ऊर्जा अक्षय्यतेचा नियम (लॉ ऑफ कॉन्झर्वेशन ऑफ एनर्जी) हा सजीव आणि निर्जीव अशा दोन्ही गोष्टींना लागू होतो,हे आता सर्वमान्य झालं होतं. याचाच अर्थ शेकोटीतली लाकडं आणि सजीव प्राणी हे दोघंही ऑक्सिजन घेतात आणि कार्बन डाय ऑक्साइड निर्माण करतात.त्याचप्रमाणे विश्वातल्या सगळ्याच सजीव आणि निर्जीव गोष्टी या एकाच पदार्थापासून तयार झालेल्या आहेत असाही विचार आता पुढे यायला लागला होता.
आपल्याला दिसणारे समुद्र,जमीन आणि हवा हे घटक तर अनेक शतकांपासून न बदलणारे आहेत. पाणी तापवलं तर त्याची वाफ होते,पण वाफ थंड झाली की तिचं पुन्हा पाणी होतं.धातू वितळवता येतात आणि ते पुन्हा स्थायू रूपातही आणता येतात.म्हणजेच या क्रिया रिव्हर्सिबल आहेत.पण सजीवांपासून निर्माण झालेले साखर,कागद,तेल असे पदार्थ एकदा तापवले,जाळले किंवा त्यांच्यावर काही प्रक्रिया केल्या तर ते पदार्थ जळून जातात आणि पुन्हा त्यांच्या मूळ रूपात येत नाहीत.हाच तर सजीवांमधल्या आणि निर्जीवांमधल्या घटकांमध्ये फरक असेल का? सजीव आणि निर्जीव सारख्याच मूळ मूलद्रव्यांपासून (इलिमेंट्स) निर्माण झालेले असले तरी सजीव आणि निर्जीव यांचे मूळ घटक (म्हणजे संयुगं / कंपाऊंड्स) हे वेगळे असावेत का?
स्वीडिश रसायनशास्त्रज्ञ जॉन्स जॅकॉब बर्झेलियस (Jons Jakob Berzelius) (१७७९ ते १८४८) यानं या प्रश्नावर बराच विचार केला.बझेलियस हा वैज्ञानिक रसायनशास्त्रामध्ये रॉबर्ट बॉइल,जॉन डाल्टन आणि लव्हायेजे या वैज्ञानिकांच्या तोडीचा मानला जातो.रसायनशास्त्राचा पाया घालणाऱ्या वैज्ञानिकांपैकी तो महत्त्वाचा वैज्ञानिक होता.त्याला 'फादर ऑफ स्वीडिश केमिस्ट्री' असंही म्हणतात. लहान असतानाच बर्झेलियसचे वडील वारले.ते शाळेत शिक्षक होते.नंतर आईनं दुसरं लग्न केलं. तेव्हा सावत्र वडिलांनी बर्झेलियसला विज्ञान शिकवलं आणि त्याबद्दल गोडी लावून दिली.
मोठा झाल्यावर बर्झेलियस मेडिकल स्कूलमध्ये गेला.तिथे तो कार्ल शीलचे प्रयोग पुनःपुन्हा करून पाहत असे.यादरम्यान त्यानं अनेक नामवंत रसायनतज्ज्ञांच्या हाताखाली काम केलं आणि धातू, वायू, द्रव,अॅसिड,अल्कली,पाणी आणि काच या सगळ्या पदार्थांचे गुणधर्म शिकून घेतले.हे सगळं करताना त्यानं प्रामाणिकपणे अभ्यास करून खूप मेहनतीनं ज्ञान मिळवलं होतं.आपलं शिक्षण पूर्ण झाल्यानंतर त्यानं मेडिकल प्रॅक्टिस सुरू केली.पण त्यापेक्षा त्याला रसायनशास्त्रात जास्त रस वाटत होता.त्याचे आपले स्वतःचे प्रयोग चालूच होते. इंग्लंडमध्ये जाऊन त्यानं हंफ्रे डेव्ही,जेम्स वॉट, थॉमस यंग,विल्यम हर्षेल याही नावाजलेल्या वैज्ञानिकांच्या भेटी घेतल्या होत्या. त्यांच्याशी वेगवेगळ्या विषयांवर चर्चा केल्या होत्या.
