આધુનિક જનીનશાસ્ત્રના પિતામહ ફેડરિક સેંગર

ઇંગ્લેન્ડનાં બાયોકેમિસ્ટ ફેડરિક સેંગરનું 19મી નવેમ્બર, 2013ના રોજ ૯૫ વર્ષની વયે અવસાન પામ્યા છે એ સમાચાર હમણાં આવ્યા. ‘ફાધર ઓફ જિનોમિક્સ’ તરીકે જાણીતા આ વિજ્ઞાનીના જીવરસાયણ શાસ્ત્રમાં ઊંડા સંશોધનને પગલે બે વખત નોબેલ પ્રાઈઝ એનાયત થયો હતો. મેડિકલમાં અભ્યાસ કરવાની ઈચ્છા ધરાવનાર સેંગરને યુવાન વયે જ બાયોકેમેસ્ટ્રીમાં રસ જાગ્યો હતો. તેમનાં અભ્યાસ અને સંશોધનો દ્વારા તેમણે બાયોલોજીના અને ખાસ કરીને આધુનિક જિનેટિક એન્જિનિયરિંગના દ્વાર ખોલી આપ્યાં હતાં. આજે જિનોમિક્સ ક્ષેત્રે આપણે જે કોઈ મહત્ત્વપૂર્ણ પ્રગતિ કરી શક્યાં છીએ એની ક્રાંતિનો પાયો સાઠના દાયકામાં ફેડરિક સેંગરે નાંખ્યો હતો.

ફેડરિક સેંગરનો જન્મ ૧૩ ઓગસ્ટ ૧૯૧૮ના રોજ ઇંગ્લેન્ડના રેન્ડકોમ્બ, ગ્લુસેસ્ટરશાયરમાં થયો હતો. વ્યવસાયે તબીબ પિતાના પુત્ર સેંગરે પણ નાનપણથી વિજ્ઞાનમાં રુચિ કેળવી લીધી હતી. જોકે વિદ્યાર્થી કાળમાં તેઓ સામાન્ય કહી શકાય એવાં વિદ્યાર્થી હતાં. નોબેલ પ્રાઈઝ સ્વીકારતી વખતે તેમણે જણાવ્યું હતું કે, તેમને બાયોલોજી પ્રત્યે પ્રેમ હતો એ વાત સાચી પરંતુ એ વાત પણ એટલી જ સાચી હતી કે તેઓ પ્રતિભાશાળી વિદ્યાર્થી ન હતાં. આમ છતાં તેમણે બાળપણમાં જ નક્કી કરી લીધું હતું કે તેઓ પણ પિતાની જેમ જ તબીબ વિદ્યાનો અભ્યાસ કરશે અને અને તબીબી ક્ષેત્રે પોતાની કારકિર્દી ઘડશે. જોકે સેંગર કોલેજમાં આવ્યા ત્યાં સુધીમાં તેમનું મન બદલાઈ ગયું અને તેમને બાયોકેમેસ્ટ્રીના વિષયોમાં વધુ રસ પડ્યો.

