2003 ஆண்டின் அறிவியல் நோபெல் பரிசுகள்

This entry is part of 39 in the series 20031016_Issue

முனைவர் மு. சுந்தரமூர்த்தி – முனைவர் சொ. சங்கரபாண்டி


வெடிமருந்து உட்பட பல கண்டுபிடிப்புகளுக்குச் சொந்தக்காரரான ஸ்வீடன் நாட்டின் ஆல்ஃபிரட் நோபெல் தான் ஈட்டிய செல்வத்தின் ஒரு பகுதியை அறக்கட்டளையாக நிறுவி அதன் மூலம் கிடைக்கும் வட்டிப் பணத்தில் மானுடத்திற்கு நன்மை பயக்கும் வண்ணம் இயற்பியல், வேதியல், உடலியல் அல்லது மருத்துவம், இலக்கியம், அமைதி ஆகிய ஐந்து துறைகளில் பங்களிப்பவர்களுக்கு பரிசுகள் வழங்க தன் உயிலில் வகை செய்திருந்தார். அதன்படி 1900ம் ஆண்டு அவர் பெயரில் நிறுவப்பட்ட நோபெல் பரிசுகள் 1901ம் ஆண்டு முதல் வழங்கப்பட்டு வருகின்றன. தற்போதைய பரிசுத்தொகை ஒவ்வொரு துறைக்கும் 1 கோடி சுவீடன் க்ரோனா (இந்தியப் பணத்தில் கிட்டத்தட்ட 6 கோடி ரூபாய்). இதில் பணத்தைவிட, வரலாற்றில் நீங்கா இடம்பெறும் பேறே பெரிதெனக் கருதப்படுகிறது. மிகுந்த ஆவலுடன் எதிர்பார்க்கப்படும் அறிவியல் துறைகளின் இவ்வாண்டிற்கான நோபெல் பரிசுகள் அக்டோபர் இரண்டாம் வாரம் அறிவிக்கப்பட்டன. வழக்கம்போல இந்த அங்கீகாரம் பெற சிலர் வெகுகாலம் காத்திருக்க வேண்டியிருந்தது. சிலர் மிகக் குறுகிய காலத்திலேயே பெற்றுள்ளனர். எதிர்பார்த்து ஏமாற்றமடைந்தவர்களும் உண்டு. (இந்த ஆண்டு கடுங்கோபத்திற்கு ஆளானவரும் உண்டு. இது பற்றியத் தகவலை இறுதிப் பகுதியில் காண்க)

உடலியல் அல்லது மருத்துவம்

உடலியல் அல்லது மருத்துவத் துறைக்கான பரிŸ அமெரிக்க இல்லினாய் பல்கலைக்கழக விஞ்ஞானி பால் லாட்டர்பநு (Paul C. Lauterbur) என்பவருக்கும் இங்கிலாந்து நாட்டிங்காம் பல்கலைக்கழக விஞ்ஞானி சர். பீட்டர் மான்ஸ்ஃபீல்ள (Sir Peter Mansfield) என்பவருக்கும் பகிர்ந்ஊயூஙுஉநசளைழூமூஐ. இவர்களின் கண்டுபிடிப்புகள், ‘காந்த ஒத்திசைவு படப்பிடிப்பு ‘ (Magnetic Resonance Imaging, MRI) எனப்படும் மருத்துவத் தொழில்நுட்பக் கருவியை உருவாக்குவதில் சாத்தியமாக்கியதைப் பாராட்டி நோபெல் பரிசு வழங்கப்பட்டுள்ளது.

உடலுக்குள் எந்த கருவியையும் நுழைக்காமல் உள்ளுறுப்புகளை துல்லியமாகப் படம் பிடிக்கும் இம்முறை மருத்துவ உலகில் எத்தகைய புரட்சியை ஏற்படுத்தியுள்ளது என்பதை உலகம் முழுவதும் உள்ள 22 ஆயிரம் MRI கருவிகளைக் கொண்டு ஆண்டுதோறும் 6 கோடி படங்கள் எடுக்கப்படுகின்றன என்பதிலிருந்து புரிந்து கொள்ளலாம். நூறாண்டுகளுக்கும் முன்பாக உருவாக்கப்பட்ட X-கதிர் படப்பிடிப்பு (X-ray radiography) முறைக்குப் பின் மருத்துவத் துறையில் அறிமுகப்படுத்தப்பட்ட படப்பிடிப்பு முறைகளில் மிக முக்கியமானதாக கருதப்படுகிறது MRI. காந்த ஒத்திசைவு (magnetic resonance) என்ற அறிவியல் கோட்பாடு 1946-லேயே கண்டு பிடிக்கப்பட்டாலும், காந்த ஒத்திசைவு படப்பிடிப்பு என்ற மருத்துவ சாதனத்தின் அடிப்படைக்கான ஆராய்ச்சி 1969ல்-தான் ஆரம்பித்தது.

காந்த ஒத்திசைவு என்பது சில தனிமங்களின் (elements) அணுக்கருவின் (nucleus) காந்தத்தன்மையை ஆதாரமாகக் கொண்ட ஒரு இயற்பியல் கோட்பாடு. உயிர்கள் அனைத்திலும் பரந்து கிடக்கும் தண்ணிரின் முக்கிய தனிமமான ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் மிக அதிகமாக ஆராயப்பட்டவையாகும். 1952ல் இயற்பியல் நோபெல் விருது வாங்கிய பெலிக்ஸ் ப்ளாக் (Felix Bloch) மற்றும் எட்வர்ட் பர்செல் (Edward Purcell) என்ற அமெரிக்க விஞ்ஞானிகள் அணுக்களின் காந்தத்தன்மையைப் பயன்படுத்தி, முதல் காந்த ஒத்திசைவு சோதனையை நடத்தி ஒரு புதிய வேதியல் ஆராய்ச்சிக் கருவியைக் கண்டுபிடித்தனர்.

