കാഴ്ചയുടെ രാസരഹസ്യം


ഡോ.സംഗീത ചേനംപുല്ലി

നിറങ്ങളുടെ രസതന്ത്രം ലേഖനപരമ്പരയിലെ നാലാമത്തെ ലേഖനം

കുറെക്കാലമായി ഇന്റര്‍നെറ്റില്‍ കറങ്ങി നടക്കുന്ന ഒന്നാണ് ചിലര്‍ വെള്ള-സ്വര്‍ണ്ണ നിറങ്ങളിലും മറ്റുചിലര്‍ നീല-കറുപ്പ് നിറങ്ങളിലും കാണുന്ന ഒരു വസ്ത്രത്തിന്‍റെ ചിത്രം. ഇതുപോലെ നിറങ്ങളുടെ കാഴ്ചയില്‍  ആശയക്കുഴപ്പമുണ്ടാക്കുന്ന  ഷൂവിന്റെയും  ജാക്കറ്റിന്‍റെയുമൊക്കെ ചിത്രങ്ങള്‍  ഇടയ്ക്കിടെ വൈറല്‍ ആവാറുണ്ട്. ഇടത്-വലത് തലച്ചോറുകളുടെ പ്രവര്‍ത്തനവുമായി കാഴ്ചയിലെ ഈ വ്യത്യാസത്തെ പലരും തെറ്റായി ബന്ധിപ്പിക്കാറുമുണ്ട്. ഏതായാലും എല്ലാവരും നിറങ്ങളെ കാണുന്നത് ഒരേപോലെയല്ലെന്ന് ഈ ചിത്രങ്ങള്‍ തെളിയിക്കുന്നു.  നിറങ്ങളുടെ ശാസ്ത്രത്തെക്കുറിച്ച് ചര്‍ച്ചചെയ്യുമ്പോള്‍ നമ്മള്‍ നിറങ്ങളെ എങ്ങനെ കാണുന്നു എന്നുകൂടി ആലോചിക്കേണ്ടതുണ്ട്. കാഴ്ച എന്ന സങ്കീര്‍ണ്ണ പ്രക്രിയക്ക് പിന്നില്‍ രസതന്ത്രവും ഭൗതികശാസ്ത്രവുമൊക്കെ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നുണ്ട്.

നമ്മള്‍ നിറങ്ങള്‍ കാണുന്നതെങ്ങനെ?

ദൃശ്യപ്രകാശത്തിന്‍റെ വിവിധ തരംഗദൈര്‍ഘ്യങ്ങളെ വേര്‍തിരിച്ച് മനസ്സിലാക്കാനുള്ള കഴിവാണ് നിറങ്ങളുടെ കാഴ്ചയുടെ അടിസ്ഥാനം. ഇതാവട്ടെ കണ്ണുകളിലുള്ള വിവിധ പ്രകാശ സ്വീകരണികള്‍, (അതായത് ഇതില്‍  റോഡ്‌, കോണ്‍ കോശങ്ങളും കാഴ്ചയെ സാധ്യമാക്കുന്ന പ്രോട്ടീനുകളും ഉള്‍പ്പെടുന്നു)  പ്രകാശത്തോട് എങ്ങനെ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നു എന്നതിനെ ആശ്രയിച്ചാണിരിക്കുന്നത്. എല്ലാ തരംഗ ദൈര്‍ഘ്യങ്ങളെയും ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന വസ്തു കറുപ്പായും പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നവ വെളുപ്പായും കാണുന്നു. വര്‍ണ്ണക്കാഴ്ചയുടെ സാങ്കേതികത തരംഗദൈര്‍ഘ്യത്തെ മാത്രമല്ല പ്രകാശത്തിന്‍റെ തീവ്രതയേയും ആശ്രയിച്ചാണിരിക്കുന്നത്.  മങ്ങിയ പ്രകാശത്തില്‍ നിറങ്ങള്‍ തിരിച്ചറിയാന്‍ ബുദ്ധിമുട്ടുള്ളതും തീരെക്കുറഞ്ഞ പ്രകാശത്തില്‍ ഒട്ടും നിറങ്ങളേ തിരിച്ചറിയാത്തതും ശ്രദ്ധിച്ചിട്ടുണ്ടാവുമല്ലോ. കറുപ്പും വെളുപ്പും കാഴ്ചയും, മങ്ങിയ വെളിച്ചത്തിലെ കാഴ്ചയും റെറ്റിനയിലെ റോഡ്‌ കോശങ്ങളുടെ ജോലിയാണ്. നിറങ്ങളെ തിരിച്ചറിയാന്‍ സഹായിക്കുന്നതും തെളിഞ്ഞ  പ്രകാശത്തിലെ കാഴ്ചയും കോണ്‍ കോശങ്ങളുടെ പണിയും. മങ്ങിയ വെളിച്ചത്തില്‍ കോണ്‍ കോശങ്ങള്‍ ഭാഗികമായി മാത്രം പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നു. തീരെക്കുറഞ്ഞ പ്രകാശത്തിലാവട്ടെ അവ ഒട്ടും പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നില്ല. ഈ അവസ്ഥയില്‍ കാഴ്ച റോഡ്‌ കോശങ്ങളെ മാത്രം ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നതുകൊണ്ടാണ് നിറങ്ങള്‍ തിരിച്ചറിയാന്‍ കഴിയാത്തത്.

