भाष्य : मूलभूत संशोधनावर मोहोर

जीवरक्षक औषधांपासून ते व्यावहारिक उपयुक्तता असलेल्या तंत्रज्ञानापर्यंत अनेक गोष्टींचे वरदान माणसाला लाभते. पण त्यामागे असते अथक संशोधन. पदार्थविज्ञान आणि वैद्यकशास्त्रातील ‘नोबेल’च्या मानकऱ्यांच्या संशोधन विषयाची पार्श्वभूमी आणि महत्त्व विशद करणारा लेख.

आल्बर्ट आईन्स्टाईन यांनी त्यांच्या सामान्य सापेक्षतेच्या सिद्धांतामध्ये विश्वाच्या अतिभव्य विस्तारावर ‘प्रकाश’ टाकला. परंतु अतिसूक्ष्म किंवा मायक्रो वर्ल्ड गोष्टीचे वर्णन करताना त्यांनी क्वांटम मेकॅनिक्स किंवा पुंजयांत्रिकी या विषयावरती विशेष लक्ष केंद्रित करण्याबाबत सूचना दिलेल्या होत्या. मायक्रो वर्ल्ड म्हणजे परमसूक्ष्म असे फोटॉन, इलेक्ट्रॉन आदी. त्याचं महत्त्वदेखील त्यांनी विशद केलेलं होतं. तथापि शंभर वर्षांपूर्वी या सूचनेकडे जगाने कानाडोळा केलेला होता. पुंज-यांत्रिकी हा विषय केवळ सैद्धांतिक आहे, तार्किक आहे, असं त्यावेळी वाटलेलं होतं. परंतु आईन्स्टाईन यांच्या सूचनेचे महत्त्व आता पटायला लागले आहे. वैश्विक काळाच्या पसाऱ्याला किंवा शास्त्रज्ञांच्या भाषेत ‘फॅब्रिक’ला जोडू शकणाऱ्या दुव्यांना समजून घेण्याची वेळ येऊन ठेपलेली आहे. ते अपरिहार्यच आहे म्हणाना! अल्बर्ट आइन्स्टाइन आणि त्यांचे सहकारी बोरिस पोडोलस्की, नॅथन रोझेत यांनी १९३५मध्ये याबाबतच्या सिद्धांताचे विवरण दिले होते. त्याला त्यांनी त्यांच्या आद्याक्षरां वरून ‘इ पी आर पॅराडॉक्स’ म्हटलेलं होतं.

एकाच वेळी दोन परमसूक्ष्म कण एकमेकांपासून दूर असले तरी एकमेकांवर सारखेच प्रभुत्व गाजवू शकतात. आईन्स्टाईन यांनी या गोष्टीला ‘स्पूकी ॲक्शन’ म्हटलेलं होतं. नोबेल विजेते एरविन श्रोडिंजर यांनी या शास्त्रज्ञानेदेखील या गोष्टीचे महत्त्व फार मोठे आहे, असे नमूद केले होते. आता याला इंटॅगलमेन्ट असा शब्दप्रयोग केला जातो. ही कमालीची गुंतागुंतीची बाब आहे. संशोधक जेव्हा एखाद्या कणाचे संशोधन किंवा मोजमापन करतात तेव्हा दुसऱ्या कणाचे पण तेच गुणधर्म किंवा मोजमापन असते. त्या कणासाठी वेगळा प्रयोग करायचे कारण नाही. प्रकाशाचा वेग प्रचंड असला तरी त्याला प्रवासासाठी "वेळ" द्यावा लागतो. सिग्नल हे प्रकाशापेक्षा जास्त वेगाने प्रवास करू शकत नाहीत. ‘क्वांटम मेकॅनिक्स’मध्ये एका कणापासून दुसऱ्या कणाकडे सिग्नल किंवा मेसेज द्यावा लागत नाही. त्यामुळे ‘वाया’ जाणारा वेळ वाचतो!

क्वांटम कॉम्प्युटर मध्ये क्वांटम मेकॅनिक्सचा वापर केल्यामुळे एकाच वेळी अनेक शक्यतांचा विचार आपोआप केला जातो. ओली सुकी किंवा टॉस (नाणेफेक) करताना जे नाणं हवेत फेकलं जातं ते भिरभिरत असताना सतत ‘छाप का काटा’ अशा दोन्ही शक्यतांमध्ये कुठे तरी असतं. यामुळे क्वांटम कॉम्प्युटर ज्या समस्येसाठी काही वर्षे लागणार असतात ती समस्याच काही सेकंदात सोडवतो. या विषयाचे महत्त्व या शतकात सतत वाढत जाणार आहे. हे लक्षात घेऊन नोबेल समितीने क्वांटम मेकॅनिक्स संबंधीच्या संशोधकांचा ‘नोबेल’ जाहीर करून सन्मान केला आहे.

