Milan Perera
පෘථිවියේ සිටින සියලු ම ආකාරයේ ජීවින් නිර්මිත වී ඇති මූලද්‍රව්‍ය සලකා බැලීමේ දී “කාබන්” මූලද්‍රව්‍යයට ලැබෙන්නේ සුවිශේෂී ස්ථානයක්. පෘථිවිය මත පවත්නා ජීවය, කාබන් මත පදනම් වී තිබීම ඊට හේතුව යි. ජීවීන් නිපදවන අණු හෙවත්, ජෛව අණුවල සැකැස්ම පරීක්ෂා කිරීමෙන් මෙම කාරණය පහසුවෙන් තේරුම් ගත හැකි යි. න්‍යෂ්ඨික අම්ල (DNA සහ RNA), ප්‍රෝටීන, ලිපිඩ සහ කාබෝහයිඩ්‍රේට් යන ප්‍රධාන ජෛව අණු හතර ම කාබන් මත පදනම් වෙනවා. ඒවායෙන් සිදු වන ජෛව කෘත්‍යයේ විවිධත්වය අති විශාල බැවින්, කාබන් නොමැතිව පෘථිවියේ ජීවය පැවතිය නොහැකි යි.
ඒ සමඟ ම වැදගත් ගැටලුවක් පෘථිවියේ ජීවය සම්බන්ධයෙන් ඉස්මතු වෙනවා.
ජීවය “කාබන්” මත ම පදනම් වුණේ ඇයි?
කාබන්වල අද්වීතිය බව
කාබන් යනු විශ්වයේ ඇති වඩාත් සුලබ ම මූලද්‍රව්‍යයන් අතුරින් එකක්. කාබන් පරමාණුවකට එකවර ශක්තිමත් බන්ධන හතරක් සෑදිය හැකි අතර, එම බන්ධන විවිධ රසායනික කාණ්ඩ හා සම්බන්ධ වී අණු විශාල ගණනක් නිපදවනවා. ඉහත සඳහන් කළ ප්‍රධාන ජෛව අණු සතරේ මූලික සැකිල්ල තුළ කාබන් අන්තර්ගත වීමෙන් එම බන්ධන හතරේ වැදගත්කම ගැන අදහසක් ලබා ගත හැකි යි. එමඟින් ඉතා සංකීර්ණ අණු ආකාර සාදා ගැනීමේ මඟ පෑදෙනවා. මීට අමතර ව, කාබන් පරමාණු සාපේක්ෂ ව කුඩා වන බැවින්, ජීවය පවත්වා ගැනීම සඳහා අවශ්‍ය වන අසීමිත සංකීර්ණ රසායනික බන්ධන සහ ප්‍රතික්‍රියා සඳහා ඒවා වඩාත් සුදුසු වෙනවා.
පෘථිවියේ ජීවය කාබන් මත පදනම් වුවත්, ජීවය අනිවාර්යයෙන් ම කාබන් මත පදනම් විය යුතු ද යන්න කලක පටන් නැඟෙන ප්‍රශ්නයක්. උදාහරණයක් ලෙස පෘථිවියෙන් එපිට ජීවයක් පවතිනවා නම්, එම ජීවින් ගේ රසායනික සංයුතියේ පදනම වෙනත් මූලද්‍රව්‍යයකට ලැබිමේ හැකියාව ගැන කතිකාවතක් විද්‍යාව තුළ තිබෙනවා. සිලිකන් මූලික ජීවින් සම්බන්ධ කතාබහ කරළියට පැමිණෙන්නේ ඒ අනුව යි. සිලිකන් මූලික ජීවින් අපට බොහෝ විට අසන්න ලැබෙන්නේ විද්‍යා ප්‍රබන්ධවල පමණ යි. සිලිකන් මූලික ජීවින් හුදු විද්‍යා ප්‍රබන්ධයකට පමණක් ලඝු කිරීමට ඇතැම් විද්‍යාඥයන් නම් කැමැත්තක් දක්වන්නේ නැහැ.
