പുല്ലിന്റെ പച്ചനിറത്തിനു കാരണം—പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിന്റെ ഒരു അടുത്ത വീക്ഷണം
“പുല്ലിനു പച്ചനിറം എന്തുകൊണ്ട്?” കുട്ടിയായിരുന്നപ്പോൾ നിങ്ങൾ ഒരുപക്ഷേ ആ ചോദ്യം ചോദിച്ചിരിക്കാം. ലഭിച്ച ഉത്തരത്തിൽ നിങ്ങൾ തൃപ്തനായിരുന്നോ? കുട്ടികളുടെ ഇതുപോലുള്ള ചില ചോദ്യങ്ങൾ വളരെ ഗഹനമായിരിക്കാൻ കഴിയും. അത്തരം ചോദ്യങ്ങൾ, നാം അത്ര പ്രാധാന്യം കൊടുക്കാത്ത ദൈനംദിന കാര്യങ്ങളെ കൂടുതൽ ആഴത്തിൽ പരിശോധിക്കാൻ നമ്മെ പ്രേരിപ്പിക്കുകയും, തീരെ പ്രതീക്ഷിക്കാത്ത മറഞ്ഞിരിക്കുന്ന വിസ്മയങ്ങളെ വെളിച്ചത്തു കൊണ്ടുവരുകയും ചെയ്തേക്കാം.
പുല്ലിന്റെ പച്ചനിറത്തിനു കാരണമെന്തെന്നു മനസ്സിലാക്കാൻ, പുല്ലുമായി യാതൊരു ബന്ധവുമില്ലാത്തതായി തോന്നുന്ന ഒന്നിനെക്കുറിച്ചു സങ്കൽപ്പിക്കുക. ഒരു സമ്പൂർണ ഫാക്ടറി ഭാവനയിൽ കാണാൻ ശ്രമിക്കുക. ഒരു സമ്പൂർണ ഫാക്ടറി ശബ്ദരഹിതമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നതും കാഴ്ചയിൽ വളരെ ആകർഷകവുമായിരിക്കും, അല്ലേ? മലിനീകരിക്കുന്നതിനുപകരം ഒരു സമ്പൂർണ ഫാക്ടറി വാസ്തവമായും അതിന്റെ പ്രവർത്തനം കൊണ്ടുതന്നെ പരിസ്ഥിതിയെ മെച്ചപ്പെടുത്തുകയായിരിക്കും ചെയ്യുന്നത്. തീർച്ചയായും, അത് എല്ലാവർക്കും ഉപകാരപ്രദമായ എന്തെങ്കിലും—വാസ്തവത്തിൽ അത്യന്താപേക്ഷിതമായ ഒന്ന്—ഉത്പാദിപ്പിക്കും. അത്തരമൊരു ഫാക്ടറി സൗരോർജംകൊണ്ടു പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒന്നായിരിക്കണം, അല്ലേ? അങ്ങനെയാകുമ്പോൾ, അതിനു പ്രവർത്തിക്കാൻ വൈദ്യുത കണക്ഷന്റെയോ കൽക്കരി, എണ്ണ തുടങ്ങിയവയുടെ വിതരണത്തിന്റെയോ ആവശ്യം നേരിടുന്നില്ല.
ഒരു സമ്പൂർണ സൗരോർജിത ഫാക്ടറി, മമനുഷ്യന്റെ നിലവിലുള്ള ഏതു സാങ്കേതികവിദ്യയെക്കാളും ഏറെ മികച്ച തരത്തിലുള്ള സൗരോർജ ബാറ്ററികളായിരിക്കും ഉപയോഗിക്കുക എന്നതിനു സംശയമില്ല. അവ ഉത്പാദനത്തിലും ഉപയോഗത്തിലും ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമതയുള്ളതും ചെലവു കുറഞ്ഞതും മലിനീകരിക്കാത്തതും ആയിരിക്കും. വിഭാവന ചെയ്യാവുന്നതിലേക്കും അതിനൂതന സാങ്കേതികവിദ്യയാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നതെങ്കിലും, പ്രത്യക്ഷത്തിൽ അതിന്റെ ലക്ഷണം ഇല്ലാതെ, അപ്രതീക്ഷിത തകരാറുകളോ കേടാകലുകളോ നിലവിലുള്ള ഏറ്റവും പുതിയ സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്ക് ആവശ്യമായി വരുന്ന അവസാനിക്കാത്ത കേടുപോക്കലുകളോ കൂടാതെ, ആണ് സമ്പൂർണ ഫാക്ടറി അതു ചെയ്യുന്നത്. സമ്പൂർണ ഫാക്ടറി മനുഷ്യ ശ്രദ്ധ ആവശ്യമില്ലാത്തവണ്ണം പൂർണമായും യന്ത്രവത്കൃതമായിരിക്കാൻ നമ്മൾ പ്രതീക്ഷിക്കും. തീർച്ചയായും, അതു സ്വയം കേടുപോക്കുന്നതും, പരസഹായം ആവശ്യമില്ലാത്തതും, പകർപ്പുകൾ സ്വയം ഉണ്ടാക്കുന്നതുമായിരിക്കും.
