जीवनगाणे – ५

जीवनगाणे - १
जीवनगाणे - २
जीवनगाणे - ३
जीवनगाणे - ४

फ्रॅन्सीस क्रीक

फ्रॅन्सीस हॅरी कॉम्टन क्रीक. जन्म ८ जून १९१६ रोजी इंग्लंडमधील वेस्टन फॅवेल, नॉर्दम्टन इथे. हॅरी क्रीक (१८८७ – १९४८) आणि ऍनी एलिझाबेथ क्रीक या दांपत्याचा सर्वात मोठा मुलगा म्हणजे फ्रॅन्सीस क्रीक. इंग्लंडमधल्या नॉर्दम्प्टनजवळच्या वेस्टन फॅवेल या खेड्यात फ्रॅन्सीसचा जन्म झाला. तिथे त्यांच्या वडलांचा पादत्राणांचा वडिलोपार्जित कारखाना होता. फ्रॅन्सीसचे आजोबा वॉल्टर ड्रॉब्रीज क्रीक (१८५७ – १९०३) हे एक हौशी निसर्गशास्त्रज्ञ होते. त्यांनी फोरामिनिफेरा या एकपेशीय जीवाच्या स्थानिक जातीचे सर्वेक्षण करून त्याचा अहवाल डार्विनच्या सिद्धांताला अनुसरून लिहिलेला आहे. त्यांच्या या योगदानामुळे गोगलगाईच्या दोन जातींचे नामकरण देखील या आजोबांच्या नावावरून झालेले आहे.

लहान वयातच फ्रॅन्सीसला विज्ञानात ऋची वाटू लागली. उपलब्ध पुस्तकातून मिळेल तेवढी माहिती फ्रॅन्सीसने मिळवली. पालक या नात्याने आईवडिलांनी फ्रॅन्सीसला त्या काळातल्या तिथल्या रीतीप्रमाणे चर्चमध्ये नेले. परंतु वयाच्या १२व्या वर्षीच धार्मिक श्रद्धेपेक्षा वैज्ञानिक संशोधनाकडे आपल्याला जास्त ओढा आहे हे ध्यानात आल्यामुळे आपल्याला चर्चमध्ये वगैरे जायचे नाही असे फ्रॅन्सीसने जाहीर केले. नॉर्दम्टन ग्रामर स्कूलमध्ये फ्रॅन्सीसचे शिक्षण सुरू झाले. वयाच्या १४व्या वर्षी लंडनच्या हिल मिल स्कूलमध्ये शिष्यवृत्तीवर तो दाखल झाला. आपला जिवलग मित्र जॉन शिल्स्टन याच्यासमवेत तिथे त्याने गणित, भौतिकी आणि रसायन या विषयांचे अध्ययन केले. संस्थेच्या ७ जुलै १९३३ या स्थापनादिनी त्याला रसायनशास्त्रातील वॉल्टर नॉक्स पारितोषिक विभागून मिळाले.

वयाच्या २१व्या वर्षी म्हणजे १९३६ मध्ये युनिव्हर्सिटी कॉलेज लंडनमधून फ्रॅन्सीसला भौतिकीची बी. एस. सी. ही पदवी मिळाली. बहुधा लॅटीनचा अभ्यास न केल्यामुळेच त्याला केंब्रीजमध्ये जागा मिळू शकली नाही. नंतर ‘गॉनव्हील ऍंड केयस कॉलेज’ इथे पी. एच. डी. चा विद्यार्थी तसेच फेलो म्हनून मानाचे पद फ्रॅन्सीसला मिळाले. मुख्यत्वेकरून क्रीक यांनी कॅव्हेंडीश लॅबोरेटरी, मेडीकल रीसर्च कौन्सिल(MRC) आणि केंब्रीजच्या रेण्वीय जीवशास्त्र प्रयोगशाळेत काम केले. युनिव्हर्सिटी कॉलेज लंडन तसेच चर्चिल कॉलेज इथे ते मानद सदस्य – फेलो होते.