பெரும்பாலும் நாம் அனைவரும் பள்ளிக்கூடங்களில் நடத்திய சோதனையில் அறிந்தது, ஒரு காந்தத் துண்டை நூலில் கட்டித் தொங்கவிட்டால் அது வடக்கு தெற்காக திரும்பி நிற்கும் என்பது. இதற்குக் காரணம், பூமியின் காந்தப்புலமே என்பதை அறிவோம். பூமியின் காந்தசக்திக்குப் புறம்பாக அக்காந்தத்துண்டை நகர்த்த வேண்டுமானால் நாம் சிறிது ஆற்றலைச் செலுத்த வேண்டும். தண்ணீரிலிருக்கும் ஹைட்ரஜன் அணுக்களையும் இது போல காந்தத்துண்டுக்களாக கொள்ளலாம். தண்ணீரை ஒரு பெரிய மின்காந்தப் புலத்தில் வைத்தோமானால், ஹைட்ரஜன் அணுக்களும், அம்மின்காந்தப்புலத்தின் வடக்கு தெற்குத்திசைகளை நோக்கி திரும்பி நிற்கின்றன. அவற்றை மாற்றியமைக்க வேண்டுமெனில் ரேடியோ அலைகளை (Radiowaves) ஆற்றலாகப் பாய்ச்ச வேண்டும். ரேடியோ அலைகளின் அலை நீளம் (wavelength) அல்லது அதிர்வெண் (frequency) மற்றும் வீச்சு (amplititude) போன்றவை அணுக்களின் தன்மையைப் பொறுத்து மாறுபடும். எடுத்துக்காட்டாக, ஹைட்ரஜன் அணுக்களின் காந்தத்தன்மையும் ரேடியோ அலைகளும் ஒத்திசைந்தால் தான், ரேடியோ அலைகளின் ஆற்றலை உட்கொண்டு, அணுக்கள் மின்காந்தப்புலத்தை எதிர்த்து நிற்கும். இந்தக் காந்த ஒத்திசைவின் அடிப்படைத் தத்துவத்தை வேதியியல் ஆராய்ச்சியாளர்கள் முழுக்கப் பயன்படுத்தி மூலக்கூறு அமைப்பை (molecular structure) பலபத்து வருடங்களாக ஆராய்ந்து வருகின்றனர்.

இந்த காந்த ஒத்திசைவுக் கோட்பாட்டை மேலும் ஒருபடி எடுத்துச் செல்பவையே காந்த ஒத்திசைவு பிம்பங்கள் (magnetic resonance images). மேலே சொல்லப்பட்ட மின்காந்தம் முழுப்பரப்பளவிலும் ஒரே சீராக (homogenous) இருக்குமாயின், அப்பரப்பளவுக்குள் வைக்கப்பட்ட ஒரு பாத்திரத்திலோ அல்லது ஒரு உடலுறுப்பிலோ உள்ள தண்ணீர் ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் அனைத்தும் ஒரே மாதிரியாக ரேடியோ அலைகளுடன் ஒத்திசையும். ஆனால் மின்காந்தப் புலத்தை அப்பரப்பளவில் நீள வாக்கிலோ அல்லது அகல வாக்கிலோ படிப்படியாக அதிகரித்துக் கொண்டே (magnetic field gradient) போனால், ஹைட்ரஜன் அணுக்களின் காந்த ஒத்திசைவு இடத்துக்கு தகுந்தவாறு மாறியமையும். இதன் மூலம் அந்த பரப்பளவில் உள்ள ஹைட்ரஜன் அணுக்களை ரேடியோ அலைகளை வைத்து படம் பிடிப்பது (imaging) சாத்தியமாகும். மேலும் ஒரு உடலுறுப்பில் ஏதாவது கட்டி அல்லது நோய் தாக்கியிருந்தால் அந்தப் பகுதியில் உள்ள ஹைட்ரஜன் அணுக்கள், மற்ற பகுதிகளில் உள்ள அணுக்களை விட மாறுபட்ட அலை நீளத்தில் ஒத்திசைவு அடையும் என்பதால், MRI படங்களில் அவற்றைக்காண முடியும்.

இயற்பியல் (Physics)

இவ்வாண்டின் இயற்பியல் நோபெல் பரிசை இரு ரஷ்யர்களும், ஒரு அமெரிக்கரும் வென்றுள்ளனர். முன்பு மாஸ்கோ நகரின் இயற்பியல் ஆய்வு நிறுவனத்தில்

(Institute for Physical Problems) பணிபுரிந்து, தற்போது அமெரிக்காவில் சிகாகோ நகருக்கு அருகில் உள்ள ஆர்கான் தேசிய ஆய்வகத்தில் (Argonne National Laboratory) சிறப்புநிலை விஞ்ஞானியாக உள்ள அலெக்ஸி அப்ரிகொசொவ் (Alexei Abrikosov), மாஸ்கோ நகரிலுள்ள லெபெடெவ் இயற்பியல் நிறுவனத்தில் (Lebedev Physical Insitute ) பணியாற்றி ஓய்வு பெற்ற விடாலி கின்ஸ்பர்க் (Vitaly C. Ginsburg), இங்கிலாந்தில் பிறந்து, அமெரிக்காவுக்குக் குடியேறிய இலினாய் பல்கலைக்கழகத்து இயற்பியல் பேராசிரியர் ஆந்தனி லெக்கெட் (Anthony J. Legget) ஆகிய மூவரும் சமமாகப் பகிர்ந்து கொள்கின்றனர். இவர்களின் கண்டுபிடிப்புகள் சாதாரண மனித அனுபவங்களுக்கு அப்பால் க்வாண்டம் இயற்பியல் (quantum physics), தாழ்ந்த வெப்பநிலை இயற்பியல் (low temperature physics) தளங்களில் நிகழக்கூடிய அதி மின்கடத்து நிலை (superconductivity), அதிப் பாய்ம நிலை (super fluidity) எனப்படும் விந்தகளுக்கு அளித்த சரியான விளக்கங்கள்.

