हमारी सेलुलर घड़ियों में, उसे जीवन भर की खोज मिली है | क्वांटा पत्रिका

आज सुबह, जब सूरज उग आया, तो अरबों मनुष्यों ने अपनी आँखें खोलीं और अंतरिक्ष से प्रकाश की एक किरण को अपने शरीर में प्रवेश किया। जब फोटॉन की धारा रेटिना से टकराई, तो न्यूरॉन्स सक्रिय हो गए। और हर अंग में, लगभग हर कोशिका में, विस्तृत मशीनरी में हलचल मच गई। प्रत्येक कोशिका की सर्कैडियन घड़ी, प्रोटीन का एक समूह जिसका स्तर सूर्य के साथ बढ़ता और घटता है, गियर में आ गई।

वह घड़ी हमारे जीनोम के 40% से अधिक की अभिव्यक्ति को नियंत्रित करके हमारे शरीर को ग्रह के प्रकाश-अंधेरे चक्र के साथ सिंक्रनाइज़ करती है। प्रतिरक्षा संकेतों के लिए जीन, मस्तिष्क संदेशवाहक और यकृत एंजाइम, जैसे कुछ नाम, सभी को प्रोटीन बनाने के लिए स्थानांतरित किया जाता है जब घड़ी कहती है कि यह समय है।

इसका मतलब है कि, जैव रासायनिक रूप से, आप रात 10 बजे वही व्यक्ति नहीं हैं जो आप सुबह 10 बजे होते हैं। इसका मतलब है कि दर्द निवारक एसिटामिनोफेन की बड़ी खुराक लेने के लिए शाम का समय अधिक खतरनाक होता है: तब ओवरडोज से बचाने वाले लिवर एंजाइम दुर्लभ हो जाते हैं। इसका मतलब है कि सुबह और शाम को टीके लगाए जाते हैं अलग तरह से काम करें, और रात की पाली में काम करने वाले कर्मचारी, जो नियमित रूप से अपनी घड़ियों का उल्लंघन करते हैं, उनमें हृदय रोग और मधुमेह की दर अधिक होती है। जिन लोगों की घड़ियाँ तेज़ या धीमी गति से चलती हैं वे लगातार जेट लैग की भयानक स्थिति में फँसे रहते हैं।

बायोकेमिस्ट कैरी पार्च ने मुझे बताया, "हम इस दिन से इस तरह से जुड़े हुए हैं कि मुझे लगता है कि लोग इसे अनदेखा कर देते हैं।" उन्होंने तर्क दिया, अगर हम घड़ी को बेहतर ढंग से समझें, तो हम इसे रीसेट करने में सक्षम हो सकते हैं। उस जानकारी के साथ, हम मधुमेह से लेकर कैंसर तक बीमारियों के उपचार को आकार दे सकते हैं।

एक चौथाई सदी से भी अधिक समय से, पार्च सर्कैडियन घड़ी के ऑर्केस्ट्रेटर्स के बीच रह रहा है, प्रोटीन जिनके उत्थान और पतन इसके कामकाज को नियंत्रित करते हैं। पोस्टडॉक के रूप में, उन्होंने उत्पादन किया पहला दृश्य इसके हृदय में प्रोटीन की बंधी हुई जोड़ी, CLOCK और BMAL1। तब से, उसने उन और अन्य घड़ी प्रोटीनों के घुमावों और घुमावों को दिखाना जारी रखा है, जबकि यह चार्ट करते हुए कि उनकी संरचना में परिवर्तन दिन में समय को कैसे जोड़ते या घटाते हैं। उस ज्ञान की खोज में उनकी उपलब्धियों ने उन्हें विज्ञान के इस क्षेत्र में कुछ सर्वोच्च सम्मान दिलाए हैं: द मार्गरेट ओकले डेहॉफ पुरस्कार 2018 में बायोफिजिकल सोसायटी से, और राष्ट्रीय विज्ञान अकादमी पुरस्कार 2022 में आण्विक जीवविज्ञान में।

जैसे ही पार्च बोलती है, समय की निरंतरता की उसकी भावना - तथ्य यह है कि यह हमें बदल देता है, चाहे हम इसे चाहें या नहीं - उसकी आवाज में शांत तात्कालिकता झलकती है। उसकी अपनी यात्रा ने एक अप्रत्याशित मोड़ ले लिया है; अपने करियर के चरम पर, उसे लैब बेंच से पीछे हटना पड़ रहा है। 2020 में, 47 साल की उम्र में, उन्हें एमियोट्रोफिक लेटरल स्क्लेरोसिस का पता चला, जिसे लू गेहरिग्स रोग भी कहा जाता है। एएलएस का निदान होने के बाद लोग औसतन तीन से पांच साल तक जीवित रहते हैं।

