चिदंबरम में 1952 में जन्मे वेंकटरमन रामकृष्णन ने 2000 में राइबोसोम की 30S उप-इकाई का परमाणु मॉडल प्रकाशित किया और 2009 का रसायन का नोबेल पुरस्कार साझा किया

7 अक्टूबर 2009 को रॉयल स्वीडिश एकेडमी ऑफ़ साइंसेज़ ने घोषणा की कि रसायन का नोबेल पुरस्कार कैम्ब्रिज की एमआरसी लेबोरेटरी ऑफ़ मॉलिक्यूलर बायोलॉजी के वेंकटरमन रामकृष्णन, येल यूनिवर्सिटी के थॉमस स्टाइट्ज़ और इसराइल के वाइज़मैन इंस्टीट्यूट ऑफ़ साइंस की एडा योनाथ को संयुक्त रूप से जाएगा, “राइबोसोम की संरचना और कार्य के अध्ययन के लिए”। नोबेल फ़ाउंडेशन रामकृष्णन को 1952 में तमिलनाडु के चिदंबरम में जन्मा, 1976 में ओहायो यूनिवर्सिटी से भौतिकी में पीएचडी वाला, और पुरस्कार के समय अमेरिकी नागरिक बताता है।

हर विजेता को 10 मिलियन स्वीडिश क्रोना की पुरस्कार राशि का एक तिहाई मिला। 2016 से 2026 के विज्ञान पुरस्कारों की tuput की समीक्षा में रामकृष्णन के बाद से रसायन, भौतिकी या चिकित्सा में कोई भारत में जन्मा विजेता नहीं मिलता।

राइबोसोम क्या करता है, और उसे देखने के लिए क्रिस्टल क्यों चाहिए थे

हर कोशिका में दसियों हज़ार राइबोसोम होते हैं, हर एक लगभग 25 नैनोमीटर चौड़ा। नोबेल समिति का लोकप्रिय विवरण राइबोसोम को कोशिका का प्रोटीन कारख़ाना कहता है: वह किसी जीन की मैसेंजर आरएनए प्रतिलिपि पढ़ता है और मिलता-जुलता प्रोटीन बनाता है, एक चरण जिसे वैज्ञानिक अनुवाद कहते हैं। जो तीन-अक्षर वाला कोड वह पढ़ता है, उसे वैज्ञानिकों ने 1960 के दशक में समझा, जिसकी कहानी tuput के हर गोबिंद खुराना और आनुवंशिक कोड वाले लेख में है।

जीवाणु के राइबोसोम के दो हिस्से होते हैं, 30S नाम की एक छोटी उप-इकाई और 50S नाम की एक बड़ी। यह देखने के लिए कि हर परमाणु कहाँ बैठा है, तीनों विजेताओं ने एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफ़ी इस्तेमाल की। वैज्ञानिक क्रिस्टल पर एक्स-रे दागते हैं, दर्ज करते हैं कि किरणें कैसे बिखरती हैं, और पीछे की ओर चलकर परमाणुओं की स्थितियाँ निकालते हैं। क्रिस्टल लगभग त्रुटिहीन होने चाहिए, और एकेडमी का कहना है कि अणु जितना बड़ा, क्रिस्टल उगाना उतना कठिन।

योनाथ ने 1970 के दशक के अंत में राइबोसोमों को क्रिस्टल बनाने की कोशिश शुरू की, जब ज़्यादातर लोग इसे असंभव मानते थे, और 1980 तक उन्होंने एक बड़ी उप-इकाई के पहले क्रिस्टल उगा लिए थे। स्टाइट्ज़ ने फ़ेज़ समस्या नाम की एक गणितीय बाधा सुलझाई, जोआखिम फ़्रैंक के इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप चित्रों की मदद से, और 1998 में 9 आंग्स्ट्रॉम पर एक बड़ी उप-इकाई की संरचना प्रकाशित की, जो एकल परमाणु दिखाने के लिए बहुत धुँधली थी। अगस्त और सितंबर 2000 के बीच तीनों विजेताओं ने परमाणु रख सकने जितनी तीक्ष्ण संरचनाएँ प्रकाशित कीं।