സമ്പൂർണ ഫാക്ടറി ഒരു ശാസ്ത്രകൽപ്പിത കഥ മാത്രമാണോ? അസാധ്യമായ ഒരു വെറും മനക്കോട്ടയാണോ അത്? തീർച്ചയായുമല്ല, കാരണം സമ്പൂർണ ഫാക്ടറി നിങ്ങളുടെ കാൽക്കീഴിലുള്ള പുല്ലുപോലെതന്നെ വാസ്തവമാണ്. സത്യത്തിൽ, നിങ്ങളുടെ കാൽക്കീഴിലുള്ള പുല്ലും ഓഫീസിലുള്ള പന്നൽച്ചെടിയും ജാലകത്തിനു പുറത്തുള്ള മരവുമൊക്കെത്തന്നെ ആണ് അത്. യഥാർഥത്തിൽ ഏതൊരു പച്ചസസ്യവും സമ്പൂർണ ഫാക്ടറിയാണ്! സൂര്യപ്രകാശമാകുന്ന ഇന്ധനം, കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ്, ജലം, ലവണങ്ങൾ തുടങ്ങിയവ ഉപയോഗിച്ചു പച്ച സസ്യങ്ങൾ ഭൂമിയിലുള്ള സകല ജീവരൂപങ്ങൾക്കുമായി പ്രത്യക്ഷമായോ പരോക്ഷമായോ ഭക്ഷണം ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു. ഈ പ്രക്രിയയ്ക്കിടയിൽ, കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് നീക്കം ചെയ്തു ശുദ്ധമായ ഓക്സിജൻ പുറത്തുവിട്ടുകൊണ്ട് അവ അന്തരീക്ഷത്തിലെ കുറവു നികത്തിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നു.
ഭൂമിയിലെ പച്ചസസ്യങ്ങൾ മൊത്തം 15,000 കോടിമുതൽ 40,000 കോടിവരെ ടൺ പഞ്ചസാര ഓരോ വർഷവും ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നുണ്ടെന്നു കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു—മുഴുമനുഷ്യവർഗത്തിന്റെയും ഇരുമ്പ്, സ്റ്റീൽ, മോട്ടോർ വാഹനം, വ്യോമ-ബഹിരാകാശ വാഹനം തുടങ്ങിയവയുണ്ടാക്കുന്ന എല്ലാ ഫാക്ടറികളുടെയും മുഴു ഉത്പാദനത്തെക്കാളും വളരെക്കൂടുതൽ. സൂര്യനിൽ നിന്നു ലഭിക്കുന്ന ഊർജം, ജല തന്മാത്രകളിലെ ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റങ്ങളെ വിഘടിപ്പിച്ച് പിന്നീട് അവയെ വായുവിലുള്ള കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് തന്മാത്രകളുമായി സംയോജിപ്പിക്കാൻ ഉപയോഗിച്ചുകൊണ്ടാണ് അവ ഇതു ചെയ്യുന്നത്. അങ്ങനെ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിനെ പഞ്ചസാര എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഒരു കാർബോഹൈഡ്രേറ്റാക്കി മാറ്റുന്നു. ഈ അനന്യസാധാരണമായ പ്രക്രിയയെയാണു പ്രകാശസംശ്ലേഷണം എന്നു വിളിക്കുന്നത്. സസ്യങ്ങൾക്കു തങ്ങളുടെ ഈ പുതിയ പഞ്ചസാര തന്മാത്രകൾ ഊർജത്തിനുവേണ്ടി ഉപയോഗിക്കുകയോ അല്ലെങ്കിൽ അവയെ സംയോജിപ്പിച്ചു ഭക്ഷ്യ സംഭരണത്തിനായി അന്നജമാക്കി മാറ്റുകയോ സസ്യ നാരുകളായി രൂപാന്തരപ്പെടുത്തപ്പെടുന്ന കടുപ്പമേറിയ, നാരുപോലുള്ള വസ്തുവായ സെല്ലുലോസ് ആക്കി മാറ്റുകയോ ചെയ്യാൻ കഴിയും. ചിന്തിച്ചു നോക്കൂ! വളർന്നുകൊണ്ടിരിക്കവെ, 90 മീറ്റർ ഉയരത്തിൽ നിങ്ങളുടെ തലയ്ക്കു മീതെ ഉയർന്നു നിൽക്കുന്ന പടുകൂറ്റൻ സിക്കോയ വൃക്ഷം മിക്കവാറും നിർമിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നതു നേർത്ത വായുവിൽ നിന്നാണ്, അതായത്, ഓരോ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് തന്മാത്രയും ജല തന്മാത്രയും വീതം ഒന്നിനു പുറകേ ഒന്നായി, ഹരിതകണങ്ങൾ എന്നു വിളിക്കപ്പെടുന്ന എണ്ണമറ്റ കോടിക്കണക്കിന് അതിസൂക്ഷ്മ ‘കൂട്ടിയിണക്കൽ നിരകളിൽ ചേർന്നാണ്’. പക്ഷേ എങ്ങനെ?