लेकिन इसने उसे घड़ी प्रोटीन के बारे में सोचने से नहीं रोका है।

वह उन पर विचार कर रही है, उसका सिर झुका हुआ है, उसके चश्मे से रोशनी चमक रही है, जब हम कैलिफोर्निया के सांता क्रूज़ के पास पहाड़ियों में उसके रहने वाले कमरे में बैठे हैं। दोपहर हो चुकी है, सूर्य के फोटॉन ने क्लॉक और बीएमएएल1 को उसकी कोशिकाओं और पश्चिमी तट पर हर इंसान की कोशिकाओं में क्रियान्वित करने के लिए प्रेरित किया है, लगभग छह घंटे हो चुके हैं।

अपने मन की आंखों में, वह प्रोटीन को देख सकती है, प्रत्येक प्रोटीन अपने चारों ओर मुड़ा हुआ अमीनो एसिड का एक रिबन है। BMAL1 की कमर एक प्रकार की होती है जिसे क्लॉक एक नर्तक की तरह पकड़ता है। प्रत्येक सुबह, यह जोड़ी जीनोम के घने कुंडलित द्रव्यमान पर बैठती है और डीएनए को स्थानांतरित करने वाले एंजाइमों को बुलाती है। दिन के दौरान, वे अन्य प्रोटीनों को कोशिका की मशीनरी से बाहर निकलने का कारण बनते हैं, जिनमें कई ऐसे भी होते हैं जो अंततः उनकी शक्ति को ग्रहण कर लेते हैं। तीन प्रोटीन रात 1 बजे के आसपास CLOCK और BMAL10 पर नियंत्रण पाते हैं, उन्हें चुप कराते हैं और जीनोम से अलग करते हैं। डीएनए प्रतिलेखन का ज्वार बदल जाता है। अंत में, रात की गहराई में, एक चौथा प्रोटीन BMAL1 के अंत पर एक टैग पकड़ लेता है और आगे किसी भी सक्रियण को रोकता है।

सेकंड मिनटों में, मिनट घंटों में बदल जाते हैं। समय गुजर जाता है। धीरे-धीरे, प्रोटीन की दमनकारी चौकड़ी का क्षय हो जाता है। सुबह के छोटे घंटों में, CLOCK और BMAL1 को एक बार फिर चक्र को नवीनीकृत करने के लिए बनाया जा रहा है।

आपके जीवन का हर दिन, यह प्रणाली शरीर के मौलिक जीव विज्ञान को ग्रह की गति से जोड़ती है। आपके जीवन का हर दिन, जब तक वह चलता है। इसे पार्च से अधिक गहराई से कोई नहीं समझता।

रसायन शास्त्र और घड़ियाँ

पांचवीं कक्षा से पहले गर्मियों में, जब पार्च 10 साल का था, उसके पिता, जो एक बढ़ई थे, ने फुटबॉल खेलते हुए अपनी कलाई तोड़ दी। जब उन्होंने इसके ठीक होने का इंतजार किया, तो उन्होंने स्थानीय सामुदायिक कॉलेज में रसायन शास्त्र लिया। उन्होंने उसे सिएटल के बाहर अपने आँगन में एक पेड़ के सहारे चॉकबोर्ड पर एक रासायनिक समीकरण को संतुलित करने का तरीका दिखाया। वह रसायन विज्ञान से उनका परिचय था।

उन्होंने कहा, "मुझे अभी भी याद है कि मैं सोचती थी कि रसायन विज्ञान की गणितीय सटीकता कितनी अच्छी थी - उस उम्र में हमें स्कूल में पढ़ाए जाने वाले जीव विज्ञान से बहुत अलग था।"

जब वह वाशिंगटन विश्वविद्यालय में अपने कॉलेज के वर्षों को याद करती है, तो वह व्यंग्यात्मक हंसी के साथ स्वीकार करती है कि जो कुछ सामने आता है वह संगीत समारोहों में भाग लेने की यादें हैं - स्लेटर-किन्नी शो के लिए ओलंपिया जाना, मुधोनी और निर्वाण देखना - और उसका आनंद लेना उर्सुला ले गिनी जैसे लेखकों की पुस्तकें। लेकिन वह जीवित प्रणालियों के रसायन विज्ञान पर एक कक्षा से भी रोमांचित थी। स्नातक स्तर की पढ़ाई के बाद, वह पोर्टलैंड में ओरेगन हेल्थ एंड साइंस यूनिवर्सिटी में एक तकनीशियन के रूप में काम करने चली गईं। हर दिन, उसे शोध से और अधिक प्यार होने लगा। 2000 में, वह और उसका प्रेमी, जेम्स, जो एक संगीतकार और ग्राफिक डिजाइनर हैं, उत्तरी कैरोलिना विश्वविद्यालय, चैपल हिल चले गए ताकि वह डॉक्टरेट की पढ़ाई शुरू कर सकें।

