१०० वर्ष पुरानो एउटा खोज जसका कारण अचेल पनि धेरैले नोबेल पुरस्कार पाइरहेका छन्

मङ्गल गृहको मरुभूमिमा एउटा रोबट जवाफको खोजीमा थियो। सन् २०१२ मा नासाको 'क्युरिओसिटी रोभर'ले बालुवाको सानो थुप्रो उठाएर त्यसलाई लियो र एक्सरेको प्रयोग गरी विस्फोट गरायो।

यो साहसी रोबट त्यो बालुवा केबाट बनेको हो भन्ने पत्ता लगाउन लागेको थियो, जसबाट मङ्गल ग्रहमा विगतमा पानीको उपस्थिति भएको बारेमा जानकारी प्राप्त हुन सक्थ्यो। त्यस्तो किनभने धुलाम्मे रातो मरुभूमिमा पानी धेरै पहिल्यै हराइसकेको थियो।

सन् १९१५ मा झन्डै एक शताब्दीअघि बाबुछोरा विलिअम र लरेन्स ब्र्यागको टोलीले एक्सरे क्रिस्टलोग्राफीमा गरिएको कामका लागि भौतिकशास्त्रको नोबेल पुरस्कार जितेका थिए। यो प्रविधिले क्रिस्टलमा एक्सरे परेर कसरी 'डिफ्र्याक्ट' (विवर्तित) हुन्छ भनेर अध्ययन गरेर क्रिस्टलको आणविक र मलेक्युलर संरचना पत्ता लगाउन सम्भव बनाउँछ।

सानो प्रोटीनदेखि धातुसम्मका थुप्रै पदार्थहरूले क्रिस्टल बनाउन सक्छन् र एक्सरे क्रिस्टलोग्राफी विभिन्न प्रकारका पदार्थहरू कसरी बनेका छन् भन्ने कुरा खुलासा गर्नको लागि प्रमुख मानक बनेको छ।

मङ्गल ग्रहमा अनुसन्धान, पृथ्वीमा प्रतीक्षा

मिशिगन स्टेट यूनिभर्सिटीका माइकल भेल्बेल मङ्गल ग्रहमा रहेको 'क्युरिओसिटी'बाट प्राप्त हुने डेटाको लागि यहाँ पृथ्वीमा उत्सुकताका साथ पर्खिरहेका थिए। अर्को ग्रहमा एक्सरे क्रिस्टलोग्राफी गरिएको त्यो पहिलो पटक थियो।

"म सधैँ मिशनको छायाजस्तो बनेर बसेको थिएँ," भेल्बेल सम्झिन्छन्।

'क्युरिओसिटी'का विश्लेषणहरूले मङ्गल ग्रहमा रहेका खनिजहरूमा भएको पानीको मात्रासम्बन्धी विवरणहरू सार्वजनिक गरे, जसले यो मान्यतालाई थप विश्वासयोग्य बनाएको छ। यद्यपि प्रमाणित नभएको भए पनि मङ्गल ग्रहमा केही लाख वर्ष अगाडिसम्म पनि ठूलो पानीका भण्डारहरू थिए भन्ने कल्पना गरिएको थियो।

"अन्ततः अब हामीले त्यसको बुझाइ पाउन थालेका छौँ," भेल्बेल भन्छन्।

कुन वस्तु केबाट बनेको हो भन्ने थाहा पाउँदा हामीले अद्भुत कामहरू गर्न सक्ने सम्भावना रहन्छ। आणविक र मलेक्युलर संरचनाको विश्लेषणले वैज्ञानिकहरूलाई औषधि डिजाइन गर्न, डीएनएको रहस्य पत्ता लगाउन र अझ राम्रा ब्याटरीहरू बनाउन मद्दत गरेको छ।

यो प्रविधिले थुप्रै नोबेल पुरस्कारहरू जित्न भूमिका खेलेकाले एक्सरे क्रिस्टलोग्राफी कति महत्त्वपूर्ण छ भनेर तपाईँ बुझ्न सक्नुहुन्छ। केहीले यसको सहयोगमा पुरस्कार जित्ने वैज्ञानिकहरूको सङ्ख्या दुई दर्जनभन्दा बढी पुगेको बताएका छन्। तर पनि थोरै मानिसहरूलाई यो प्रविधि वास्तवमै कति अद्भुत छ भन्ने थाहा छ।

