رویکرد محیط‌ زیستی جوایز علمی نوبل ۲۰۲۱

در شرایطی که خیلی‌ها انتظار داشتند جایزه نوبل فیزیولوژی (پزشکی) امسال به محققان فعال در مبارزه با بیماری کووید-۱۹ و سازندگان موثرترین واکسن‌های کرونا تعلق بگیرد، آکادمی نوبل روز دوشنبه، ۱۲ مهر اعلام کرد جایزه نوبل پزشکی سال ۲۰۲۱ را به طور مشترک به دیوید جولیوس و آردم پاتاپوتیان، پژوهشگران برجسته در زمینه گیرنده‌های سلولی مرتبط با دما و لامسه اهدا می‌کند.

این آکادمی در توضیح بیشتر در خصوص علت اعطای این جایزه به این دو محقق صاحب‌نام تشریح کرده‌است: «کشف این دو پژوهشگر به ما در فهم این موضوع کمک کرده‌است که سرما، گرما و نیرو‌های مکانیکی چگونه می‌توانند محرک‌های عصبی موجود در بدن موجودات زنده را برانگیخته کنند. دانستن این موضوع می‌تواند سبب شود که دریابیم چگونه می‌توانیم جهان اطراف خود را حس کنیم و با آن سازگار شویم.»

به این ترتیب نتایج مطالعات جولیوس و پاتاپوتیان توانسته توضیحی برای این‌که گرما، سرما و لمس چطور می‌توانند بخش‌هایی از سلول‌ها در دستگاه عصبی را تحریک و آن‌ها را قادر به ارسال پیام عصبی خاص خود کنند، ارائه کند. در واقع آن‌ها سازوکار درک تاثیر محرک‌های خارجی روی پوست بدن از سوی اندام‌های داخلی را توضیح داده‌اند. کشف فرآیند تبدیل پیام‌های مربوط به لمس، گرما، سرما، فشار و درد در پایانه‌های عصبی به جریان الکتریکی در پایانه‌ها و رشته‌های عصبی و فرآیند رمزگشایی دستگاه عصبی از این پیام‌ها، این دو پژوهشگر را به دریافت جایزه نوبل پزشکی ۲۰۲۱ نائل کرده‌است.

دیوید جولیوس، آمریکایی است. او ۶۵ سال دارد و استاد دانشگاه کالیفرنیاست. حوزه تخصصی مطالعات او متمرکز بر مکانیسم‌های مولکولی لامسه و احساس مرتبط با درد است و پیشتر جایزه بریکترو در علوم زیستی (Breakthrough Prize) سال ۲۰۲۰ را گرفته‌بود.

آردم پاتاپوتیان، زیست‌شناس مولکولی لبنانی - آمریکایی با والدینی ارمنی‌تبار است.
او اکنون ۵۴ سال دارد و در مؤسسه پژوهشی اسکریپس در ایالت کالیفرنیای آمریکا متمرکز بر مطالعه گیرنده‌های حسی و دمایی بدن است. خیلی‌ها موسسه اسکریپس را مؤثرترین مؤسسه تحقیقاتی جهان لقب می‌دهند.

دیوید جولیوس در مطالعات خود با استفاده از ترکیبی به نام کپسایسین (Capsaicin) که در فلفل‌های تند وجود دارد و احساس سوزش را ایجاد می‌کند، موفق به شناسایی حسگری در پایانه‌های عصبی مستقر در پوست شد که نسبت به گرما واکنش می‌دهد. علت این‌که اگر گرما شدید باشد باعث احساس درد می‌شود، همین موضوع است. از سوی دیگر آردم پاتاپوتیان با استفاده از سلول‌های حساس به فشار، گروهی از حسگر‌ها را یافت که نسبت به تحریک پوست از نظر فضار و لمس واکنش می‌دادند.

دیوید جولیوس و همکارانش نشان دادند احساس گرما و سرما از مسیر فعال‌شدن یک کانال یونی جدید، شامل گروهی از پروتئین‌های تراپوسته‌ای غشای سلول، به نام «TRPV ۱» القا می‌شود. در سوی دیگر این تحقیقات، نتایج مطالعات آردم پاتاپوتیان و همکارانش نشان داد کانال‌های یونی با نام‌های «PIEZO ۱» و «PIEZO ۲» سبب می‌شوند درک کنیم چه پیامی حسی در بدن مخابره شده‌است تا بتوانیم میان سرما، گرما، درد، فشار و لمس کردن چیزی تمایز قائل شویم. البته مطالعات بیشتر نشان داد کارکرد این فرآیند فقط محدود به این حس‌ها نیست. مثلا گیرنده گرما یا همان «TRPV ۱» در احساس درد‌های مزمن و تنظیم دمای اعضای درونی و گیرنده فشار یا «PIEZO ۲» در تنظیم فرآیند‌های ادرار و فشار خون نقش دارند.

به بیان ساده، اگر این مکانیسم در بدن ما کار نمی‌کرد، از نظر حسی ممکن بود وقتی یک نفر را در آغوش می‌گیریم همان پیامی به مغز ما مخابره و در مغز احساس شود که وقتی دستمان را به کتری داغ می‌زنیم! تمایز این دو احساس کاملا متفاوت، مرهون کارکرد همین مکانیسم پیچیده در بدن است. گفتنی است پیشتر دانشمندان می‌دانستند محرک‌های عصبی نظیر دماو فشار، موجب فعال شدن عصب‌های مختلفی در سطح پوست می‌شود، اما مکانیسم این‌که کدام یک از مبدل‌های مولکولی از چه مسیری تکانه‌های ناشی از محرک‌ها را پایانه‌های عصبی حسی منتقل می‌کنند و آن‌ها را به پیامی قابل درک برای ما ترجمه می‌کنند تا بتوانیم گرما و سرما و فشار و... را متوجه شویم، موضوعی ناشناخته‌بود.