आते ही उसकी मुलाकात उस व्यक्ति से हुई जो उसे घड़ी से परिचित कराता था। उन्होंने आणविक जीवविज्ञानी के साथ एक कक्षा ली अज़ीज़ संकर, डीएनए मरम्मत पर अपने काम के लिए जाने जाते हैं। उन्होंने कहा, "मैं उस सुंदर परिशुद्धता से दंग रह गई जिसके साथ उन्होंने हमें बुनियादी वैज्ञानिक अवधारणाएं सिखाईं।" "मैं ऐसा कह रहा था, 'यार, यह लड़का बहुत स्मार्ट है।'" संसार, जो ऐसा करेगा नोबेल पुरस्कार जीतो 2015 में, क्रिप्टोक्रोम्स नामक प्रोटीन के एक वर्ग का अध्ययन कर रहा था, जिसमें क्लॉक प्रोटीन CRY1 और CRY2 शामिल हैं। सायनोबैक्टीरिया से लेकर रेडवुड पेड़ों तक हर जीव में एक घड़ी होती है, लेकिन प्रत्येक प्रणाली को चलाने वाले प्रोटीन अलग-अलग होते हैं। स्तनधारियों में, CLOCK और BMAL1 के अलावा सबसे महत्वपूर्ण प्रोटीन PER और CRY के रूप हैं।

संकर की प्रयोगशाला में स्नातक छात्र के रूप में, पार्च ने पाया कि CRY1 की एक रहस्यमय, असंरचित पूंछ थी। किसी को नहीं पता था कि प्रोटीन के उस भाग ने क्या किया, लेकिन फिर भी, कोई भी वास्तव में नहीं जानता था कि घड़ी प्रोटीन के किसी भी कॉइल और रिबन ने उनके उल्लेखनीय प्रभाव को कैसे जन्म दिया। और पार्च को आश्चर्य हुआ कि किसी को भी इसकी बहुत अधिक परवाह नहीं थी। जोसेफ ताकाहाशी और नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी में उनके सहयोगियों ने कुछ साल पहले ही CLOCK और BMAL1 के लिए जीन की काफी प्रशंसा की थी; कई वैज्ञानिकों के बीच अनकही धारणा यह थी कि भारी सामान उठाया गया था।

यह अनकहा भी नहीं रहा. 2002 में एक सम्मेलन में, पार्च ने कुछ सहकर्मियों के साथ साझा किया कि वह प्रोटीन की संरचना को समझना चाहती थी। "क्यों?" उनकी प्रतिक्रिया थी: हम पहले से ही सब कुछ जानते हैं। पार्च ने विनम्रतापूर्वक लेकिन जोरदार तरीके से असहमति जताई।

जब उसने स्नातक की उपाधि प्राप्त की, तो वह टेक्सास विश्वविद्यालय के साउथवेस्टर्न मेडिकल सेंटर की प्रयोगशाला में पोस्टडॉक के रूप में काम करने चली गई केविन गार्डनर, एक बायोकेमिस्ट और संरचनात्मक जीवविज्ञानी अब सिटी यूनिवर्सिटी ऑफ़ न्यूयॉर्क ग्रेजुएट सेंटर के एडवांस्ड साइंस रिसर्च सेंटर में हैं। वहां उसे उम्मीद थी कि वह दो पेचीदा लेकिन शक्तिशाली तकनीकों का उपयोग सीखकर घड़ी के प्रोटीन को अधिक स्पष्ट रूप से देख सकेगी।

छायाओं का एक कवि

"सर्कल प्रोटीन वर्ग प्रोटीन को छूता है जादू के बराबर होता है": इस तरह गार्डनर ने आणविक संरचना के बारे में अस्पष्टता का सारांश दिया है, जिसे उनके अनुभव में, कई जीवविज्ञानी स्वीकार करने में संतुष्ट हैं, क्योंकि कोई भी हर प्रणाली के हर पहलू पर ध्यान केंद्रित नहीं कर सकता है। लेकिन पार्च में उन्होंने एक आत्मीय आत्मा को पहचाना, किसी ने प्रोटीन को अलग करने और उन्हें समझने के लिए प्रेरित किया, और सर्कैडियन घड़ी पर साहित्य के लिए लगभग विश्वकोशीय स्मृति का उपहार दिया।

उनके साथ काम करते हुए, पार्च ने प्रोटीन क्रिस्टलोग्राफी सीखी: समाधानों को कैसे मिलाया जाए जिससे शुद्ध प्रोटीन क्रिस्टलीकृत हो जाए; उस क्रिस्टलीय जाली के माध्यम से एक्स-रे को कैसे चमकाया जाए; विवर्तन पैटर्न में सूक्ष्म छायाओं से प्रोटीन का आकार कैसे पता करें। एक क्रिस्टलोग्राफर छाया के कवि की तरह होता है - रोज़ालिंड फ्रैंकलिन, जिनकी छवियों ने वॉटसन और क्रिक को डीएनए की संरचना का अनुमान लगाने में सक्षम बनाया, एक क्रिस्टलोग्राफर था। पार्च के लिए, क्रिस्टलोग्राफी की धुंधली धूसर छवियां उन संरचनाओं पर एक नज़र डालने का वादा करती थीं जिनका उसने अपने पूरे जीवन में अनुसरण करने की योजना बनाई थी।

