विशेष : शास्त्रज्ञांची ‘ग्लोबल वॉर्निंग’

-डॉ. अनिल लचके

यंदाच्या ‘नोबेल’च्या मानकऱ्यांनी काढलेल्या निष्कर्षांमुळे अधोरेखित झाली आहे ती पृथ्वीचं तापमान वाढू नये, यासाठी भगीरथ प्रयत्नांची आवश्यकता. त्यांच्यासह इतरही विजेत्यांच्या संशोधनांचे मर्म विशद करणारा लेख.

“हवामान विभागाचा जोरदार वृष्टी होईल, असा अंदाज आहे ना? मग छत्री न घेता बाहेर पडायला हरकत नाही!” हा विनोद लोक ऐकवतात. हवामानाचा अंदाज अनेकदा हमखास चुकतो. कारण एखाद्या ठिकाणचे हवामान हे अनेक घटकांवर अवलंबून असते. हवामानाची चंचलता आपल्याला ठाऊक आहे. हवामानशास्त्र विषय आंतरविद्याशाखीय आहे. तरी या क्षेत्रात भौतिकीशास्त्रज्ञांनी सुरवातीपासून संशोधन केलंय. हवामानशास्त्र आणि ग्लोबल वॉर्मिंगविषयक प्रदीर्घ काळ संशोधन करणारे शुकुरो मनाबे (जपान, प्रिन्स्टन युनिव्हर्सिटी, यूएसए येथे कार्यरत) क्लाऊस हॅसलमन (मॅक्स प्लॅन्क युनिव्हर्सिटी, जर्मनी) आणि जॉर्जिओ पॅरिसी (सॅपिंझे युनिव्हर्सिटी, इटली) हे तिघे २०२१चे भौतिकीशास्त्रातील नोबेल मानकरी ठरलेत. मनाबे आणि हॅसलमन हे ९० वर्षांचे असून अद्यापही कार्यरत आहेत! या मानकऱ्यांनी जागतिक हवामानाचे एक प्रारूप (मॉडेल) तयार केलंय. त्यावरून हळूहळू ग्लोबल वॉर्मिंग होतेय, पृथ्वी तापते आहे, या कल्पनेला पुष्टी मिळत आहे.

ग्लोबल वॉर्मिंगची आपत्ती येणार ही भीती लोकांच्या मनात असते. यामुळे प्राणहानी-वित्तहानी होते. शेती उत्पन्न, व्यापार, दळणवळण, रोजगार, मासेमारी ... अशा अनेक गोष्टींवर त्याचा विपरीत परिणाम होऊ शकतो. जोसेफ फॉरिअरने १८२४मध्ये सूर्याकडून ‘डार्क हिट’ (इन्फ्रा रेड प्रारण) येते. परिणामी पृथ्वी उबदार राहते, असं म्हटले होते. स्वान्त अऱ्हेनसने १८९६मध्ये ‘ग्रीन हाऊस इफेक्ट’ची कल्पना मांडली. पृथ्वीवर कार्बन डायऑक्साईडचे प्रमाण दुप्पट झाल्यास वसुंधरेचे तापमान दोन अंश से. ने वाढेल असं शुकुरे मनाबे यांनी १९६७मध्ये गणिताच्या आधारे सांगितले. एडवर्ड लॉरेन्झनी हवामानाच्या प्रदीर्घकाळातील बदल गुंतागुंतीचे असून त्याला ‘बटरफ्लाय इफेक्ट’ हे नाव दिलं. सागरातील परागकण हे पाणी आणि ‘ब्राउनियन मूव्हमेन्ट’ मुळे हळूहळू एकत्रित होतात, त्याप्रमाणे अनेक घटक वसुंधरेचे तापमान वाढवण्यासाठी एकत्रित परिणाम साधतात, असं हॅसलमन म्हणतात. अनेक घटक काही ना काही परिणाम साधतात, म्हणून हवामानाचा अचूक अंदाज वर्तवणे आव्हानात्मक आहे. क्लाऊस हॅसलमन यांनी १९०१ ते २००५ या कालखंडाचे भाग पाडले. त्यानुसार जगातील हजारो विभागात उणे ०.१५ ते +०.१५ अंश से. सरासरी फरक कुठे पडलाय, याचा गणिताच्या आधारे मागोवा घेतला. यावरून एक प्रारूप तयार होऊन ग्लोबल वॉर्मिंगला पुष्टी मिळत आहे, हे सूचित झाले. पृथ्वीचे तापमान वाढू नये म्हणून सर्व पातळ्यांवर भगीरथ प्रयत्नांची आवश्यकता आहे, असे निष्कर्ष या वर्षीच्या मानकऱ्यांनी काढलेले आहेत.

