मेल्व्हिन एल्लिस काल्व्हिन (Melvin Ellis Calvin)

काल्व्हिन, मेल्व्हिन एल्लिस :  ( ८ एप्रिल, १९११ ते  ८ जानेवारी, १९९७ ) मेल्व्हिन काल्व्हिन यांचा जन्म अमेरिकेतील मिनेसोटा राज्यातील सेंट पॉल येथे झाला. त्यांचे आईवडील लिथुआनियातून स्थलांतरित म्हणून अमेरिकेत आले  होते. वडील काल्व्हारियातून आलेले म्हणून काल्व्हिन असे आडनाव त्यांना मिळाले. काल्व्हिन यांचे कुटुंब त्यांच्या जन्मानंतर अमेरिकेत मिशिगन राज्यातील डेट्रॉइट येथे राहण्यास गेले. तेथे शालेय शिक्षणात काल्व्हिनने विज्ञानात, विशेषतः रसायनशास्त्र आणि भौतिकीमध्ये रुची  दाखवली. मिशिगन राज्यातील हॉटन येथे वसलेल्या मिशिगन कॉलेज ऑफ मायनिंग अँड टेक्नॉलॉजीमध्ये (सध्याचे मिशिगन टेक्नॉलॉजी विद्यापीठ) काल्व्हिनना शिष्यवृत्ती मिळाली. रसायनशास्त्र विषयाच्या अभ्यासक्रमात निवडण्यास त्यांना योग्य वाटणारे विकल्प नव्हते. म्हणून त्यांनी खनिजशास्त्र, भूगर्भशास्त्र, जीवाश्मशास्त्र आणि स्थापत्य अभियांत्रिकी हे विषय निवडले. अनेक ज्ञानशाखांची सरमिसळ असलेल्या अशा अभ्यासाचा काल्विनना भविष्यात, आंतरशाखीय संशोधनात बराच फायदा झाला. महाविद्यालयीन शिक्षणाचे एक वर्ष पूर्ण झाल्यावर प्रचंड जागतिक आर्थिक मंदीमुळे ते मध्येच सोडून द्यावे लागले. नंतर पुन्हा औपचारिक शिक्षण घेण्यास सुरुवात करून त्यांनी विज्ञानातील पदवी प्राप्त केली. पुढे मिनीआपोलिस राज्यातील मिनेसोटा विद्यापीठातून इलेक्ट्रॉनना असणारे आयोडीन, ब्रोमीन यांसारख्या हॅलोजेन गटातील अणूंबद्दलचे आकर्षण या विषयात त्यांनी संशोधन केले. प्रबंध सादर करून काल्व्हिननी रासायनिक अभियांत्रिकी क्षेत्रातील पीएच्.डी. मिळवली.

रॉकफेलर फाऊंडेशनकडून मिळालेल्या अनुदानाच्या आधारे काल्व्हिन पीएच्.डी. नंतरच्या अभ्यासासाठी इंग्लंडमधील मँचेस्टर विद्यापीठात गेले. तेथे मायकेल पोलानयी यांच्या मार्गदर्शनाखाली आंतरशाखीय विषय घेऊन त्यांनी संशोधनास सुरुवात केली. पोलानयी कोणत्याही समस्येच्या अनेक पैलूंचा एकत्रित विचार करत. या धोरणात काल्व्हिन यांचा वरकरणी परस्पर संबंध नसणाऱ्या अनेक विषयांचा अभ्यास चपखल बसला. हायड्रोजन रेणू सक्रीय कसा होतो आणि धातू पॉरफायरिन (metallo-porphyrin) सारख्या रंजकांची रचना आणि कार्य यावर काल्व्हिननी काम केले. त्यामुळे कार्बनी रेणूंच्या रचना आणि कार्य याबद्दलची त्यांची सैद्धांतिक बैठक पक्की झाली.

