हंस क्रेब्स: जीवित रहने का रसायन

मार्च 1937 में, शेफ़ील्ड की एक प्रयोगशाला में, हंस क्रेब्स (Hans Krebs) और उनके एक सहयोगी ने एक ताज़ा मारे गए कबूतर की छाती की मांसपेशियों को कीमा बनाया, उन्हें घोल में निलंबित किया और अगली आधे घंटे तक उनकी चयापचय दर को गिरते हुए देखा। फिर उन्होंने साइट्रिक एसिड के लवण मिलाए, और ऊतक लगभग तीन गुना अधिक समय तक श्वसन करते रहे। इसका कारण बताने वाले शोध पत्र को नेचर (Nature) पत्रिका ने अस्वीकार कर दिया था। सोलह साल बाद इसे नोबेल पुरस्कार मिला।

सर्जन के बेटे

क्रेब्स का जन्म 25 अगस्त 1900 को हिल्डेशाइम, जर्मनी में हुआ था। उनके पिता जॉर्ज क्रेब्स (Georg Krebs) एक कान, नाक और गले के सर्जन थे और उनकी माँ का नाम अल्मा डेविडसन (Alma Davidson) था। उन्होंने अपने गृहनगर के जिम्नेजियम एंड्रियानम (Gymnasium Andreanum) में पढ़ाई की और फिर 1918 से 1923 तक तीन विश्वविद्यालयों — गोटिंगेन, फ्रीबर्ग और बर्लिन — में चिकित्सा का अध्ययन किया, और 1925 में हैम्बर्ग विश्वविद्यालय से एम.डी. की डिग्री प्राप्त की। इसके बाद उन्होंने बर्लिन में रसायन विज्ञान का अध्ययन करने में एक और वर्ष बिताया, एक ऐसा निर्णय जिसने एक चिकित्सक को जैव रसायनज्ञ में बदल दिया।

ओटो वारबर्ग के प्रशिक्षु

1926 से 1930 तक क्रेब्स ने बर्लिन में कैसर विल्हेम इंस्टीट्यूट फॉर बायोलॉजी में ओटो वारबर्ग (Otto Warburg) के सहायक के रूप में काम किया। वारबर्ग जर्मन जैव रसायन विज्ञान में सबसे दुर्जेय प्रयोगकर्ता थे, और इस प्रशिक्षुता ने क्रेब्स को वह तकनीक दी जिसने उनके करियर को परिभाषित किया: श्वसन ऊतक स्लाइस का मात्रात्मक अध्ययन, जिसमें एक जीवित तैयारी के रसायन विज्ञान को तब मापा जा सकता था जब वह अभी भी चल रही थी। क्रेब्स ने बाद में प्रोफेसर लिक्टविट्ज़ (Lichtwitz) और थानहौज़र (Thannhauser) के अधीन ऑल्टोना और फ्रीबर्ग में अस्पताल के पदों पर कार्य किया।

पहला चक्र

फ्रीबर्ग में, कर्ट हेंसेलीट (Kurt Henseleit) नामक एक शोध छात्र के साथ काम करते हुए, क्रेब्स ने इस समस्या को हल किया कि स्तनधारी अमोनिया का निपटान कैसे करते हैं। 1932 में प्रकाशित उत्तर यह था कि अमोनिया यकृत में यूरिया में परिवर्तित हो जाता है — एक बहुत कम विषाक्त यौगिक, जो मूत्र में उत्सर्जित होता है और अमीनो एसिड आर्जिनिन का एक प्रमुख स्रोत है। तंत्र इसके आकार से कम महत्वपूर्ण था। यह एक लूप था: प्रतिक्रियाओं का एक क्रम जो अपने इनपुट का उपभोग करता था, अपने उत्पाद को जारी करता था और अपनी शुरुआती सामग्री को पुनर्जीवित करता था, फिर से चलने के लिए तैयार। यह खोजा गया पहला चक्रीय चयापचय मार्ग था, और फ्रेडरिक गॉलैंड हॉपकिंस (Frederick Gowland Hopkins) ने 1932 की सर्दियों में रॉयल सोसाइटी के सामने इस काम को प्रस्तुत किया।