எலெக்ட்ரான்களின் (electrons) ஓட்டத்தின் விளைவாக உருவாவது நாம் பொதுவாக மின்சாரம் அழைக்கும் மின்னோட்டம் (current). சாதாரண வெப்ப நிலையில் மின்கடத்தும் தன்மையின் அடிப்படையில், எளிதில் கடத்தக்கூடிய பொருட்கள் கடத்திகள் (coductors), கடத்தாத பொருட்கள் காப்பிகள் (insulators), ஓரளவு கடத்தகூடிய பொருட்கள் குறைகடத்திகள் (semiconductors) என மூன்று வகைகளாக பிரிக்கப்படுகின்றன. உலோகக் கம்பிகள் போன்ற மின்கடத்திகளில் மின்சாரம் பாயும்போது தடையை (resistance) எதிர்கொள்கிறது. இத்தடையின் விளைவாக மின் இழப்பு ஏற்படுவது இயற்கை. இந்த இழப்பு பொதுவாக வெப்ப ஆற்றலாக வெளிப்பட்டு விரயமாகும். மின்கம்பிகளும், மின்கருவிகளும் சூடாவதற்கு மின்தடையே காரணம். ஆனால் சில பருப்பொருட்கள் அசாதாரணமான வெப்பநிலைக்குச் செல்லும் போது மின்தடை முற்றிலும் மறைந்து அதி மின்கடத்திகளாக (superconductors) மாறுகின்றன. மின்தடை மறைவதால் மின் இழப்பின்றி, அதி மின்கடத்திகளில் மின்சாரம் தங்குதடையின்றி பாயும்.

ஒரு பொருள் அதி மின்கடத்தியாக மாற அதை தனிச் சுழி வெப்ப நிலைக்கு (absolute zero temperature) அருகாமையில் குளிர்விக்க வேண்டும். (தனிச் சுழி வெப்ப நிலை என்பது, 0 டிகிரி செல்ஷியசுக்குக் கீழே 273 டிகிரிகள் குறைந்த வெப்ப நிலை. இது கெல்வின் (Kelvin, K) என்ற அலகால் குறிக்கப் பெறும். 0 K ல் அனைத்துப் பொருட்களும் திடப்பொருகளாக உறைந்துவிடும்). ஒரு பொருளை சாதாரண கடத்து நிலையிலிருந்து அதிக் கடத்து நிலைக்கு மாற்றக் கூடிய வெப்பநிலைக்கு மாறுநிலை வெப்பநிலை (Critical temperature, Tc) என்று பெயர். சாதாரண வெப்பநிலையில் ஒன்றை ஒன்று எதிர்க்கும் எலெக்ட்ரான்கள், அதி மின்கடத்து மாறு வெப்பநிலைக்குக் கீழே, ஒன்றோடொன்று இணைந்து எலெக்ட்ரான் ஜோடிகளாக (electron pair) செயல்படுகின்றன. இதற்கு கூப்பர் ஜோடி (Cooper pair) என்று பெயர். இதன் விளைவாக இந்த எலெக்ட்ரான்கள் கடத்தியினூடே பாயும்போது, மின்தடையை எதிர்கொள்வதில்லை. இந்த நிகழ்வே அதி மின்கடத்தல் எனப்படுகிறது. இந்த விசித்திரமான பண்பால் நாம் பெறக்கூடிய பலன்கள் பல. உதாரணமாக, மிகப் பெரிய அளவில் காந்தப் புலங்களை (magnetic fields) உருவாக்கத் தேவையான மின்காந்தங்களை மிகச் சிறிய அளவில் செய்துவிட முடியும். இத்தகைய மின்காந்தங்கள் MRI கருவி போன்ற உயர் காந்தப் புலங்கள் தேவைப்படும் நவீனக் கருவிகளில் தற்போது பயன்படுத்தப்படுகின்றன. பிற்காலத்தில் சாத்தியமாகக் கூடிய அந்தரத் தொடர்வண்டிகள் (levitating trains) ஓடத் தேவையான தடங்கள் அமைக்கவும் அதி மின்கடத்திகள் பயன்படும்

காந்தப் புலத்தினுள் தூய உலோக அதி மின்கடத்தி ஒன்றை அதன் Tc க்கு கீழே கொண்டு செல்லும்போது அப்பொருளளினூடாக பாய்ந்த காந்தப் புலம் முற்றிலுமாக வெளியேற்றப்படுகிறது என்பது ஓர் எதிர் முரண். இதற்கு மெய்ஸ்னர் விளைவு (Meissner effect) என்று பெயர். மிகையான காந்தப் புலத்துக்கு உட்படுத்தப்படும்போது மின்கடத்திகள் ஒன்று தம் அதி மின்கடத்தும் தன்மையை இழக்க வேண்டும் அல்லது காந்தப்புலத்தை விலக்க வேண்டும். காந்தப் புலத்திலிருந்து விலகும் அல்லது காந்தத்தை விலக்கும் பண்பைக் கொண்ட உலோக அதி மின்கடத்திகள் முதலாம் வகை அல்லது மென் அதி மின்கடத்திகள் (type I or soft superconductors) எனப்படும். இந்த பண்பைப் பயன்படுத்தி புவியீர்ப்பு விசையை எதிர்த்து அந்தரத்தில் ஓடக்கூடிய தொடர் வண்டிகள் உருவாக்குவதற்கான முயற்சிகள் நடக்கின்றன. இதனால் தரையில் உராயும் பிரச்சினை தவிர்க்கப்படு வண்டி அதிவேகமாக ஓடும் வாய்ப்புண்டு.