फिर भी क्रिस्टलोग्राफी की सीमाएँ हैं। यह केवल क्रिस्टलीकरण के लिए पर्याप्त स्थिर प्रोटीन के आकार को प्रकट कर सकता है, और यह उन जमे हुए संरचनाओं का केवल एक स्नैपशॉट प्रदान करता है। पार्च को पता था कि पाठ्यपुस्तक के आरेखों में प्रोटीन का प्रतिनिधित्व करने वाली स्थिर आकृतियाँ सच्चाई को अस्पष्ट कर देती हैं। एक प्रोटीन अपने पैरों को काट सकता है, शाफ़्ट की तरह मोड़ सकता है, या मुड़ सकता है और खुद को एक अजीब नए आकार में मोड़ सकता है। कुछ प्रोटीन भी अत्यधिक अव्यवस्थित होते हैं, अमीनो एसिड के लंबे, फ़्लॉपी स्पेगेटी स्ट्रैंड उनके अधिक व्यवस्थित क्षेत्रों को जोड़ते हैं।

यही कारण है कि परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी, या एनएमआर, भी पार्च की योजना में शामिल था। एनएमआर में, प्रोटीन के अत्यधिक शुद्ध घोल को एक चुंबक के भीतर रखा जाता है और रेडियो तरंगों से मारा जाता है। उनके परमाणु नाभिक के परिणामस्वरूप चुंबकीय गड़बड़ी, सॉफ्टवेयर द्वारा संकलित और प्रदर्शित, एक समझदार आंख के लिए प्रोटीन के परमाणुओं की व्यवस्था को प्रकट कर सकती है। यदि माप की स्थितियों को सही ढंग से समायोजित किया गया है, तो आप अनुमान लगा सकते हैं कि एक प्रोटीन एक साथी को बांधते समय कैसे चलता है, यह तापमान में परिवर्तन का अनुभव कैसे करता है या यह एक राज्य से दूसरे राज्य में कैसे स्थानांतरित होता है। जब पार्च एक XY प्लॉट पर एनएमआर डेटा के इंद्रधनुषी छींटों को देखती है, तो वह धातु-बाध्यकारी समूहों की तेज गति और एक प्रोटीन की धीमी तह को देखती है।

जब यूटी साउथवेस्टर्न मेडिकल सेंटर में उनके विभाग ने आनुवंशिकीविद् ताकाहाशी को भर्ती किया, जिन्होंने CLOCK और BMAL1 के लिए जीन की पहचान की थी, तो उन्होंने प्रसन्नतापूर्वक कहा, "आप बेहतर मानते हैं कि मैंने खुद को प्रेरित किया है।" जब उसने विश्वविद्यालय छोड़ा, तब तक उसने, ताकाहाशी और उनके सहयोगियों ने क्रिस्टलोग्राफी के माध्यम से CLOCK-BMAL1 कॉम्प्लेक्स की एक छवि तैयार कर ली थी।

2011 में, जब पार्च जेम्स और उनके छोटे बेटे के साथ शुरुआत करने के लिए चले गए उसकी प्रयोगशाला कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय, सांता क्रूज़ में, वह शून्य से शुरुआत कर रही थी। उसके पास जारी रखने के लिए अपने पोस्टडॉक से कोई प्रोजेक्ट नहीं था। उसके पास केवल घड़ी को समझने की दृष्टि की विलक्षणता थी और अंततः, उसे साकार करने के उपकरण भी थे।

प्रोटीन क्लॉकवर्क

पार्च के यूसीएससी कार्यालय की खिड़की के बाहर, प्रकाश की किरणें लाल लकड़ी के पत्तों से छनती हैं। भौतिक विज्ञान भवन एक जंगल में स्थित है, जहां कीचड़ के सांचे खिलते हैं और पेड़ अपनी दैनिक घड़ियों के आज्ञापालन में अपने पत्ते झुकाते हैं। छात्रों और पैदल यात्रियों के अंदर जंगल की काई भरी फर्श पर, CLOCK, BMAL1 और उनके साथी अणु शरीर के लिए प्रोटीन के दोपहर के कॉकटेल का उत्पादन करने में व्यस्त हैं। यहीं पर पार्च को समय की बायोमैकेनिक्स को और अधिक गहराई से देखने का मौका मिला।

शुरू से ही, वह अज्ञात क्षेत्र की ओर जा रही थी। "कैरी बेहद अद्वितीय है," ने कहा ब्रायन ज़ोल्टोव्स्की दक्षिणी मेथोडिस्ट विश्वविद्यालय के, जो उनके साथ गार्डनर की प्रयोगशाला में पोस्टडॉक थे। वह उन प्रयोगशालाओं पर भरोसा कर सकता है जो स्तनधारी घड़ी की विस्तृत संरचनात्मक जीव विज्ञान पर ध्यान केंद्रित करती हैं। आवश्यक कौशल गूढ़ हैं, और थोड़ी प्रगति के लिए वर्षों के प्रयास खर्च करने का जोखिम बहुत बड़ा है।