පෘථිවියේ දී අසාර්ථක වූ සිලිකන්
සිලිකන් යනු පෘථිවිය මත ඉතා බහුල ව දක්නට ලැබෙන මූලද්‍රව්‍යයක් වන අතර, ආවර්තිතා වගුවට අනුව කාබන් සහ සිලිකන් අයත් වන්නේත් එකම කාණ්ඩයට යි. කාණ්ඩය ඔස්සේ පහළට යෑමේ දී කාබන් සහ සිලිකන් එකිනෙකාට ආසන්නයේ පිහිටන බැවින්, එහි රසායනික ගුණ අතර යම් යම් සමානකම් තිබෙනවා.
මූලද්‍රව්‍ය දෙක අතර පවතින සමීප සබඳතාව නිසා ජූලියස් ෂයිනර්, ජේම්ස් එමර්සන් රෙනෝල්ඩ්ස්, J.B.S. හැල්ඩේන් යන විද්‍යාඥයන් 1800 ගණන් වල දී සිලිකන් මූලික වූ ජෛව රසායනික සංකල්පයක් ඉදිරිපත් කළා. නමුත්, විද්‍යාඥයන්ට තවමත් සිලිකන් මත පදනම් වූ ජීවයක් පෘථිවියෙන් සොයා ගැනීමට හැකි වුණේ නැහැ.
ඩයටම වැනි ජීවින් තුළ සිලිකන් දැකිය හැකි වුවත්, එහි දී ඔවුන් සිදු කරන්නේ සිලිකන් රසායනික ව හැසිරවීම පමණ යි. මූලික ජීව-රසායනික අණු තුළ තැනුම් ඒකකයක් ලෙසින් හෝ මූලික සැකැස්ම සාදන මූලද්‍රව්‍යයක් ලෙස සිලිකන් ස්වභාවික ව දැකිය නොහැකි යි.
එසේ නම්, සිලිකන් අසාර්ථක වූයේ ඇයි?
බන්ධන ශක්ති වෙනස
පෘථිවි ජීවින් ගේ රසායනික පදනම තුළ සිලිකන් අසාර්ථක වී ඇත්තේ එය සාදන රසායනික බන්ධනවල ස්වභාවය නිසා යි. කාබන් මෙන් සිලිකන්වලටත් බන්ධන හතරක් සෑදීමේ හැකියාව තිබුණත්, සිලිකන් සාදන බන්ධනවල ශක්තිය විශාල පරාසයකින් වෙනස් වෙනවා. උදාහරණයක් ලෙස සිලිකන් වටා ඇති එක් බන්ධනයක් වඩාත් ස්ථාවර වෙද්දී අනෙකුත් බන්ධන සාපේක්ෂ ව අස්ථාවර විය හැකි බැවින්, සිලිකන් සමඟ රසායනික ප්‍රතික්‍රියා සිදු කිරීම වඩාත් අපහසු වෙනවා.
කාබන්වල බන්ධන ශක්තීන් සැලකීමේ දී එවැනි ගැටලුවක් පැන නඟින්නේ නැහැ. සුලබ කාබනික අණුවල දක්නට ලැබෙන කාබන්-කාබන්, කාබන්-හයිඩ්‍රජන්, කාබන්-ඔක්සිජන් සහ කාබන්-නයිට්‍රජන් යන බන්ධනවල ශක්තීන් ආසන්න වශයෙන් සමාන වීම ඊට හේතුව යි. එවිට පුළුල් පරාසයකින් රසායනික ප්‍රතික්‍රියා සිදු වෙනවා. පහත “බන්ධන ශක්ති වගුවේ” සිලිකන් සහ කාබන් වල බන්ධන ශක්ති අගයන් නිරීක්ෂණය කිරීමෙන් ඔබට මෙම කරුණ වඩාත් පහසුවෙන් තේරුම් ගන්න පුළුවන්. එහි දී සිලිකන්-ඔක්සිජන් අතර බන්ධනය ශක්තියෙන් වඩාත් වැඩි බව ඔබට පෙනෙනවා ද?
