5 अक्टूबर 2026 को कैरोलिंस्का इंस्टीट्यूट की नोबेल असेंबली ने शरीर क्रिया विज्ञान या चिकित्सा का नोबेल पुरस्कार कार्ल डाइसरोथ, पीटर हेगेमन और गेऑर्ग नागेल को "प्रकाश-नियंत्रित आयन चैनलों और ऑप्टोजेनेटिक्स से जुड़ी खोजों के लिए" दिया[1]। एक वाक्य में: उन्होंने तालाब की शैवाल में ऐसा प्रोटीन खोजा जो रोशनी पड़ते ही खुल जाता है, और फिर उसे तंत्रिका कोशिकाओं का लाइट स्विच बना दिया। यह लेख बताता है कि यह स्विच कैसे काम करता है, इसने तंत्रिका विज्ञान को क्यों बदला, और यह GCSE और A-Level में पढ़े जाने वाले तंत्रिका आवेग से कैसे जुड़ता है।
जिस समस्या को इसने हल किया
20वीं सदी के अधिकांश समय वैज्ञानिक देख सकते थे कि किसी व्यवहार के दौरान मस्तिष्क के कौन-से क्षेत्र सक्रिय होते हैं, पर यह सिद्ध नहीं कर पाते थे कि कोई ख़ास प्रकार का न्यूरॉन उसका कारण है। नोबेल समिति मस्तिष्क की उस पुरानी तस्वीर की तुलना धुँधली फ़ोटो से करती है[2]। इलेक्ट्रोड ज़्यादा मदद नहीं करते: वे अपनी नोक के आसपास की हर कोशिका को उत्तेजित करते हैं, जबकि मस्तिष्क में बिल्कुल अलग काम करने वाले न्यूरॉन आपस में कसकर गुँथे होते हैं। फ़्रांसिस क्रिक ने सुझाया था कि एक दिन रोशनी से चुने हुए न्यूरॉन्स को नियंत्रित किया जा सकेगा, क्योंकि रोशनी तंत्रिका संकेतों जितनी तेज़ है, पर उन्होंने माना कि यह विचार दूर की कौड़ी लगता है[2]।
कदम 1: रोशनी की ओर तैरने वाली शैवाल
GCSE मूल
क्लैमाइडोमोनास एक एककोशिकीय हरी शैवाल है जो एक छोटे नारंगी नेत्र-बिंदु की मदद से रोशनी की ओर तैरती है। इस बिंदु में रेटिनल होता है, वही प्रकाश सोखने वाला अणु जो हमारी आँखों में है। 1990 के दशक की शुरुआत में मार्टिन्सरीड के मैक्स प्लांक जैव रसायन संस्थान में काम कर रहे पीटर हेगेमन ने मापा कि रोशनी नेत्र-बिंदु तक पहुँचने के सिर्फ़ आधे मिलीसेकंड बाद शैवाल में विद्युत संकेत बनता है। मानव आँख को कम से कम 10 मिलीसेकंड की रासायनिक चरणों की श्रृंखला चाहिए, यानी शैवाल बीस गुना से ज़्यादा तेज़ थी। हेगेमन ने प्रस्ताव रखा कि शैवाल में एक ही प्रोटीन रोशनी पकड़ता है और ख़ुद आयन चैनल भी है। कम ही लोगों ने माना: तब ऐसा कोई आयन चैनल ज्ञात नहीं था जो अकेले रोशनी पर प्रतिक्रिया करे[2]।
कदम 2: मेंढक के अंडों में प्रमाण