फिर भी, पार्च अज्ञात में चला गया और वापस प्रेषण भेजना शुरू कर दिया। अपने छात्र के साथ चेल्सी गुस्ताफसन और हैयान जू मेम्फिस विश्वविद्यालय में, उसने पाया कि CRY1 प्रतिस्पर्धात्मक रूप से बाध्य होकर BMAL1 को चुप करा देता है हिलती-डुलती, अव्यवस्थित पूँछ; यदि पूँछ परिवर्तित हो जाती है, तो घड़ी की गति ख़राब हो जाती है या पूरी तरह से विघटित हो जाती है। अपने छात्र के साथ एलिसिया माइकल, उसने पाया कि CLOCK थ्रेडिंग द्वारा CRY1 के विरुद्ध बैठता है जेब में एक लूप इस पर; यदि कोई उत्परिवर्तन पॉकेट को नष्ट कर देता है, तो दोनों आपस में नहीं बंधेंगे। PER2 में एक उत्परिवर्तन इसे अपने बाध्यकारी साझेदारों के विरुद्ध कम फिट बनाता है और इसे प्रस्तुत करता है गिरावट के प्रति संवेदनशील; वह दोष घड़ी को डेढ़ घंटे आगे बढ़ा देता है। BMAL1 कैन की पूंछ में एकल बंधन का उन्मुखीकरण दिन छोटा करो. घड़ी की सुई के टुकड़े अँधेरे से बाहर आने लगे थे।

उन्होंने उन सभी परिवर्तनों के संग्रहकर्ता के रूप में अपना नाम बनाया जो घड़ी को गति दे सकते हैं, धीमा कर सकते हैं, या इसे पूरी तरह से शांत कर सकते हैं। ज़ोल्टोव्स्की ने कहा, "कैरी यह समझने की कोशिश कर रहा है कि व्यक्तिगत प्रोटीन गतियाँ क्या हैं।" पार्ट्च ने मॉर्फिंग क्लॉक प्रोटीन के साथ जितना अधिक समय बिताया, वह उन्हें अपने दिमाग में उतना ही बेहतर ढंग से देख सकती थी और समझ सकती थी कि वे किसी दवा या उत्परिवर्तन पर कैसे प्रतिक्रिया दे सकते हैं।

उनके निष्कर्षों ने क्रोनोबायोलॉजी को एक नया दृष्टिकोण दिया कि क्लॉक प्रोटीन कैसे काम करते हैं। "कैरी ने जो बार-बार खोजा है वह यह है कि बहुत से महत्वपूर्ण जीव विज्ञान प्रोटीन के उन हिस्सों से आते हैं जो असंरचित, अत्यधिक लचीले और गतिशील हैं," कहा एंडी लिवांग कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, मर्सिड के एक संरचनात्मक जीवविज्ञानी, जो सायनोबैक्टीरिया में घड़ी का अध्ययन करते हैं। "वह एनएमआर के साथ जो कर रही है वह वीरतापूर्ण है।"

2018 तक, पार्च ने पुरस्कार जीत लिए थे और अनुदानों का एक मजबूत पोर्टफोलियो तैयार कर लिया था। वह विद्वान समाजों के बोर्डों में बैठीं। उनका एक दूसरा बेटा था और उन्होंने अपने दृष्टिकोण से प्रेरित होकर छात्रों और पोस्टडॉक्स के एक समूह को भर्ती किया। प्रिया क्रॉस्बीहाल ही में अपनी लैब में पोस्टडॉक बनीं, एक पार्टी में पार्च से हुई मुलाकात को याद करती हैं और आश्चर्यचकित महसूस करती हैं। घड़ी को समझने के लिए पार्च का जुनून स्पष्ट था, और ऐसा लगता था कि उसके पास इसके बारे में हर डेटा उसकी उंगलियों पर था।

यही वह समय था जब उसके हाथ पकड़ने लगे।

काम में एक रिंच

पहले तो ये छोटी-छोटी बातें थीं. “मेरे हाथ एक सेकंड के लिए ठिठक जायेंगे,” उसने कहा। "आप जानते हैं कि यह सही नहीं है।" डॉक्टरों ने सुझाव दिया कि यह तनाव था। यह जून 2020 तक नहीं था, जब वह महीनों तक कोविड-19 महामारी लॉकडाउन के बाद अपनी प्रयोगशाला में लौटी और पाया कि सीढ़ियों ने उसे थका दिया था, तो उसने बेहतर उत्तर के लिए प्रयास किया। लगभग छह महीने बाद, उसे पता चला: एएलएस, या एमियोट्रोफिक लेटरल स्क्लेरोसिस।