എല്ലാ ജീവികളിലും കാഴ്ചയുടെ അടിസ്ഥാനമായ ജൈവരാസപ്രവര്‍ത്തനങ്ങള്‍ എതാണ്ട് സമാനമാണ്. തേനീച്ചകള്‍ക്കും ചില പക്ഷികള്‍ക്കും അള്‍ട്രാവയലറ്റ് കിരണങ്ങളെ കാണാനാവും.  എന്നാല്‍ ഇവയുടെ ചുവപ്പ് വശത്തെ നിറക്കാഴ്ച മനുഷ്യനെ അപേക്ഷിച്ച് പരിമിതമാണ്. മിക്കയിനം ജീവികള്‍ക്കും രണ്ടു തരം കോണ്‍ കോശങ്ങള്‍ മാത്രമേയുള്ളൂ അതുകൊണ്ടുതന്നെ അവക്ക് തിരിച്ചറിയാന്‍ കഴിയുന്ന നിറങ്ങള്‍ കുറവുമാണ്. എന്നാല്‍ പ്രൈമേറ്റുകളില്‍ നിറക്കാഴ്ച കുറേക്കൂടി സൂക്ഷ്മവും അതേസമയം കൂടുതല്‍ നിറങ്ങളെ വേര്‍തിരിച്ചറിയും വിധം വിപുലീകൃതവുമാണ്. പരിണാമത്തിന്റെ ഭാഗമായി ഭക്ഷ്യയോഗ്യമായ ഇലകളേയും പഴങ്ങളേയും തിരിച്ചറിയാനും, പ്രകൃതിയുടെ നിറത്തോട് ചേര്‍ന്ന് മറഞ്ഞിരിക്കുന്ന (camouflage) ശത്രുവിനെ തിരിച്ചറിയാനുമൊക്കെ സഹായകമാകാന്‍ വേണ്ടിയാവണം ഇരുകാലികളില്‍ ഇത്ര വിശദമായ വര്‍ണ്ണക്കാഴ്ച വികസിച്ചുവന്നത്. എങ്കിലും ചിലയിനം മത്സ്യങ്ങളിലും പക്ഷികളിലും ഉരഗങ്ങളിലും ഉഭയജീവികളിലും മനുഷ്യനെക്കാള്‍ സങ്കീര്‍ണ്ണമായ നാല് തരം കോണുകള്‍ ആധാരമാക്കിയുള്ള നിറക്കാഴ്ച സാധ്യമാണ്. രാത്രിഞ്ചരന്മാരായ ചില പല്ലികള്‍ക്കും തവളകള്‍ക്കും ഇരുട്ടിലും നിറങ്ങള്‍ തിരിച്ചറിയാനും കഴിയും. എക്സ് ക്രോമസോമിലെ ചില വ്യതിയാനങ്ങള്‍ കാരണം ചെറിയ ശതമാനം സ്ത്രീകളില്‍  നാല് തരം കോണുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള കാഴ്ചാപ്രക്രിയയാണ്‌. ഇത് കൂടുതല്‍ നിറങ്ങള്‍ തിരിച്ചറിയാന്‍ അവരെ സഹായിക്കുന്നു. പുരുഷന്മാര്‍ക്ക് നിറങ്ങളുടെ സൂക്ഷ്മവ്യത്യാസങ്ങള്‍ തിരിച്ചറിയാത്തതിന് താല്പര്യമില്ലായ്മ മാത്രമല്ല ശാസ്ത്രീയമായ കാരണവും ഉണ്ടെന്നര്‍ത്ഥം.