बड़ौदा का एक भौतिकविद् जो जीव विज्ञान की ओर मुड़ा

रामकृष्णन की अपनी नोबेल आत्मकथा कहती है कि वे चिदंबरम में जन्मे, एक मंदिर-नगर जो नटराज के मंदिर के लिए सबसे अधिक जाना जाता है। उनके पिता सी. वी. रामकृष्णन जैवरसायनज्ञ थे, जिन्हें महाराजा सयाजीराव यूनिवर्सिटी ऑफ़ बड़ौदा, आज के वडोदरा, में एक नए जैवरसायन विभाग का प्रमुख नियुक्त किया गया। जब वे तीन साल के थे तब परिवार वहाँ चला गया, और तब तक वे केवल तमिल बोलते थे। रामकृष्णन की माँ आर. राजलक्ष्मी ने अन्नामलाई यूनिवर्सिटी में पढ़ाया और बाद में मैकगिल यूनिवर्सिटी से मनोविज्ञान में पीएचडी की।

16 की उम्र में उन्होंने बड़ौदा विश्वविद्यालय में भौतिकी में बी.एससी. शुरू की। उनकी माँ को भारत सरकार की नेशनल साइंस टैलेंट सर्च स्कॉलरशिप का पता चला था, जिसमें पाने वाले को किसी बुनियादी विज्ञान में मेजर करना होता था, और उन्होंने वह जीती। अपने 19वें जन्मदिन के एक महीने बाद वे ओहायो यूनिवर्सिटी के लिए रवाना हुए, और उन्होंने 1976 में भौतिकी की पीएचडी पूरी की। तब तक वे जीव विज्ञान में जाने का मन बना चुके थे।

आगे यूनिवर्सिटी ऑफ़ कैलिफ़ोर्निया, सैन डिएगो में जीव विज्ञान के पाठ्यक्रम आए, और फिर उन्होंने डॉन एंगेलमैन और पीटर मूर का राइबोसोम के काम पर एक साइंटिफ़िक अमेरिकन लेख पढ़ा। मूर 1978 की शुरुआत में सैन डिएगो में उनसे मिले और जल्दी ही येल में पोस्टडॉक्टरल जगह की पेशकश कर दी। “इस तरह राइबोसोमों में मेरी आजीवन दिलचस्पी शुरू हुई,” वे लिखते हैं। ब्रुकहेवन नेशनल लेबोरेटरी ने 1983 में उन्हें रखा। 1988 की शरद ऋतु में वे कोल्ड स्प्रिंग हार्बर के क्रिस्टलोग्राफ़ी के पहले पाठ्यक्रम में थे, और अगस्त 1991 के अंत से उन्होंने कैम्ब्रिज की लेबोरेटरी ऑफ़ मॉलिक्यूलर बायोलॉजी में एक सैबैटिकल बिताया।

यूटा वह जगह थी जहाँ उन्होंने स्नातक छात्रों बिल क्लेमन्स और जॉन मैककचियन के साथ 30S उप-इकाई के पीछे जाने का फ़ैसला किया, जिनके साथ बाद में ब्रायन विम्बरली जुड़े। वे अप्रैल 1999 में कैम्ब्रिज चले गए, जबकि टीम का एक हिस्सा कुछ समय यूटा में रहा।

1999 के नक़्शे से सितंबर 2000 की संरचना तक

पहला नतीजा 26 अगस्त 1999 को नेचर में आया। 5.5 आंग्स्ट्रॉम के विभेदन पर टीम राइबोसोमल आरएनए की फ़ॉस्फ़ेट रीढ़ और प्रोटीनों की सर्पिल कुंडलियाँ देख सकती थी, और उसने ज्ञात संरचना वाले छोटी उप-इकाई के सभी सात प्रोटीन नक़्शे में रख दिए। जून 1999 में डेनमार्क में एक राइबोसोम सम्मेलन में जब उन्होंने काम पेश किया, तो वे लिखते हैं, उन्हें श्रोताओं में सदमा महसूस हुआ, क्योंकि लगभग किसी को पता नहीं था कि उनका समूह इस समस्या पर काम कर रहा है।

ऊँचे विभेदन के लिए ज़्यादा तीव्र एक्स-रे चाहिए थीं। टीम ने फ़रवरी 2000 के अंत के लिए इलिनॉय के आर्गन में एडवांस्ड फ़ोटॉन सोर्स पर बीम का समय जीता और वहाँ 12-12 घंटे की पालियों में काम किया। वे याद करते हैं कि बीमलाइन पर ही नक़्शे में तेज़ संकेत देखे और कहा, “हम मशहूर होने वाले हैं!” पाँच लोगों के मॉडल बनाने के साथ, उप-इकाई की पूरी परमाणु संरचना हफ़्तों में तैयार थी।