एएलएस मोटर न्यूरॉन्स को नष्ट कर देता है और गतिविधियों को नियंत्रित करने की क्षमता को नष्ट कर देता है। सबसे पहले बढ़िया मोटर कौशल आता है, उसके बाद चलने और बात करने की क्षमता आती है। आख़िरकार, सांस को नियंत्रित करने वाले न्यूरॉन्स चले जाते हैं। निदान के बाद, लोग केवल कुछ वर्ष ही जीवित रह पाते हैं।

पार्च को लैब बेंच पर काम करना पसंद था। अपने छात्रों के बीच, वह यह देखने के लिए स्वयं प्रारंभिक प्रयोग करने के लिए जानी जाती थीं कि किसी विचार में क्षमता है या नहीं। वह लैब में एक परिचित दृश्य थी, जो प्रोटीन की ट्यूबों से भरी बर्फ की बाल्टियों के साथ घूम रही थी।

"मेरी आखिरी प्रोटीन तैयारी जनवरी में थी, लगभग दो साल पहले," उसने याद किया। "वह कागज में प्रकृति - हमारे पास प्रारंभिक संरचना थी। हम यह देखने के लिए उत्परिवर्तन करने का प्रयास कर रहे थे कि इसमें पानी है या नहीं। ... मैं आधे म्यूटेंट से गुज़र गया, और मैं कह रहा था, 'हे भगवान।'' बर्फ की बाल्टी उसकी बाहों में सीसे की तरह महसूस हुई।

पार्च अब मोटर चालित व्हीलचेयर का उपयोग करता है। प्रयोगशाला भवन में उसके दरवाजे खोलने के लिए बटन लगाए गए थे और जेम्स उसे काम पर ले जाता है। वह अभी भी पूरे समय काम करती है - छात्रों से मिलना, ईमेल भेजना, नए प्रयोगों का सपना देखना। बोलना अधिक कठिन हो गया है, लेकिन उसका मन अप्रभावित है। कभी-कभी अज्ञात बातें सामने आने लगती हैं और दुःख उस पर हावी होने लगता है, लेकिन वह उन क्षणों को बीत जाने देती है। “मैं जीने की कोशिश कर रही हूं,” उसने कहा।

आज भी है. और आज और आज और आज, जब तक चक्र खुद को दोहरा सकता है।

समय के सार्वभौमिक सत्य

यह मई की एक धुंधली सुबह है, क्लॉक और बीएमएएल1 के नृत्य में लगभग चार घंटे लगे हैं। पार्च के कार्यालय में, वह और दीक्षा शर्माप्रयोगशाला में स्नातक छात्र, पीएएस डोमेन नामक मुड़े हुए प्रोटीन खंडों के प्रति अपने जुनून पर चर्चा कर रहे हैं। पार्च कहते हैं, "हम एक फली में दो मटर की तरह हैं।" शर्मा परीक्षण कर रहे हैं कि क्या घड़ी पर नियंत्रण के लिए CLOCK और BMAL1 में PAS डोमेन को दवाओं की लाइब्रेरी द्वारा लक्षित किया जा सकता है। "यह संभव है, हम सोचते हैं," पार्च कहते हैं।

लैब स्पेस में, छात्रों और पोस्टडॉक्स का एक समूह काम पर है। राफेल रॉबल्स वह एक बेंच से हाथ हिलाता है और मुस्कुराता है, जहां वह प्रोटीन की तैयारी के लिए ट्यूब तैयार कर रहा है। पहले की तुलना में अब स्नातक की संख्या कम हो गई है, शायद इसलिए क्योंकि पार्च अब पढ़ाते नहीं हैं। उसकी स्नातक छात्रा मेगन टोरग्रिम्सन, जिन्होंने कॉलेज में पार्च की कक्षा ली थी, एक व्याख्याता के रूप में उनके चुंबकत्व को याद करते हैं। लेकिन जबकि पार्च को अपने आस-पास युवा प्रशिक्षुओं का होना अच्छा लगता था, वह तर्क देती है कि हर किसी के लिए काम करने के लिए अधिक जगह कोई बुरी बात नहीं है। वह कहती हैं, ''अभी लैब में हर एक प्रोजेक्ट को लेकर मैं बहुत रोमांचित हूं।''

पिछले तीन वर्षों में, कई लंबे समय से लंबित परियोजनाएं पूरी हुई हैं। लैब में एक स्क्रीन पर, पोस्टडॉक जॉन फिल्पोट समूह से एक आंकड़ा निकालता है नया कागज in आणविक सेल, पारिवारिक नींद चरण विकार से जुड़े PER2 में उत्परिवर्तन के संबंध में, एक ऐसी स्थिति जो दैनिक चक्र को चार घंटे तक छोटा कर देती है। वह चित्र में बताते हैं कि कैसे PER2 अधिकतर अव्यवस्थित क्षेत्रों का एक समूह है। वे कहते हैं, ''ये ऐसे क्षेत्र हैं जो बेहद महत्वपूर्ण हैं।'' जब तक पार्ट्च ने अन्यथा नहीं दिखाया, "ज्यादातर लोग सोचते थे कि अव्यवस्था गैर-कार्यात्मक बिट्स है।"