नियमित ढाँचाहरू

यो प्रविधि क्रिस्टलहरूमा भर पर्छ किनभने जब तपाईँ एक्सरेहरूलाई क्रिस्टलको सुसङ्गठित संरचनामा चम्काउनुहुन्छ, नियमित विवर्तन ढाँचा प्राप्त हुन्छ। यसमा सम्बन्धित पदार्थको रासायनिक स्वरूपसँग मेल खाने गरी विशेष चिह्नहरू हुन्छन्।

तर प्रोटीनजस्ता तत्त्वहरूसँग काम गर्दा ती क्रिस्टलहरू बनाउनु चुनौतीपूर्ण हुन सक्छ। सबै परिस्थिति एकदमै मिल्नुपर्ने हुन्छ।

क्रिस्टल स्टार्बर्ड नर्थ क्यारलाइना विश्वविद्यालय च्यापल हिलकी एक 'क्रिस्टलोग्राफर' हुन्। कहिलेकाहीँ एउटा काम गर्नुअघि सयौँ पटक विभिन्न रसायन, तापक्रम वा आर्द्रताको स्तर प्रयोग गरेर प्रयास गर्नुपर्ने उनले बताइन्। "म त्यस्तो मानिस हुँ जसलाई ढिला भए पनि सन्तुष्टि मिल्नुमा केही समस्या छैन," उनी हाँस्दै भन्छिन्।

यो भावना राम्रोसँग बुझ्न सक्ने अर्की वैज्ञानिक डोरोथी होज्किन हुन्। सन् १९३० को दशकदेखि सुरु गरी उनले ३४ वर्षसम्म एक्सरे क्रिस्टलोग्राफी प्रयोग गरेर इन्स्युलिनको संरचना पत्ता लगाउन काम गरिन्। इन्स्युलिन भनिने होर्मोनले रगतमा चिनीको स्तर नियन्त्रण गर्न मद्दत गर्छ।

होज्किनको हकमा विशेष गरी इन्स्युलिनका क्रिस्टलहरू प्राप्त गर्नु कठिन थिएन। तर इन्स्युलिनमा ७८८ वटा भन्दा धेरै अणुहरू रहेका कारण प्रारम्भिक एक्सरे क्रिस्टलोग्राफी प्रविधिहरू प्रयोग गरेर पूरै संरचना नक्साङ्कन गर्न उनलाई धेरै समय लाग्यो।

उनको यो उपलब्धिले मधुमेहको उपचारका लागि इन्स्युलिनको ठूलो मात्रामा उत्पादन गर्न सजिलो बनायो। मधुमेह भएको अवस्थामा शरीरले इन्स्युलिन उत्पादन गर्न सक्दैन।

"उनी एकदमै ठूलो प्रेरणा थिइन्," होज्किनलाई चिन्ने अक्सफोर्ड विश्वविद्यालयकी एल्स्पेथ गार्मनले भनिन्।

खारिँदै महिला

धेरै महिलाहरू एक्सरे क्रिस्टलोग्राफीमा उत्कृष्ट रहेका गार्मनले बताइन्।

होज्किन बाहेक रोजलिन्ड फ्र्याङ्कलिन पनि थिइन् जसको डीएनएको अत्यन्तै महत्त्वपूर्ण एक्सरे विवर्तनको तस्बिरलाई फ्रान्सिस क्रिक, जेम्स वाट्सन र मोरिस विल्किन्सले डीएनएको जटिल संरचना पत्ता लगाउन प्रयोग गरेका थिए।

त्यसका लागि उनीहरूले सन् १९६२ मा चिकित्सातर्फको नोबेल पुरस्कार प्राप्त गरेका थिए। फ्र्याङ्कलिनले कहिल्यै त्यो उपलब्धिका लागि पर्याप्त श्रेय नपाएको धेरैले तर्क गर्छन्।

एक्सरे क्रिस्टलोग्राफी पछिल्ला नोबेल पुरस्कार विजेताहरूका अनुसन्धानहरूमा पनि संलग्न रहँदै आएको छ। त्यसमा सन् २०२० को रसायनशास्त्रतर्फको नोबेल पुरस्कार पनि पर्छ, जुन जीनोम सम्पादन प्रविधिका लागि दिइएको थियो र यो आरएनएको क्रिस्टलोग्राफिक अध्ययनसँग सम्बन्धित छ।

एक्सरे क्रिस्टलोग्राफीको एउटा अत्यन्तै महत्त्वपूर्ण प्रयोग औषधिको अनुसन्धानमा हुन्छ। यसले वैज्ञानिकहरूलाई सिकलसेल रोग र केही प्रकारका क्यान्सरको उपचारका लागि औषधि पत्ता लगाउन मद्दत गरेको छ।