युनिव्हर्सिटी ऑफ पॅरिस (सॅक्ले) मधील ऍलन अस्पेक्ट, युनिव्हर्सिटी ऑफ व्हिएन्ना (ऑस्ट्रिया) मधील अँटोन झायलिंगर, आणि जे. एफ. क्लॉझर असोसिएट्स मध्ये संशोधन करणारे जॉन क्लॉझर या तिघांना २०२२चा नोबेल पुरस्कार विभागून मिळणार आहे. या तिघांनीं फोटॉन कणांच्या इंटॅगलमेन्ट क्वांटम स्टेट या जटील विषयावर अनेकविध प्रयोग करून संशोधन केले आहे. क्वांटम कॉम्प्युटरमध्ये क्वांटम मेकॅनिक्सचा वापर केल्यामुळे एकाच वेळी अनेक शक्यतांचा विचार आपोआप केला जातो. यामुळे क्वांटम कॉम्प्युटर ज्या समस्येसाठी काही वर्षे लागणार असतात ती समस्याच काही सेकंदात सोडवतो. क्वांटम मेकॅनिक्सच्या संशोधनामुळे माहितीची साठवण, माहितीची ‘पाठवणी’ आणि माहितीचे संकलन अतिवेगात करता येईल. संपर्क साधनांमध्ये उच्च दर्जा प्राप्त होईल. शिवाय गोपनीय माहिती अजून कडेकोट बंदोबस्तात ठेवता येईल.

वैद्यकशास्त्रातील पायाभूत संशोधन

नवनवीन औषधे सतत बाजारात येत असतात. असाध्य विकारांवरही ती गुणकारी ठरतात आणि जीवरक्षणातही महत्त्वाची भूमिका बजावतात. पण अशा एकेका औषधांमागे किती खडतर आणि पायाभूत असे संशोधन असते, याची प्रचिती वैद्यक शास्त्रासाठी जाहीर झालेल्या ‘नोबेल’वरून येते. आपल्या सौर मालिकेतील पृथ्वी सोडून अन्य कोणत्याही ग्रहावर जीवसृष्टी नाही. मग मनामध्ये विचार येतो की मानव किंवा आदिमानव आला कोठून? लॅटिन भाषेत होमो म्हणजे मानव. ‘होमो इरेक्टर’ म्हणजे दोन पायावर चालणारे मानव, तर होमो सेपियन्स म्हणजे बुद्धी चालवणारे (‘प्रज्ञावंत’) मानव. ‘सध्या’चा मानव तीन लाख वर्षांपूर्वी आफ्रिकेत होता. तो हळूहळू अन्य जगतामध्ये संचार करू लागला. त्या सुमारास आफ्रिकेच्या बाहेर (चार लाख ते ४० हजार वर्षांपूर्वी) निअँडरथल प्रजातीचा मानवदेखील होता. त्याची शरीरयष्टी चांगली होती. हनुवटी लहान; पण भुवया आणि नाक विशाल होते. उंची दीड ते पावणेदोन मीटर होती. होमो सेपियन्स आणि निअँडरथल यांचा आदिमानव सामाईक असावा असं मानतात. तथापि निअँडरथल मानव अनेक कारणांमुळे चाळीस हजार वर्षांपूर्वी नामशेष झाला. होमो सेपियन्स तगून राहिले. रशिया, क्रोएशिया, स्पेन आणि जर्मनीमध्ये उत्खनन करताना अतिप्राचीन आदिमानवाचे पुरातत्वीय अवशेष, कलाकृती, सांगाडे आणि कवट्या सापडलेल्या आहेत. जर्मनीमध्ये १८५६मध्ये निअँडरथल मानवाचा पहिला सांगाडा सापडला. त्यातील हाडांचे स्वरूप आणि आकार यांचा अभ्यास करता येतो. परंतु अशा प्रकारच्या पुराव्यांमध्ये काही ना काही त्रुटी असतात. आता डीएनएची क्रमवारी शोधण्याचे तंत्र विकसित झालेले आहे. त्यामुळे मानवाच्या उत्क्रांतीचा मागोवा जरा अचूकतेने घेता येतो.