ඉන් අදහස් කරන්නේ සිලිකන් සහ ඔක්සිජන් අන්තර්ක්‍රියා කළ පසු ඒවා වෙන් කිරීමත් ඉතා අපහසු බව යි. ඒ අනුව ඔක්සිජන් වැනි ජීවයට ඉතා වැදගත් මූලද්‍රව්‍යයක් සමඟ පහසුවෙන් ප්‍රතික්‍රියා කිරීමේ හැකියාව සිලිකන්ට අහිමි වෙනවා.
සිලිකන් මූලික ජීවයක් පෘථිවිය මත යතාර්ථයක් නොවීමට බලපාන අනෙක් ප්‍රධාන ම සාධකය වන්නේ අපගේ ආශ්වාස-ප්‍රාශ්වාස ක්‍රියාවලිය යි. වාතයේ ඇති ඔක්සිජන් ආශ්වාස කොට ප්‍රාශ්වාස වාතය සමඟ කාබන් ඩයොක්සයිඩ් පිට කිරීම තමයි අප සිදු කරන්නේ. එනම්, අප පිට කරන්නේ කාබන්-ඔක්සිජන් රසායනික බන්ධන සහිත වායුවක්. අපි කාබන් වෙනුවට සිලිකන් ආදේශ කර බලමු. එවිට ප්‍රාශ්වාස වාතය සමඟ පිට වන්නේ සිලිකන් ඩයොක්සයිඩ්.
සිලිකන් ඩයොක්සයිඩ් යනු මූලිකව ම වැලි (sand) සහ පාෂාණවල අඩංගු සුලබ සංයෝගයක්. එසේ නම්, සිලිකන් මූලික ජීවයක් පෘථිවිය මත බලාපොරොත්තු විය නොහැකි යි. නමුත්, අපට අතිශයින් ආගන්තුක වූ සිලිකන් මූලික ජෛව රසායනික සංකල්පය පහසුවෙන් බැහැර කළ හැකි ද?
අප නොදන්නා පිටස්තර ග්‍රහලෝකයක ජීවයේ මූලික රසායනික පදනම සිලිකන් වෙත හිමි විය නොහැකි ද?
ඕ(ර්)ගැනෝ-සිලිකන් සංයෝග
ඉහත ගැටලුව සාකච්ඡාවට බඳුන් කිරීමට මත්තෙන් සිත් ගන්නාසුලු පර්යේෂණයක් වෙත අවධානය යොමු කිරීමට යි දැන් සූදානම් වන්නේ.
ඕ(ර්)ගැනෝ-සිලිකන් සංයෝග යනු කාබන් සමඟ සිලිකන් බන්ධනය වී ඇති රසායනික සංයෝග යි. ඒවා රසායනඥයන් කෘත්‍රිම ව සංස්ලේෂණය කරන අතර, විවිධාකාරයෙන් ඕ(ර්)ගැනෝ-සිලිකන් සංයෝග මිනිසාට ප්‍රයෝජනවත් වෙනවා. බොහෝ විට මේවා භාවිත කරන්නේ ඖෂධ, මැලියම්, තීන්ත, දිලීර නාශක සහ විද්‍යුත් උපාංග නිපදවීම සඳහා යි.
ඕ(ර්)ගැනෝ-සිලිකන් සංයෝග ජෛවී ක්‍රියාවලි හරහා නිපද වූ බවට සාක්ෂි සොබාදහමින් හමු වී නැහැ. ජෛවීය ක්‍රියාවලි හරහා ඕ(ර්)ගැනෝ-සිලිකන් සංයෝග නිපදවිය හැකි නම්, එය එක්තරා ආකාරයකින් සිලිකන් මූලික ජෛවී අණුවලට සාක්ෂියක් ද වෙනවා.