बर्खास्तगी, 1933

अप्रैल 1933 में नाजी सरकार ने उन्हें फ्रीबर्ग विश्वविद्यालय के चिकित्सा क्लिनिक में उनके पद से बर्खास्त कर दिया; उनकी नियुक्ति उस जून में औपचारिक रूप से समाप्त कर दी गई। हॉपकिंस, जिन्होंने जर्मन साहित्य में यूरिया के काम का अनुसरण किया था, ने उन्हें कैम्ब्रिज आमंत्रित किया। क्रेब्स जुलाई 1933 में रॉकफेलर फेलो के रूप में और फिर जैव रसायन विभाग में प्रदर्शनकारी के रूप में पहुंचे, एक पद जो उन्होंने 1935 तक संभाला। जर्मनी का नुकसान पूर्ण और स्थायी था: वह व्यक्ति जो यह समझाएगा कि शरीर की हर कोशिका भोजन से ऊर्जा कैसे निकालती है, उसने अपना शेष कामकाजी जीवन इंग्लैंड में बिताया।

कबूतर स्तन प्रयोग

1935 में क्रेब्स शेफ़ील्ड विश्वविद्यालय में फार्माकोलॉजी के व्याख्याता के रूप में चले गए। वहाँ, विलियम जॉनसन (William Johnson) के साथ, उन्होंने कबूतर-मांसपेशियों के प्रयोग किए जिन्होंने उनका दूसरा और महान चक्र तैयार किया। यह अवलोकन कि साइट्रेट ने श्वसन को तीन गुना बढ़ा दिया, कुछ प्रति-सहज ज्ञान युक्त संकेत दिया: साइट्रिक एसिड को ईंधन के रूप में नहीं खाया जा रहा था, बल्कि एक बंद लूप के भीतर उत्प्रेरक के रूप में कार्य कर रहा था जो चीनी के टूटने वाले उत्पादों का उपभोग करता था, कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ता था, और खुद को पुनर्जीवित करता था।

साइट्रिक एसिड चक्र जो समझाता है वह पशु जीवन का केंद्रीय लेनदेन है। शर्करा, वसा और प्रोटीन के घटकों को इसमें खिलाया जाता है और कार्बन डाइऑक्साइड, पानी और ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है, जिसमें जारी इलेक्ट्रॉनों का उपयोग एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (कोशिका का रासायनिक-ऊर्जा जलाशय) के रूप में उच्च-ऊर्जा फॉस्फेट बांड बनाने के लिए किया जाता है। ब्रिटानिका का आकलन है कि यह चक्र "लगभग सभी चयापचय प्रतिक्रियाओं के लिए केंद्रीय है और उच्च जीवों में भोजन से प्राप्त ऊर्जा का दो-तिहाई स्रोत है।" नेचर ने 1937 में इसे प्रकाशित करने से इनकार कर दिया।

शेफ़ील्ड और ऑक्सफ़ोर्ड

क्रेब्स 1945 में शेफ़ील्ड में प्रोफेसर बने और 1954 में ऑक्सफ़ोर्ड में व्हिटली प्रोफेसर ऑफ़ बायोकेमिस्ट्री के रूप में चले गए, जहाँ वे 1967 तक संकाय में रहे। उन्होंने लूप खोजना जारी रखा: एच. एल. कॉर्नबर्ग (H. L. Kornberg) के साथ काम करते हुए उन्होंने पौधों और सूक्ष्मजीवों में ग्लाइऑक्सिलेट चक्र का वर्णन किया, और 1957 में दोनों ने जीवित पदार्थ में ऊर्जा परिवर्तनों का एक विवरण प्रकाशित किया। उन्हें 1947 में रॉयल सोसाइटी का फेलो चुना गया था, 1954 में रॉयल मेडल प्राप्त हुआ, 1958 में नाइट की उपाधि दी गई और 1961 में रॉयल सोसाइटी का कोपली मेडल प्रदान किया गया। 1953 में उन्होंने फ्रिट्ज़ लिपमैन (Fritz Lipmann) के साथ फिजियोलॉजी या मेडिसिन में नोबेल पुरस्कार साझा किया, जिसका उद्धरण केवल "साइट्रिक एसिड चक्र की उनकी खोज के लिए" था।