ജീവികളിലെ കാഴ്ചയുടെ സവിശേഷതകള്‍ പരിണാമ പരമായി വികസിച്ചു വന്നതാണ്‌. നിറക്കാഴ്ച്ചയുടെ വൈപുല്യം അവയുടെ ഇരതേടല്‍ ശീലങ്ങളുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. എന്തുകൊണ്ട് ഭൂരിഭാഗം ജീവികള്‍ക്കും ദൃശ്യപ്രകാശം മാത്രം കാണാനാകുന്നു? സാധാരണയായി  കാണുന്ന മിക്കവാറും വസ്തുക്കളിലെ വിവിധ ഊര്‍ജ്ജനിലകള്‍ക്കിടക്കുള്ള ഇലക്ട്രോണ്‍ ചാട്ടങ്ങള്‍ ദൃശ്യപ്രകാശത്തിന്റെ ഊര്‍ജ്ജ പരിധിക്കുള്ളിലാണ് സംഭവിക്കുന്നത്. പഴങ്ങള്‍ പഴുക്കുന്നതും, ഇലകള്‍ വാടുന്നതും, ആകാശത്തിന്‍റെ നിറം മാറുന്നതും പോലുള്ള  ചുറ്റുപാടിലെ  മാറ്റങ്ങള്‍ മനസിലാക്കണമെങ്കില്‍ ദൃശ്യപ്രകാശത്തെ തിരിച്ചറിയേണ്ടി വരും. അതുകൊണ്ടാണ് നമ്മുടെ കാഴ്ച ദൃശ്യപ്രകാശത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നത്. രാത്രി മാത്രം ഇരതേടുന്ന ജീവികള്‍ക്ക് വിപുലമായ നിറക്കാഴ്ചയേക്കാള്‍ കൂടുതല്‍ ആവശ്യം അരണ്ടവെളിച്ചത്തിലും തെളിമയോടെ കാണാന്‍ കഴിയുകയാണ്. അതുകൊണ്ടുതന്നെ അവയുടെ റെറ്റിനയില്‍ റോഡ്‌ കോശങ്ങള്‍ മാത്രമേ ഉണ്ടാവൂ. പക്ഷികളുടെ അള്‍ട്രാവയലറ്റ് കാഴ്ച ഇരപിടിക്കാനും, അതിജീവനത്തിനുമൊക്കെ സഹായിക്കുന്നു.