“എഞ്ചിനി”ലേക്ക് ഒരു എത്തിനോട്ടം
നേർത്ത വായുവിൽനിന്ന് (ഒപ്പം ജലവും ഏതാനും ധാതുക്കളും ചേർത്ത്) സിക്കോയ മരം നിർമിക്കപ്പെടുന്നതു തീർച്ചയായും വിസ്മയാവഹമാണ്, പക്ഷേ അതൊരു മായാജാലമല്ല. ജ്ഞാനപൂർവകമായ രൂപകൽപ്പനയുടെയും മനുഷ്യൻ ആർജിച്ചിരിക്കുന്നതിനെക്കാൾ വളരെയേറെ ഉത്കൃഷ്ടമായ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെയും ഫലമാണ് അത്. ശാസ്ത്രജ്ഞന്മാർ അൽപ്പാൽപ്പമായി പ്രകാശസംശ്ലേഷണമാകുന്ന ഈ പേടകത്തിന്റെ മൂടി നീക്കി അതിലെ അതിസങ്കീർണമായ ജൈവരസതന്ത്രത്തെ വിസ്മയത്തോടെ ഉറ്റുനോക്കുകയാണ്. ഭൂമിയിലെ മിക്കവാറും മുഴു ജീവനുംതന്നെ ഉത്തരവാദിയായ ഈ പ്രക്രിയയുടെ “എഞ്ചിനി”ലേക്കു നമുക്കും അവരോടൊപ്പം ഒരെത്തിനോട്ടം നടത്താം. “പുല്ലിനു പച്ചനിറം എന്തുകൊണ്ട്?” എന്ന ചോദ്യത്തിന് ഒരുപക്ഷേ നമുക്കൊരു ഉത്തരം ലഭിച്ചുതുടങ്ങിയേക്കാം.
നമ്മുടെ ആശ്രയയോഗ്യമായ സൂക്ഷ്മദർശിനി പുറത്തെടുത്ത് നമുക്ക് ഒരു സാധാരണ ഇല പരിശോധിക്കാം. നഗ്നനേത്രങ്ങൾകൊണ്ടു നോക്കുമ്പോൾ ഇല മൊത്തം പച്ചയായി കാണപ്പെടുന്നെങ്കിലും, അതു വെറുമൊരു തോന്നൽ മാത്രമാണ്. ഒരു സൂക്ഷ്മദർശിനിയിലൂടെ നാം കാണുന്ന ഓരോ സസ്യകോശവും വാസ്തവത്തിൽ അത്ര പച്ചയല്ല. പകരം, അതു മിക്കവാറും സുതാര്യമാണ്. എന്നാൽ ഓരോന്നിലും ഏകദേശം 50 മുതൽ 100 വരെ ചെറിയ പച്ചപ്പൊട്ടുകളുണ്ട്. ഈ പൊട്ടുകളാണു ഹരിതകണങ്ങൾ. പ്രകാശ സംവേദകത്വമുള്ള പച്ച ഹരിതകം സ്ഥിതിചെയ്യുന്നതും പ്രകാശസംശ്ലേഷണം നടക്കുന്നതുമായ സ്ഥലം ഇതാണ്. ഹരിതകണങ്ങൾക്കുള്ളിൽ എന്താണു സംഭവിക്കുന്നത്?
ഹരിതകണം ചെറിയ ഒരു സഞ്ചി പോലെയാണ്. തീരെ വലുപ്പം കുറഞ്ഞ പരന്ന ആകൃതിയിലുള്ള സഞ്ചികൾ അതിനുള്ളിലുണ്ട്. അവയെ തൈലക്കോയിഡുകൾ എന്നു വിളിക്കുന്നു. ഒടുവിലിതാ, നാം പുല്ലിലുള്ള പച്ച നിറത്തിന്റെ ഉറവിടം കണ്ടെത്തിയിരിക്കുന്നു. പച്ച ഹരിതക തന്മാത്രകൾ തൈലക്കോയിഡുകളുടെ ഉപരിതലത്തിൽ പറ്റിയിരിക്കുന്നു, അലക്ഷ്യമായല്ല, പകരം സൂക്ഷ്മതയോടെ, ഫോട്ടോസിസ്റ്റം എന്നറിയപ്പെടുന്ന ക്രമീകൃതമായ നിരകളായാണ്. മിക്ക പച്ച സസ്യങ്ങളിലും പിഎസ്I (ഫോട്ടോസിസ്റ്റം I) എന്നും പിഎസ്II (ഫോട്ടോസിസ്റ്റം II) എന്നും അറിയപ്പെടുന്ന രണ്ടുതരം ഫോട്ടോസിസ്റ്റം ഉണ്ട്. ഈ ഫോട്ടോസിസ്റ്റം ഒരു ഫാക്ടറിയിലെ ഓരോ പ്രവർത്തനത്തിലും പ്രത്യേക വൈദഗ്ധ്യമുള്ള ഉത്പാദക സംഘത്തെപ്പോലെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു. അവ ഓരോന്നും പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിന്റെ ഓരോ നിർദിഷ്ട പ്രവർത്തന പരമ്പരയുടെ ചുമതല വഹിക്കുന്നു.