पुढे ते कॅलिफोर्निया राज्यातील बर्कली येथील कॅलिफोर्निया विद्यापीठात अध्यापक म्हणून काम करू लागले. आयुष्यातील सुमारे पन्नास वर्षांचा कार्यकाल काल्व्हिननी बर्कली आणि कॅलिफोर्निया विद्यापीठात व्यतीत केला. शिकविण्यापलीकडे जाऊन ते प्रकाशसंश्लेषणात सहभागी असणाऱ्या कार्बनी रेणूंसंबंधी प्रयोग करत. १९३९ पासून १९४५ पर्यंत दुसऱ्या महायुद्धामुळे त्यांच्या संशोधनात खंड पडला. काल्व्हिन यांनी ‘मॅनहटन प्रकल्पासाठी’ युरेनियम पासून विखंडनाने तयार होणाऱ्या पदार्थांमधून शुद्ध रूपात प्लुटोनियम वेगळे कसे काढावे याच्या पद्धतीही शोधल्या. दुसऱ्या महायुद्धात त्यांचा उपयोग झाला नाही, पण नंतर शांततेच्या काळात श्वसन विकार असलेल्या रुग्णांसाठी त्याचा उपयोग होऊ लागला.

ते  १९४६-१९४७ मध्ये प्राध्यापकपदी नियुक्त झाले त्यांच्या प्रयोगशाळेमध्ये लॉरेन्स लिव्हरमोअर नॅशनल लॅबॉरेटरीतील रासायनिक जीवगतिकी (Chemical Biodynamics) विभाग स्थापन झाला. काल्व्हिन यांच्या कार्यालयाच्या आणि प्रयोगशाळेच्या एकात्म वास्तूमध्ये भिंती नव्हत्या. त्यामुळे विनासायास  रसायनशास्त्र, भौतिकी, जीवशास्त्र, अभियांत्रिकी क्षेत्रातील वैज्ञानिकांचा एकमेकांशी सतत संपर्क असायचा. त्यांची १९७१ साली बर्कली विद्यापीठातील  रसायनशास्त्र विभागाचे प्राध्यापक म्हणून नेमणूक झाली. बर्कलीत काल्व्हिननी हायड्रोजन रेणू सक्रीय होण्यासंबंधीचे आपले काम चालूच ठेवले. त्यांना रेण्वीय अनुवंशिकता अभ्यासताना असे लक्षात आले की केंद्राम्लांतील गुणसूत्रांत नायट्रोजनी आधार एकमेकांना हायड्रोजन बंधांनी जोडलेले असतात. बर्कलीतील किरणोत्सारी प्रयोगशाळेत काल्व्हिननी सलग पंधरा वर्षे  प्रयोगमालिका हाती घेतली. सतत केलेल्या प्रयत्नांतून, किरणोत्सारी कार्बनचा उपयोग केल्याने, प्रकाशसंश्लेषण क्रियेतील तोपर्यंत अज्ञात असे बरेचसे तपशील उघड झाले. काल्व्हिननी कल्पकतेने किरणोत्सारी समस्थानिक अन्वेषी, कार्बन-१४ म्हणजे शोधक कार्बन अणू  (radioactive tracer), अंतर्भूत असणारा 14CO2 ( कार्बनडायऑक्साइड) रेणू वापरला. साधारण १९४५ पासून कार्बन-१४ शास्त्रज्ञांना प्रयोगशाळेत कामासाठी उपलब्ध झाला होता. १९४९ मध्ये काल्व्हिन आणि त्यांचे बर्कलीतील सहकारी, जटिल सेंद्रीय रासायनिक क्रिया समजण्यासाठीच्या प्रयोगांमध्ये कार्बन-१४ वापरू लागले होते.

काल्व्हिन यांनी हे सिद्ध केले की वनस्पती प्रकाश शोषून पाणी आणि कार्बनडायऑक्साइड यांचे रेणू एकत्र आणतात. त्यांच्या संयोगातून मोठे रेणू उदा., ग्लुकोज, फ्रुक्टोज यासारख्या शर्करा आणि नंतर स्टार्चसारखे पिष्टमय पदार्थ बनवतात. वनस्पती प्रकाश ऊर्जेचे रासायनिक ऊर्जेत (अन्नात) रूपांतर करतात. काही रंजक द्रव्यांच्या मदतीने, विशिष्ट क्रमाने ठराविक कार्बनी संयुगांकडून इलेक्ट्रॉन दिले, घेतले जातात. गोलाकार फिरणाऱ्या या चक्रात कार्बनडायऑक्साइड प्रवेश करतो आणि साखरेचे रेणू आणि कालांतराने स्टार्चसारखे पिष्टमयपदार्थ  बाहेर पडतात.