കാഴ്ചയുടെ രാസരഹസ്യം

നാം ലോകത്തെ അറിയുന്നത് പ്രധാനമായും കണ്ണുകളിലൂടെയാണ്.  എങ്കിലും കാഴ്ച്ചയുടെ പിന്നിലുള്ള അതി സങ്കീര്‍ണ്ണവും അതേസമയം അതിവേഗം നടക്കുന്നതുമായ രാസപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളെക്കുറിച്ച് ചിന്തിച്ചിട്ടുള്ളവര്‍ കുറവായിരിക്കും. ഒരു സാധാരണ ക്യാമറക്ക് സമാനമായാണ് കണ്ണിന്റെ പ്രവര്‍ത്തനം. കൃഷ്ണമണിയിലൂടെ കടന്നുവരുന്ന പ്രകാശം ലെന്‍സിലൂടെ ഫോക്കസ് ചെയ്യപ്പെട്ട് കണ്ണിനു പിറകിലെ റെറ്റിനയില്‍ വസ്തുവിന്‍റെ പ്രതിബിംബം രൂപപ്പെടുന്നു. ഈ പ്രതിബിംബം വൈദ്യുത  ആവേഗങ്ങളായി നാഡീകോശങ്ങള്‍ വഴി തലച്ചോറില്‍ എത്തുകയും  നാം വസ്തുവിനെ തിരിച്ചറിയുകയും ചെയ്യുന്നു. റെറ്റിനയില്‍ രൂപപ്പെടുന്ന പ്രതിബിംബത്തെ നാഡീ ആവേഗങ്ങളായി മാറ്റുന്നിടത്താണ്  പ്രകാശരാസ പ്രവര്‍ത്തനങ്ങള്‍ പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുന്നത്.

കണ്ണിന്റെ ഘടന

റെറ്റിനയില്‍ പതിക്കുന്ന പ്രകാശത്തെ സ്വീകരിച്ച് കാഴ്ച്ച സാധ്യമാക്കുന്നത് രണ്ട് തരം കോശങ്ങളാണ്. റോഡ്‌ കോശങ്ങള്‍ വസ്തുക്കളെ   കറുപ്പും വെളുപ്പുമായി കാണാന്‍ സഹായിക്കുന്നു. കൂടാതെ മങ്ങിയ വെളിച്ചത്തില്‍ കാണാന്‍ സഹായിക്കുന്നതും ഇവ തന്നെ. നിറങ്ങള്‍ തിരിച്ചറിയാന്‍ സഹായിക്കുന്നത് കോണ്‍ കോശങ്ങളാണ്. മാത്രമല്ല വസ്തുക്കളുടെ വിശദാംശങ്ങള്‍ തിരിച്ചറിയാനും കോണ്‍ കോശങ്ങള്‍ അത്യാവശ്യമാണ്. റോഡ്‌ കോശങ്ങളില്‍  അടങ്ങിയ റോഡോപ്സിന്‍ എന്ന വര്‍ണ്ണകമാണ് വസ്തുക്കളില്‍ നിന്നുള്ള പ്രകാശത്തെ വൈദ്യുത ആവേഗങ്ങളാക്കി മാറ്റാന്‍ സഹായിക്കുന്നത്. വൈറ്റമിന്‍ എ യുടെ ആള്‍ഡിഹൈഡ് രൂപമായ റെറ്റിനാല്‍, ഓപ്സിന്‍ എന്ന പൊതുവായ പേരില്‍ അറിയപ്പെടുന്ന പ്രോട്ടീനുകള്‍ എന്നിവ ചേര്‍ന്ന കോംപ്ലക്സ്‌ ആണ് റോഡോപ്സിന്‍. അതിന്‍റെ നിറം കാരണം വിഷ്വല്‍ പര്‍പ്പിള്‍ എന്നും റോഡോപ്സിനെ വിളിക്കാറുണ്ട്. 348  അമിനോആസിഡുകള്‍ ചേര്‍ന്നാണ് ഓപ്സിന്‍ എന്ന പ്രോട്ടീന്‍ രൂപപ്പെടുന്നത്. പിരിയന്‍ ഗോവണിക്ക് സമാനമായ ഏഴ് വലയങ്ങളായാണ് ഓപ്സിന്‍റെ ഘടന. ഈ വലയങ്ങള്‍ക്കിടയില്‍ അവയെ തമ്മില്‍ ബന്ധിപ്പിച്ചു കൊണ്ട് റെറ്റിനാല്‍ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നു.