പാഴാകാത്ത “പാഴ്വസ്തു”
തൈലക്കോയിഡിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ സൂര്യപ്രകാശം പതിക്കുന്നയുടനെതന്നെ, പ്രകാശം-കൊയ്യുന്ന സംയുക്തങ്ങൾ എന്നു വിളിക്കപ്പെടുന്ന ഹരിതക തന്മാത്രകളുടെ പിഎസ്II നിരകൾ അതു പിടിച്ചെടുക്കുന്നു. ഈ തന്മാത്രകൾ ഒരു പ്രത്യേക തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള ചെമന്ന വെളിച്ചം ആഗിരണം ചെയ്യാൻ വിശിഷ്യാ താത്പര്യമുള്ളവയാണ്. തൈലക്കോയിഡിന്റെ വ്യത്യസ്ത സ്ഥാനങ്ങളിൽ പിഎസ്I നിരകൾ അതിലും തരംഗദൈർഘ്യം കൂടിയ പ്രകാശത്തിനുവേണ്ടിയുള്ള അന്വേഷണത്തിലാണ്. അതേസമയം, ഹരിതകണവും കരോട്ടിനോയിഡുകൾ പോലുള്ള മറ്റുചില തന്മാത്രകളും നീലയും വയലറ്റും വെളിച്ചമാണ് ആഗിരണം ചെയ്യുന്നത്.
അപ്പോൾ, പുല്ലിനു പച്ചനിറമുള്ളത് എന്തുകൊണ്ടാണ്? സസ്യങ്ങളിൽ പതിക്കുന്ന ഏതു തരംഗദൈർഘ്യത്തിലുള്ള പ്രകാശത്തിലും പച്ച വെളിച്ചം മാത്രമാണ് ഉപയോഗശൂന്യമായിട്ടുള്ളത്. അതുകൊണ്ട് അത് നിരീക്ഷിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന നമ്മുടെ കണ്ണുകൾക്കും കാമറകൾക്കും വിരുന്നേകാനായി പ്രതിഫലിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു. അതേപ്പറ്റി ചിന്തിച്ചു നോക്കൂ! വസന്തത്തിലെ ഇളംപച്ചയും അതുപോലെ ഗ്രീഷ്മത്തിലെ മരതകപ്പച്ചയും വാസ്തവത്തിൽ സസ്യങ്ങൾക്കാവശ്യമില്ലാത്ത തരംഗദൈർഘ്യങ്ങളിൽ നിന്നാണ് ഉത്ഭൂതമാകുന്നത്. എന്നാൽ അതു മനുഷ്യരായ നമുക്ക് എത്ര അമൂല്യമാണ്! മനുഷ്യനിർമിത ഫാക്ടറികളിൽ നിന്നുള്ള മലിനീകരണത്തിൽനിന്നും പാഴ്വസ്തുക്കളിൽനിന്നും വ്യത്യസ്തമായി, ഈ “പാഴ്വസ്തു”വായ വെളിച്ചം, നാം വിസ്മയപൂർവം നിരീക്ഷിക്കുന്ന മനോഹരമായ ഒരു പുൽത്തകിടിയോ വനമോ ജീവന്റെ മനോജ്ഞമായ ആ നിറംകൊണ്ടു നമ്മുടെ ചേതനയ്ക്കു നവോന്മേഷം പകരുമ്പോൾ നിശ്ചയമായും പാഴാക്കപ്പെടുന്നില്ല.
ഹരിതകണത്തിലേക്കു മടങ്ങവെ, പിഎസ്II നിരയിൽ, സൂര്യപ്രകാശത്തിന്റെ ചെമന്ന അംശത്തിൽ നിന്നുള്ള ഊർജം ഹരിതക തന്മാത്രകൾക്കുള്ളിലെ ഇലക്ട്രോണുകളിലേക്കു പകരപ്പെടുന്നു. ഒടുവിൽ ഒരു ഇലക്ട്രോൺ, മുഴു വ്യൂഹത്തിൽ നിന്നും പുറത്തേക്കു തെന്നിത്തെറിച്ചു തൊട്ടടുത്തു കാത്തിരിക്കുന്ന തൈലക്കോയിഡ് സ്തരത്തിലെ ഒരു വാഹക തന്മാത്രയിലേക്കു ചാടുന്നതുവരെ ഊർജസ്വലമാക്കപ്പെടുന്നു, അല്ലെങ്കിൽ “ഉത്തേജിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു.” ഒരു നർത്തകി പങ്കാളിയിൽനിന്നു പങ്കാളിയിലേക്കു കൈമാറപ്പെടുന്നതുപോലെ, ഇലക്ട്രോൺ അതിന്റെ ഊർജം ചോർന്നുപോകവെ ഒരു വാഹക തന്മാത്രയിൽ നിന്നു മറ്റൊന്നിലേക്കു കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. ഊർജം വേണ്ടത്ര കുറഞ്ഞതിനുശേഷം, അതിനെ സുരക്ഷിതമായി മറ്റേ ഫോട്ടോസിസ്റ്റത്തിലെ, അതായത് പിഎസ്I-ലെ ഒരു ഇലക്ട്രോണിനെ പ്രതിസ്ഥാപിക്കാനായി ഉപയോഗിക്കാം.—ഡയഗ്രം 1 കാണുക.