આ દિશામાં આગળ વધતા સેંગરે યોગ્ય સ્કોલરશિપ મેળવીને કેમ્બ્રિજની સેન્ટ જોન્સ કોલેજમાં નેચરલ સાયન્સનો અભ્યાસ કર્યો. જોકે કોલેજના શરૂઆતના વર્ષોમાં જ તેમણે તેમના માતા-પિતાને કેન્સરની બીમારીને કારણે ગુમાવી દીધા હતાં. વર્ષ 1940ના વર્ષમાં તેઓ કેમ્બ્રિજ યુનિવર્સિટીમાંથી સ્નાતક થયાં હતા. નોબેલ પ્રાઈઝ સ્વીકારતી વખતે તેમણે કોલેજના અભ્યાસને યાદ કરતા વ્યંગમાં કહ્યું હતું કે, “મારા અને મારા શિક્ષકોના આશ્ચર્ય વચ્ચે હું ઘણાં સારા માર્કે બી.એ (સ્નાતક) થયો હતો.” સારા માર્કસ મેળવ્યાં બાદ તેમના આત્મવિશ્વાસમાં પણ ઘણો વધારો થયો હતો. બાદમાં તેમણે બાયોકેમેસ્ટ્રીમાં પીએચ.ડી કરવાનું નક્કી કર્યું પણ એ વખતે વિશ્વયુદ્ધ શરૂ થવાના કારણે તેઓ કેમ્બ્રિજમાં ‘એન્ટિ વૉર ગ્રુપ’ માં સામેલ થયાં અને તેમાં તેમણે યુદ્ધવિરોધી ચળવળકાર તરીકે કામ કર્યું. સ્નાતક થયાં બાદ વર્ષ 1940માં જ તેમણે કેમ્બ્રિજના બાયોકેમેસ્ટ્રી ડિપાર્ટમેન્ટમાંથી ઘાસમાંથી પ્રોટીન મેળવવાના જટિલ વિષય પર પીએચ.ડી શરૂ કર્યું હતું. પરંતુ તેમના ગાઈડે ડિપાર્ટમેન્ટ છોડી દેતાં તેમણે નવા ગાઈડના માર્ગદર્શન હેઠળ નવા વિષય પર સંશોધન કરવાની ફરજ પડી હતી. આ વખતે તેમણે પ્રાણીઓના શરીરમાં ચયાપચયની ક્રિયા માટે જવાબદાર એવા લાઈસીન એટલે કે એમિનો એસિડ પર સંશોધન કરીને વર્ષ 1943માં પીએચ.ડીની ડિગ્રી મેળવી હતી.

પીએચ.ડીનું સંશોધન પૂરું કર્યાં બાદ સેંગરે કેમ્બ્રિજના ડિપાર્ટમેન્ટ ઓફ બાયોકેમેસ્ટ્રીના સંશોધક ચાર્લ્સ ચીબનોલ અને તેમનાં સાથી વૈજ્ઞાનિકો સાથે કામ શરૂ કર્યું. ચીબનોલ માનવ જીવન માટે મહત્ત્વના એવાં પ્રોટીનના બંધારણ પર સંશોધન કરી રહ્યાં હતાં. સેંગરે ચીબનોલ સાથે કામ સંભાળ્યું ત્યારે તેઓ પાર્ટિશન ક્રોમેટોગ્રાફી (તત્ત્વોના મિશ્રણને લેબોરેટરીમાં જુદા પાડવાની પદ્ધતિ) દ્વારા પ્રોટીન વિશેના સંશોધનમાં ઘણાં ઊંડા ઉતરી ગયા હતાં. આ દરમિયાન ચીબનોલ સહિતના વિજ્ઞાનીઓએ પ્રોટીનમાં એમિનો એસિડની હાજરી રહેલી હોય છે એ વાત પર મ્હોર મારી દીધી હતી. પરંતુ હજુ સુધી કોઈ વિજ્ઞાની પ્રોટીનમાં એમિનો એસિડની તાત્ત્વિક હાજરી તેમજ તેના પ્રકાર અને પરમાણુમાં તેમની ગોઠવણી કયા પ્રકારની છે એ વિશે માહિતી મેળવી શક્યો ન હતો. આથી આ કામમાં ઊંડા ઉતરવાની જવાબદારી સેંગરને સોંપાઈ.

જોકે આવા સંશોધનો કરવા માટે આર્થિક સદ્ઘરતાની જરૂર રહે છે જે સેંગર પાસે નહોતી. આથી ચીબનોલ સાથે મળીને તેમણે કેમ્બ્રિજના મેડિકલ રિસર્ચ કાઉન્સિલ પાસે ગ્રાન્ટની માંગણી કરી પણ કાઉન્સિલે પ્રોટીનમાં એમિનો એસિડની સંખ્યા રેન્ડમ હોય છે એવું કહીને તેમની માંગણી ફગાવી દીધી. જોકે પાછળથી આ વાતનું મહત્ત્વ સમજતા કાઉન્સિલે તેમને સંશોધનો માટે થોડી રકમ ફાળવી આપી હતી. આમ, સેંગરે પ્રોટીનમાં એમિનો એસિડની હાજરી શોધવાનું કામ શરૂ કર્યું અને સતત દસ વર્ષ સુધી એમિનો એસિડમાં રહેલા પરમાણુઓનું સુવ્યવસ્થિત માળખું તૈયાર કરીને તેને ‘એ ચેઈન’ અને ‘બી ચેઈન’માં વિભાજિત કર્યું.