एक प्रयोगशाला बैठक में, युवा वैज्ञानिक नए डेटा की चर्चा का नेतृत्व करते हैं। पार्च अपनी व्हीलचेयर पर बैठकर सुन रही है, कभी-कभी चिल्लाती है। वह मुझसे कहती है, "प्रयोगशाला निदान की अनिश्चितता से निपटने में बहुत बढ़िया रही है"। अब चूँकि वह स्वयं प्रयोग नहीं कर सकती, इसलिए वह अपनी अधिकांश ऊर्जा उन्हें सही दिशा में ले जाने पर केंद्रित करती है।

पार्थ इन दिनों इस बारे में अधिक से अधिक सोच रहे हैं कि जीवन में समय की माप में क्या सार्वभौमिक है। कुछ साल पहले, लिवांग ने उन्हें सायनोबैक्टीरिया की घड़ी पर अपने साथ काम करने के लिए आमंत्रित किया था, जिसका मानव घड़ी से कोई लेना-देना नहीं है। इसमें केवल तीन प्रोटीन होते हैं जिन्हें काईए, काईबी और काईसी कहा जाता है, जिनकी गतिविधि 24 घंटे की लय में बढ़ती और घटती है, और उनके दो बाध्यकारी साझेदार, जो जीन के अनुवाद को संचालित करते हैं। 2017 में टीम का नेतृत्व लीवांग और पार्च ने किया विस्तृत संरचनाएँ जारी कीं प्रत्येक परिसर की, उन परतों और मोड़ों को प्रकट करना जो उन्हें एक-दूसरे से जुड़ने की अनुमति देते हैं। बाद में, समूह ने दिखाया कि वे घड़ी के प्रोटीन को एक टेस्ट ट्यूब में डाल सकते हैं और उन्हें दिनों, यहां तक ​​कि महीनों तक चक्रित कर सकते हैं।

वे गहराई से यह रिकार्ड करने में लगे थे कि वह चक्र कैसे चलाया जाता था, जब पार्च ने मानव घड़ी का अध्ययन करते समय जो कुछ देखा था, उसे पहचान लिया: प्रतियोगिता। वह छोटा टैग जहां CRY1 BMAL1 से जुड़ता है, वहीं BMAL1 का सबसे मजबूत सक्रियकर्ता भी जुड़ता है। यदि CRY1 टैग पर अपना स्थान लेकर उस एक्टिवेटर से प्रतिस्पर्धा करता है, तो घड़ी केवल आगे बढ़ सकती है। इसे इस प्रक्रिया में बंद कर दिया जाता है, मिनटों और घंटों तक इंतजार किया जाता है जब तक कि CRY1 प्रोटीन का बंधन समाप्त न हो जाए और घड़ी का चक्र फिर से शुरू न हो जाए।

पार्च को एहसास हुआ कि साइनोबैक्टीरियल घड़ी में, घटकों के बीच प्रतिस्पर्धा उसी तरह काम करती है। यह कीड़े और कवक जैसे जीवों की घड़ियों में भी पनपता है। "ऐसा लगता है कि यह बहुत, बहुत अलग-अलग घड़ियों में एक संरक्षित सिद्धांत है," उसने कहा। वह सोचती है कि क्या यह मौलिक जैव-भौतिकीय सत्य को दर्शाता है कि कैसे प्रकृति ऐसी मशीनें बनाती है जो समय के साथ आगे बढ़ती हैं, एक ऐसे रास्ते पर चलती हैं जिससे वे विचलित नहीं हो सकती हैं।

मंगल ग्रह पर जीवन का समय

एक और सुबह. सूरज की रोशनी अंतरिक्ष की ठंडी पहुंच से होकर, पृथ्वी तक, कैरी पार्च की चीनी-नीली आँखों में गिरती है। क्लॉक और BMAL1 ने अपना नृत्य शुरू किया। वह काम पर जाती है। वह अपने लड़कों के साथ घूमती है, जो 13 और 18 साल के हैं। छोटा लड़का, जिसे रसायन शास्त्र के बारे में यूट्यूब पर चर्चा करना पसंद है, वह इस बात पर जोर देता है कि वे रबर के दस्ताने से वैनिलिन को अलग करने और इसे गर्म सॉस में संशोधित करने के बारे में एक अद्भुत घंटे भर का वीडियो एक साथ देखें। वह घड़ी प्रोटीन के रिबन और कॉइल के बारे में सोचती है। उसके निदान का सामना करने वाले कुछ लोग यह निर्णय ले सकते हैं कि अब कुछ अलग करने का समय है, लेकिन पार्च ने कभी भी घड़ी से मुंह मोड़ने के बारे में नहीं सोचा। वह बहुत सारी कहानियों का अंत जानना चाहती है।