അതേസമയം, ഒരു ഇലക്ട്രോൺ നഷ്ടം ഹേതുവായി പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ളതായിത്തീരുന്ന പിഎസ്II നിര ആ നഷ്ടം നികത്തുന്നതിന് ഒരു ഇലക്ട്രോണിനെ സ്വീകരിക്കാൻ ത്വരയുള്ളതായിത്തീരുന്നു. പോക്കറ്റടിക്കപ്പെട്ടു എന്നു മനസ്സിലാക്കിയ ഒരു മനുഷ്യനെപ്പോലെ, ഓക്സിജൻ ഉത്പാദക ശൃംഖല എന്നറിയപ്പെടുന്ന പിഎസ്II-ന്റെ ഭാഗം പരിഭ്രാന്തിയിലാകുന്നു. എവിടുന്നാണ് ഒരു ഇലക്ട്രോൺ സംഘടിപ്പിക്കുക? ആഹാ! നിർഭാഗ്യവാനായ ഒരു ജല തന്മാത്രയല്ലേ സമീപത്ത് അലഞ്ഞുതിരിയുന്നത്. അതിന് അപ്രതീക്ഷിതമായി, മോശമായ ഒരു അനുഭവം ഉണ്ടാകാൻ പോകുകയാണ്.
ജല തന്മാത്രകളെ ശിഥിലീകരിക്കൽ
ഒരു ജലതന്മാത്രയിൽ താരതമ്യേന വലിയ ഒരു ഓക്സിജൻ ആറ്റവും രണ്ടു ചെറിയ ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റവുമാണ് അടങ്ങിയിരിക്കുന്നത്. പിഎസ്II-ലെ ഓക്സിജൻ ഉത്പാദക ശൃംഖലയിൽ മാംഗനീസ് ലോഹത്തിന്റെ നാല് അയോണുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. അതു ജല തന്മാത്രയിലെ ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റങ്ങളിൽനിന്നും ഇലക്ട്രോണുകളെ മാറ്റുന്നു. ഇതിന്റെ ഫലമായി ജല തന്മാത്ര രണ്ടു വൈദ്യുത ചാർജിത ഹൈഡ്രജൻ അയോണുകൾ (പ്രോട്ടോണുകൾ), ഒരു ഓക്സിജൻ ആറ്റം, രണ്ട് ഇലക്ട്രോണുകൾ എന്നിങ്ങനെയായി വിഘടിക്കപ്പെടുന്നു. കൂടുതൽ ജല തന്മാത്രകൾ വിശ്ലേഷണം ചെയ്യപ്പെടുമ്പോൾ, ഓക്സിജൻ ആറ്റങ്ങൾ ഈരണ്ടെണ്ണം വീതം സംയോജിച്ച് ഓക്സിജൻ വാതക തന്മാത്രകളായി രൂപപ്പെടുന്നു. ഇതിനെ സസ്യം നമ്മുടെ ഉപയോഗത്തിനായി തിരികെ വായുവിലേക്കു വിടുന്നു. ഹൈഡ്രജൻ അയോണുകൾ സസ്യങ്ങൾക്ക് ഉപയോഗിക്കാൻ സാധിക്കത്തക്കവിധത്തിൽ തൈലക്കോയിഡ് “സഞ്ചി”ക്കുള്ളിൽ ശേഖരിക്കപ്പെടാൻ തുടങ്ങുകയും, ഇലക്ട്രോണുകൾ, സെക്കൻറിൽ അനേകം തവണ പരിവൃത്തി പുനരാവർത്തിക്കാൻ ഇപ്പോൾ തയ്യാറായിരിക്കുന്ന പിഎസ്II സംയുക്തത്തിനു വീണ്ടും വിതരണം ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു.—ഡയഗ്രം 2 കാണുക.
തൈലക്കോയിഡ് സഞ്ചിക്കുള്ളിൽ തിങ്ങിക്കൂടിയ ഹൈഡ്രജൻ അയോണുകൾ പുറത്തുകടക്കാനുള്ള വഴിതേടാൻ തുടങ്ങുന്നു. ജല തന്മാത്ര വിഘടിക്കുമ്പോൾ ഓരോ തവണയും ഈരണ്ടു വീതം കിട്ടുന്ന ഹൈഡ്രജൻ അയോണുകൾ മാത്രമല്ല, പിഎസ്II ഇലക്ട്രോണുകളെ പിഎസ്I സംയുക്തത്തിലേക്കു കടത്തിക്കൊണ്ടുപോകുമ്പോൾ അത് ആകർഷിച്ചെടുക്കുന്ന മറ്റു ഹൈഡ്രജൻ അയോണുകളും തൈലക്കോയിഡ് സഞ്ചിയിലേക്കു കൂട്ടിച്ചേർക്കപ്പെടുന്നു. വളരെപ്പെട്ടെന്നുതന്നെ, ഹൈഡ്രജൻ അയോണുകൾ, തിങ്ങിനിറഞ്ഞ ഒരു തേനീച്ചക്കൂട്ടിലെ ഇളകിയ തേനീച്ചകളെപ്പോലെ ഇരമ്പാൻ തുടങ്ങുന്നു. അവയ്ക്കെങ്ങനെ പുറത്തു കടക്കാൻ കഴിയും?
പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിന്റെ വിദഗ്ധനായ രൂപസംവിധായകൻ പുറത്തേക്ക് ഒരേയൊരു വഴിമാത്രമുള്ള ഒരു കറങ്ങുന്ന വാതിലാണ് സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്നത് എന്നു നാം കണ്ടെത്തുന്നു, എറ്റിപി (അഡിനോസിൻ ട്രൈഫോസ്ഫേറ്റ്) എന്നു വിളിക്കപ്പെടുന്ന വളരെ പ്രാധാന്യമേറിയ ഒരു കോശ-ഇന്ധനമുണ്ടാക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു പ്രത്യേക എൻസൈമിന്റെ രൂപത്തിലാണത്. കറങ്ങുന്ന വാതിലിലൂടെ ഹൈഡ്രജൻ അയോണുകൾ ബലംപ്രയോഗിച്ചു പുറത്തുകടക്കാൻ ശ്രമിക്കുമ്പോൾ, അവ ഉപയോഗം കഴിഞ്ഞ എറ്റിപി തന്മാത്രകൾക്കു വീണ്ടും ചാർജിതമാകാനുള്ള ഊർജം പ്രദാനം ചെയ്യുന്നു. (ഡയഗ്രം 3 കാണുക.) എറ്റിപി തന്മാത്രകൾ കോശങ്ങൾക്കുള്ളിലെ കൊച്ചു ബാറ്ററികൾ പോലെയാണ്. അവ കോശത്തിനുള്ളിലെ എല്ലാത്തരം പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾക്കും ആവശ്യമായ കുറഞ്ഞ അളവിലുള്ള ഊർജം അതിനുള്ളിൽത്തന്നെ പ്രദാനം ചെയ്യുന്നു. ഈ എറ്റിപി തന്മാത്രകൾ പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിലെ പഞ്ചസാരയുടെ കാര്യക്ഷമമായ നിർമാണ പ്രക്രിയയിൽ പിന്നീട് ആവശ്യമായിവരും.
എറ്റിപി-ക്കു പുറമേ, പഞ്ചസാര നിർമാണ പ്രക്രിയയിൽ മറ്റൊരു കൊച്ചു തന്മാത്രയും അത്യാവശ്യമാണ്. എൻഎഡിപിഎച്ച് (നിക്കോട്ടിനാമൈഡ് അഡിനിൻ ഡൈ ന്യൂക്ലിയോറ്റൈഡിന്റെ ഹ്രസ്വ രൂപം) എന്നാണ് അതിന്റെ പേര്. എൻഎഡിപിഎച്ച് തന്മാത്രകൾ സാധനങ്ങൾ എത്തിച്ചുകൊടുക്കാനുള്ള കൊച്ചു ട്രക്കുകളെപ്പോലെയാണ്. ഓരോന്നും ഓരോ ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റത്തെ വഹിച്ച്, പഞ്ചസാര തന്മാത്രയുടെ നിർമാണത്തിനുവേണ്ടി ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റം ആവശ്യമുള്ള എൻസൈമിന് അത് എത്തിച്ചുകൊടുക്കുന്നു. എൻഎഡിപിഎച്ച് ഉത്പാദിപ്പിക്കുക എന്നത് പിഎസ്I സംയുക്തത്തിന്റെ ഉത്തരവാദിത്വമാണ്. ഒരു ഫോട്ടോസിസ്റ്റം (പിഎസ്II) ജല തന്മാത്രകളെ വിഘടിപ്പിച്ച് അവയെക്കൊണ്ട് എറ്റിപി ഉത്പാദിപ്പിക്കാനുള്ള തിരക്കിലായിരിക്കവെ, മറ്റേ ഫോട്ടോസിസ്റ്റം (പിഎസ്I) പ്രകാശത്തെ ആഗിരണം ചെയ്യുകയും അതുവഴി ഒടുവിൽ എൻഎഡിപിഎച്ച് ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളെ പുറപ്പെടുവിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. എറ്റിപി തന്മാത്രകളും എൻഎഡിപിഎച്ച് തന്മാത്രകളും തൈലക്കോയിഡിനു പുറത്തുള്ള സ്ഥലത്തു പഞ്ചസാരയുടെ കാര്യക്ഷമമായ നിർമാണ പ്രക്രിയയിലെ ഭാവി ഉപയോഗത്തിനായി സൂക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു.