हे सारे प्रत्यक्षात कसे घडते ते काल्व्हिन यांनी कल्पकतेने कार्बन-१४ चा किरणोत्सारी कार्बन अणू निवडल्याने होऊ शकले. कार्बन-१४ अणू अंतर्भूत असल्याने कोणती संयुगे कोणत्या क्रमाने कोणापासून निर्माण होत जातात ते  सप्रयोग दाखविता आले. पत्र वर्णलेखन (Paper Chromatography) ही पद्धती कार्बन-१४ चा किरणोत्सारी कार्बन अणूचा मागोवा घेण्यास उपयुक्त ठरली. क्लोरेला (Chlorella) नावाचे एकपेशीय हरितशैवाल वापरून केलेले हे संशोधन काल्व्हिन- बेन्सन- बॅशम चक्र  (Calvin-Benson-Bassham cycle) किंवा थोडक्यात काल्व्हिनचे चक्र (Calvin cycle) म्हणून ओळखले जाते. काल्व्हिननी आपल्या दोन पुस्तकात – द पाथ ऑफ  कार्बन इन फोटो सिंथेसीस’ आणि द फोटोसिंथेसीस ऑफ कार्बन कंपाउंडस  याचे सगळे तपशीलवार वर्णन केले आहे. काल्व्हिन आणि त्यांची पत्नी जेनेवीव्ह यांनी एकत्र  मिळून आर.एच.  रक्तगटाच्या  प्रतिजनाची (Antibody) रचना निश्चित केली होती. इंधन टंचाई काळात त्यांनी युफोर्बिएसी कुळातील वंनस्पतीपासून जैवइंधन तयार करण्याचा प्रयत्न केला. परंतु ते इंधन आर्थिक दृष्ट्या दीर्घ काळासाठी परवडणारे नव्हते.

पंधरा वर्षे केलेल्या काल्व्हिन चक्रातील प्रकाशसंश्लेषण प्रक्रियेतील कार्बन सात्मीकरणावरच्या ( Carbon assimilation) संशोधन कार्याबद्दल १९६१चा  रसायनशास्त्र विषयाचा नोबेल पुरस्कार मिळाला त्यांना दिला  गेला.

काल्व्हिन यांनी चारशेपेक्षा जास्त शोधनिबंध, लेख आणि सात पुस्तके लिहिली. डाऊ केमिकल कंपनीचे ते संचालक होते. केनेडी आणि जॉन्सन हे अमेरिकेचे राष्ट्राध्यक्ष असताना काल्व्हिन त्यांच्या विज्ञान सल्लागार मंडळाचे सदस्य होते. नॅशनल एरोनॉटिक्स अँड स्पेस ॲडमिनिस्ट्रेशन (नासा) च्या पृथ्वीबाहेरील जीवसृष्टीच्या शोधासाठी झालेल्या प्रयत्नांत काल्व्हिन यांचा मोठा वाटा होता. अवकाश यात्रेतून पृथ्वीबाह्य सजीव पृथ्वीवर येण्यापासून टाळणे हे त्यांचे लक्ष्य होते. ते अमेरिकन सोसायटी ऑफ प्लांट फिजिऑलॉजिस्टचे अध्यक्ष, अमेरिकन केमिकल सोसायटीचे अध्यक्ष, काल्व्हिन नॅशनल अकॅडमी ऑफ सायन्सेसचे आणि रॉयल सोसायटी ऑफ लंडनचे सदस्य होते. रॉयल सोसायटीने त्यांना  रसायनशास्त्र आणि जीवशास्त्र विषयातील, विशेषतः  प्रकाशसंश्लेषण प्रक्रियेतील लक्षणीय योगदानासाठी डेव्ही पदक देऊन सन्मान केला. तसेच अमेरिकन केमिकल सोसायटीने काल्व्हिनना मानाचे प्रीस्टली पदक बहाल केले.

त्यांचा मृत्यू बर्कली येथे दीर्घ आजारातून उद्भवलेल्या हृदयविकाराने झाला.

संदर्भ :

समीक्षक : मोहन मद्वाण्णा

Tags: , ,