శాస్త్ర విజ్ఞానము

x-ray crystallography పద్ధతితో వైరస్ రూపురేఖలు తెలుసుకోవాలంటే ముందు వైరస్ ని స్ఫటికీకరించాలి (crystallize చెయ్యాలి). 1935 లో వెండెల్ మెరిడిత్ స్టాన్లీ అనే జీవరసాయన శాస్త్రవేత్త సరిగ్గా ఆ పని మీదే బయల్దేరాడు. టొబాకో మొసాయిక్ వైరస్ సోకిన పొగాకు ఆకుల్ని బాగా చూర్ణం చేసి అందులోంచి వైరస్ పదార్థాన్ని శుద్ధి చేసే పనిలో పడ్డాడు. ప్రోటీన్ వేర్పాటు పద్ధతులని వినియోగించి వైరస్ ని స్ఫటిక రూపంలో సాధించాడు. ఆ స్ఫటికని తిరిగి కరిగించి మొక్కలోకి ఎక్కిస్తే ఆ మళ్లీ రోగం సోకింది. అందులో వైరస్ చెక్కుచెదరకుండా ఉందనడానికి ఇదే ఆధారం. మొట్టమొదటి సారిగా ఒక వైరస్ ని స్ఫటికీకరించిన విజయానికి స్టాన్లీ 1946 లో రసాయన శాస్త్రంలో జాన్ నార్త్ రాప్, మరియి జేమ్స్ సమ్నర్ అనే మరిద్దరితో నోబెల్ పురస్కారాన్ని పంచుకున్నారు.



స్టాన్లీ సాధించిన విజయం తరువాత చాలా ఏళ్ల వరకు కూడా మరి కొన్ని ‘మొక్క వైరస్’ లని మాత్రం స్ఫటికీకరించడానికి వీలయ్యింది. 1955 లో మొట్టమొదటి సారిగా జంతువులకి సోకే ఒక వైరస్ ని స్ఫటికీకరించడానికీ వీలయ్యింది. ఆ ఏడాది కార్ల్ టన్ ష్వెర్ట్ మరియు ఫ్రెడెరిక్ షేఫర్ లు పోలియో మైలైటిస్ వైరస్ ని స్ఫటికీకరించారు.







1930 లలో ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్ కనిపెట్టబడింది. ఎక్స్-రే క్రిస్టలోగ్రఫీ కన్నా ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్ తో మరింత కచ్చితమైన పరిశీలనలు చెయ్యొచ్చు. ఎందుకంటే ఎక్స్-రే ల తరంగదైర్ఘ్యం ‘ఆంగ్ స్ట్రామ్’ (10^-10 m) స్థాయిలో ఉంటే, ఎలక్ట్రాన్ లకి చెందిన పదార్థ తరంగాల (matter waves) తరంగ దైర్ఘ్యం ఆంగ్ స్ట్రామ్ లో నూరో వంతు ఉంటుంది (10^-12 m). కనుక ఎలక్ట్రాన్ ధారల సహాయంతో మరింత సూక్ష్మమైన వస్తువులని పరిశీలించడానికి వీలవుతుంది.



ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్ పద్ధతితో కొన్ని సమస్యలు లేకపోలేవు. మైక్రోస్కోప్ లో చూడదగ్గ వస్తువుని శూన్య మందిరంలో ఉంచాలి. శూన్యంలో ఉంచడం వల్ల వస్తువుకి అంటిన నీరు ఆవిరైపోతుంది. అందువల్ల వస్తువు లక్షణాలు మారిపోవచ్చు. వస్తువుని ఒక ద్విమితీయ తలం (two-dimensional space) లో మాత్రమే చిత్రించగలం. అందుకు ఆ వస్తువుని సన్నని పొరలాగా తరగాలి. అయితే అదే కారణం చేత ఆ వస్తువులోంచి ఎలక్ట్రాన్ కిరణాలు దూసుకుపోతాయి. పెద్దగా ఛాయ పడకపోవచ్చు. అందుకని ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోగ్రాఫ్ లో జీవపదార్థాన్ని చూసినప్పుడు పెద్దగా వివరాలు కనిపించకపోవచ్చు.