ഓപ്സിന്റെ ഘടന

വസ്തുക്കളില്‍ നിന്നുള്ള പ്രകാശം റോഡ്‌ കോശങ്ങളില്‍ പതിക്കുമ്പോള്‍ റോഡോപ്സിന്‍ പ്രകാശഫോട്ടോണുകളെ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു. ഇങ്ങനെ ലഭിക്കുന്ന ഊര്‍ജ്ജം ഉപയോഗിച്ച് പതിനൊന്നാമത്തെ കാര്‍ബണ്‍ ആറ്റത്തിലെ ദ്വിബന്ധനം സിസ്(cis) ല്‍ നിന്ന് ട്രാന്‍സ്(trans) ആയി മാറുന്നു. ഒരേ തരം ഗ്രൂപ്പുകള്‍ ദ്വിബന്ധനത്തിന്റെ ഒരേ വശത്ത് വരുന്ന ഘടനയാണ്  സിസ്, എന്നാല്‍  ഒരേ തരം ഗ്രൂപ്പുകള്‍ വ്യത്യസ്ത വശങ്ങളില്‍ വരുന്ന ഘടനയാണ് ട്രാന്‍സ്.

സിസ്- ട്രാൻസ് ഘടനാ മാറ്റം

ഈ ഘടനാ മാറ്റം സംഭവിക്കുന്നതിന് എടുക്കുന്നത് ഒരു സെക്കന്റിന്റെ കോടിക്കണക്കിനു അംശത്തില്‍ ഒരംശം സമയം (200X10-15 S)  മാത്രമാണ്. നമുക്ക്  അറിയാവുന്നതില്‍ ഏറ്റവും വേഗതയേറിയ പ്രകാശരാസപ്രവര്‍ത്തനവും ഇത് തന്നെ. എല്ലാ കാര്‍ബണ്‍ ആറ്റങ്ങളും ട്രാന്‍സ് ആയി മാറിയ റെറ്റിനാലിന് പ്രോട്ടീന്‍ വലയങ്ങള്‍ക്കിടയിലെ പഴയ സ്ഥാനത്ത് തുടരാന്‍ കഴിയാതെ വരുന്നു. അതിനാല്‍ ഓപ്സിന്റെ ഘടനയില്‍ മാറ്റം വരുത്തി റെറ്റിനാലിനെ പുറംതള്ളാനായി  വിവിധ രാസമാറ്റങ്ങള്‍ നടക്കുന്നു. ഈ രാസമാറ്റങ്ങള്‍ മൂലം റോഡ്‌ കോശങ്ങളിലും പുറത്ത് പ്ലാസ്മയിലുമുള്ള സോഡിയത്തിന്റെ അളവില്‍ വ്യത്യാസം വരികയും ഇത് ഒരു വൈദ്യുത ആവേഗം(electric signal) ആയി നാഡീ കോശത്തിലേക്ക് കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. ഏത് കോശങ്ങളില്‍ നിന്നാണ് ആവേഗം എത്തിയത് എന്ന് തിരിച്ചറിഞ്ഞ് തലച്ചോര്‍ വസ്തുവിന്‍റെ രൂപം പുനസൃഷ്ടിക്കുന്നു. കോണ്‍ കോശങ്ങളില്‍ നടക്കുന്നതും സമാനമായ രാസപ്രവര്‍ത്തനങ്ങള്‍ തന്നെ. പ്രോട്ടീനുകളില്‍ മാത്രമേ അവ വ്യത്യാസം കാണിക്കുന്നുള്ളൂ. വിവിധ തരംഗദൈര്‍ഘ്യങ്ങളെ (ഹ്രസ്വം, ഇടത്തരം, ദീര്‍ഘം) തിരിച്ചറിയാനായി മൂന്നുതരം  കോണ്‍ കോശങ്ങള്‍ ഉണ്ടെങ്കിലും റെറ്റിനാലിന്റെ ഘടനാ മാറ്റം തന്നെയാണ് അവിടെയും കാഴ്ച്ച സാധ്യമാക്കുന്നത്. മൂന്നു തരം കോണുകളെ പച്ച, ചുവപ്പ്, നീല നിറങ്ങളുമായി ബന്ധിപ്പിക്കാറുണ്ടെങ്കിലും വാസ്തവം അതല്ല.  യഥാര്‍ത്ഥത്തില്‍ അവ ചില തരംഗദൈര്‍ഘ്യ ഇടവേളകളെയാണ് സ്വീകരിക്കുന്നത്.

