ओसामु शिमोमुरा: वह रसायनज्ञ जिसने जेलीफ़िश से प्रकाश निकाला

1961 की गर्मियों में, वाशिंगटन के फ्राइडे हार्बर के पानी पर, एक जापानी रसायनज्ञ और उनके अमेरिकी संरक्षक ने प्यूगेट साउंड से हर दिन दो से तीन हजार जेलीफ़िश निकालीं और तब तक काम किया जब तक कि उन्होंने लगभग पचास हजार जानवरों का विश्लेषण नहीं कर लिया। शिमोमुरा ने याद करते हुए कहा, "हमारी प्रयोगशाला एक कारखाने जैसी दिखती थी और जेलीफ़िश की गंध से भरी हुई थी।" उन्होंने उन्नीस गर्मियों के लिए उस अनुष्ठान का कुछ संस्करण दोहराया, लाखों नमूनों को इकट्ठा किया। जो कुछ उन्होंने अंततः उस कीचड़ से बाहर निकाला, उसने जीव विज्ञान को सबसे उपयोगी लैंप प्रदान किया।

नागासाकी के ऊपर एक चमक

वे एक इंपीरियल जापानी सेना अधिकारी के बेटे थे, जिनका जन्म 27 अगस्त 1928 को फुकुचियामा, क्योटो में हुआ था। परिवार के नागासाकी प्रान्त के इसाहया में बसने से पहले वे अपने पिता की पोस्टिंग के साथ मंचुकुओ और ओसाका में रहे। अगस्त 1945 में जब युद्ध उनके ऊपर आया तो वे सोलह वर्ष के थे। केंद्र से पच्चीस किलोमीटर दूर, उन्होंने विस्फोट से पहले बॉम्बर 'बॉक्सकार' (Bockscar) को सुना; फ्लैश ने उन्हें लगभग तीस सेकंड के लिए अंधा कर दिया था, और बाद में उन पर रेडियोधर्मी काली बारिश हुई थी। उनकी स्कूली शिक्षा युद्ध के कारण पहले ही नष्ट हो चुकी थी। उनकी दादी, जिन्होंने उन्हें समुराई सम्मान और धैर्य के विचारों के साथ पाला था, ने उन्हें वह स्वभाव प्रदान किया जो कक्षा में नहीं मिला था।

वह कॉलेज जिसने उन्हें बिना डिप्लोमा के लिया

1948 में नागासाकी फार्मेसी कॉलेज ने उन्हें हाई स्कूल डिप्लोमा के बिना प्रवेश दिया, यह एक संस्थागत दया का कार्य था जिसने उनके बाकी जीवन का फैसला किया। उन्होंने 1951 में वर्तमान नागासाकी विश्वविद्यालय के स्कूल ऑफ फार्मास्युटिकल साइंसेज से फार्मेसी की डिग्री ली और 1955 तक प्रयोगशाला सहायक के रूप में काम किया, जो बिना किसी स्पष्ट भविष्य का काम था। जिसने चीजों को बदला वह नागोया विश्वविद्यालय के हिरता योशिमासा (Yoshimasa Hirata) के साथ परिचय था, जिन्होंने उन्हें अपने साथ लिया और एक ऐसी समस्या दी जिसने बेहतर साख वाले रसायनज्ञों को भी हरा दिया था: क्यों समुद्री जुगनू (Vargula hilgendorfii) के कुचले हुए, सूखे अवशेष गीले होने पर नीले रंग में चमकते हैं।

दस महीने, एक क्रिस्टल

यह असाइनमेंट उन्हें व्यस्त रखने के लिए था। इसने उन्हें दस महीने तक व्यस्त रखा, जिसके अंत में उनके पास शुद्ध क्रिस्टलीय ल्यूसिफेरिन था - प्रकाश उत्सर्जक अणु, जिसे 1957 में एक कुख्यात रूप से अस्थिर अर्क से अलग किया गया था जो संभालते ही ऑक्सीकृत हो गया था। बुलेटिन ऑफ द केमिकल सोसाइटी ऑफ जापान में "क्रिस्टलीय सिप्रिडिना ल्यूसिफेरिन" पेपर एक तकनीकी उपलब्धि थी जो जापान से बहुत दूर तक प्रसारित हुई। नागोया ने उन्हें 1958 में कार्बनिक रसायन विज्ञान में मास्टर डिग्री दी और 1960 में समुद्री-जुगनू ल्यूसिफेरिन की संरचना पर शोध प्रबंध के लिए डॉक्टरेट दी। उन्होंने हाई स्कूल प्रमाणपत्र के बिना विश्वविद्यालय में प्रवेश किया था और पीएचडी और हाथ से असंभव काम करने के अंतरराष्ट्रीय सम्मान के साथ इसे छोड़ा था।