ஆனால் இரண்டாம் வகை அல்லது கடின மின்கடத்திகள் (type II or hard superconductors) எனப்படும் உலோகக் கலவைகளாலான அதி மின்கடத்திகள் மிகையான காந்தப் புலத்தை தாங்கக் கூடியவை. அவற்றின் மாறுநிலை வெப்பநிலையும் அதிகம். இத்தகைய பருப்பொருட்கள் கடின எந்திரப் பண்புகளும் கொண்டவை. இவ்வகை அதி மின்கடத்திகளே, உயர் காந்தப் புலங்களை உருவாக்கும் மின்காந்தங்களைச் செய்யப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இத்தைகைய அதி மின்கடத்தி காந்தங்கள் MRI கருவி உட்பட பல நவீனக் கருவிகளில் தற்போது பயன்படுத்தப்படுகின்றன. உயர்ந்த மாறுநிலை வெப்பநிலையைக் கொண்ட புதிய அதி மின்கடத்தும் உலோகக் கலவைகளை (high Tc supercoductors) உருவாக்கும் முயற்சிகள் இந்தியா உட்பட பல நாடுகளிலும் பலத்த போட்டிகளுக்கிடையே தொடர்ந்த வண்ணம் இருக்கின்றன. ஏனெனில் மாறுநிலை வெப்பநிலை அதிகரித்தால், அப்பொருள்களை குளிர்விப்பத்தில் இருக்கும் பிரச்சினைகள் வெகுவாகக் குறையும். சாதாரண வெப்பநிலை அதி மின்கடத்திகள் கண்டுபிடிக்கபடும்போது அவற்றைக் கொண்டு மின்கம்பிகள் செய்து மின் இழப்பை அனேகமாக முழுமையாகத் தடுத்துவிடலாம்.

ரஷ்ய இயற்பிலாளர் கின்ஸ்பர்க், மற்றொரு புகழ் பெற்ற ரஷ்ய இயற்பியலாளரும், நோபெல் பரிசு பெற்றவருமான லெவ் லண்டாவ் (Lev Landau) உடன் இணைந்து அதி மின்கடத்திகளின் பண்புகளை 1950 லேயே விளக்கியுள்ளார். இவர்களின் கின்ஸ்பர்க்-லண்டாவ் சமன்பாடு (Ginsburg-Landau equation) இத்துறையில் மிகவும் புகழ் வாய்ந்தது. இன்னொரு பரிசுபெற்ற இயற்பியலாளரான அப்ரிகொசொவ் இரண்டாம் வகை அதி மின்கடத்திகள் இருப்பதற்கான சாத்தியக்கூறுகளை 40 ஆண்டுகளுக்கும் முன்பாகவே விளக்கியுள்ளார். கடந்த 50 ஆண்டுகளாக இவ்விருவரும் இத்துறையில் ஆற்றியுள்ள பணியை கெளரவித்து இந்த ஆண்டு நோபெல் பரிசு வழங்கப்பட்டுள்ளது. 1911ம் ஆண்டு பாதரசத்தை 4 K வெப்ப நிலைக்குக் குளிர்வித்து அதி மின்கடத்தும் தன்மையை முதன் முதலில் கண்டறிவித்த ஹாலந்து நாட்டின் கேம்மர்லிங் ஓன்னெஸ் (Kammerlingh Onnes) இல் ஆரம்பித்து, கின்ஸ்பர்க், அப்ரிகொசொவ் வரை அதி மின்கடத்திகள் குறித்த ஆராய்ச்சிகளுக்காக நோபெல் பரிசு பெற்றவர்கள் பலர் என்பது குறிப்பிடத்தக்கது.

இயற்பியல் நோபெல் பரிசு பெற்ற மூன்றாவது அறிவியலாளர் லெக்கெட்டின் ஆராய்ச்சி, பொருட்களின் அதிப் பாய்ம நிலையைப் பற்றியது. பொதுவாக திரவப் பொருள் பாய்ந்து செல்லும்போது பாகுத்தன்மை (viscosity) காரணமாக திரவத்தின் படிவுகளுக்கிடையே உராய்வு ஏற்படுகிறது. ஆனால் திரவ ஹீலியம் மிகத் தாழ்ந்த வெப்பநிலைக்கு உட்படுத்தப்படும்போது , அதாவது தனிச் சுழிக்கு மேலே 2 டிகிரி வெப்ப நிலையில், அதிப் பாய்மமாக (super fluid) மாறுகிறது என்பது 1930ல் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. அதிப் பாய்ம நிலையில், திரவங்களின் பாகுநிலை முற்றிலும் மறைந்து தடையின்றி பாயும் தன்மையைப் பெறும். இந்த நிலையும், அதி மின்கடத்திகளில் மின்னோட்டம் தடையின்றி பாய்வதற்கு ஒப்பாகும். அதி மின்கடத்திகளில் எலெக்ட்ரான்கள் ஜோடிகளாகச் சேர்ந்து பாய்வது போலவே, அதிப் பாய்மநிலையில் ஹீலியம்-3 என்ற ஐசோடோப் (isotope) அணுக்கள் ஜோடி (atom pair) சேர்கின்றன என்றும், இதன் விளைவாக அது பாகுத்தன்மையை இழந்து தடையின்றி ஓடும் தன்மையைப் பெறுகிறது என்றும் 1970ல் க்வாண்டம் இயற்பியல் துணைக்கொண்டு லெக்கெட் விளக்கினார். ஆனால் அதி மின்கடத்திகளைப் போல, அதிப் பாய்மங்களால் உடனடியான நடைமுறைப் பயன்கள் ஏதுமில்லை என்ற போதிலும், இந்த அறிவியல் விந்தை இயற்கையைப் பற்றிய மனிதனின் தொடர்ந்த தேடலில் ஒரு முக்கியமான இடத்தை வகிப்பதால், லெக்கெட் அவர்களுக்கு நோபெல் பரிசு வழங்கப்பட்டுள்ளது.