આ માટે તેમણે ચીલાચાલુ પદ્ધતિનો ત્યાગ કરીને તેમની અલગ પદ્ધતિ વિકસાવી હતી. આ ઉપરાંત એક ખાસ માર્કિંગ એજન્ટ વડે પ્રોટીનમાં રહેલા એમિનો એસિડની લાંબી ચેઈનને નાના ટુકડામાં વર્ગીકૃત કરી. આજે તેમની આ ખાસ માર્કિંગ એજન્ટ પદ્ધતિને ‘સેંગર એજન્ટ’ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. ત્યારબાદ તેમણે પ્રોટીનમાં રહેલા પરમાણુઓના બંધારણ અને તેમની રચના અંગેનું તબક્કાવાર વિશ્લેષણ કર્યું. આ લાંબા સંશોધન બાદ તેમણે પહેલી વખત દુનિયા સમક્ષ રજૂ કર્યું કે પ્રોટીનમાં એમિનો એસિડની અનોખી શૃંખલા રહેલી હોય છે, જેમાં ત્રિપરિમાણીય માળખું પણ હોય છે અને આ કારણે જ પ્રોટીન વિશિષ્ટ ગુણધર્મ પણ ધરાવે છે! વર્ષ 1953 સુધીમાં  સેંગરે માત્ર પ્રોટીનમાં રહેલા એમિનો એસિડના ચોક્કસ ક્રમ જ નહીં પણ વિવિધ સસ્તન પ્રજાતિઓના શરીરમાંના ઈન્સ્યુલિનમાં રહેલા સૂક્ષ્મ તફાવતો અને તેમની વચ્ચેની ચોક્કસ ભેદરેખાઓ પણ રજૂ કરીને જીવરસાયણશાસ્ત્ર ક્ષેત્રે ઉથલપાથલ મચાવી દીધી હતી. તેમનાં આ સંશોધનને પગલે વર્ષ 1958માં તેમને રસાયણશાસ્ત્રનું નોબેલ પ્રાઈઝ એનાયત કરાયું હતું.  

વર્ષ 1960 સુધીમાં સેંગર કેમ્બ્રિજની મોલેક્યુલર બાયોલોજીના મેડિકલ રિસર્ચ કાઉન્સિલના ચીફ સાયન્ટિસ્ટ બની ગયા હતાં. હવે તેમને ન્યુક્લિક એસિડ અને ડીએનએ તેમજ આરએનએમાં રસ પડવા માંડયો હતો. આથી તેઓ આ ક્ષેત્રોમાં સંશોધન માટે મંડી પડ્યા હતાં. વીસ વર્ષના ગાળામાં તેમણે પહેલી વખત ડીએનએની ક્રમાંક પદ્ધતિ વિકસાવી હતી. અહીં પણ તેમણે એમિનો એસિડની શૃંખલા વિભાજિત કરવા માટે જે પદ્ધતિનો ઉપયોગ કર્યો હતો એ જ પદ્ધતિને કામે લગાડી હતી. જોકે આ સંશોધનમાં સેંગરની સાથે અન્ય બે વિજ્ઞાનીઓ પણ સંકળાયા હતાં, જેમની સાથે મળીને તેમણે વર્ષ 1977માં આજના આધુનિક જિનોમ વિશ્લેષણ માટે અતિ મહત્ત્વની કડી સાબિત થઈ રહેલી ‘ડાઈડિઓક્સી’ પદ્ધતિ આપી. આ પદ્ધતિ હવે ‘સેંગર મેથડ’ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. ડીએનએ અને આરએનએના વિભાજન તેમજ તેની ઓળખ માટે સેંગરે 25 વર્ષ સુધી કરેલા મહત્ત્વપૂર્ણ સંશોધનો માટે વર્ષ 1980માં તેમને ફરીથી રસાયણશાસ્ત્રનું નોબેલ પ્રાઈઝ એનાયત કરાયું હતું. જોકે આ વખતે તેમને વોલ્ટર ગિલ્બર્ટ અને પોલ બર્ગ સાથે સયુંક્ત રીતે નોબેલ પ્રાઈઝ મળ્યું હતું.

