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रसायन विज्ञान के क्षेत्र में नोबेल पुरस्कार (2024) की घोषणा

Lokesh Pal October 10, 2024 05:15 115 0

संदर्भ: 

रसायन विज्ञान के लिए 2024 का नोबेल पुरस्कार संयुक्त रूप से तीन व्यक्तियों को दिए जाने की घोषणा की गई है। डेविड बेकर को कम्प्यूटेशनल प्रोटीन डिजाइन पर उनके काम के लिए और डेमिस हसाबिस और जॉन जंपर को प्रोटीन की संरचना की भविष्यवाणी करने के लिए प्रौद्योगिकियों के विकास के लिए दिया गया।

प्रोटीन का महत्व : 

  • जिस तरह ईंटें घर के निर्माण के लिए ज़रूरी होती हैं, उसी तरह प्रोटीन मानव शरीर के लिए ज़रूरी होते हैं। वे लगभग सभी जैविक प्रक्रियाओं के लिए ज़रूरी होते हैं।
  • उदाहरण के लिए, प्रोटीन हीमोग्लोबिन शरीर में ऑक्सीजन का परिवहन करता है, और इंसुलिन रक्त से ग्लूकोज को अवशोषित करने में मदद करता है। प्रोटीन उत्पादन और कार्य को समझने से मानव रोगों के बारे में बेहतर जानकारी मिल सकती है।

CASP (प्रोटीन संरचना पूर्वानुमान का महत्वपूर्ण मूल्यांकन) प्रतियोगिता 

  • प्रोटीन के महत्व को पहचानने के बाद से, कई वैज्ञानिकों ने उन्हें समझने पर अपना ध्यान केंद्रित किया है। वर्ष 1994 में शुरू होकर, वैज्ञानिकों ने प्रोटीन संरचनाओं की भविष्यवाणी करने के लिए प्रोटीन संरचना पूर्वानुमान का महत्वपूर्ण मूल्यांकन (CASP) में प्रतिस्पर्धा की। 
  • यह एक द्विवार्षिक सामुदायिक प्रयोग है। प्रतिभागियों को लक्ष्य प्रोटीन के अमीनो एसिड अनुक्रम प्रदान किए जाते हैं, और वे संबंधित त्रि-आयामी संरचनाओं के मॉडल बनाते हैं।
  • यह प्रतियोगिता अत्यधिक चुनौतीपूर्ण थी , जो वर्ष 2020 तक जारी रही, जब हसबिस के काम में जम्पर के योगदान ने निर्णायक जीत हासिल की।

जम्पर और हसबिस का कार्य

  • अमीनो एसिड की श्रृंखला : प्रोटीन 20 अमीनो एसिड से बने होते हैं, जो लंबी डोरियों में जुड़े होते हैं। अमीनो एसिड की यह डोरी मुड़ती है और एक अलग और कभी-कभी अनोखी त्रि-आयामी (3-डी) संरचना में बदल जाती है। यह संरचना ही प्रोटीन को उनका कार्य प्रदान करती है।
  • अमीनो एसिड द्वारा आकार बनाए रखना : 1960 के दशक में, अमेरिकी वैज्ञानिक क्रिश्चियन एनफिन्सन ने पाया कि प्रोटीन का आकार हमेशा एक जैसा होता है, जो एक ही रूप में खुलता और फिर से मुड़ता है। उन्होंने महसूस किया कि प्रोटीन की संरचना 20 अमीनो एसिड के अनुक्रम से निर्धारित होती है। यह संरचना इसके द्वारा किए जाने वाले कार्य को परिभाषित करती है।
  • त्रि-आयामी संरचना की संभावना : अगर वैज्ञानिकों को प्रोटीन के अमीनो एसिड अनुक्रम का पता है, तो उन्हें प्रोटीन की त्रि-आयामी संरचना का अनुमान लगाने में सक्षम होना चाहिए। हालाँकि, यह शोध इतना आसान नहीं था।
  • डीपमाइंड और अल्फाफोल्ड : 2018 में कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआई) विशेषज्ञ डेमिस हसबिस ने प्रोटीन संरचना पूर्वानुमान का महत्वपूर्ण मूल्यांकन (CASP) में प्रवेश किया। उनकी टीम ने अल्फाफोल्ड नामक एक कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआई) मॉडल बनाया, जिसने शुरुआत में प्रोटीन संरचनाओं की भविष्यवाणी करने में लगभग 60% सटीकता हासिल की। ​​हालांकि यह सटीकता पर्याप्त नहीं थी।
  • जम्पर की सफलता का श्रेय : जम्पर को इस क्षेत्र में सफलता तब मिली जब जॉन जम्पर Google डीपमाइंड में शामिल हुए और अल्फाफोल्ड पर शोध जारी रखा।
  • पर्याप्त सटीकता : दोनों ने कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआई) उपकरण को इतनी अच्छी तरह से प्रशिक्षित किया कि अमीनो एसिड के एक विशेष अनुक्रम को देखते हुए, प्रोटीन संरचनाओं की भविष्यवाणी करने में पर्याप्त सटीकता प्राप्त हुई। 