வேதியல் (Chemistry)

வேதியலுக்கான நோபெல் பரிசு இரண்டு அமெரிக்கர்களுக்கு வழங்கப்பட்டுள்ளன. பால்டிமோர் நகரிலுள்ள ஜான்ஸ் ஹாப்கின்ஸ் பல்கலைக் கழகத்தைச் (Johns Hopkins University) சேர்ந்த பீட்டர் ஆக்ரேவும் (Peter Agre), நியூ யார்க் நகரின் ராக்கெஃபெல்லர் பல்கலைக் கழகத்தைச் (Rockefeller University) சேர்ந்த ராடறிக் மெக்கின்னான் (Roderick MacKinnon) என்ற இரண்டு கட்டுமான உயிரியலாளர்கள் (Structural Biologists) இணைந்து வேதியல் பரிசைப் பெற்றுள்ளனர். இவ்விருவரும் தனித்தனியாக நிகழ்த்திய ஆராய்ச்சிகளின் பயனாக, உயிரினங்களின் அத்தியாவசியத் தேவைகளான நீர், உப்பு ஆகியவற்றின் போக்குவரத்து செல்களின் சவ்வினூடே எவ்வாறு நிகழ்கின்றன என்பதைப் பற்றிய நமது புரிதல் பெருமளவு அதிகரித்துள்ளது.

உயிரனங்களின் அடிப்படை அலகான செல் (cell) சவ்வினாலான (membrane) பை போன்றது. இந்த சவ்வு லிபிட் (lipid) என்ற ஒரு வித கொழுப்புப் பொருளால் வடிவமைக்கப்பட்டது. லிபிட் மூலக்கூறுகள், மின்னேற்றம் கொண்ட தலையும் (charged head group), மின்னேற்றமற்ற வாலுமாக (uncharged tail group) தலைபிரட்டை வடிவத்திலானது. இந்த மின்தன்மை வேற்றுமைக் காரணமாக தலைப்பகுதி நீர்விரும்பும் (hydrophilic) தன்மையையும், வால்பகுதி நீரஞ்சும் (hydrophobic) தன்மையையும் கொண்டவை. ஆகவே இந்த மூலக்கூறுகளின் நீர்விரும்பும் தலைப்பகுதி புறப்பரப்பிலும், வால்பகுதி உள்ளே மறைந்தும் லிபிட் இருபடிவு (lipid bilayer) என்கிற கட்டமைப்பாக உருக்கொள்கிறது. செல் சுவர் சவ்வு (cell wall membrane) இத்தகைய லிபிட் இருபடிவால் ஆக்கப்பட்டதுதான்.

உயிர்களின் தொடர்ந்த இயக்கத்திற்கு செல்களுக்கு வெளியேயும், உள்ளேயும் பல்வேறு செயல்கள் நிகழ்ந்தவண்ணம் உள்ளன. இந்த செயல்களுக்குக் காரணமான பல்வேறு மின், வேதிச் சமிக்ஞைகள், ஊட்டச்சத்துக்கள், கழிவுகள் போன்றவை, செல்களின் உள்-வெளிப் பகுதிகளுக்கிடையில் தொடர்ந்து பரிமாற்றம் செய்துக்கொள்ளப்பட வேண்டும். இவற்றுள், நீரும், பல்வேறு உப்புக்களும் மிகவும் அத்தியாவசியமானவை. இப்போது கேள்வி என்னவென்றால், நீரஞ்சுப் பகுதியை உள்ளீடாகக் கொண்ட சவ்வுக்குள், நீரும், மின்னேற்றம் பெற்ற உப்புக்களின் அயனிகளும் (ions) எப்படி ஊடுறுவிச் செல்ல இயலும் என்பதே. (அயனி என்பது சோடியம் க்ளோரைட் போன்ற உப்பை நீரில் கரைக்கும் போது சோடியம் தனியாகவும், க்ளோரைட் தனியாகவும் பிரிந்த ‘மின்னேற்றம் பெற்ற அணு ‘ எனலாம்). செல் சுவர் முழுவதும் லிபிட் இரு படிவு சவ்வினால் மட்டும் ஆக்கப்பட்டதல்ல. சவ்வினுள் ஆங்காங்கே, சிறு துளைகளும் (pores), மதகுகளும் (channels) பதிக்கப்பட்டுள்ளன. உப்பு அயனிகளின் போக்குவரத்துக்கு அயனி மதகுகள் (ion channels) இருப்பது பல ஆண்டுகளுக்கு முன்பே கண்டறியப்பட்டுவிட்டது. ஆனால், நீர் எப்படிச் செல்கிறது என்பது மட்டும் சமீபக் காலம் வரை பெரும் புதிராகவே இருந்தது. ஏனெனில், நீர் மதகு (water channel) என்ற ஒன்றை கண்டறிவதில் பல சிக்கல்கள் இருந்தன. ஒரு நூற்றாண்டு காலமாக அறிவியலுக்கு பிடிபடாமல் நழுவி வந்த இப்புதிரை, சுமார் பத்தாண்டுகளுக்கு முன்னர் பீட்டர் ஆக்ரே விடுவித்தார். அவருடைய ஆய்வகத்தில் நிகழ்த்திய ஆராய்ச்சியில் 1988ல் புதிய சவ்வுப் புரதமொன்று (membrane protein) கண்டறியப்பட்டது. சில ஆண்டுகளுக்குப் பின் அவரே, அந்தப் புரதம் நீரை மட்டும் தன்னூடே செலுத்தவல்ல அஃவாபோரின்-1 (aquaporin-1) என்ற மூலக்கூறு என நிரூபித்தார். இந்த கண்டுபிடிப்பு செல்சுவர் சவ்வு பற்றிய ஆய்வாளர்களின் சிந்தனையை பெருமளவில் மாற்றியமைத்தது.