उन्होंने 1938 में मार्गरेट सिसली फील्डहाउस (Margaret Cicely Fieldhouse) से शादी की; उनके दो बेटे, पॉल (Paul) और जॉन (John), और एक बेटी, हेलेन (Helen) थे। 22 नवंबर 1981 को ऑक्सफ़ोर्ड में 81 वर्ष की आयु में उनका निधन हो गया।

हंस को जीनियस क्यों कहा जाता है

यहाँ विशिष्ट संकाय गणितीय शक्ति या सैद्धांतिक साहस नहीं है, बल्कि पैटर्न पहचान का एक विशेष प्रकार है: रासायनिक मध्यवर्ती की एक सूची को देखने और एक वृत्त देखने की क्षमता जहाँ हर कोई एक रेखा देखता था। चयापचय की कल्पना भोजन से कचरे तक चलने वाली एक श्रृंखला के रूप में की गई थी। क्रेब्स ने दो बार पाया कि यह लूप में चलता है — कि एक अणु एक जीवित कोशिका के अंदर अपने स्वयं के पुनर्जनन के लिए उत्प्रेरक हो सकता है। यूरिया चक्र ऐसा पहला मार्ग था जिसे कभी पहचाना गया था, और साइट्रिक एसिड चक्र एरोबिक जीवन का इंजन रूम निकला। यह पहले क्रम का एक वैचारिक कदम है, और इसे अटकलों से नहीं बल्कि ऊतक के निरंतर मात्रात्मक माप से जीता गया था जो अभी भी जीवित था।

ईमानदार प्रति-मामले को बताने लायक है। जिस तकनीक ने इसे संभव बनाया — श्वसन ऊतक तैयारियों का मैनोमेट्रिक अध्ययन — वह उन्होंने ओटो वारबर्ग से विरासत में प्राप्त की, न कि आविष्कार की। दोनों चक्र सहयोग में पाए गए थे, हेंसेलीट और जॉनसन के साथ, और नोबेल साझा किया गया था। और नेचर की अस्वीकृति शिक्षाप्रद है: 1937 में विशेषज्ञ समकालीनों के लिए, काम क्रांतिकारी के रूप में नहीं पढ़ा गया, क्योंकि इसे एक रहस्योद्घाटन के रूप में घोषित करने के बजाय वेतन वृद्धि से इकट्ठा किया गया था। कोई कानून या समीकरण क्रेब्स का नाम नहीं लेता है; एक चयापचय मार्ग करता है। उनकी उपलब्धि एकल के बजाय अनुभवजन्य और संचयी है, जो ठीक यही कारण है कि इसे कभी संशोधित करने की आवश्यकता नहीं पड़ी।

विरासत

क्रेब्स चक्र अब पृथ्वी पर हर जीव विज्ञान के छात्र को पढ़ाया जाता है, आमतौर पर एक पृष्ठ पर एक आरेख के रूप में, जो यह छिपाता है कि इसे देखना कितना कठिन था। इसकी खोज ने जैव रसायन विज्ञान को एक वर्णनात्मक विज्ञान से एक यांत्रिक विज्ञान में बदल दिया और वह ढांचा प्रदान किया जिस पर सेलुलर ऊर्जा की आधुनिक समझ, और चयापचय रोगों की चिकित्सा की समझ का अधिकांश हिस्सा अभी भी टिका हुआ है। 1933 में अपने ही देश द्वारा बर्खास्त किए गए एक शरणार्थी ने, एक प्रांतीय अंग्रेजी प्रयोगशाला से, समझाया कि जीवित चीजें जीवित कैसे रहती हैं।