तीन समूह बहुत क़रीब थे। येल की स्टाइट्ज़ और मूर टीम ने मृत सागर के सूक्ष्मजीव हैलोआर्कुला मारिसमॉर्टुई की बड़ी उप-इकाई 11 अगस्त 2000 को साइंस में प्रकाशित की, 2.4 आंग्स्ट्रॉम पर, उसके 3,045 न्यूक्लियोटाइडों में से 2,833 और 31 प्रोटीनों में से 27 रखे हुए। योनाथ के समूह ने थर्मस थर्मोफ़िलस की 30S उप-इकाई की 3.3 आंग्स्ट्रॉम संरचना 1 सितंबर 2000 को सेल में प्रकाशित की, यह बताते हुए कि उसके 96 प्रतिशत न्यूक्लियोटाइड खोजे गए। रामकृष्णन की टीम ने उसी जीवाणु की वही उप-इकाई 21 सितंबर 2000 को नेचर में प्रकाशित की। वह मॉडल 3 आंग्स्ट्रॉम तक परिष्कृत हुआ और उसमें मौजूद सारे आरएनए और प्रोटीन शामिल थे।

तीन एंटीबायोटिक, फिर तीन और, एक संरचना पर

उसी दिन नेचर में दूसरा शोधपत्र आया। इसने 30S उप-इकाई को तीन एंटीबायोटिकों, पैरोमोमाइसिन, स्ट्रेप्टोमाइसिन और स्पेक्टिनोमाइसिन, के एक साथ जुड़े होने के साथ दिखाया। उनका नोबेल व्याख्यान जोड़ता है कि टेट्रासाइक्लिन, पैक्टामाइसिन और हाइग्रोमाइसिन बी जल्द ही उनके बाद आए, और ये पूरी राइबोसोमल उप-इकाइयों से जुड़े एंटीबायोटिकों की पहली विस्तृत संरचनाएँ थीं।

नोबेल समिति कहती है कि कई एंटीबायोटिक जीवाणुओं के राइबोसोमों को रोककर काम करते हैं और मानव राइबोसोमों को छोड़ देते हैं, और कुछ उस सुरंग को रोकते हैं जिससे नया प्रोटीन बाहर निकलता है, कुछ पेप्टाइड बंधों को बनने से रोकते हैं, और कुछ कोड के पढ़े जाने को बिगाड़ते हैं। समिति कहती है कि विजेताओं के त्रि-आयामी मॉडल नए एंटीबायोटिक विकसित करने वाले वैज्ञानिक इस्तेमाल करते हैं। 2009 में अपना लोकप्रिय विवरण लिखते समय उसने कहा था कि कई कंपनियाँ संरचनाओं का इस्तेमाल कर रही थीं और कुछ उम्मीदवार दवाएँ नैदानिक परीक्षण में थीं।

विश्व स्वास्थ्य संगठन की फ़ैक्टशीट अनुमान लगाती है कि जीवाणु रोगाणुरोधी प्रतिरोध 2021 में दुनिया भर में 47 लाख से ज़्यादा मौतों से जुड़ा था, और कहती है कि जो एंटीबायोटिक अब काम नहीं करते उनकी जगह लेने के लिए बहुत कम नए विकसित हो रहे हैं।

हर अक्षर को दोबारा जाँचने वाला पैमाना

संरचना ने एक पुरानी पहेली भी सुलझाई, क्योंकि राइबोसोम ग़लत अमीनो अम्ल लगभग 1,00,000 में एक बार ही चुनता है। एकेडमी का विवरण कहता है कि रामकृष्णन की छोटी उप-इकाई की संरचनाओं ने एक तरह का आणविक पैमाना उजागर किया: उप-इकाई के आरएनए के न्यूक्लियोटाइड मैसेंजर आरएनए कोडॉन और मिलान करने वाले ट्रांसफ़र आरएनए के बीच की दूरी मापते हैं, और अगर दूरी ग़लत हो तो ट्रांसफ़र आरएनए गिर जाता है। जाँच दो बार चलती है।

उसी प्रयोगशाला का साइंस में 4 मई 2001 का एक अनुवर्ती शोधपत्र 30S उप-इकाई को मैसेंजर आरएनए और सही ट्रांसफ़र आरएनए के अपनी जगह पर होने के साथ, 3.1 से 3.3 आंग्स्ट्रॉम पर, सुलझाता है। शोधपत्र बताता है कि तीन आरएनए क्षार, A1492, A1493 और G530, कोडॉन और एंटीकोडॉन के बीच जोड़ी के आकार को भाँपते हैं, और पैरोमोमाइसिन उप-इकाई से कुछ ऐसे ट्रांसफ़र आरएनए स्वीकार करवा देता है जो ठीक मेल नहीं खाते।