लंडन विद्यापीठातून एडवर्ड नेव्हील द कोस्टा आंद्रादे इथे उच्च तापमानाच्या पाण्याची व्हिस्कॉसिटी मापन करण्याच्या संशोधन प्रकल्पावर त्यांनी पी. एच. डी. चे काम सुरू केले. ‘कल्पनातीत रटाळ समस्या’ असे या विषयाचे वर्णन त्यांनी नंतर केलेले आहे. परंतु मध्येच दुसरे महायुद्ध उद्भवले. महायुद्धातल्या बॅटल ऑफ ब्रिटन या गाजलेल्या लढाईच्या दरम्यान त्यांच्या प्रयोगशाळेतल्या छतातून एक बॉंब आत आला आणि त्यांची उपकरणे उद्ध्वस्त झाली. भौतीकीकडून मग क्रीक दुसर्‍या विषयाकडे वळले.

युद्धकाळात त्यांनी नौदलाच्या संशोधन प्रयोगशाळेत काम केले. इथे अनेक मान्यवर शास्त्रज्ञांचा एक गट उदयास आला. डेव्हीड बेट्स, रॉबर्ट बॉईड, जॉर्ज डेकन, जॉन गन, हॅरी मॅसी आणि नेव्हील मॉट हे त्यापैकी काही शास्त्रज्ञ. इथे त्यांनी चुंबकीय आणि स्फोटक सुरुंगांवर काम केले. जर्मन सुरुंगशोधकांना सापडू न शकणार्‍या नव्या सुरुंगांच्या आरेखनासाठी हे संशोधन उपयुक्त ठरले.

१९४७ मध्ये क्रीक यांनी जीवशास्त्राचा अभ्यास सुरू केला. जीवशास्त्रात शिरलेल्या काही महत्त्वाच्या भौतिकी शास्त्रज्ञांमध्ये फ्रॅन्सीस क्रीक यांचे नाव घ्यावे लागेल. राडारसारख्या उपकरणांच्या शोधामुळे नव्याने महत्त्व प्राप्त झालेल्या सर जॉन रॅंडल यांच्यामुळे भौतिकशास्त्रज्ञांचा हा जीवशास्त्रातला प्रवेश किंवा शिरकाव शक्य झाला. ‘सुंदर आणि साध्यासरळ’ अशा भौतिकीकडून ‘अब्जावधी वर्षांच्या उत्क्रांतीमधून नैसर्गिक निवडीतून उत्पन्न झालेल्या क्लिष्ट रासायनिक घडामोडी’शी आता त्यांना जुळते घ्यावे लागले. आपल्या जीवनातला हा बदल ते ‘पुनर्जन्म’ असा वर्णन करतात. भौतिकीने त्यांना बरेच काही शिकवले. जीवशास्त्रासारख्या विज्ञानाच्या इतर शाखातही अशीच प्रगती करता येईल असा काहीसा अतिरेकी आत्मविश्वास किंवा गर्व त्यांच्या मनात उत्पन्न झाला होता. जीवशास्त्रात निर्माण होणार्‍या प्रचंड समस्यांमुळे इतर जीवशास्त्रज्ञांच्यापुढे जसे दडपण येत असे तसे (उपरोल्लेखित अतिरेकी आत्मविश्वासामुळे वा गर्वामुळे) आपल्यावर दडपण येत नसे याला कारण भौतिकीत पूर्वी मिळालेले यश नाही तर भौतिकशास्त्राने अंगी बाणलेला हा दृष्टीकोन आहे आणि त्यामुळेच धडाडीने काम करण्यास आपण उद्युक्त होत असू असे त्यांना वाटत असे.

निर्जीव रेणू सजीवतेकडे कशी वाटचाल करतो, मेंदूतले मन कसे सजग होते अशी जीवशास्त्रातील न उलगडलेली कोडी सोडवण्यात क्रीक यांना स्वारस्य होते. या विषयातील आपल्या प्राविण्यामुळे आपण या मुद्द्यावरील तसेच जैवभौतिकी या विषयातील संशोधनासाठी इतरांपेक्षा अधिक पात्र आहोत असे क्रीक यांना वाटत असे. या वेळी त्यांच्यावर लीनस पाउलींग आणि अर्विन श्रोडिंजर यांचा प्रभाव पडला. आता त्यांचा भौतिकीकडून जीवशास्त्राकडे प्रवास सुरू झाला होता. पेशीतील जैविक माहितीचा साठा करून ठेवण्यासाठी आवश्यक असलेले रचनास्थैर्य देण्यास रेणूतील कोव्हॅलंट बंध सक्षम आहेत असे सैद्धान्तिक पाठ्यपुस्तकात म्हटलेले होतेच.

