவும் தொழில்நுட்பங்கள் அனைத்தும், கோள்கள் சுற்றிவருவதால் விண்மீனின் ஒளி அளவு, துடிப்பெண்ணில் ஏற்படும் மாற்றங்களை அலசுவதை அடிப்படையாகக் கொண்டவை.

அந்தத் தொழில்நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி 1995-ம் ஆண்டு 51 பெகாஸஸ் (51 Pegasus) என்ற விண்மீனைச் சுற்றும் 51 பெகாஸஸ் பி (51 Pegasus b) என்னும் கோளை, பிரான்ஸைச் சேர்ந்த மிஷல் மயோர், டிடியர் க்விலோ ஆகியோர் கண்டுபிடித்தார்கள்.

அதன் பிறகு இன்றுவரை சுமார் நாலாயிரத்துக்கும் மேற்பட்ட விண்மீன்களைச் சுற்றும் கோள்கள் கண்டுபிடிக்கப்பட்டுள்ளன. வேறொரு விண்மீனைச் சுற்றும் முதல் கோளைக் கண்டுபிடித்தமைக்காக அந்த இருவருக்கும் இந்த ஆண்டு இயற்பியல் நோபல் பரிசின் மற்றொரு பாதி பகிர்ந்தளிக்கப்படுகிறது.

கட்டுரையாளர் தொடர்புக்கு:
yes.eye.we.yea@gmail.com