नोट: डेमिस हसबिस, एक कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआई) विशेषज्ञ, डीपमाइंड के सह-संस्थापक थे, जो बोर्ड गेम के लिए कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआई)  मॉडल बनाता था। डीपमाइंड को बाद में गूगल को बेच दिया गया।

बेकर का योगदान

  • CASP प्रतियोगिता में भागीदारी : डेविड बेकर ने 1998 में अपने सॉफ़्टवेयर, रोसेटा के साथ CASP प्रतियोगिता में प्रवेश किया, जो प्रोटीन संरचनाओं की भविष्यवाणी करता है। हालाँकि इसमें वह सफल नहीं हुए , लेकिन रोसेटा ने अन्य प्रविष्टियों के क्षेत्र में प्रभावशाली प्रदर्शन किया।
  • रोसेटा के शोध को चुनौती : बेकर की टीम ने रोसेटा के अध्ययन को चुनौती देने के लिए एक विधि तैयार की। प्रोटीन संरचना प्राप्त करने के लिए अमीनो एसिड अनुक्रमों को इनपुट करने के बजाय, उन्होंने संबंधित अमीनो एसिड अनुक्रमों के लिए सुझाव प्राप्त करने के लिए एक वांछित प्रोटीन संरचना दर्ज की।
  • सादृश्य के माध्यम से समझना : बेकर की टीम का यह प्रयास यह इस बात से मिलता – जुलता है कि कैसे एक अनुभवी शेफ स्वाद से पकवान की सामग्री की पहचान कर सकता है।
  • बेकर के शोध के लाभ : यह अभिनव दृष्टिकोण पूरी तरह से नए प्रोटीन के निर्माण की अनुमति देता है, जिससे प्रयोगशालाओं को शरीर में अलग-अलग कार्यों के साथ विभिन्न प्रोटीन का उत्पादन करने में सक्षम बनाता है।

बेकर के कार्य का महत्व : 

  • उनके कार्य के माध्यम से हम जीवन की गतिविधियों को बेहतर ढंग से समझ सकते हैं, जिसमें रोगों का विकास, एंटीबायोटिक प्रतिरोध, तथा कुछ सूक्ष्मजीवों द्वारा प्लास्टिक का विघटन शामिल है।
  • अतः नए कार्यों के साथ प्रोटीन बनाने की क्षमता असाधारण है। इसके निम्नलिखित परिणाम प्राप्त हो सकते हैं।
    • कपड़ों जैसे नए नैनोमटेरियल का विकास जो अपने आप साफ हो जाते हैं।
    • लक्षित फार्मास्यूटिकल्स अर्थात ऐसी दवाइयाँ जो केवल शरीर में रोगाणुओं से संबंधित कोशिकाओं को मारती हैं।
    • चिकित्सा के क्षेत्र में यह प्रगति और तेजी से वैक्सीन का विकास भविष्य की कोविड-19 जैसी महामारी में लाभकारी होगा।
    • न्यूनतम सेंसर का विकास जो प्रदूषण के स्तर को सटीक रूप से माप सकता है।
    • एक हरित रासायनिक उद्योग का विकास जो पर्यावरण को नुकसान नहीं पहुँचाएगा। इन सभी अनुप्रयोगों से प्राणी समुदाय को बहुआयामी लाभ हो सकते हैं।
  • एंटीबायोटिक प्रतिरोध : जब कोई बैक्टीरिया उनको मारने के लिए बनाए गए एंटीबायोटिक के विरुद्ध प्रतिरक्षा विकसित कर लेता है।

निष्कर्ष 

2024 के रसायन विज्ञान के नोबेल पुरस्कार विजेताओं के अभूतपूर्व योगदान ने प्रोटीन को समझने और उसमें हेरफेर करने की हमारी क्षमता में क्रांतिकारी बदलाव किया है, जिससे चिकित्सा, पदार्थ विज्ञान और पर्यावरणीय स्थिरता में प्रगति का मार्ग प्रशस्त हुआ है। उनकी उपलब्धियाँ न केवल जैविक प्रक्रियाओं की हमारी समझ को गहरा करती हैं, बल्कि  चिकित्सा के क्षेत्र में प्रगति के साथ ही सभी अनुप्रयोगों से प्राणी समुदाय को बहुआयामी लाभ प्रदान करने की संभावना भी रखती हैं।

मुख्य परीक्षा पर आधारित प्रश्न : 

प्रश्न : प्रोटीन की संरचना की भविष्यवाणी करने के लिए प्रौद्योगिकियों के विकास को स्पष्ट करते हुए, इसमे हुई हालिया प्रगति को समझाइए। स्वास्थ्य के क्षेत्र में कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआई) के लाभ एवं चुनौतियों पर प्रकाश डालिए।                                            

(15 अंक, 250 शब्द)

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