आपला आणि आदिमानवांचा निश्चित संबंध काय असेल, हे जाणून घ्यायचे असेल तर ते काम रेण्विय (मोलेक्युलर) पातळीवर करायला हवे, असे जर्मनीच्या ‘मॅक्स प्लॅन्क इन्स्टिट्यूट फॉर इव्होल्यूशनरी अँथ्रोपॉलॉजी’ (लिपझिग)मध्ये संचालक असणारे स्वीडिश शास्त्रज्ञ स्वांते पाबो यांनी ठरवले. या संशोधनाबद्दल त्यांना २०२२चे वैद्यकशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक जाहीर झाले आहे. या आंतरविद्याशाखीय शास्त्रामध्ये नामशेष झालेल्या मानवाच्या जनुकांचे संशोधन होते. याला ‘पॅलिओजिनॉमिक्स’ म्हणतात.

प्रगत मानवाच्या निर्मितीचा शोध घेताना प्रो. पाबो आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी निअँडरथल मानवाच्या डीएनएची आणि चिंपांझीसह अनेक कपीवर्गीय प्रजातींच्या डीएनएची क्रमवारी शोधली. त्यांना २०१०मध्ये संगणकाच्या साहाय्याने ‘मिसिंग’ (लुप्त झालेली) डीएनएची क्रमवारी पुनर्संचयित करता आली. सैबेरियातील एका उंच पर्वतावरील अतिथंड गुहेमध्ये २००८मध्ये अतिप्राचीन मानवाची (‘होमिनिन’ची) छोटी बोटांची हाडे मिळाली. त्यातील डीएनएच्या नमुन्यात इ पी इ एस - १ हे जनुक होते. ते चाळीस हजार वर्षांपूर्वी पासून आजच्याही तिबेटी लोकांच्या जनुकांमध्ये मिळाले. यामुळे ते विरळ हवेत ४० टक्के कमी ऑक्सिजन असलेल्या उंच पर्वराजींमध्ये सहज वस्ती करून राहातात. गरम हवा असलेल्या आफ्रिका खंडातून बाहेर पडलेल्या प्राचीन मानवाला उंच पर्वतांवर थंड हवेत, वेगवेगळ्या जीव-जंतूंच्या प्रादुर्भावाला तोंड देता आले कारण ‘नैसर्गिक निवड’ तर आहेच; पण त्यांच्याकडे योग्य जनुकांचे संक्रमण झाले असावे.

अतिप्राचीन काळच्या ‘डीएनए’वर जीवाणू आणि बुरशी वाढणे शक्य असते. तसेच काही रासायनिक बदल होऊन जनुकांचे तुकडे पडतात. उत्खनन करताना प्राचीन हाडांना संशोधकांचे हात लागतात आणि त्यांचाच डीएनए त्या हाडांना चिकटू शकतो. तेव्हा हे संशोधन सावधगिरीने करावे लागते. आधुनिक मानवाच्या जिनॉममध्ये गुणात्मक बदल झाला. तसेच काळाच्या ओघात नष्ट झालेल्या जनुकांचा छडा लागून जणू एखादे क्लिष्ट ‘जिगसॉ पझल’ सुटत गेले! आणि मानवप्राणी कशामुळे प्रगत होत गेला त्याचा छडा लागत गेला. निअँडरथलच्या अनेक जनुकांची (डीएनएची) क्रमवारी आधुनिक मानवामध्ये दिसून आली. ती सुमारे एक ते चार टक्के होती. याचा अर्थ निअँडरथल आणि आधुनिक काळातील युरोपियन आणि आशियाई वंशाच्या मानवांमध्ये सहजीवन/सहअस्तित्व किंवा परस्पर प्रजननाची पद्धत होती, हे लक्षात येईल. दोन्ही प्रजाती आठ लाख वर्षांपूर्वी एका कालखंडात होत्या. आजचा आधुनिक मानव सागर पार करू शकतो. अंतराळात झेप घेऊ शकतो.

प्रो. स्वांते पाबो यांच्या शोधामुळे आपल्याला शरीरक्रिया-विज्ञान (फिजिओलॉजी) अधिक चांगल्या पद्धतीने कळून काही नवीन औषधांचा शोध घेता येईल. स्वांते पाबो यांच्या वडिलांनाही (सुने बर्गस्ट्रॉम, स्वीडन) १९८२मध्ये ‘प्रोस्टाग्लान्डिन्स’ या विलक्षण रसायनाच्या संशोधनाबद्दल हा सन्मान मिळालेला होता.