"एक्सरे क्रिस्टलोग्राफी…ले यस्ता तस्बिरहरू दिन्छ जसले यौगिक कसरी मोलिक्यूलसँग बाँधिन्छ भनेर देखाउँछ," ब्रिटेनको इन्स्टिट्यूट अफ क्यान्सर रिसर्चअन्तर्गतको सेन्टर फर क्यान्सर ड्रग डिस्कभरी'का प्रमुख रब भ्यान मोन्टफोर्टले भने।

अनुसन्धानकर्ताहरूले ब्याटरीका सामग्रीहरूको अध्ययन गर्न पनि एक्सरे क्रिस्टलोग्राफी प्रयोग गरेका छन्। त्यस्तो प्रविधि जीवाश्म इन्धनबाट हरित ऊर्जातर्फको रूपान्तरणका लागि अत्यावश्यक मानिन्छ।

लिथिअम-आयन ब्याटरीहरूले लिथिअम आयनहरूलाई विभिन्न तहहरूबीच यात्रा गर्न दिने प्रक्रियामार्फत् काम गर्छन्, जुन प्रक्रियाबाट तिनीहरू 'चार्ज' र 'डिस्चार्ज' हुन्छन्।

"यी ब्याटरीहरूको लामो जीवनका लागि त्यो संरचना जोगाएर राख्नु अत्यन्तै महत्त्वपूर्ण हुन्छ," यूकेको वैज्ञानिक केन्द्र डायमन्ड लाइट सोर्सका क्रिस्टलोग्राफी विज्ञान समूह प्रमुख फिल च्याटरले भने।

तर ती तहहरू समयसँगै खस्किन सक्छन् र एक्सरे क्रिस्टलोग्राफीले त्यो बिग्रिने प्रक्रिया कसरी हुन्छ भन्ने कुरालाई ठ्याक्कै देखाउन सक्छ।

धूमकेतु बरफ नजिकबाट नियाल्दा

मलेक्युलर संरचनाको भविष्यवाणी गर्ने आर्टिफिशल इन्टेलिजन्स (एआई)को क्षमताले एक्सरे क्रिस्टलोग्राफीको आवश्यकतालाई घटाउन सक्ने केहीले तर्क गरेका छन्। तर एआईले ठिकसँग भविष्यवाणी गर्न नसक्ने अझै पनि धेरै संरचना रहेको भन्दै स्टार्बर्ड सावधानी अपनाउन आग्रह गर्छिन्।

"मलाई लाग्छ मानिसहरूलाई यो भ्रम छ कि क्रिस्टलोग्राफी अब छिट्टै सकिने छ किनभने हामीसँग एआई छ। तर हामी त्यो स्तरमा पुग्नबाट अझ धेरै टाढा छौँ," उनी भन्छिन्।

बुबाछोरा ब्र्याग सायद यो सुनेर खुसी हुने थिए। अनि भविष्यमा एक्सरे क्रिस्टलोग्राफीका उपकरणहरू अझ रोमाञ्चक हुन सक्ने छन्। भेल्बेलले एउटा उपकरण हाम्रो सूर्यको परिक्रमा गरिरहेको टाढाको धूमकेतुमा पठाउन सुझाव दिए।

"वाह। म हेर्न चाहन्छु धूमकेतुको बरफ कस्तो देखिन्छ," उनले भने। नजिकबाट अध्ययन गर्न सकेमा फेला पार्न सकिने ती अनौठा यौगिकहरूको मिश्रणको उनले उत्सुकतापूर्वक वर्णन गरे।

"मलाई लाग्छ त्यो साँच्चिकै रोमाञ्चक हुने छ।"

यो सामग्री नोबेल प्राइज आउटरीच र बीबीसीको सहउत्पादन हो।

बीबीसी न्यूज नेपाली यूट्यूबमा पनि छ। हाम्रो च्यानल सब्स्क्राइब गर्न तथा प्रकाशित भिडिओहरू हेर्न यहाँ क्लिक गर्नुहोस्। तपाईँ फेसबुक, इन्स्टाग्राम र ट्विटरमा पनि हाम्रा सामग्री हेर्न सक्नुहुन्छ। अनि बीबीसी नेपाली सेवाको कार्यक्रम बेलुकी पौने नौ बजे रेडिओमा सोमवारदेखि शुक्रवारसम्म सुन्न सक्नुहुन्छ।