जेलीफ़िश का कारखाना

प्रिंसटन में फ्रैंक जॉनसन ने ल्यूसिफेरिन पेपर पढ़ा और उन्हें भर्ती किया; शिमोमुरा 1960 में फुलब्राइट स्कॉलरशिप पर पहुंचे। जॉनसन ने उन्हें एक्वेरिया विक्टोरिया (Aequorea victoria), क्रिस्टल जेली पर काम करने के लिए रखा, जिसके चमकते रिम की व्याख्या कोई नहीं कर सकता था। जानवरों को जंगली में पकड़ा जाना था, इसलिए काम हर गर्मियों में वाशिंगटन विश्वविद्यालय की फ्राइडे हार्बर प्रयोगशालाओं में स्थानांतरित हो गया। पैमाना औद्योगिक था और रसायन विज्ञान दयनीय था - प्रकाश पैदा करने वाली सामग्री तेजी से खराब हो गई और उपज बहुत कम थी।

1962 में श्रम का फल दो बार मिला। शिमोमुरा ने एक्वेरिन (aequorin) को अलग किया, एक प्रोटीन जो कैल्शियम के जुड़ने पर नीला प्रकाश उत्सर्जित करता है, और इसके साथ ही एक दूसरा, छोटा प्रोटीन जो हरे रंग में चमकता था। हरा वाला, वर्षों तक, एक बाद का विचार था - एक जिज्ञासा जो नीले रंग का पीछा करते समय देखी गई थी। यह ग्रीन फ्लोरोसेंट प्रोटीन (GFP) था।

वह प्रोटीन जिसने अपना दीपक ले रखा था

निर्णायक अंतर्दृष्टि बाद में आई, जब शिमोमुरा ने 1972 में प्रोटीन की संरचना को मैप करते हुए, केवल GFP के अस्तित्व के बजाय रसायन विज्ञान को समझा। उन्होंने दिखाया कि GFP का प्रकाश उत्सर्जक क्रोमोफोर अपनी स्वयं की पेप्टाइड श्रृंखला में निर्मित होता है - प्रोटीन अपना स्वयं का दीपक बनाता है, जिसके लिए किसी बाहरी सब्सट्रेट, किसी कोफैक्टर, किसी उधार लिए गए अणु की आवश्यकता नहीं होती है। वह एक संरचनात्मक तथ्य ही है जिसने नीचे की ओर सब कुछ संभव बनाया। क्योंकि प्रकाश तंत्र प्रोटीन अनुक्रम में इनकोड किया गया था, जीन को क्लोन किया जा सकता था और किसी भी जीव में गिराया जा सकता था, जहां यह अपने आप चमकता। मार्टिन चाल्फी (Martin Chalfie) ने GFP को जीवित टैग के रूप में प्रदर्शित किया; रोजर त्सियेन (Roger Tsien) ने रंगों का पैलेट तैयार किया जिसने इसे एक सामान्य उपकरण में बदल दिया। 2008 में तीनों ने रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार साझा किया, जिसकी कीमत लगभग 1.4 मिलियन डॉलर थी, "ग्रीन फ्लोरोसेंट प्रोटीन, GFP की खोज और विकास के लिए।"

शिमोमुरा ने अपनी कड़ी मेहनत से अर्जित सामग्री भी मुफ्त में दी। इससे पहले कि जेनेटिक इंजीनियरिंग GFP को पुनरुत्पादक बनाती, उन्होंने अपने मेहनत से काटे गए प्रोटीन स्टॉक को दुनिया भर की प्रयोगशालाओं में मुफ्त में वितरित किया।