जब वह एक ऐसे भविष्य की कल्पना करती है जहां हम वास्तव में सर्कैडियन जीव विज्ञान को समझते हैं, तो वह यह जानने की कल्पना करती है कि दिन के किसी भी क्षण किसी की घड़ी क्या कर रही है। डिफेंस एडवांस्ड रिसर्च प्रोजेक्ट्स एजेंसी (डीएआरपीए) के प्रस्तावों के आह्वान के जवाब में, उन्होंने और उनके सहयोगियों ने एक बार एक नाक जांच का विचार देखा था जो आपकी घड़ी की स्थिति का आकलन कर सकता है, इसके बारे में डेटा संचारित कर सकता है और शायद इसे बदल भी सकता है। DARPA प्रसिद्ध रूप से दूरगामी प्रस्तावों का समर्थन करता है, लेकिन पार्च ने मजाक में कहा कि उन्होंने DARPA को पीछे छोड़ दिया, क्योंकि उन्हें पैसा नहीं मिला। वह अभी भी उस उपकरण की क्षमता के बारे में सोचती है।

सौर मंडल के सभी चक्कर लगाने वाले ग्रहों में से, यह एक ऐसा ग्रह है, जिसने अपने 24 घंटे के दिन के साथ हमें आकार दिया है। इस कारण से, इस बारे में महत्वपूर्ण प्रश्न हैं कि यदि हम कभी दूसरे ग्रहों पर रहने का प्रयास करेंगे तो मनुष्य कैसे स्वस्थ रहेंगे। एक हिंडोले की तरह जिसका घूमना तब तक हल्का लगता है जब तक आप उतरने की कोशिश नहीं करते, हमारी कोशिकाओं में समाहित स्थलीय चक्र हमें खतरनाक तरीके से खींच सकते हैं। "वे वास्तव में हमें पृथ्वी से बांधते हैं," पार्च ने कहा।

लेकिन वह CLOCK, BMAL1 या उनके कई साझेदारों में से एक की गतिशीलता को समायोजित करने में सक्षम होने की कल्पना करती है ताकि अंतरिक्ष यात्री क्षतिग्रस्त घड़ियों से बीमार न पड़ें। प्रकृति कुछ प्रेरणा प्रदान करती है: CRY1 में एक उत्परिवर्तन की प्रयोगशाला में खोज की गई माइकल यंग रॉकफेलर विश्वविद्यालय ने मनुष्यों के सर्कैडियन चक्र को लगभग 40 मिनट तक बढ़ा दिया है, जिससे इसके धारकों को पृथ्वी पर निरंतर बेमेल नींद चक्र का सामना करना पड़ता है। पार्च ने नोट किया कि यह मंगल ग्रह पर रहने के लिए सही समय प्रदान करेगा।

पार्च को लगता है कि इन दिनों उसकी आवाज़ उसे और अधिक निराश कर रही है। वह अपनी आवाज के एआई-जनरेटेड क्लोन से खुश हैं, जो उन्हें मिला है, लेकिन उन्होंने अभी भी बोलने और यात्रा करने में कटौती कर दी है। सर्कैडियन क्लॉक बैठकों में उनकी अनुपस्थिति सहकर्मियों, प्रशंसकों और दोस्तों के लिए स्पष्ट है। आधुनिक कालक्रम विज्ञान नोबेल पुरस्कार विजेताओं और अन्य प्रसिद्ध अग्रदूतों के वैज्ञानिक योगदान के साथ-साथ उनके द्वारा प्रकाश में लाए गए संरचनात्मक विवरणों पर भी बनाया गया है। गार्डनर ने कहा, "वहां बहुत समृद्ध दुनिया है।" "और कैरी पार्च वह है जिसने हमें वह दिया।"

पार्च के लिविंग रूम में, जैसे ही शाम का स्वागत करने के लिए कोहरा छाता है, वह और मैं लेखिका उर्सुला ले गिन के बारे में बात करते हैं, जिनकी कथा साहित्य अक्सर समय के साथ व्यस्त रहती थी। उसके उपन्यास में तिरस्कृत, ले गिन ने आपके पक्ष में समय पाने के बारे में लिखा - अपने जीवन को व्यवस्थित करने के बारे में ताकि इसका मार्ग आपको आपकी पसंद की दिशा में ले जाए। उन्होंने लिखा, "समय के विपरीत काम करने की बजाय उसके साथ काम करने की बात है।", “क्या यह बर्बाद नहीं हुआ है। यहाँ तक कि दर्द भी मायने रखता है।”

"क्या आपको अपनी तरफ से समय मिल रहा है?" पूछता हूँ।

"हाँ," पार्च कहते हैं। "हां मुझे ऐसा लगता है।"