කැලිෆෝනියා තාක්ෂණ ආයතනයේ ෆ්‍රාන්සස් H. ආනෝල්ඩ් ප්‍රමුඛ පර්යේෂණ කණ්ඩායම මේ කරුණ වෙනස් ම කෝණයකින් දකින්නට උත්සහ කළා. ඔවුන් කාබන් සහ සිලිකන් ජෛව-රසායනික ක්‍රියාවලියක් හරහා එකිනෙකට සම්බන්ධ කිරීමට උත්සහ දැරූ අතර, සුළු වශයෙන් හෝ සිලිකන් මත පදනම් වූ ජීවයක් ගොඩ නැඟීමේ හැකියාව ගැන සොයා බැලුවා.
උණුදිය උල්පතකින් පිළිතුරක සේයාවක්
ෆ්‍රාන්සස් H. ආනෝල්ඩ් යනු 1990 මුල් භාගයේ දී “Directed evolution” ලෙස හැඳින්වෙන උපාය මාර්ගය හරහා ස්වභාවධර්මයේ මින් පෙර නොදුටු අණු නිර්මාණය කිරීමට පුරෝගාමී වූ විද්වතෙක්. කෘෂිකර්මයේ දී තමන්ට අවශ්‍ය ගති ලක්ෂණ සහිත ජීවින් බෝ කර ගැනීම සඳහා පශු සම්පත් සහ බෝග වෙනස් කරන ආකාරය ඔබ අසා ඇති. ෆ්‍රාන්සස් ප්‍රමුඛ විද්‍යාඥ කණ්ඩායමත් ක්‍රියා කරන්නේ ඒ ආකාරයට යි. ඔවුන් තමාට අවැසි ජෛව අණු නිපදවා ගැනීම සඳහා ක්ෂුද්‍ර ජීවින් මෙහෙයවනවා.
මෙම පරීක්ෂණයේ දී ඔවුන් රසායනික ප්‍රතික්‍රියා වේගවත් කරන එන්සයිමයක් නිපදවීම කෙරෙහි අවධානය යොමු කළ අතර, එන්සයිමය හරහා ඕ(ර්)ගැනෝ-සිලිකන් සංයෝග ඉක්මණින් ජීවින් තුළ නිපදවා ගැනීමට උත්සහ කළා. අවසානයේ දී ඔවුන් සාර්ථක වුණා!
විශාල පරිශ්‍රමයකින් පසු අයිස්ලන්තයේ උණු දිය උල්පත් ආශ්‍රිත ව ජීවත් වන Rhodothermus marinus නම් බැක්ටීරියාව තුළ කාබන්-සිලිකන් බන්ධන ගොඩ නැඟීමට ඔවුන් සමත් වුණා. බැක්ටීරියාව සංස්ලේෂණය කළ ජෛව අණු විශ්ලේෂණය කිරීමේ දී ඕ(ර්)ගැනෝ-සිලිකන් සංයෝග 20 ක් සොයා ගත් අතර, ඉන් 19 ක් විද්‍යාවට අලුත් බව අනාවරණය වුණා. මෙම නව සංයෝග මිනිසාට යොදා ගත හැකි ආකාරය තවමත් අපැහැදිලි බව සඳහන්.
අතුරු වාසි සහ වැදගත් අනාවරණ
ඕ(ර්)ගැනෝ සිලිකන් සංයෝග නිපද වූ පමණින් Rhodothermus marinus සම්පූර්ණයෙන් ම සිලිකන් මූලික ජීවියෙක් බවට පරිවර්තනය වුණායැ යි අදහස් වන්නේ නැහැ. නමුත්, සිලිකන් මූලික ජීවය හිතළුවක් ලෙස එක හෙළා බැහැර කළ නොහැකි බව මින් පෙන්නුම් කරනවා. ආනෝල්ඩ් ඇතුළු කණ්ඩායම ජෛවීය ක්‍රියාවලියක් හරහා අදාළ බැක්ටීරියාවට ඕ(ර්)ගැනෝ සිලිකන් සංයෝග නිපදවීමට බලපෑම් කළත්, විශ්වයේ කුමන හෝ තැනක මෙම ක්‍රියාවලි ස්වභාවිකව සිදු වෙන්නත් පුළුවන්.