அயனி மதகுகள் இருப்பதும், அவை மூளை, நரம்பு, இதயம், சிறுநீரகம், தசைகள் போன்ற உடற்பகுதிகளின் இயக்கங்களில் மின் சமிக்ஞைகளை ஏற்றுச் செல்வதில் பெரும்பங்கு வகிக்கின்றன என்ற நெடுங்காலமாக தெரிந்த உண்மைகள். பொடாசியம், சோடியம், கால்சியம் போன்ற எதிரயனிகள் (cations), க்ளொரைட், ஐயொடைட் போன்ற நேரயனிகள் (anions) ஆகிய ஒவ்வொன்றுக்கும் தனித்துவமான மதகுகள் இருக்கின்றன. ஒவ்வொரு மதகும் ஒரு குறிப்பிட்ட அயனியை மட்டுமே தன்னூடே செலுத்த வல்லது. இந்த மதகுகள் எப்போதும் திறந்தே இருப்பதில்லை. இவை எப்போது திறக்கவேண்டும், எப்போது மூட வேண்டும் என்பதை கட்டுப்படுத்துவதற்கு வேறுபட்ட ‘கதவு ‘கள் உள்ளன என்றும், இதில் மின்னழுத்தக் கதவும் (voltage gate) முக்கியமானது என்றும் 50 ஆண்டுகளுக்கு முன்னரே கண்டுபிடித்த ஆலன் ஹாட்கின் (Alan Hodgkin)ம், ஆன்ட்ரூ ஹக்ஸ்லி (Andrew Huxley)ம் அதற்காக நோபெல் பரிசு பெற்றனர். அவர்கள் அயனிகளில் திறந்து, மூடும் நிகழ்ச்சிகள் எவ்விதம் நடக்கின்றன என்பதை புரிந்து கொள்ள இன்னும் சில காலம் ஆகும் என்றும் கருத்து தெரிவித்திருந்தனர். அதற்கான காலம் வந்துவிட்டதையே இவ்வாண்டு நோபெல் பரிசு பெற்ற மெக்கின்னானின் ஆய்வு முடிவுகள் தெரிவிக்கின்றன.

மின்னுடலியலில் (electrophysiology) ஆராய்ச்சியைத் துவக்கிய இளம் ராடறிக் மெக்கின்னான் தன் ஆய்வுக்குத் தேர்ந்தெடுத்தது மின்னழுத்தக் கதவுடைய பொடாசியம் அயனி மதகு (voltage-gated potassium ion channel), KvC) என்கிற சவ்வுப் புரதம் (membrane protein) ஆகும். மின்னுடலியல் துறையில் பயிற்சி பெற்றிருந்த அவர் அப்போதிருந்த அந்த மூலக்கூறு பற்றிய அறிவு அதன் அடிப்படைச் செயல்பாட்டை விளக்கப் போதுமானதாக இல்லை என்று சீக்கிரமே உணர்ந்தார். இந்த போதாமைக்குக் காரணம் KvCயின் முப்பரிமாணக் கட்டுமானம் (three dimensional structure) அதுவரை ஏதும் அறியப்படவில்லை என்பதே.

ஒரு மூலக்கூறின் முப்பரிமாணக் கட்டுமானத்திற்கும் , அதன் செயல்பாட்டுக்கும் நெருங்கிய தொடர்பு உண்டு என்பது நன்கு அறியப்பட்ட உண்மை. மூலக்கூறுகளின் முப்பரிமாணக் கட்டுமானத்தைக் கண்டறிவதில் X-கதிர் படிகவியல் (x-ray crystastallography) பரவவலாக பயன்படுத்தப்படும் முறை. இதன் அடிப்படைத் தேவை எடுத்த மூலக்கூறை முதலில் படிகமாக வளர்ப்பது. புரதங்கள் சிக்கலான கட்டுமானத்தைக் கொண்ட பெருமூலக்கூறுகள் (macromolecules) என்பதால் அவற்றைப் படிகமாக்குவது சற்று கடினமான காரியம். அதிலும், நீரில் எளிதில் கரையாத அயனி மதகுகள் போன்ற சவ்வுப் புரதங்களை படிகமாக்குவது மிகவும் கடினம். இதுவரைப் படிகமாக்கப்பட்ட சில ஆயிரம் புரதங்களில் சவ்வுப் புரதங்களின் எண்ணிக்கையை விரல் விட்டே எண்ணிவிடலாம். ஆகவே அயனி மதகுகளை படிகமாக்கி அவற்றின் முப்பரிமாணக் கட்டமைப்பை கண்டறிவதில் அவ்வளவு முன்னேற்றம் ஏற்படவில்லை.