सजीवांपासून मिळालेल्या पदार्थांना ऑर्गेनिक सबस्टन्स म्हणावं आणि निर्जीवांपासून मिळालेल्या पदार्थांना इनऑर्गेनिक सबस्टन्स म्हणावं असं १८०७ मध्ये सुचवलं.
इनऑर्गेनिक पदार्थ हे ऑर्गेनिक पदार्थांपासून निर्माण करणं शक्य आहे, पण त्या उलट म्हणजे इनऑर्गेनिक पदार्थांपासून ऑर्गेनिक पदार्थ मिळवणं हे कोणत्याही सजीव मध्यस्थाशिवाय अशक्य आहे असं त्यानं सुचवलं.
इनऑर्गेनिक पदार्थांपासून ऑर्गेनिक पदार्थ तयार करण्यासाठी जी ऊर्जा किंवा जे बल लागतं ते फक्त जिवंत ऊतींमध्येच असतं असंही त्यानं सांगितलं होतं.पुढे त्यानं रसायनशास्त्रात इतरही अनेक शोध लावले.त्याच्या शोधांबद्दल त्याला रॉयल सोसायटीनं कॉपले मेडलही दिलं होतं. हे सगळं करताना त्याला लग्न करायला आणि आपलं कुटुंब वाढवायला वेळ नाही मिळाला.शेवटी वयाच्या ५६ व्या वर्षी १८३५ साली त्यानं एका स्वीडिश कॅबिनेट मंत्र्याच्या २४ वर्षीय एलिझाबेथ पॉपियस नावाच्या मुलीशी लग्न केलं. पण त्या आधीपासूनच त्याला गाऊटच्या आजारानं गाठलं होतं.त्यातच त्याचा नर्व्हज ब्रेक डाऊन झाला. त्याला कधीकधी नैराश्याचे झटकेही यायचे. ७ ऑगस्ट १८४८ साली त्याचा मृत्यू झाला.
पुढे एकोणिसाव्या शतकाच्या उत्तरार्धात सजीवांच्या शरीरात तयार होणाऱ्या रसायनांचा अभ्यास पुढे गेला.प्रयोगशाळेत आणि कारखान्यांमध्ये कृत्रिमरीत्या ऑर्गेनिक कंपाऊंड्स तयार व्हायला लागले.आणि ऑर्गेनिक पदार्थ कशाला म्हणायचं या प्रश्नानं पुन्हा डोकं वर काढलं, त्यानंतर कार्बनी संयुगांच्या रसायनशास्त्राला ऑर्गेनिक केमिस्ट्री म्हटलं जायला लागलं आणि कार्बन नसलेल्या संयुगांच्या रसायनशास्त्राला इनऑर्गेनिक केमिस्ट्री म्हटलं जायला लागलं.आता याचा सजीव आणि निर्जीवांशी काहीही संबंध राहिला नाही.
एकोणिसाव्या शतकातल्या रसायनशास्त्रज्ञांनी प्रयोगशाळेत तयार केलेली ऑर्गेनिक संयुगं त्या मानानं साधी होती.पण सजीव टिश्यूमध्ये अजूनही इतर इतकी अनेक गुंतागुंतीची रसायनं होती,की ती कृत्रिमरीत्या तयार करता येतील असं एकोणिसाव्या शतकातल्या वैज्ञानिकांना वाटतच नव्हतं.
ऑर्गेनिक संयुगं ही आपल्याला कृत्रिमरीत्या प्रयोगशाळेत तयार करता येणार नाहीत असं सगळ्यांना वाटत असतानाच,
बर्झेलियसचा सहायक आणि लायबिग या वैज्ञानिकाचा मित्र असलेल्या व्योलर यानं चक्क २२ फेब्रुवारी १८२८ रोजी आपल्याला इनऑर्गेनिक पदार्थांपासून ऑर्गेनिक पदार्थ बनवणं शक्य आहे आणि मी आताच काही इनऑर्गेनिक रसायनांपासून युरिया हे ऑर्गेनिक रसायन तयार करण्यात यशस्वी झालो आहे असं कळवलं आणि त्यानं खरंचच इनऑर्गेनिक पदार्थांपासून युरिया तयार केला होता.