രാത്രി ഷിഫ്റ്റ്
പ്രകാശസംശ്ലേഷണം മുഖേന ഓരോ വർഷവും ശതകോടിക്കണക്കിനു ടൺ പഞ്ചസാരയാണ് ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നത്. എന്നാൽ പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിലെ പ്രകാശോർജിത പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾ വാസ്തവത്തിൽ പഞ്ചസാര ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നില്ല. അവ ആകെപ്പാടെ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നത് എറ്റിപി-യും (“ബാറ്ററികൾ”) എൻഎഡിപിഎച്ച്-ഉം (“സാധനങ്ങൾ എത്തിക്കാനുള്ള ട്രക്കുകൾ”) ആണ്. ഈ ഘട്ടം മുതൽ, സ്ട്രോമയ്ക്കുള്ളിലോ തൈലക്കോയിഡിനു വെളിയിലെ സ്ഥലത്തോ ഉള്ള എൻസൈമുകൾ പഞ്ചസാരയുടെ നിർമാണത്തിനായി എറ്റിപി-യും എൻഎഡിപിഎച്ച്-ഉം ഉപയോഗിക്കുന്നു. സത്യത്തിൽ, സസ്യത്തിനു പൂർണ അന്ധകാരത്തിൽ പഞ്ചസാര ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ സാധിക്കും. തൈലക്കോയിഡുകൾക്കുള്ളിലെ രണ്ടു സംഘം ജോലിക്കാർ (പിഎസ്I-ഉം പിഎസ്II-ഉം) ബാറ്ററികളും സാധനങ്ങൾ എത്തിച്ചുകൊടുക്കുന്ന ട്രക്കുകളും (എറ്റിപി-യും എൻഎഡിപിഎച്ച്-ഉം) ഉണ്ടാക്കുകയും, ഇവ സ്ട്രോമയിലെ മൂന്നാമതൊരു സംഘം ജോലിക്കാർ (പ്രത്യേകതരം രാസാഗ്നികൾ) ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്യുന്ന ഒരു ഫാക്ടറിയോടു നിങ്ങൾക്കു ഹരിതകണത്തെ ഉപമിക്കാൻ കഴിയും. (ഡയഗ്രം 4 കാണുക.) ഈ മൂന്നാമത്തെ സംഘം, സ്ട്രോമയിലെ എൻസൈമുകൾ ഉപയോഗിച്ച്, കൃത്യതയുള്ള അനുക്രമമായ രാസപ്രവർത്തനങ്ങളിലൂടെ ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റങ്ങളും കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് തന്മാത്രകളും സംയോജിപ്പിച്ചു പഞ്ചസാര ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു. മൂന്നു സംഘങ്ങൾക്കും പകൽസമയത്തു ജോലി ചെയ്യാനാകുമെന്നിരിക്കെ പഞ്ചസാര ഉത്പാദക സംഘത്തിനു രാത്രിയിലും ജോലി ചെയ്യാനാകും. ഏറ്റവും ചുരുങ്ങിയത് പകലത്തെ ഷിഫ്റ്റിൽ ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെട്ട എറ്റിപി-യും എൻഎഡിപിഎച്ച്-ഉം തീർന്നുപോകുന്നതുവരെയെങ്കിലും.
പരസ്പരം “വിവാഹം” ചെയ്യേണ്ടതും എന്നാൽ ഒരിക്കലും സ്വയമേ കൂടിച്ചേരാൻ ധൈര്യംകാട്ടാത്തതുമായ ആറ്റങ്ങളും തന്മാത്രകളും നിറഞ്ഞ സ്ട്രോമയെ നിങ്ങൾക്കു കോശത്തിന്റെ ദല്ലാളായി സങ്കൽപ്പിക്കാവുന്നതാണ്. ചില എൻസൈമുകൾ നിർബന്ധബുദ്ധിക്കാരായ കൊച്ചു ദല്ലാളുകളെപ്പോലെയാണ്.a ഒരു പ്രത്യേക പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന് ആവശ്യമുള്ള ആറ്റങ്ങളെയോ തന്മാത്രകളെയോ മാത്രം പിടിച്ചെടുക്കാൻ കഴിയത്തക്കവിധത്തിൽ പ്രത്യേക ആകൃതിയുള്ള മാംസ്യ തന്മാത്രകളാണ് അവ. എന്നാൽ, അവ ഭാവിയിലെ തന്മാത്ര വിവാഹ ഇണകളെ പരസ്പരം പരിചയപ്പെടുത്തുന്നതുകൊണ്ടുമാത്രം തൃപ്തിപ്പെടുന്നില്ല. വിവാഹം നടന്നുകാണുന്നതുവരെ എൻസൈമുകൾക്കു തൃപ്തിയാകുന്നില്ല. അതുകൊണ്ട് അവ മടിച്ചുനിൽക്കുന്ന ഭാവി ഇണകളെ ബലമായി പിടിച്ചുകൊണ്ടുവന്ന് അന്യോന്യം നേരിട്ടു ബന്ധത്തിൽവരുത്തുകകൂടി ചെയ്യുന്നു. അങ്ങനെ ജൈവരാസപ്രവർത്തനമാകുന്ന തോക്കിന്റെ ഭീഷണിയിലെന്നപോലെ ബലമായി വിവാഹം ചെയ്യിക്കുന്നു. ആ ചടങ്ങിനു ശേഷം, എൻസൈമുകൾ പുതിയ തന്മാത്രയെ സ്വതന്ത്രമാക്കിയിട്ട്, ഇതേ പ്രക്രിയ വീണ്ടും വീണ്ടും ആവർത്തിക്കുന്നു. സ്ട്രോമയ്ക്കുള്ളിൽ എൻസൈമുകൾ ഭാഗികമായി പൂർത്തിയായ പഞ്ചസാര തന്മാത്രകളെ അവിശ്വസനീയമായ വേഗതയിൽ കൈമാറിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നു. അങ്ങനെ അവയിൽ പുനഃക്രമീകരണങ്ങൾ വരുത്തി, എറ്റിപി കൊണ്ട് ഊർജം പകർന്ന്, കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് സംശ്ലേഷിപ്പിച്ച്, ഹൈഡ്രജൻ സംയോജിപ്പിച്ച്, ഒടുവിൽ മൂന്നു കാർബണാറ്റമുള്ള ഒരു പഞ്ചസാര തന്മാത്രയെ കോശത്തിലെ മറ്റേതെങ്കിലും സ്ഥലത്തുവെച്ചു കൂടുതൽ ഭേദഗതികൾ വരുത്തി ഗ്ലൂക്കോസാക്കി മാറ്റുന്നതിനും മറ്റനേകം പരിവൃത്തികൾക്കുമായി അയയ്ക്കുന്നു.—ഡയഗ്രം 5 കാണുക.