பல மூத்த படிகவியலாளர்கள் தொட அஞ்சிய மதகுப் புரதத்தை படிகமாக்கும் முயற்சியை அத்துறையில் பயிற்சி இல்லாத மெக்கின்னான் துணிச்சலோடு ஆரம்பித்தார். இத்துறையை தானாக பயின்று, பலரும் வியக்கும் வண்ணம் தன் முயற்சியில் வெற்றி பெற்று KvC எனப்படும் பொடாசியம் அயனி மதகின் முப்பரிமாணக் கட்டுமானத்தை நிறுவி 1998 நேச்சர் (Nature) இதழில் ஆய்வுக் கட்டுரையை வெளியிட்டார். அதன் பின், அதன் பல்வேறு நிலைகளில் (அதாவது, கதவு மூடிய, திறந்த நிலைகளில்), படிகமாக்கித் தொடர்ந்து பல கட்டுரைகளை வெளியிட்டார். அவற்றின் துணைக்கொண்டு, பொடாசியம் அயனிகள் மதகின் வழியே எவ்வாறு பயணிக்கின்றன, செல்களுக்கு உள்-வெளியே உள்ள மின்னழுத்த வேறுபாடு (potential or voltage difference) மதகின் கதவை எவ்வாறு திறந்து மூடுகின்றன போன்ற கேள்விகளுக்கு செம்மையான விளக்கங்களை அளித்தார்.

பொதுவாக மதகு நோய்கள் (channelopathy) என்றழைக்கப்படும் பல இதய, நரம்பியல், மூளை, சிறுநீரக நோய்களுக்குக் காரணமான அயனி மதகுகளில் உள்ள குறைகளைப் பற்றிய ஆய்வுகளை முன்னெடுத்து செல்ல மெக்கின்னானின் ஆய்வு முடிவுகளும், சோதனை முறைகளும் பெருமளவில் உதவும் என்பது உறுதி. இனி வரும் ஆண்டுகளில் சோடியம், கால்சியம், க்ளோரைட் போன்ற அயனி மதகுகள் மீதான ஆராய்ச்சிகளில் பெரும் பாய்ச்சல் நிகழும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

நோபெல் பரிசுகளும் சர்ச்சைகளும்

நோபெல் பரிசுகள் அறிவிக்கப்பட்டவுடன் பரிசுகளுக்குத் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டவர்களின் தகுதி பற்றியும், பரிசுக்குத் தேர்ந்தெடுக்கப்படாத தகுதியுள்ளவர்கள் பற்றியும் அவ்வப்பொழுது சர்ச்சைகள் வருவதுண்டு. அரசியல் பார்வைகள் மிகுந்த இலக்கியம் மற்றும் அமைதிக்கான நோபெல் பரிசுகளே இந்த மாதிரி சர்ச்சைகளுக்குள் அதிகமாகச் சிக்கிக்கொண்டாலும், விஞ்ஞானத்துக்கான பரிசுகளும் விதிவிலக்கானவையல்ல. ஆனாலும் இவையிரண்டுக்கும் உள்ள முக்கிய வேறுபாடு என்னவெனில், அறிவியல் நோபல் பரிசைப் பற்றிய சர்ச்சை அறிவியல் கூட்டங்களிலும், அறிவியல் பத்திரிகைகளிலும் மட்டுமே விவாதிக்கப்படும். சாதாரண பொது மக்களுக்கு அவற்றுக்கான காரண காரியங்களை விளக்கமாகச் சொல்லி புரிய வைப்பது எளிதல்ல என்பதே காரணமாக இருக்கலாம். பெரும்பாலும் ஒரு குறிப்பிட்ட கண்டுபிடிப்புக்கான பரிசு, தாங்கள் போற்றும் விஞ்ஞானிகளுக்கும் கிடைத்திருக்க வேண்டும் என்று அக்குறிப்பிட்ட விஞ்ஞானத் துறையில் உள்ள அறிஞர்கள் கருத்து தெரிவிப்பதுண்டு.

இந்த வருடம் மருத்துவத்துக்கான நோபெல் பரிசு தேர்வுக்குழுவுக்கே தலை வலியாக இருந்து, ஒரு புதிய மாதிரியை ஏற்படுத்தி விட்டது. இந்த ஆண்டின் மருத்துவ நோபெல் பரிசுக்காக தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டத் துறையான காந்த ஒத்திசைவு பிம்பமுறை (Magnetic Resonace Imaging or MRI) கண்டுபிடிப்புக்குக் காரணமானவர்கள் யார் என்று முடிவு செய்வதில் நோபெல் தேர்வுக்குழு பல வருடங்கள் திணறிக்கொண்டிருந்தது என்பதே உண்மை. கடைசியில் பால் லாட்டர்பருக்கும், சர் பீட்டர் மான்ஸ்ஃபீல்டுக்கும் பரிசைப் பகிர்ந்தளித்தது. ஆனால் இதைக் கண்டுபிடித்தவர்களில் ஒருவராகக் கருதப்பட்டு வரும் மற்றொரு விஞ்ஞானி ரேமண்ட் டமாடியான் (Raymond Damadian), தனக்கும் இந்த நோபெல் பரிசு அளிக்கபட்டிருக்க வேண்டும் என்று பிரபல அமெரிக்கச் செய்தித்தாள்களில் 290,000 டாலர்கள் செலவில் முழுப்பக்க விளம்பரங்களை வெளியிட்டார். இவர் 1988ல் அமெரிக்காவின் மிக உயர்ந்த தேசிய தொழில்நுட்ப விருதை பால் லாட்டர்பருடன் பகிர்ந்துகொண்டவர் என்பது குறிப்பிடத்தக்கது. அப்பொழுதும் பல வித சர்ச்சைகளுக்குப் பின்னால் அமெரிக்க உச்ச நீதிமன்றத்தின் தலையீட்டுக்குப் பிறகே இருவருக்கும் MRI கண்டு பிடிப்புக்கான விருது பகிர்ந்தளிக்கப்பட்டது. நேபெல் பரிசு விதிகளில் ஒரு துறையில் மூன்று பேர்கள் வரை பரிசு அளிக்கப்படலாம் என்றிருந்தபோதிலும் தன்னை வேண்டுமென்றே விலக்கிவிட்டு இருவரை மட்டும் தேர்ந்தெடுத்துள்ளனர் என்று கடுங்கோபத்துக்கு உள்ளாகியுள்ளார் டமாடியான்.