लगभग 2000 तक शैवाल का जीनोम पढ़ा जा चुका था, और हेगेमन के समूह ने दो ऐसे जीन पहचाने जो प्रकाश पकड़ने वाले प्रोटीनों जैसे थे। फ़्रैंकफ़र्ट के मैक्स प्लांक जैवभौतिकी संस्थान के गेऑर्ग नागेल ने हर जीन की प्रतियाँ मेंढक की अंड-कोशिकाओं में इंजेक्ट कीं, जिन्होंने प्रोटीन बनाकर अपनी झिल्ली में लगा दिए। अंडों पर रोशनी डालते ही चैनल खुल गए। इन प्रोटीनों का नाम चैनलरोडॉप्सिन-1 (2002 में वर्णित) और चैनलरोडॉप्सिन-2 (2003) रखा गया[2]। चैनलरोडॉप्सिन-2 लगभग 0.2 मिलीसेकंड में खुलता था और धनात्मक आयनों को अंदर आने देता था। जब टीम ने इसका जीन मानव और हैम्स्टर की गुर्दा कोशिकाओं में डाला, तो वे भी प्रकाश-संवेदी हो गईं; 2003 में शोधकर्ताओं ने सुझाया कि इसे रोशनी से कोशिकाओं में विद्युत आवेग पैदा करने के औज़ार के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है[2]।
बटन दबाइए। नीली रोशनी चैनलरोडॉप्सिन-2 को खोलती है, धनात्मक आयन अंदर आते हैं, झिल्ली विध्रुवित होती है और न्यूरॉन फ़ायर करता है: एक प्रकाश-स्पंद, एक आवेग। सरलीकृत शिक्षण मॉडल, पैमाने के अनुसार नहीं।
कदम 3: न्यूरॉन्स के लिए लाइट स्विच
A-Level विस्तार
स्टैनफ़ोर्ड के मनोचिकित्सक और तंत्रिका वैज्ञानिक कार्ल डाइसरोथ ने नागेल को पत्र लिखकर चैनलरोडॉप्सिन-2 का DNA माँगा। उनके समूह ने इसे संवर्धित चूहों (रैट) के न्यूरॉन्स में डाला और 2005 में दिखाया कि नीली रोशनी के स्पंद भरोसेमंद ढंग से तंत्रिका संकेत पैदा करते हैं[2]। 2006 में इस विधि का नाम ऑप्टोजेनेटिक्स रखा गया। 2007 में समूह ने जीवित चुहियों के मोटर कॉर्टेक्स में एक ख़ास कोशिका-प्रकार तक जीन पहुँचाया, खोपड़ी के छोटे छेद से मस्तिष्क में पतला ऑप्टिकल फ़ाइबर डाला और रोशनी से मूँछें हिला दीं[2]।
यहीं A-Level से जुड़ाव है। विश्राम में न्यूरॉन लगभग −70 mV पर होता है। चैनलरोडॉप्सिन खुलने पर धनात्मक आयन अंदर आते हैं और अंदर का भाग कम ऋणात्मक हो जाता है (विध्रुवण)। देहली (थ्रेशोल्ड) तक पहुँचने पर वोल्टेज-नियंत्रित सोडियम चैनल खुलते हैं और "सब या कुछ नहीं" वाला क्रिया विभव बनता है, बिल्कुल प्राकृतिक उद्दीपन की तरह। रोशनी बस उद्दीपन की जगह लेती है। जल्द ही शोधकर्ताओं को दूसरे प्रकाश-चालित प्रोटीन भी मिले, जैसे क्लोराइड पंप, जो अंदर को अधिक ऋणात्मक बनाकर न्यूरॉन को शांत कर देते हैं — यानी "बंद" स्विच भी[2]।
त्वरित जाँच
न्यूरॉन में चैनलरोडॉप्सिन-2 खुलने पर वह क्रिया विभव क्यों उत्पन्न कर सकता है?