මෙම පර්යේෂණයේ ඇති අතුරු වාසියක් වන්නේ ඕ(ර්)ගැනෝ-සිලිකන් සංයෝග කෘත්‍රිම ලෙස නිපදවීමේ ජෛවීය යාන්ත්‍රණයක් සොයා ගැනීමට අවශ්‍ය පදනම ලබා දීම යි. ඉහත සඳහන් කළ ආකාරයට ඕ(ර්)ගැනෝ-සිලිකන් සංයෝග මඟින් මනුෂ්‍ය භාවිතයට වැදගත් ද්‍රව්‍ය නිෂ්පාදනය කරන බැවින්, වඩාත් ලාභදායී ලෙස ඒවා නිපදවා ගත හැකි ක්‍රමයකට අවතීර්ණ විය හැකි යි.
පර්යේෂණයෙන් තවත් එක වැදගත් කාරණාවක් අනාවරණය වෙනවා. ඕ(ර්)ගැනෝ-සිලිකන් සංයෝග යනු පෘථිවියේ සොබාදහම තුළ දක්නට ලැබෙන රසායනිකයක් නොවෙයි. එහෙත්, ජෛවීය ව සොබාදහමට පවා ආගන්තුක වූ රසායනික සංයෝග නිපදවීමේ හැකියාව පෘථිවියේ ජීවින්ට ඇති බව මින් ගම්‍ය වෙනවා. ඒ අළුත් සංයෝග සොබාදහමට ආගන්තුක වුවත්, මිනිසාට ප්‍රයෝජනවත් විය හැකි යි. කෙසේ නමුත්, මෙම ක්‍රියාවලියේ ඇති බැරෑරුම්කම සහ ප්‍රතිපල විමසීමකට ලක් කළ යුතුම යි.
ආගන්තුක පරිසරයක ජීවය
පෘථිවියේ සොබාදහම නිර්මාණය වී ඇති ආකාරයට අනුව සිලිකන් මූලද්‍රව්‍යයට කාබන් මෙන් අති විශාල භූමිකාවක් අත් වන්නේ නැහැ. නමුත්, එය විශ්වීය සත්‍යයක් ලෙස හුවා දැක්විය නොහැකි යි. ජීවයක් ඇති වීමට අවශ්‍ය සාධක සහ පරිසරය, පෘථිවියට සාපේක්ෂව සංසන්දනය කිරීමෙන් පමණක් අවබෝධ කරගත හැකි ද යන ගැටලුව උද්ගත වීම ඊට හේතුව යි.
සැබැවින් ම පෘථිවියට වඩා හාත්පසින් ම වෙනස් පාරිසරික තත්ත්වයක් ඇති ග්‍රහලෝකයක ජීවය ඇති විය නොහැකි ද?
මෙම ගැටලුවට පිළිතුරු ලෙස ඇත්තේ උපකල්පන පමණ යි.
උදාහරණයක් ලෙස අප සම්පූර්ණයෙන්ම සිලිකන් මත පදනම් නොවූ එහෙත්, කාබන්-සිලිකන් බන්ධන සහිත ජෛවීය අණුවලින් නිර්මිත ජීවයක් ඇතැයි සිතමු. අපිට ඒ ජීවි ආකාරවලට සුදුසු පාරිසරික තත්ත්ව මෙසේ උපකල්පනය කළ හැකි යි.
කාබනික සිලිකන් බහු අවයවික ඇති ජීවි කාණ්ඩවලට සාමාන්‍ය පෘථිවි පරිසරයේ දක්නට නොලැබෙන අන්දමේ ඉහළ උෂ්ණත්ව සහ පීඩන යටතේ ජීවත් වීමට හැකියාව ලැබෙනවා. සිලිකන් මත පදනම් වූ ඕනෑම ජීවයක් සඳහා කාබන්වලට වඩා සිලිකන් බහුල වූ ඔක්සිජන් නොමැති ලෝකයක් අවශ්‍ය වන බව උපකල්පනය කළ හැකි යි. ජලය හැර වෙනත් සුදුසු ද්‍රාවකයක් පවා ඔවුන් ට අවශ්‍ය වනු ඇති. මෙවැනි පාරිසරික තත්ත්ව ඇති ග්‍රහලෝකයක් නිසැකයෙන් ම පෘථිවියට වඩා අතිශයින් අපට ආගන්තුක වේවි.