आता पेशीतला नक्की कोणता रेणू जैविक माहिती साठवतो हे प्रयोगानेच उलगडून दाखवणे बाकी होते. डार्विनचा ‘नैसर्गिक निवडीमार्फत उत्क्रांती’चा सिद्धान्त, ग्रेगॉर मेंडेलचे जीवोत्पत्तीशास्त्र आणि जीवोत्पत्तीशास्त्राच्या रेण्वीय पातळीवरचे ज्ञान याचा जर संगम झाला तर जीवाचे रहस्य उलगडता येईल असे क्रीक यांना वाटत असे. त्यांचा दृष्टीकोन एवढा सकारात्मक होता की लौकरच जीव परीक्षानळीतच निर्माण करता येईल असे त्यांना वाटत असे. परंतु त्यांचे सहकारी संशोधक एस्थर लेडरबर्ग यांच्या मते क्रीक जरा जास्तच आशावादी होते.

प्रथिनासारखा अजस्त्र रेणू हाच जैव रेणू असणार हे एव्हाना स्पष्ट झाले होते. परंतु हेही चांगलेच ठाऊक झाले होते की प्रथिन रेणू हाच रचनात्मक आणि सक्रीय रेणू आहे आणि काही प्रथिने पेशीमधील विकरसदृश प्रक्रिया घडवून आणतात. १९४०च्या दशकात आणखी एका अजस्त्र रेणूकडे निर्देश करणारे पुरावे आढळून आले. रंगसूत्राचा एक प्रमुख घटक असलेला पेके रेणू हा तो जैव माहितीचे घबाड बाळगणारा लबाड रेणू असल्याचा संशय होता. आता हा संशयित चोर पकडायचा कसा?

१९४४ साली एव्हेरी- मॅक्लीऑड-मॅकार्टी प्रयोगात ओस्वाल्ड एव्हेरी आणि त्यांचे सहकारी यांनी दाखवून दिले की एक विशिष्ट पेके रेणू जंतूच्या शरीरात घुसवून की त्या जंतूत दृश्यमान असे कायिक बदल घडवून आणता येतात. याचाच अर्थ असा की पेकेचा रेणू कायिक गुणधर्माच्या माहितीचा साठा बाळगून असतो. परंतु इतर काही प्रयोगात आढळून आले की पेकेच्या रेणूची रचना अगदी अनाकर्षक असून ती काहीशी घरबांधणीतल्या बांबूच्या परातीसारखी म्हणजे अमर्याद लांबरुंद शिडीसारखी आहे. आणि त्यापेक्षा प्रथिनांची रचना जास्त आकर्षक आहे. त्यामुळे पेके रेणू काही काळ तसा दुर्लक्षितच राहिला.

पेशीद्रवाचे (सायटोप्लाझम) चे भौतिक गुणधर्म यावरच्या संशोधनावर क्रीक यांनी केंब्रीजमधल्या स्ट्रेन्जवेज लॅबोरेटरीत दोन वर्षे काम केले. ऑनर ब्रिजेट फेल हे इथे प्रमुख होते. मेडिकल रीसर्च कौन्सिलची विद्यार्थीदशा लाभलेला हा दोन वर्षांचा काळ मोठा सुखाचा होता.

नंतर त्यांनी कॅव्हेंडीश लॅबोरेटरीत मॅक्स पेरूट्झ आणि जॉन केंड्र्यू यांच्या मार्गदर्शनाखाली संशोधन सुरू केले. केंब्रीजची ही कॅव्हेंडीश प्रयोगशाळा वयाच्या २५व्या वर्षीच १९१५ सालचे नोबेल मिळालेल्या सर लॉरेन्स ब्रॅग यांच्या सर्वसाधारण मार्गदर्शनाखाली चालवली जात होती. आघाडीचे अमेरिकन रसायनशास्त्रज्ञ लीनस पाउलिंग यांना मागे टाकण्याच्या प्रयत्नात क्रीक इत्यादींना मिळालेल्या यशाचे श्रेय सर ब्रॅग यांना दिले जाते. प्रोटीन्सच्या आल्फा हेलिक्स रचनेचे गूढ उकलण्यात ब्रॅग यांना पाउलींगने चुरशीच्या स्पर्धेत मागे टाकल्यामुळे ब्रॅगसाहेब थोडेसे दुखावले गेले होते. स्पर्धेमुळे, मत्सरामुळे, पारितोषिकामुळे वैज्ञानिक प्रगतीचा वेग वाढतो तो असा. सरावाच्या वेळी धावपटूचा वेग पेसमन वाढवतात तसा.