समयरेखा
- 1990 का आरंभहेगेमन शैवाल की अति-तीव्र प्रकाश प्रतिक्रिया मापते हैं और एक ही प्रकाश-नियंत्रित चैनल का प्रस्ताव रखते हैं।
- 2002नागेल, हेगेमन और सहकर्मी चैनलरोडॉप्सिन-1 का वर्णन करते हैं।
- 2003चैनलरोडॉप्सिन-2 का वर्णन: सीधे प्रकाश से खुलने वाला धनायन चैनल जो दूसरी कोशिकाओं में भी काम करता है।
- 2005डाइसरोथ का समूह संवर्धित रैट न्यूरॉन्स को नीली रोशनी से नियंत्रित करता है।
- 2006विधि को ऑप्टोजेनेटिक्स नाम मिलता है।
- 2007रोशनी जीवित चुहियों के मोटर कॉर्टेक्स के न्यूरॉन्स को नियंत्रित करती है।
- 2012सुसुमु टोनेगावा के साथ चुहियों में डर की एक याद (एनग्राम) रोशनी से फिर सक्रिय की जाती है।
- 2026शरीर क्रिया विज्ञान या चिकित्सा का नोबेल पुरस्कार, 5 अक्टूबर।
इससे क्या पता चला
क्योंकि जीन को केवल एक प्रकार की कोशिका तक पहुँचाया जा सकता है, ऑप्टोजेनेटिक्स केवल सहसंबंध नहीं, बल्कि कारण और प्रभाव की जाँच करने देती है। शोधकर्ताओं ने दर्द, प्यास, भोजन, पुरस्कार, ध्यान, सर्केडियन लय और यहाँ तक कि बुखार की प्रतिक्रिया के परिपथ पहचाने हैं[2]। 2012 में डाइसरोथ और सुसुमु टोनेगावा ने चुहियों में डर की याद रखने वाली ठीक उन्हीं कोशिकाओं को फिर सक्रिय किया, और सुरक्षित होने के बावजूद चुहियों ने डर दिखाया: यह पहला प्रमाण था कि किसी ख़ास याद के लिए कौन-सी तंत्रिका कोशिकाएँ ज़रूरी हैं[2]। बच्चों की देखभाल करती चुहियों पर हुए काम ने बच्चों को घोंसले में इकट्ठा करने और उन्हें सँवारने के लिए अलग-अलग परिपथ पाए।
वह अंतर जिसे छात्र अक्सर भ्रमित कर देते हैं
ऑप्टोजेनेटिक्स मुख्यतः शोध का औज़ार है, अभी इलाज नहीं।
दो परीक्षा कौशल जिनका यह कहानी अभ्यास कराती है
| पाठ्यक्रम की अवधारणा | इस कहानी में यह कहाँ आती है |
|---|---|
| विश्राम विभव, विध्रुवण, देहली, क्रिया विभव | चैनलरोडॉप्सिन धनात्मक आयनों को अंदर आने देता है; फिर न्यूरॉन सामान्य रूप से फ़ायर करता है |
| आनुवंशिक इंजीनियरिंग: एक प्रजाति से दूसरी में जीन ले जाना | शैवाल का जीन मेंढक के अंडों, गुर्दा कोशिकाओं, रैट न्यूरॉन्स और चुहियों में व्यक्त |
| प्रोटीन: संरचना से कार्य तय होता है | प्रोटीन के अंदर रेटिनल रोशनी सोखकर आकार बदलता है, जिससे चैनल खुलता है |
| वैज्ञानिक विधि: परिकल्पना, अनुमान, परीक्षण | हेगेमन की एक-प्रोटीन परिकल्पना, एक दशक बाद मेंढक के अंडों में परखी गई |
परीक्षा-शैली का प्रश्न
वैज्ञानिक एक चुहिया के एक प्रकार के न्यूरॉन में चैनलरोडॉप्सिन-2 का जीन डालते हैं। समझाइए कि इन न्यूरॉन्स पर नीली रोशनी डालने से क्रिया विभव कैसे बनता है। [4 अंक]
आदर्श उत्तर और अंक विभाजन दिखाएँ
- जीन व्यक्त होता है, इसलिए न्यूरॉन चैनलरोडॉप्सिन-2 बनाकर उसे कोशिका-झिल्ली में लगाते हैं (1 अंक)
- नीली रोशनी (प्रोटीन में रेटिनल द्वारा) सोखी जाती है, जिससे चैनल खुलता है (1 अंक)
- धनात्मक आयन (Na⁺ जैसे धनायन) न्यूरॉन के अंदर विसरित होकर झिल्ली को विध्रुवित करते हैं (1 अंक)
- देहली पर पहुँचने पर वोल्टेज-नियंत्रित सोडियम चैनल खुलते हैं और क्रिया विभव बनता है (1 अंक)
परीक्षक किस पर ध्यान देता है: स्पष्ट क्रम: जीन व्यक्त → झिल्ली में प्रोटीन → रोशनी चैनल खोलती है → धनायन अंदर → विध्रुवण → देहली → क्रिया विभव।
सामान्य गलती: यह कहना कि रोशनी "एक्सॉन में चलती है" या रोशनी ही "आवेग है"। रोशनी केवल चैनल खोलती है; आवेग एक सामान्य विद्युत घटना है।