बोस्टन में सबसे अनुपस्थित प्रोफेसर

उन्होंने अपना अधिकांश करियर वुड्स होल में मरीन बायोलॉजिकल लेबोरेटरी में एक वरिष्ठ वैज्ञानिक के रूप में बिताया, बोस्टन यूनिवर्सिटी स्कूल ऑफ मेडिसिन में फिजियोलॉजी के प्रोफेसरशिप के साथ जिसे उन्होंने एक औपचारिकता के रूप में माना: विश्वविद्यालय के अपने खाते के अनुसार उन्होंने 1982 और 2001 के बीच तीन बार कैंपस में कदम रखा, और प्रशासकों को केवल तब पता चला कि वह सेवानिवृत्त हो गए थे जब नोबेल घोषणा ने सवाल को मजबूर किया। उन्होंने उस क्षेत्र के बाद लंबे समय तक बायोल्यूमिनेसिसेंस पर काम करना जारी रखा, जो उन्होंने संभव बनाया था, और मानक मोनोग्राफ, बायोल्यूमिनेसिसेंस: केमिकल प्रिंसिपल्स एंड मेथड्स, और एक जापानी संस्मरण, लर्निंग फ्रॉम जेलीफ़िश: द पाथ टू द नोबेल प्राइज लिखा। उनकी पत्नी अकेमी, एक कार्बनिक रसायनज्ञ जिनसे वह नागासाकी में मिले थे, दशकों तक उनकी शोध भागीदार थीं। उनका बेटा त्सुतोमु कंप्यूटर-सुरक्षा विशेषज्ञ बन गया, जिसे हैकर केविन मिटनिक को पकड़ने में मदद करने के लिए जाना जाता है; उनकी बेटी साची वर्जीनिया कॉमनवेल्थ यूनिवर्सिटी में मध्ययुगीन विद्वान हैं।

ओसामु को जीनियस क्यों कहा जाता है

यहां प्रदर्शित गुणवत्ता वैचारिक आतिशबाजी नहीं है। यह शुद्धिकरण के लिए एक लगभग रोग संबंधी क्षमता है - जैविक कीचड़ के समुद्र से एक नाजुक, आत्म-विनाशकारी अणु को निकालने की क्षमता, और इसे बार-बार, बड़े पैमाने पर करने की क्षमता, जब हर किसी की सामग्री पहले ही ऑक्सीकृत हो चुकी थी। वर्षों तक दूसरों के विफल होने के बाद, दस महीनों में सिप्रिडिना ल्यूसिफेरिन को क्रिस्टलाइज करना, पहले एक शिल्प उपलब्धि है और दूसरे स्थान पर एक बौद्धिक उपलब्धि है, और शिमोमुरा इसे कहने वाले पहले व्यक्ति होंगे। अपने करियर की उनकी अपनी व्याख्या सपाट दृढ़ता थी: "मैंने सीखा कि किसी भी कठिन समस्या को महान प्रयास से हल किया जा सकता है।"

बौद्धिक दावा एक चीज पर टिका है, और यह एक बड़ी चीज है। यह पहचानना कि GFP में अपनी पेप्टाइड श्रृंखला के अंदर अपना क्रोमोफोर होता है - कि किसी अन्य अणु की आवश्यकता नहीं होती है - वह वैचारिक कदम था जो किसी और ने किसी प्रोटीन के बारे में नहीं लिया था, और यही कारण है कि जीन को बाद में क्लोन किया जा सकता था और एक सार्वभौमिक रिपोर्टर के रूप में उपयोग किया जा सकता था। बायोटेक की दुनिया फ्लोरोसेंट टैग के साथ जो कुछ भी करती है, वह उस अवलोकन से नीचे आता है।

ईमानदार काउंटर-केस यह है कि शिमोमुरा ने इसे खुद बनाया। उन्होंने बार-बार जोर दिया कि उन्होंने "एक जैविक मार्कर खोजने की कोशिश नहीं की और न ही इरादा था", और अपने स्वयं के नोबेल का उपयोग बुनियादी अनुसंधान के मूल्य के लिए तर्क देने के लिए किया जिसका कोई व्यावहारिक उद्देश्य नहीं है। उन्होंने उपकरण नहीं बनाया; चाल्फी और त्सियेन ने किया। सहकर्मियों ने एक विनम्र, नरम-भाषी व्यक्ति का वर्णन किया जो मानता था कि संयोग और सहनशक्ति प्रतिभा से अधिक बताती है। इसे हाथों की और निरंतर ध्यान की प्रतिभा कहें, सिद्धांत की नहीं।

विरासत

GFP अब प्रयोगशालाओं में इतना सामान्य है कि इसकी मूल कहानी फीकी पड़ गई है: हर चमकता हुआ न्यूरॉन, ट्यूमर सेल, और जीन-अभिव्यक्ति परख वाशिंगटन डॉक पर जेलीफ़िश की बाल्टियों पर वापस जाती है। शिमोमुरा ने देर से सम्मान एकत्र किया - 2004 में पीयर्स प्राइज, 2006 में असाही प्राइज, 2008 में जापान का ऑर्डर ऑफ कल्चर, 2012 में गोल्डन गूज अवार्ड, 2013 में यू.एस. नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज के लिए चुनाव। 19 अक्टूबर 2018 को नागासाकी में 90 वर्ष की आयु में कैंसर से उनकी मृत्यु हो गई, उसी शहर में जिसका विनाश उन्होंने एक लड़के के रूप में देखा था।