फ्रॅन्सीस क्रीक मनाच्या योग्य सकारात्मक अवस्थेत, योग्य तेथे म्हणजे केंब्रिजमधील मॅक्स पेरूट्झ यांच्या प्रकल्पात योग्य वेळी दाखल झाले होते. क्रीकनी क्षकिडीप्र पद्धतीने प्रथिनांवर संशोधन सुरू केले. सैद्धान्तिक दृष्ट्या प्रथिने आणि पेके सारख्या भल्याथोरल्या रेणूच्या अभ्यासाची संधी क्षकिडीप्र पद्धतीमुळे चालून आली खरी, पण! अशा अवाढव्य रेणूंच्या क्षकिडीप्र स्फटीकाध्ययनात काही गंभीर तांत्रिक समस्या होत्या.

त्याच वेळी ब्रॅगसाहेबांची कॅव्हेंडीश प्रयोगशाळा लंडनच्या किंग्ज कॉलेजच्या जॉन रॅंडल यांच्या मार्गदर्शनाखाली चालवलेल्या जिथे मॉरीस विल्कीन्स आणि रोझलिंड फ्रॅंकलीन संशोधन करीत होते त्या जैवभौतिकी शाखेशी देखील स्पर्धा करीत होती. आणखी एक गंमत म्हणजे रॅंडल यांनी फ्रॅन्सीस क्रीक यांना किंग्ज कॉलेजमध्ये प्रवेश दिला नव्हता. फ्रॅन्सीस क्रीक आणि मॉरिस विल्कीन्स यांची मैत्री होती. वैज्ञानिक जगतातील पुढील काही घटनांवर या दोघांतील मैत्रीचा तसेच क्रीक वॉटसन यांमधील मैत्रीचा खोल परिणाम झाला. क्रीक आणि वॉटसन हे एकमेकांना किंग्ज कॉलेजमध्येच पहिल्यांदा भेटले, दुसर्‍या महायुद्धात नौदलाच्या हपिसात भेटले असे काही ठिकाणी उल्लेख आहेत ते खरे नाही.

क्षकिडीप्र स्फटीकशास्त्राचा गणिती बाजूचा सिद्धांत क्रीक यांनी स्वतःच शिकून घेतला. हा भाग किंग्ज कॉलेजमध्ये स्टोक्स सांभाळीत होते. क्रीक यांचा हा अभ्यास चालू असतांना केंब्रिजच्या प्रयोगशाळेत प्रथिनातील ऍमिनो ऍसिडच्या साखळ्यांच्या ‘आल्फा हेलीक्स’ रचनेचे पुरावे गोळा करण्याचे संशोधन चालू होते. दंडसर्पिलाच्या प्रत्येक वलयातील ऍमिनो ऍसिडच्या साखळ्यांचे रचनेतले प्रमाण वगैरे आल्फा हेलीक्सचे त्रिमिती रचनाचित्र अचूकतेने शोधून काढतांना आपल्या सहकारी संशोधकांच्या होणार्‍या चुका किंवा त्यांच्याकडून राहणार्‍या त्रुटी क्रीक यांनी स्वतः पाहिल्या होत्या. हा एक अमोल अनुभव क्रीकला तिथे मिळाला. पुढे आपल्या पेके संशोधनात त्या त्रुटी टाळण्यासाठी हेच निरीक्षण क्रीक यांना उपयोगी पडले. रेणूतील मजबूत अशा दुहेरी कोव्हॅलंट बंधांमुळे रेणूच्या आकाराला मिळणार्याक स्थैर्याचे महत्त्व इथे क्रीक यांनी जाणले. प्रथिनात पेप्टाईड बंध तर पेकेमध्ये न्यूक्लीओटाईड्स हे काम करतात.

