पृथ्वीवरचे सर्वच जैविक रसायनशास्त्र हे मूलत: कार्बनशी निगडित आहे. विविध प्रकारच्या वनस्पती अथवा या वनस्पतींवर अवलंबून असणार्‍या प्राणिविश्वामधील सर्व रासायनिक संयुगांचा कार्बन हा एक अविभाज्य घटक आहे. वनस्पती हा सेंद्रिय कार्बन वातावरणातील कार्बन डाय-ऑक्साइडच्या स्वरूपात प्रकाशसंश्लेषणाच्या क्रियेद्वारा प्राप्त करतात. कर्बग्रहणाच्या या प्रक्रियेसाठी आवश्यक असणारी ऊर्जाही प्रकाशसंश्लेषणाद्वारेच उपलब्ध होते. हरित वनस्पतींचे हे अनन्यसाधारण सामर्थ्य हाच पृथ्वीवरील सार्‍या मानवजातीचा खरा जीवनाधार आहे. वनस्पतींच्या पेशींमध्ये प्रवेश केल्यानंतर हा वायुरूप कार्बन डाय-ऑक्साइड सर्वप्रथम नेमक्या कोणत्या रासायनिक संयुगात रूपांतरीत होतो, या प्रश्नाचे उत्तर केल्व्हिन,बेन्सन आणि बाशाम (Calvin, Benson and Bassham) या अमेरिकन शास्त्रज्ञांना १९४६ ते १९५३ अशा सात वर्षांच्या प्रदीर्घ संशोधनातून मिळाले. हे उत्तर शोधण्यासाठी त्यांना नेहमीच्या 12C ऐवजी किरणोत्सरी कार्बन अंतर्भूत असणारा l4CO2 वापरावा लागला. याचे महत्त्वाचे कारण म्हणजे l4C मधून बाहेर पडणार्‍या बीटा किरणांमुळे हा कार्बन कोणत्या रासायनिक संयुगात स्थिर झाला आहे, याचा छडा लावणे शक्य झाले.
केल्व्हिन आणि त्याच्या सहकार्‍यांचे प्रयोग क्लोरेला (Chlorella) या हरितशैवल वर्गातील एकपेशीय वनस्पतींवर केंद्रित झाले, याचे महत्त्वाचे कारण म्हणजे या वनस्पतीचे प्रयोगशाळेत सहज संवर्धन करता येते, तसेच जमिनीवर वाढणार्‍या या वनस्पतीची शरीररचना एकपेशीय असल्यामुळे फारशी गुंतागुंतीची नाही. प्रकाशसंश्लेषणाच्या प्रक्रियेत पहिल्या दोन सेकंदांच्या कालावधीत कार्बन डाय-ऑक्साइड कोणत्या संयुगाच्या निर्मितीला कारणीभूत होतो याचा शोध घेण्यात आला, तेव्हा असे आढळले की, हा सर्व कार्बन (l4C) थ्री फॅास्फोग्लिसरिक आम्ल (3 Phosphoglyceric Acid)) या तीन कार्बनी रासायनिक संयुगांत स्थिरावलेला आहे. कर्बग्रहणाची कालमर्यादा दोन सेकंदांपासून अधिक काळापर्यंत (३० मि.) जसजशी क्रमाक्रमाने वाढविण्यात आली तसतसे शर्करा, ॲमिनो आम्ले आदि रासायनिक संयुगातही या कार्बन (l4C) चे अस्तित्व जाणवू लागले. या प्रयोगां तून केल्व्हिन आणि त्यांच्या सहकार्‍यांनी असा निष्कर्ष काढला की, कार्बनचे तीन अणू असलेले थ्री फॅास्फोग्लिसरीक आम्ल हेच हरितलवकामध्ये होणार्‍या प्रकाशसंश्लेषणाच्या प्रक्रियेतील कार्बन स्थिरीकरणाचे पहिले संयुग आहे आणि शर्करादी बाकी सारी संयुगे या संयुगापासून वेगवेगळ्या विकरांच्या माध्यमातून क्रमाक्रमाने निर्माण होतात. या सार्‍या कार्बन रूपांतरण चक्राचे नामाभिधान ‘केल्व्हिन चक्र’ असे करण्यात आले. या बहुमोल संशोधनासाठी १९६१ साली केल्व्हिन यांना जीवरसायनशास्त्रामधील प्रतिष्ठेचे नोबेल पारितोषिक प्राप्त झाले.
संदर्भ :
- Bassham J.A.,”Mapping the Carbon Reduction Cycle: A Personal Retrospective”Photosyn. Res: 76 (1-3) 35:52, 2003.
- Bensan, A. A; Bassham, J.A and Calvin M. “The path of Carbon in Photosynthesis V. Paper Chromatography and Radioautography of the products.” United State Department of Energy Publication, June 13, 1949.
- Calvin Cycle : https://www.youtube.com/watch?V=m8v7priscMo.
समीक्षक – नागेश टेकाळे