यातून त्यानं आपण कृत्रिमरीत्या इनऑर्गेनिक पदार्थांपासून ऑर्गेनिक पदार्थ बनवू शकत नाही हा समज तर खोडून काढलाच,पण त्याचबरोबर त्यानं अनेक कृत्रिम रसायनं तयार करण्यासाठी आश्वासक दिलासा दिला.यानंतर कृत्रिम रंग,अत्तरं आणि चक्क प्लॅस्टिकपर्यंत माणसानं मजल मारली ती यामुळेच ! आता सजीवांच्या शरीरातल्या संयुगांना ऑर्गेनिक संयुगं म्हणतात आणि ती आकारानं खूप मोठी आणि क्लिष्ट (कॉम्प्लेक्स) असतात यावर आता शंका घेण्यासारखं काही उरलं नव्हतं.याही संयुगांचे पुढे तीन गट झाले.त्यांना आता बायोमोलेक्युल्स म्हणू या.त्यात विल्यम प्राऊट (William Prout) (१७८५ ते १८५०) नावाच्या वैज्ञानिकानं खूपच महत्त्वाचं संशोधन केलं आहे.सजीवांमध्ये होणाऱ्या पचन आणि चयापचय यांच्या संशोधनासाठी आणि रसायनशास्त्रातल्या मूलद्रव्यांच्या ऑटोमिक वेट वरच्या संशोधनासाठी ओळखला जातो.
प्राऊट हा एडिंबरो विद्यापीठातून डॉक्टरकीची पदवी घेऊन बाहेर पडला होता.तो पचनाच्या आणि मूत्रविकारांवर चांगले उपचार करण्यासाठी प्रसिद्ध होता. १८१५ ते १८२७ या दरम्यान त्यानं फिजिओलॉजीमध्ये बरंच संशोधन करून अनेक शोधनिबंध प्रसिद्ध केले.प्राण्यांच्या गॅस्ट्रिक ज्यूसेस (जाठररस) मध्ये मोठ्या प्रमाणात हायड्रोक्लोरिक अॅसिड असतं,त्यामुळे पचन ही रासायनिक क्रिया आहे.हे सांगणारा प्राऊट हा पहिलाच होता.त्यानंच युरीनमधून पहिल्यांदा युरिया वेगळा केला होता. पुढे त्यानं युरिनरी आणि डायजेस्टिव्ह पॅथॉलॉजीवरही एक पुस्तक लिहिलं होतं.
पण या सगळ्यांपेक्षाही महत्त्वाची अशी गोष्ट म्हणजे प्राऊटनं सजीवांमध्ये सापडणाऱ्या या संयुगांची काबर्बोहायड्रेट्स,
प्रोटीन्स आणि लिपिड्स अशा गटांत विभागणी केली.
साखर,स्टार्च,सेल्युलोज असे पदार्थ कार्बोहायड्रेट्समध्ये येत होते.कार्बोहायड्रेट्स हे कार्बन,हायड्रोजन आणि ऑक्सिजन या मूलद्रव्यांपासून तयार होत होते.
सजीव,अच्युत गोडबोले, अमृता देशपांडे, मधुश्री पब्लिकेशन
दुसरा प्रकार,लिपिडही असाच कार्बन,हायड्रोजन आणि ऑक्सिजन यांच मूलद्रव्यांपासू तयार होत होता.पण या गटात सगळी तेल येत होतं. कार्बोहायडेट्समध्ये लिपिडापेक्षाऑक्सिजनचं प्रमाण जास्त होतं आणि कार्बोहायडेट्स ही काही प्रमाणात तरी पाण्यात विरघळत होती.लिपिड्स पाण्यात अजिबात विरघळत नव्हती.