१९५१ साली विलीयम कोचरान आणि व्लादिमीर व्हांद यांच्या सहकार्याने क्रीकनी सर्पिलाकृती रेणूत क्ष किरणांचे डीफ्रॅक्शन कसे घडून येते याचे गणिती सूत्र उकलले. हे सैद्धान्तिक गणिती स्पष्टीकरण प्रथिनांच्या आल्फा हेलिक्समधील ऍमिनो ऍसीड्सच्या रचनेला अचूक लागू पडले. अशा तर्‍हेने पेके रेण्वीय रचना उलगडण्याची एक पायरी क्रीक यांनी पार केली. रोझलिंड फ्रॅंकलीनसोबत ही उकल करायला श्री. स्टोक्स होते हे लेखांक ३ मध्ये आपण पाहिले आहे.

आता २३ वर्षीय तरणाबांड, डॉक्टरेट मिळवलेला जेम्स वॉटसन अमेरिकेहून लंडनला येऊन क्रीकला सामील झाला. साल होते १९५१. दुसर्‍या महायुद्धातील कामामुळे क्रीक मात्र ३५ वर्षांचा झाला तरी अजून केवळ पदवीधरच होता. कोण होता हा वॉटसन?

आतापर्यंत रोझलिंड फ्रॅंकलीन ही मूळची रसायनशास्त्रज्ञा तसेच विल्कीन्स आणि क्रीक हे दोघे मूळचे भौतिकशास्त्रज्ञ यांनी जीवशास्त्रात घुसखोरी केली होती. माझे एक स्नेही आहेत. ते सॉफ्टवेअर क्षेत्रातील अनुभवी मनुष्यबळ विकासक आहेत. ते म्हणतात की आम्ही काही हॉकी खेळाडू तर काही घोडेस्वार जमा करतो. हॉकीपटूंना घोडेस्वारी शिकवतो आणि घोडेस्वारांना हॉकी शिकवतो आणि मग त्यांच्यातून पोलोचा चमू बनवतो. हा तस्साच प्रकार झाला. असो. आतापर्यंत पेके रेणूरचनेच्या उलगड्याच्या दिशेने काय प्रगती झाले यावर एक दृष्टीक्षेप टाकूयात.

१. पेशीतील जैविक माहितीचा साठा करून ठेवण्यासाठी आवश्यक असलेले रचनास्थैर्य देण्यास रेणूतील कोव्हॅलंट बंध सक्षम आहेत असे सैद्धान्तिक पाठ्यपुस्तकात म्हटलेले होते.
२. पेकेचा रेणू कायिक गुणधर्माच्या माहितीचा साठा बाळगून असतो हे ठाऊक आणि मान्य झाले होते.
३. पेके रेणूच्या क्षकिडी प्रतिमेवरून या रेणूचे त्रिमिती चित्र बनवणे बर्‍याच प्रमाणात सुकर झालेले होते आणि ही प्रतिमा त्या रेणूरेचनेचा पुरावा म्हणूनही वापरता येऊ शकत होती.
४. रेणूचे आणि त्यामधील प्रत्येक घटकाचे आकारमान ठरवण्यासाठी हाती होती फोटो-५२ साठी वापरलेल्या क्ष किरणांची नोंदलेली अचूक तरंगलांबी आणि क्ष-किरण विवर्तनाची, आकारमान वर्धनाची गणिती आकडेमोड आणि त्या आकडेमोडीतून मिळणारी रेणूची मोजमापे.
५. आता बाकी होती ती या रेणूची अचूक मोजमापांसह प्रमाणबद्ध (प्रॉपोर्शनेट आणि डायमेन्शनल) रचना करणे.

कशी केली असेल रचना? आपण त्यांच्या जागी असतो आणि वरील १ ते ४ विदा आपल्याकडे असता तर काय केले असते. यासाठी हवी होती नाटकातल्या नेपथ्यकाराची किंवा चित्रपट/चित्रवाणी क्षेत्रातील कलादिग्दर्शकाची प्रतिभा आणि ते बनवणार्‍या कारागीरांचे कसब. आपण प्रथम योग्य त्या जाडीची, योग्य त्या रुंदीची लवचिक पट्टी घेऊन त्यावर कडेला दोन उभे दंड आणि मध्ये चार वेगवेगळ्या रंगांचे दुवे दाखवणार्‍या योग्य मोजमापांच्या आडव्या साखळ्या आखल्या असत्या. या सगळ्या रचनेत काय अडचणी येणार होत्या आणि आपले कथानायक त्यावर कशी मात करणार होते? तर पुढील लेखांकात आपण जेम्स वॉटसनचा वेध घेऊ आणि ते पाहू.

क्रमशः