காந்த ஒத்திசைவு பிம்பமுறை (MRI) தொழில் நுட்பத்தை முதலில் கண்டு பிடித்து பிரபல அறிவியல் பத்திரிகையான Nature-ல் 1973-ஆம் ஆண்டு வெளியிட்டார் அப்பொழுது நியுயார்க் மாநில பல்கலைக்கழகத்தில் பணியாற்றிக் கொண்டிருந்த பால் லாட்டர்பர். இருப்பினும், அவர் இந்த கோணத்தில் ஆராய்ச்சி செய்யத் தூண்டுகோலாக அமைந்தது என்னவோ, அதே பல்கலைக்கழக வளாகத்தில் ஆராய்ச்சி மேற்கொண்டிருந்த மருத்துவ விஞ்ஞானி ரேமண்ட் டமாடியான். அவர் 1969லிருந்தே புற்று நோய் தாக்கிய உறுப்புக்களை காந்த ஒத்திசைவுக் கருவிகளை வைத்துப் படம் எடுக்கும் ஆராய்ச்சி நடத்திக் கொண்டிருந்தார். ரேமண்ட் டமாடியான், அவருடைய ஆரம்பகால ஆராய்ச்சி முடிவுகளை மற்றொரு பிரபல அறிவியல் பத்திரிகையான Science-ல் 1971-ஆம் ஆண்டில் வெளியிட்டிருந்தார்.

லாட்டர்பரின் தொழில் நுட்பம் தான் இன்றுள்ள MRI கருவிகளின் அடிப்படையாக அமைந்தாலும், டமாடியான்தான் மருத்துவத்தில் படம் பிடிக்கும் கருவியாக காந்த ஒத்திசைவு பிம்பமுறையை பயன்படுத்தலாம் என்ற நோக்கத்துடன் செயல் திட்டத்திலும் இறங்கினார். அவரே MRI கருவிகளைத் தயாரிக்கும் FONAR என்ற முதல் தொழிற்சாலையையும் தொடங்கியது மட்டுமல்லாமல், தொடர்ந்து இத்துறையில் தீவிர ஆராய்ச்சியில் ஈடுபட்டிருந்தார். (FONAR கம்பெனியே டமாடியான் சார்பாக தற்பொழுது நோபெல் பரிசைக் குறை கூறி பிரபல அமெரிக்கச் செய்தித்தாள்களில் முழுப்பக்க விளம்பரங்களை வெளியிட்டது என்பது குறிப்பிடத்தக்கது). ஆனால் லாட்டர்பர், தனது ஆரம்ப கால ஆராய்ச்சிக்குப் பிறகு, பெரிதாக இத்துறையில் தீவிரமாக அக்கறை காட்டவில்லை. இங்கிலாந்தைச் சேர்ந்த சர் பீட்டர் மான்ஸ்ஃபீல்டு 1974ல் தொடங்கி இன்று வரை கண்டுபிடித்து வழங்கிய தொழில்நுட்ப உத்திகளும், பல கணிப்பொறிச் செய்வழி முறைகளும் (computer algorithms) இந்தத்துறையின் பிரம்மாண்ட வளர்ச்சிக்குப் பெரிதும் உதவின. எனவே மூன்று பேருக்கும் நோபெல் பரிசு வழங்கப்பட்டிருக்க வேண்டும் என்று டமாடியானுக்கு ஆதரவு தெரிவிக்கும் விஞ்ஞானிகள் கருதுகின்றனர்.

சர்ச்சைகளில் நியாயம் இருக்கிறதோ இல்லையோ, எப்பேர்ப்பட்ட பெரிய நபர்கள் எழுப்பும் சர்ச்சைகளாயினும், அவை பற்றி நோபெல் நிறுவனம் ஒருபோதும் கண்டு கொள்வதே இல்லை. ஏனெனில் நோபெல் குழு விதிகளில் பரிசு பெறாதவர்கள் மேல்முறையீடு செய்வதற்கான வழியில்லை. கொடுத்த பரிசுகளை திரும்பப் பெறுவதுமில்லை. அண்மையில் இது பற்றிய கேள்விக்குப் பதிலளித்த மருத்துவ நோபெல் குழுவின் தலைவரின் கூற்று குறிப்பிடத்தகுந்தது. ‘எங்களைப் பொறுத்த வரை உலகத்தில் இரு சாரார் தான் உண்டு. நோபெல் பரிசு பெற்ற மிகச்சிலர், நோபெல் பரிசு பெறாத மற்ற அனைவர். நாங்கள் பின்னவர்களைப் பற்றி கருத்து எதுவும் தெரிவிப்பதில்லை ‘, என்றார் அவர்.

m.sundaramoorthy@vanderbilt.edu

sankarpost@hotmail.com

Series Navigation

மு. சுந்தரமூர்த்தி