आणि तिसरा प्रकार म्हणजे प्रोटीन्स हे कार्बोहायडेटस आणि लिपिड्स यापेक्षा बरेच गुंतागुंतीचे होते.प्रोटीन्समध्ये कार्बन,हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनशिवाय नायट्रोजन आणि सल्फर ही मूलद्रव्यंही होती.ते साधारणपणे पाण्यात विरघळत होते पण तापवल्यावर त्यांच्या गुठळ्या (कोॲग्युलेट) होत होत्या.सुरुवातीला प्रोटीन्सना अल्ब्युमिन्स हे नाव दिलं होतं.कारण अंड्याच्या पांढऱ्या बलकामध्ये (एग व्हाइट) मिळणारं प्रथिन हे सहजपणे उपलब्ध होणारी गोष्ट होती आणि लॅटिनमध्ये त्याला अल्ब्युमिन म्हणतात.
१८३८ मध्ये डच रसायनशास्त्रज्ञ गेरार्ड जोहानेज मल्डर (Gerardus Johannes Mulder) (१८०२ ते १८८०) यानं या अल्ब्युमिनस पदार्थांचं महत्त्व ओळखलं आणि त्यांना ग्रीक भाषेत खूप महत्त्वाचा किंवा अग्रक्रमाचा या अर्थाचा असणारा प्रोटीन हा शब्द आपल्या शोधनिबंधात पहिल्यांदाच वापरला. बहुतांश प्राणी आपल्याला लागणारं प्रोटीन हे वनस्पतींपासूनच घेतात हे त्यानं सांगितलं होतं. पण नंतर प्राणी हे वनस्पतींपासून मिळालेल्या प्रोटीनचं आपल्या शरीरात अमायनो अॅसिड्समध्ये रूपांतर करतात आणि मग त्यापासून पुन्हा आपल्याला हव्या त्या प्रोटीनमध्ये रूपांतर करतात हे नंतर कळलं.त्यानं पुढे अल्ब्युमिन,केसिन आणि फायब्रिन या प्रोटीन्सवर काम करून प्रोटीन्सचे रासायनिक गुणधर्म काय असावेत याबद्दलही लिहून ठेवलं होतं.
ऑर्गेनिक केमिस्ट्रीचं वाढतं ज्ञान आता पुन्हा सजीवांची उत्क्रांती कशी झाली असावी या प्रश्नाचंही उत्तर शोधायला मदत करत होती.कारण सगळ्याच प्रकारच्या सजीवांमध्ये कार्बोहायड्रेट्स, लिपिड्स आणि प्रोटीन्स हीच तीन मूळ रसायनं किंवा संयुगं आढळत होती.अर्थात, यात बारीकसारीक बदल होते,पण मुख्य घटक हेच होते हे मात्र निश्चित.यातूनच पुढे रसायनशास्त्रज्ञांना या कार्बोहायड्रेट्स,
लिपिड्स आणि प्रोटीन्स ही रसायनं त्यांच्या मूळ बिल्डिंग ब्लॉकमध्ये रूपांतरित करता येतात हेही लक्षात आलं.म्हणजे असं की कोणतंही कार्बोहायड्रेट हे त्याच्या मूळ साखरेत,
लिपिड हे त्याच्या मूळ फॅटी अॅसिडमध्ये आणि प्रोटीन त्याच्या मूळ अमायनो अॅसिडमध्ये रूपांतरित करता येतं,हे आता लक्षात आलं होतं. या मूळ पदार्थाना बिल्डिंग ब्लॉक्स म्हणतात.आणि एक प्राणी दुसऱ्या प्राण्याला खातो किंवा वनस्पतिजन्य पदार्थ खातो. मग पचनाच्या प्रक्रियेमध्ये त्या प्राण्यानं खाल्लेले कार्बोहायड्रेट्स,लिपिड्स किंवा प्रोटीन्स मूळ बिल्डिंग ब्लॉक्समध्ये सुटे होतात आणि नंतर पुन्हा हव्या त्या प्रकारामध्ये बांधले जातात
या सगळ्या गोष्टींमुळे सगळ्या प्रकारचे सजीव वेगवेगळे दिसत असले तरी रासायनिकदृष्ट्या एकच आहेत असा एक दृष्टिकोन तयार व्हायला लागला. त्यामुळेच उत्क्रांतीमध्ये एका सजीवापासून दुसरा सजीव निर्माण होणं शक्य आहे असंही आता वाटायला लागलं होतं. यातून आता उत्क्रांती ही संकल्पना मूळ धरायला लागली होती.
हा भाग संपला…!