കാഴ്ച്ചയ്ക്ക് കാരണമായ റോഡ്‌ കോശങ്ങളുടെയും കോണ്‍ കോശങ്ങളുടെയും അവിഭാജ്യ ഘടകമാണ് റെറ്റിനാല്‍ എന്ന വൈറ്റമിന്‍ എ രൂപാന്തരം. നമ്മുടെ ശരീരത്തിന് വൈറ്റമിന്‍ എ നിര്‍മ്മിക്കാനുള്ള കഴിവ് ഇല്ല താനും. അതിനാല്‍ ഭക്ഷണത്തിലൂടെ ആവശ്യമായ വൈറ്റമിന്‍ എ ലഭിച്ചില്ലെങ്കില്‍ കാഴ്ച്ചശക്തിയെ പ്രതികൂലമായി ബാധിക്കും. റോഡ്‌ കോശങ്ങളുടെ എണ്ണം കോണ്‍ കോശങ്ങളുടെ എണ്ണത്തിന്റെ അനേകം മടങ്ങാണ്.അത് കൊണ്ട് വൈറ്റമിന്‍ എ യുടെ കുറവ് റോഡ്‌ കോശങ്ങളെ കൂടുതലായി ബാധിക്കുകയും അരണ്ട വെളിച്ചത്തില്‍ കാണാനുള്ള കഴിവ് കുറയുന്ന നിശാന്ധതക്ക് കാരണമാവുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇലക്കറികള്‍, കാരറ്റ്, പാല്‍, മുട്ടവെള്ള, കരള്‍ എന്നിവയിലെല്ലാം വൈറ്റമിന്‍ എ അടങ്ങിയിട്ടുണ്ട്.

കണ്ണുകള്‍ കൊണ്ട് മാത്രമുള്ളതല്ല കാഴ്ച നാഡീവ്യൂഹവും തലച്ചോറും കൂടി ഉള്‍പ്പെടുന്ന ഭൗതിക-രാസ വ്യവസ്ഥയുടെ ഫലം ആണത്.

കാഴ്ച്ചയുടെ ശാസ്ത്രത്തെ ഇങ്ങനെ വിശദീകരിക്കാമെങ്കിലും അത് വൈയക്തികമായ അനുഭവം കൂടിയാണ്. അതായത് ഞാന്‍ കാണുന്ന അതേ ചുവപ്പാകണം എന്നില്ല നിങ്ങള്‍ കാണുന്നത്. നിറങ്ങളുടെ കാഴ്ച പരിമിതപ്പെടുന്ന ഡാല്‍ട്ടനിസത്തെപ്പറ്റിയും പര്‍ക്കിന്‍ജെ പ്രഭാവത്തെപ്പറ്റിയും അടുത്ത ലക്കത്തില്‍. ഒപ്പം ആ ഉടുപ്പ് പലര്‍ പല നിറത്തില്‍ കണ്ടതെങ്ങനെ എന്നും.

 

നിറങ്ങളുടെ രസന്ത്രം ലേഖനപരമ്പരയിലെ മറ്റു ലേഖനങ്ങൾ വായിക്കാം

പ്രകാശവും മൂലകങ്ങളും

മൈലാഞ്ചിക്കെങ്ങനെ ചോപ്പുണ്ടായി ?

ഇലപ്പച്ചയുടെയും പൂമഞ്ഞയുടെയും രസതന്ത്രം

Leave a Reply