स्पर्शाची संवेदना आणि मेंदू

गुरुजींनी विद्यार्थ्याच्या पाठीवर मारलेली थाप हा एखादा धपाटा किंवा एक शाबासकी असू शकते. हा स्पर्श वेदनेचा वा आनंददायी असू शकतो. गुरुजींच्या आविर्भावावरून आपल्याला ते ओळखता येत असले, तरी त्यासाठीचं आकलन मेंदू करून देतो. स्पर्शज्ञान ही गुंतागुंतीची प्रक्रिया आहे. हिरवळीवरून अनवाणी चालताना दंव, गवताचा गारसर स्पर्श, पायाला गवताची पाती सुखावह वाटत असतात. त्याचवेळी ऑक्टोबरमधील तळपत्या उन्हाची तिरीप मात्र आपल्याला नकोशी वाटते. एकाच वेळी पायाला सुखद स्पर्शज्ञान तर डोक्याला (सं)ताप! या दोन्ही भावनांच्या आविष्काराची अनुभूती एकाच वेळी आपल्याला मेंदू करून देतो. गर्दीतील धक्काबुक्की, सांत्वन, विनयभंग, प्रणय अशा अनेक प्रसंगांमधील स्पर्शाची जाणीव आणि त्याच्या छटा आपण समजू शकतो. जगरहाटी समजावून घेण्यासाठी चेतासंस्था आणि अखेरीस मेंदू मदत करत असतो. स्पर्श, चव/वास, दृष्टी, श्रुती यासाठी असलेली ज्ञानेंद्रिये गुंतागुंतीची आहेत. त्यांनी निर्माण केलेल्या संवेदना मेंदूपर्यंत कशा जातात आणि त्यांचे आकलन तंतोतंत जागी कसे होते, याचे संशोधन ज्यांनी केले ते डेव्हिड ज्युलिअस आणि आर्डेम पॅटापॉशियम यांना वैद्यकशास्त्रातील ‘नोबेल’ मिळाले आहे. नोबेल समिती ज्ञानेंद्रियांच्या संशोधनाला प्राधान्य देते, असे वाटते. याचे कारण जोसेफ एरलँगर आणि हर्बर्ट गॅसर यांना १९४४मध्ये मज्जासंस्थेच्या संशोधनाबद्दल नोबेल विजेत्यांचा सन्मान मिळाला होता. गंधज्ञान कसे होते याचे रहस्य शोधणाऱ्या रिचर्ड ऍक्सल आणि लिंडा बक या महिलेला २००४मध्ये हा सन्मान मिळाला होता.

या वर्षीच्या विजेत्यांनी उष्णता, थंडी आणि स्पर्श या संवेदनांमागील वैज्ञानिक रहस्य शोधून काढलं आहे. डेव्हिड ज्युलिअस यांच्या टीमने उष्णता, गारवा, मिरचीमधील तिखटपणा (कॅप्सायसीन) आदी संवेदना मज्जातंतूंच्या अखेरीस असलेल्या प्रथिनांच्या संपर्कात आल्यानंतर मेंदूच्या कोणत्या स्थानी जातात ते पाहिले. याला ‘रिसिप्टर साईट’ म्हणतात. त्या तयार करणाऱ्या अक्षरश: लाखो डीएनएची क्रमवारी पडताळल्यानंतर कॅप्सायसीनच्या तिखटपणाशी संबंधित असलेली जनुके सापडली. त्याला टीआरपीव्ही-१ आणि २ म्हणतात. वेगवेगळे तापमान जाणणाऱ्या आणि स्पर्शही जाणणाऱ्या रिसिप्टर साईटही वेगवेगळ्या आहेत. त्याला ‘पीआयइझेड ओ-१’ म्हणतात. हे संशोधन करण्यासाठी प्रो. आर्डेम यांनी दाबाला (स्पर्शाला) संवेदनशील असणाऱ्या पेशी घेतलेल्या होत्या. संवेदनांचे आकलन होण्यासाठी आयॉन चॅनेलची उघडझाप कशी होते, तेदेखील त्यांनी स्पष्ट केले. या संशोधनामुळे रक्तदाबावरील आणि वेदनाशामक असणाऱ्या नवीन औषधांचा शोध घेता येईल.