/https://tf-cmsv2-smithsonianmag-media.s3.amazonaws.com/filer/c6/ae/c6ae3738-8518-487d-9bc8-d620a7825f9c/horta.jpg)
සිලේන් මූලික ජීවය
සිලේන් (Silane) යනු මීතේන් (CH4) හා සමාන අණුවක් වන අතර, කාබන් වෙනුවට සිලිකන් පරමාණුවක් (SiH4) ප්‍රතිස්ථාපනය වීමෙන් සෑදෙනවා. ඇතැම් පාරිසරික තත්ත්ව යටතේ “සිලේන්” එකිනෙක හා සම්බන්ධ වී වඩාත් දිග දාම හෝ බහුඅවයවික සෑදිය හැකි යි.
සිලේන් මූලික ජීවයක් ඇති ග්‍රහලෝකයක ස්වභාවය කෙබඳු වේවි ද?
කාබනික සිලිකන් සහිත ජීවින් ඇති ග්‍රහලෝක මෙන්ම, සිලේන් ජීවින් සහිත ග්‍රහලෝක වලටත් ඔක්සිජන් සහ ජලය නොමැති පරිසරයක් තිබීම වැදගත් සාධකයක් වේවි. කෙසේ නමුත්, එම ග්‍රහලෝකය තුළ ඉතා අඩු උෂ්ණත්වයක් පැවතිය යුතු අතර, අධික පීඩනයක් පැවතීම වැදගත් සාධකයක් බව සිතිය හැකි යි. එවිට හයිඩ්‍රෝකාබන ද්‍රව තත්ත්වයෙන් පවතින නිසා පෘථිවියේ දී ජලය මෙන් ද්‍රාවකයක කාර්යභාරය හයිඩ්‍රෝකාබන මත පැවරෙනවා. සිලේන් මූලික ජීවයක් මෙහි දී විශේෂයෙන් ම කතාබහට ලක් කළේ, ආසන්න වශයෙන් ඊට සහාය දැක්විය හැකි පාරිසරික තත්ත්ව සහිත ස්ථානයක් සෞරග්‍රහ මණ්ඩලයේ පවතින නිසා යි.
සෙනසුරු ග්‍රහයාගේ චන්ද්‍රයෙක් වන ටයිටන් මත උක්ත පාරිසරික සාධක යම්තාක් දුරකට පවතින අතර, විශේෂත්වය වන්නේ මුහුදු ආකාරයෙන් ද්‍රව හයිඩ්‍රෝකාබන් පැවතීම යි. ටයිටන් ගේ මේ අපූරු භූ ලක්ෂණය නිසා අනාගතයේ දී හයිඩ්‍රෝකාබන මුහුදු වල කිමිදීම සඳහා සබ්මැරීනයක් නිපදවීමේ සැලසුමක් පවා නාසා ආයතනය හඳුන්වා දුන්නා. ඒ පිළිබඳ සවිස්තරාත්මක ලිපියක් ඔබට මෙතැනින් කියවිය හැකි යි.
කෙසේ නමුත්, ටයිටන් මත සිලිකන් මූලද්‍රව්‍යයට වඩා කාබන් බහුල වීම හේතුවෙන් “සිලේන්” ප්‍රමුඛ ජීවයක් ගැන සිතීම දුෂ්කර වී තිබෙනවා. එහෙත්, අප නොදන්නා ජීව රසායනික පදනමක් සහිත ජීවයක් ටයිටන් මත තිබිය නොහැකියැ යි කිව නොහැකි යි.
සිලිකන් මූලික ජීවය තවත් බොහෝ කාලයක් යනතුරු මිනිසා ඉදිරියේ අපූරු විද්‍යා ප්‍රබන්ධයක් ලෙස පවතීවි. නමුත්, එමඟින් ජීවය ගැන වෙනස් අයුරකින් සිතීමට පොලඹවන අයුරු හරි අපූරුයි නේද..?