ఈ సమస్యని పరిష్కరించడానికి 1944 లో ఓ అద్భుతమైన పద్ధతి కనిపెట్టబడింది. దాన్ని కనిపెట్టిన వారు రాబ్లీ విలియమ్స్ అనే అమెరికన్ ఖగోళ శాస్త్రవేత్త, మరియు రాల్ఫ్ గ్రేస్టోన్ వైకాఫ్ అనే భౌతిక శాస్త్రవేత్త. ఖగోళ శాస్త్రవేత్త అయిన విలియమ్స్ భూమి నుండి చందమామ కనిపించే తీరుకి సంబంధించి ఓ ముఖ్యమైన విషయాన్ని గుర్తించాడు. చందమామ మీద సూర్య కాంతి నిలువుగా పడుతున్నప్పుడు చందమామ మీద కొండల, చెరియల విశేషాలు అంత స్పష్టంగా కనిపించవు. అలా కాకుండా కాంతి ఏటవాలుగా పడుతున్నప్పుడు కొండల, చెరియల నీడలు పడి వివరాలు మరింత స్పష్టంగా కనిపిస్తాయి. ఈ ప్రభావం నుండి స్ఫూర్తి తీసుకున్న విలియమ్స్ ఈ సూత్రాన్ని ఉపయోగించి ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోగ్రాఫ్ చిత్రాలని మెరుగు పరచాలని ఆలోచించాడు. అలా ఆవిర్భవించిన పద్ధతినే ‘metal shadowing’ అంటారు.





http://www.1cro.com/mcb/bv.fcgi@call=bv.view..showsection&rid=mcb.figgrp.d1e16607.htm



ఈ పద్ధతిలో ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోగ్రాఫ్ చిత్రాన్ని తియగోరే వస్తువు మీద సన్నని లోహపు రజనుని పూత వేస్తారు (చిత్రం). కింద వస్తువు ఆకృతి యొక్క పోలికలోనే పైన లోహపు పూత రూపుదేలి వుంటుంది. ఎలక్ట్రాన్ ధార పడ్డప్పుడు ఆ లోహపు పూత వెనుక ‘నీడ’ పడుతుంది. ఎందుకంటే లోహం ఎలక్ట్రాన్ ధారకి పారదర్శకం కాదు. ఈ పద్ధతిలో చిత్రాలు తీసినప్పుడు వైరస్ యొక్క రూపురేఖలని మరింత నిశితంగా, స్పష్టంగా తెలుసుకోడానికి వీలయ్యింది.



ఈ కొత్త పద్ధతిలో ఎన్నో సామాన్య వైరస్ ల పరిమాణాల గురించి, రూపురేఖల గురించి తెలుసుకున్నారు. ఉదాహరణకి కౌపాక్స్ వైరస్ పీపా ఆకారంలో ఉంటుంది. దాని పరిమాణం 0.25 మైక్రాన్లు. టొబాకో మొసాయిక్ వైరస్ సన్నని కడ్డీలా ఉంటుంది. దాని పొడవు 0.28 మైక్రాన్లు, మందం 0.015 మైక్రాన్లు. పోలియో మైలైటిస్, యెల్లో జ్వరం, foot and mouth వ్యాధి, మొదలైన వ్యాధులకి చెందిన వైరస్ లు చిన్న గోళాల్లాగా ఉంటాయి. వీటి వ్యాసం రమారమి 0.02 మైక్రాన్లు ఉంటుంది. సగటు ప్రోటీన్ అణువుతో పోల్చితే వైరస్ బరువు సుమారు 100 రెట్లు ఉంటుందంతే. Brome grass mosaic వైరస్ పరిమాణం tobacco mosaic virus పరిణామంలో పదో వంతు ఉంటుంది. దీన్ని కనుక్కున్నప్పుడు అప్పటి వరకు తెలిసిన జీవరాసులలో కెల్లా అదే అతి చిన్న ప్రాణి అని అర్థమయ్యింది.



వైరస్ పరిణాం గురించి తెలిశాక దాని అంతరంగ అంశాల గురించి, అంతరంగ నిర్మాణం గురించి క్రమంగా అవగాహన పెరిగింది.

(ఇంకా వుంది)