रसायनशास्त्रातील ‘ब्रेक थ्रू’

रसायनशास्त्रातील `नोबेल’ बेंझामिन लिस्ट (मॅक्स प्लँक इन्स्टिट्यूट, जर्मनी) आणि डेव्हिड मॅकमिलन (प्रिन्स्टन युनिव्हर्सिटी, अमेरिका) यांना विभागून मिळालंय. अनेक प्रकारची रसायने कृत्रिम रीतीने घडवताना कॅटॅलिस्ट (उत्प्रेरक, सहाय्यक पदार्थ) आवश्यक असतो. यामुळे रासायनिक प्रक्रिया लवकर व कमी खर्चात होते. मात्र उत्प्रेरक महाग असतात. ते धातूपासून बनवलेले असतात किंवा महागडी जैविक एन्झाइम्स असतात. धातूपासून बनवलेले उत्प्रेरक काहीवेळा पर्यावरणानुकूल नसतात. ‘नोबेल’ मानकऱ्यांनी अगदी साधे पर्यावरणानुकूल जैविक रेणू वापरून कठीण संरचना असलेले रेणू प्रयोगशाळेत बनवले. उदाहरणार्थ, प्रोलिन हे एक साधे अमायनो आम्ल आहे. कमी खर्चिक व सुरक्षित आहे. मॅकमिलन यांनी ‘इमिनियम’ हा साधा जैविक रेणू उत्प्रेरक म्हणून वापरला. याला ‘असायमेट्रिक ऑरग्यानो कॅटॅलिस्ट’ म्हणतात. तांब्यापासून बनवलेले ‘कॅटॅलिस्ट’ मात्र लवकर खराब होतात. हे "ब्रेक थ्रू" संशोधन ठरले. बेंझामिन लिस्ट आणि मॅकमिलन यांनी तयार केलेले उत्प्रेरक कमी प्रक्रिया वापरून अपेक्षित रसायन तयार करतात. इतर कॅटॅलिस्ट वापरले तर बऱ्याच "स्टेप्स" (१० ते १२) वापरून रसायन तयार होते. बरीच रसायने, औषधे प्रयोगशाळेत घडवणे आव्हानात्मक असते. कारण त्या रसायनांची संरचना तंतोतंत अचूक असावी लागते. एस-लेमोनेन नावाचे एक रसायन आहे. ते प्रयोगशाळेत तयार केले तर त्याचा स्वाद लिंबासारखा येईल. मात्र त्याची संरचना आरशात पाहून घडवली तर ते ‘आर-लेमोनेन’ तयार होईल आणि त्याचा स्वाद संत्र्यासारखा होईल. एखाद्या रसायनाचे प्रत्यक्ष रूप आणि त्याच्या मॉडेलचे आरशातील प्रतिबिंब याची संरचना एकमेकांवर तंतोतंत जुळत नाही. याला रसायनतज्ज्ञ "कायरॅलिटी" म्हणतात. प्रयोगशाळेत एखाद्या औषधाचे रसायन घडवताना किंवा त्याचे "सिंथेसिस" करताना त्याचा जैविकदृष्ट्या सक्षम रेणू बनवावा लागतो. याला ‘ऑप्टिकल आयसोमर’ असंही म्हणतात. अशी रसायने तयार करताना लिस्ट आणि मॅकमिलन यांची उत्प्रेरक वापरली तर ते फायद्याचे ठरेल!