अगर आप ऐसी जीव विज्ञान रटने के बजाय समझना चाहते हैं, तो हमारी GCSE विज्ञान ट्यूशन तंत्रिका आवेग और जीन तकनीक को क्रियाविधि से शुरू करके समझाती है। और आधुनिक जीव विज्ञान के लिए पढ़िए कि mRNA वैक्सीन भी आपकी अपनी कोशिकाओं में जीन को प्रोटीन में कैसे बदलती हैं।
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स्रोत और आगे पढ़ने के लिए
- NobelPrize.org: Press release, Nobel Prize in Physiology or Medicine 2026 (5 Oct 2026) — विजेता, प्रशस्ति, पुरस्कार राशि
- NobelPrize.org: Popular information, 'A light-sensitive algal protein energised neuroscience' — खोज की कहानी, समय, अनुप्रयोग
- Scientific American: 2026 Nobel Prize awarded for work on optogenetics — समाचार कवरेज और प्रतिक्रियाएँ
- Nagel et al. (2003), PNAS: Channelrhodopsin-2, a directly light-gated cation-selective membrane channel — 2003 का खोज-पत्र
- Boyden et al. (2005), Nature Neuroscience: Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neural activity — 2005 का न्यूरॉन वाला शोध-पत्र
अंतिम समीक्षा: 5 अक्टूबर 2026। आँकड़े सामान्यतः प्रकाशित विशिष्ट मान हैं, और नियम बदल सकते हैं। परीक्षा की भाषा प्रत्येक स्पेसिफिकेशन के अनुसार अलग हो सकती है, इसलिए अपना स्पेसिफिकेशन ज़रूर देखें।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
2026 का शरीर क्रिया विज्ञान या चिकित्सा का नोबेल पुरस्कार किसे मिला?
कार्ल डाइसरोथ (हॉवर्ड ह्यूज़ मेडिकल इंस्टीट्यूट और स्टैनफ़ोर्ड विश्वविद्यालय, अमेरिका), पीटर हेगेमन (हम्बोल्ट विश्वविद्यालय, बर्लिन, जर्मनी) और गेऑर्ग नागेल (वुर्ज़बर्ग विश्वविद्यालय, जर्मनी) को, "प्रकाश-नियंत्रित आयन चैनलों और ऑप्टोजेनेटिक्स से जुड़ी खोजों के लिए"। 1.2 करोड़ स्वीडिश क्रोना की राशि बराबर बाँटी जाती है।
सरल शब्दों में ऑप्टोजेनेटिक्स क्या है?
एक विधि जिसमें शैवाल से लिया गया प्रकाश-संवेदी प्रोटीन चुनी हुई तंत्रिका कोशिकाओं में डाला जाता है: उन पर रोशनी डालने से वे चालू हो जाती हैं (दूसरे प्रोटीन से बंद भी)। क्योंकि केवल जीन वाली कोशिकाएँ प्रतिक्रिया करती हैं, वैज्ञानिक ठीक-ठीक जाँच सकते हैं कि कौन-सी कोशिकाएँ किसी व्यवहार, याद या भावना का कारण हैं।
क्या ऑप्टोजेनेटिक्स से अभी लोगों का इलाज हो रहा है?
केवल प्रयोग के रूप में। रेटिनाइटिस पिगमेंटोसा के क्लिनिकल ट्रायल में एक दृष्टिहीन व्यक्ति के रेटिना में चैनलरोडॉप्सिन जैसा प्रोटीन डाला गया; उसकी कुछ दृष्टि लौटी और रोशनी छोड़ने वाले विशेष चश्मे से वह मेज़ पर रखी चीज़ें पहचानकर पकड़ सका। यह सामान्य इलाज नहीं है।
इलेक्ट्रोड की जगह रोशनी क्यों?
इलेक्ट्रोड अपनी नोक के आसपास की हर कोशिका को उत्तेजित करता है। ऑप्टोजेनेटिक्स में केवल आनुवंशिक रूप से चुनी गई कोशिका-प्रकार प्रतिक्रिया करता है, भले ही उसके ठीक बगल में दूसरे न्यूरॉन उलझे हों, और प्रकाश-स्पंदों को मिलीसेकंड तक सटीक नियंत्रित किया जा सकता है।
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लेखक के बारे में
Sudershan Soni
मोस्तक सर्विसेज़ में संस्थापक व मुख्य शिक्षक — MSc-योग्य गणित, विज्ञान, कंप्यूटर साइंस और STEM शिक्षक, 20+ वर्षों के पेशेवर अनुभव के साथ, 11+ और GCSE से A-Level और उससे आगे तक के छात्रों को दुनिया भर में ऑनलाइन पढ़ाते हैं।
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