പുല്ലിനു പച്ചനിറം എന്തുകൊണ്ട്?
വെറും അടിസ്ഥാന രാസ പ്രവർത്തനത്തെക്കാൾ വളരെ കവിഞ്ഞതാണു പ്രകാശസംശ്ലേഷണം. അതു വിസ്മയാവഹമായ സങ്കീർണതയുടെയും വൈദഗ്ധ്യത്തിന്റെയും ഒരു ജൈവരാസപരമായ താളലയമാണ്. സസ്യങ്ങളുടെ ജീവത്പ്രക്രിയകൾ (ഇംഗ്ലീഷ്) എന്ന പുസ്തകം അതിനെക്കുറിച്ച് ഇങ്ങനെ പറയുന്നു: “പ്രകാശസംശ്ലേഷണം, സൂര്യന്റെ ഫോട്ടോണുകളുടെ ഊർജം ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള വിശിഷ്ടമായ, അങ്ങേയറ്റം നിയന്ത്രിതമായ ഒരു പ്രക്രിയയാണ്. സസ്യത്തിന്റെ സങ്കീർണ നിർമിതിയെയും പ്രകാശസംശ്ലേഷണ പ്രവർത്തനത്തെ നിയന്ത്രിക്കുന്ന അവിശ്വസനീയമാംവിധം ഗഹനമായ ജൈവരാസ, ജനിതക നിയമങ്ങളെയും ഫോട്ടോൺ പിടിച്ചെടുത്ത്, അതിന്റെ ഊർജത്തെ രാസോർജമാക്കി മാറ്റുന്ന അടിസ്ഥാന പ്രക്രിയകളുടെ ശുദ്ധീകരണങ്ങളായി വീക്ഷിക്കാവുന്നതാണ്.”
മറ്റു വാക്കുകളിൽപ്പറഞ്ഞാൽ, പുല്ലിനു പച്ചനിറമുള്ളത് എന്തുകൊണ്ടെന്നു കണ്ടുപിടിക്കുന്നത് മമനുഷ്യന്റെ ഏതൊരു കണ്ടുപിടിത്തത്തെക്കാളും വളരെ ഉത്കൃഷ്ടമായ രൂപകൽപ്പനയെയും സാങ്കേതികവിദ്യയെയും വിസ്മയത്തോടെ ഉറ്റുനോക്കുക എന്നാണ്—സ്വയം നിയന്ത്രിക്കുന്ന, സ്വയം കേടുപോക്കുന്ന, ഓരോ സെക്കൻറിലും ആയിരക്കണക്കിനോ ലക്ഷക്കണക്കിനോപോലും പരിവൃത്തികൾ (ശബ്ദമോ, മലിനീകരണമോ, വൃത്തികേടോ കൂടാതെ) പൂർത്തിയാക്കുന്ന അതിസൂക്ഷ്മ “യന്ത്രങ്ങൾ” സൂര്യപ്രകാശത്തെ പഞ്ചസാരയാക്കി മാറ്റുന്ന പ്രവർത്തനമാണത്. നമുക്കാണെങ്കിൽ അത് ഒരു അതുല്യനായ രൂപസംവിധായകനും എഞ്ചിനീയറുമായവന്റെ—നമ്മുടെ സ്രഷ്ടാവായ യഹോവയാം ദൈവത്തിന്റെ—മനസ്സിന്റെ ഒരു ക്ഷണികദർശനം നൽകുന്നു. അടുത്ത തവണ നിങ്ങൾ യഹോവയുടെ മനോഹരമായ, ജീവസന്ധാരണത്തിനുതകുന്ന ഒരു “സമ്പൂർണ ഫാക്ടറി” കണ്ടു വിസ്മയിക്കുമ്പോൾ അല്ലെങ്കിൽ മനോജ്ഞമായ ആ പച്ചപ്പുല്ലിലൂടെ നടക്കുമ്പോൾ അതേക്കുറിച്ചു ചിന്തിക്കുക.
[അടിക്കുറിപ്പ്]
a മറ്റു ചില തരത്തിലുള്ള എൻസൈമുകൾ വിവാഹമോചനത്തിനു നിർബന്ധിക്കുന്ന കൊച്ചു വക്കീലന്മാരെപ്പോലെയാണ്; അവരുടെ പണി തന്മാത്രകളെ വിഘടിപ്പിക്കുക എന്നതാണ്.
[18-ാം പേജിലെ ചിത്രത്തിന് കടപ്പാട്]
ഉൾച്ചിത്ര ഫോട്ടോ: Colorpix, Godo-Foto
[19-ാം പേജിലെ ചിത്രം]
പ്രകാശസംശ്ലേഷണം ഈ വൃക്ഷത്തെ വളർത്തിയതെങ്ങനെ?
[20-ാം പേജിലെ രേഖാചിത്രം]
ഡയഗ്രം 1
[20-ാം പേജിലെ രേഖാചിത്രം]
ഡയഗ്രം 2
[21-ാം പേജിലെ രേഖാചിത്രം]
ഡയഗ്രം 3
[21-ാം പേജിലെ രേഖാചിത്രം]
ഡയഗ്രം 4
[22-ാം പേജിലെ രേഖാചിത്രം]
ഡയഗ്രം 5