श्रेय किसके बीच बँटता है

एकेडमी के लोकप्रिय विवरण में योनाथ राइबोसोम क्रिस्टलोग्राफ़ी की अग्रणी हैं और स्टाइट्ज़ ने फ़ेज़ समस्या सुलझाई। रामकृष्णन का व्याख्यान कहता है कि योनाथ समूह की 2000 की 30S उप-इकाई की संरचना में उनकी अपनी संरचना से कई विसंगतियाँ थीं, जो 2002 के एक शोधपत्र में विस्तार से दी गईं, पर उनके समूह की 2001 की संरचना, 3.2 आंग्स्ट्रॉम पर, मूल से अच्छी तरह मेल खाती थी। उनकी आत्मकथा कहती है कि राइबोसोम के काम में तीन से कहीं ज़्यादा लोगों का योगदान था, और वर्षों तक उन्हें नोबेल की उम्मीद नहीं थी क्योंकि तीन को चुनना असंभव लगता था।

ब्रिटेन और भारत में सम्मान

नोबेल से पहले उन्हें 2007 का चिकित्सा का लुई-जीनेट पुरस्कार मिला था और वे रॉयल सोसाइटी तथा अमेरिका की नेशनल एकेडमी ऑफ़ साइंसेज़ के लिए चुने जा चुके थे। भारतीय राष्ट्रीय विज्ञान अकादमी ने उन्हें 2008 में विदेशी फ़ेलो चुना। भारत की उनकी पहली यात्रा 13 साल में 2002 की शुरुआत में हुई, जब उन्होंने चेन्नई में पहला जी. एन. रामचंद्रन स्मारक व्याख्यान दिया और बेंगलुरु में भारतीय विज्ञान संस्थान में एक दिन बिताया, जहाँ बाद में उन्होंने रामचंद्रन के नाम पर विज़िटिंग प्रोफ़ेसरशिप संभाली।

8 दिसंबर 2009 को उन्होंने स्टॉकहोम यूनिवर्सिटी में अपना नोबेल व्याख्यान दिया। 31 मार्च 2010 का भारत का राजपत्र पद्म विभूषण पुरस्कारों में “डॉ. वेंकटरमन रामकृष्णन, विज्ञान और इंजीनियरिंग, यूके” को सूचीबद्ध करता है। वे पद्म विभूषण को भारत सरकार का दूसरा सबसे बड़ा नागरिक पुरस्कार बताते हैं, और लिखते हैं कि भारत में लोगों ने उनका गर्मजोशी से स्वागत किया, उनके एक स्थानीय विश्वविद्यालय से अंतरराष्ट्रीय विज्ञान तक के सफ़र में प्रेरणा का स्रोत देखते हुए।

रॉयल सोसाइटी और कैम्ब्रिज यूनिवर्सिटी दोनों बताती हैं कि उन्हें 2012 में नाइटहुड मिला। रॉयल सोसाइटी ने 2015 में उन्हें अपना अगला अध्यक्ष घोषित किया, जो 1 दिसंबर 2015 को पद संभालेंगे।

संस्मरण और आज का काम

उनका संस्मरण, जीन मशीन (Gene Machine), 6 नवंबर 2018 को अमेरिका में बेसिक बुक्स ने प्रकाशित किया। उसका प्रकाशक उसे राइबोसोम की संरचना की होड़ का भीतरी बयान कहता है। एमआरसी लेबोरेटरी ऑफ़ मॉलिक्यूलर बायोलॉजी उन्हें एमेरिटस शोध-नेता के रूप में सूचीबद्ध करती है, जिनका हाल का काम इलेक्ट्रॉन क्रायोमाइक्रोस्कोपी से यह अध्ययन करता है कि केंद्रक वाली कोशिकाएँ अनुवाद कैसे शुरू करती हैं, और जिन्होंने वृत्ताकार आरएनए से अनुवाद का भी अध्ययन किया है, जिसमें आरएनए चिकित्सा में उनके उपयोग शामिल हैं। उसी पन्ने पर आम पाठकों के लिए एक दूसरी किताब, व्हाई वी डाई (Why We Die), 2024 की, सूचीबद्ध है।