કેમ્બ્રિજમાં તેમને માથે કેટલીક વહીવટી જવાબદારીઓ પણ આવી હતી હતી, પરંતુ વહીવટો કરવા કરતા તેમને સંશોધનોમાં વધુ રસ હતો. આથી જવાબદારીઓ સંભાળવા કરતા તેઓ આજીવન સંશોધનોમાં જ મગ્ન રહ્યાં. સેંગરે વર્ષ 1940માં માર્ગારેટ જોન હોવ સાથે લગ્ન કર્યાં હતાં. નોબેલ પ્રાઈઝ સ્વીકારતી વખતે તેમણે તેમની પત્નીનો વિશેષરૂપે આભાર માનતા કહ્યું હતું કે, “...સાયન્સ બેકગ્રાઉન્ડ નહીં ધરાવતી હોવા છતાં મારી પત્નીએ મારા સંશોધનોમાં મને ઘણી મદદ કરી છે.” વર્ષ 1985ના વર્ષમાં તેમણે નિવૃતિ લીધી એ પછી તેમણે પોતાનું સંપૂર્ણ ધ્યાન ગાર્ડનિંગ શીખવામાં અને કરવામાં કેન્દ્રિત કર્યું હતું. ફ્રેડરિક સેંગર બ્રિટનની એકમાત્ર અને વિશ્વની ચોથી એવી વ્યક્તિ હતી જેમને બે વખત નોબેલ પ્રાઈઝ એનાયત થયું હોય. સેંગરના જીવન પરથી ખ્યાલ આવે છે કે, એમને કોલેજ કાળથી વર્ષ 1985માં નિવૃત થયાં ત્યાં સુધી અનેક વખત જુદાં-જુદાં વિષયો પર સંશોધન કરવાનું આવ્યું હતું. પરંતુ બીજી બાબતોમાં સપડાયા વિના તેમણે દરેક વખતે તે વિષયોમાં પોતાને અને તેમના કામને શ્રેષ્ઠતમ પુરવાર કર્યાં હતાં. 

બે વખત નોબેલ પ્રાઈઝ પ્રાપ્ત કરનાંરા નોબેલ લોકો..

વિશ્વમાં બે વખત નોબેલ પ્રાઈઝ પ્રાપ્ત કરનાર માત્ર ચાર વ્યક્તિ છે. મેરી ક્યુરીને વર્ષ 1903માં ભૌતિકશાસ્ત્રમાં રેડિયેશન પર નોંધપાત્ર સંશોધન કરવા બદલ નોબેલ પ્રાઈઝ પ્રાપ્ત થયું હતું. વર્ષ 1911માં રેડિયમની શોધ માટે ફરીથી તેમને રસાયણશાસ્ત્રમાં નોબેલ પ્રાઈઝ પ્રાપ્ત થયું હતું. તો જોન બાર્ડિન નામના ભૌતિકશાસ્ત્રીને પણ ભૌતિકશાસ્ત્રમાં વિવિધ સંશોધનો કરવા બદલ અનુક્રમે વર્ષ 1956 અને 1972માં નોબેલ પ્રાઈઝ એનાયત કરાયું હતું. અમેરિકાના જીવરસાયણશાસ્ત્રી લિનસ પોલિંગને વર્ષ 1954માં રસાયણશાસ્ત્રનો અને 1986માં શાંતિ માટેનું નોબેલ પ્રાઈઝ અપાયું હતું. તો આપણે આગળ જોઈ ગયાં એમ ફેડરિક સેંગરને પણ જીવરસાયણ શાસ્ત્રમાં તેમનાં અમૂલ્ય યોગદાનને પગલે વર્ષ 1958 અને 1980માં રસાયણશાસ્ત્ર માટે નોબેલ પ્રાઈઝ એનાયત કરાયું હતું.