فعلا قرار است جولیوس و پاتاپوتیان این جایزه ۱/۱ میلیون دلاری نوبل را بین خود تقسیم کنند. احتمالا سهم هر کدام ۵۵۰هزار دلار باشد. این یعنی اگر نرخ برابری دلار امروز را در بازار ۲۸هزار تومان فرض کنیم، به هر یک بیش از ۱۵ میلیارد تومان خواهدرسید.

جایزه نوبل فیزیک ۲۰۲۱

از آنجا که در دو سال اخیر جایزه نوبل فیزیک به محققان پیشگام در حوزه‌های نوین اخترشناسی تعلق گرفته‌بود، برخی انتظار داشتند با توجه به پیشرفت‌های خیره‌کننده کیهان‌شناسی در سال‌های اخیر، باز هم امسال فیزیکدانان فعال در حوزه کیهان‌شناسی جایزه نوبل را از آن خود کنند. اما آکادمی سلطنتی علوم سوئد، سه‌شنبه ۱۳ مهر جایزه نوبل فیزیک سال ۲۰۲۱ را به سه پژوهشگر فعالی که در «مشارکت پیشگا‌م در فهم از سامانه‌های پیچیده فیزیکی» نقش ارزنده داشتند، اعطا کرد. شیکورو مانابه ژاپنی‌تبار از آمریکا و کلاوس هسلمان از آلمان برای تحقیقات در زمینه «مدل‌سازی فیزیکی اقلیم کره زمین و گرمایش جهانی» و جیورجیو پاریزی از ایتالیا برای نتایج مطالعاتش درباره «نابهنجاری‌ها و نوسانات در سامانه‌های پیچیده در مقیاس اتمی تا سیاره‌ای» برنده‌های مشترک جایزه نوبل فیزیک ۲۰۲۱ شدند.

مانابه که متولد توکیو در ژاپن است، اکنون هواشناسی ۹۰ساله در دانشگاه پرینستون آمریکاست. او از نخستین پژوهشگرانی بود که با استفاده از رایانه‌ها در مسیر شبیه‌سازی تغییر اقلیم گام برداشت و توانست نشان دهد بیشتر‌شدن حجم دی‌اکسیدکربن در جو زمین چگونه و در چه مسیری موجب گرم‌شدن هوا و تشدید اثرات گرمایش جهانی می‌شود.

هاسلمان نیز اکنون ۸۹ سال دارد و در هامبورگ آلمان متولد شده‌است. او با مدل‌سازی رایانه‌ای تحولات جوی و پژوهش‌های اقلیم‌شناسی نشان داد افزایش دما در جو زمین با انتشار گاز دی‌اکسیدکربن ناشی از فعالیت‌های صنعتی انسان رابطه دارد.

مطالعات جورجیو پاریزی ایتالیایی ۷۳ ساله در دانشگاه ساپینزای رم نیز عمدتا در حوزه الگو‌های سامانه‌های کوآنتومی در مقیاس اتمی و نیز سیاره‌ای بوده و حاصل آن به مطالعات اقلیم‌شناسی کمکی شایان کرده‌است.
گفته می‌شود نیمی از جایزه ۱/۱میلیون دلاری نوبل فیزیک به مانابه و هسلمان تعلق می‌گیرد که عمدتا در مسیر ارائه مدل فیزیکی آب و هوای زمین، کمی‌کردن تغییرات و پیش‌بینی قابل اطمینان گرمایش جهانی مطالعه کرده‌بودند. نیمه دیگر جایزه نیز از آن پاریزی خواهدبود که موضوع اصلی تحقیقاتش که منجر به اعطای جایزه نوبل به او شد «تاثیر متقابل بی‌نظمی و نوسانات در سیستم‌های فیزیکی در اندازه‌های اتمی تا سیاره‌ای» بوده‌است.

جایزه نوبل شیمی ۲۰۲۱

در اوج بحران همه‌گیری کرونا، ارائه واکسن‌های فناورانه مبتنی بر ام‌آران‌ای (mRNA) سبب شده‌بود بسیاری از رسانه‌ها پیش از اعطای جوایز نوبل از احتمال بالای رسیدن جایزه نوبل شیمی امسال به شیمیدان‌هایی خبر بدهند که زمینه ساخت این واکسن‌های مؤثر را فراهم کرده‌بودند. از سوی دیگر پارسال جایزه نوبل شیمی به امانوئل شارپنتیه، و جنیفر دودنا برای توسعه روش ویرایش ژنوم معروف به کریسپر یا «قیچی ژنتیک رسیده‌بود و همین شانس بالای متخصصان ژنتیک را برای بردن جایزه نوبل شیمی امسال بابت توسعه واکسن‌های مبتنی بر ام‌آران‌ای نشان می‌داد. اما به روال همیشه، این بار هم آکادمی سلطنتی علوم سوئد در روز چهارشنبه ۱۴ مهر همه را غافلگیر کرد و جایزه نوبل شیمی ۲۰۲۱ را به دو شیمیدان اعطا کرد که در توسعه روش جدیدی برای ساخت مولکول‌های «ارگانوکاتالیز نامتقارن» در کاتالیزور‌های شیمی آلی گام‌هایی مؤثر برداشته‌بودند؛ دیوید مک‌میلان از بریتانیا و بنجامین لیست از آلمان برندگان شایسته نوبل شیمی امسال هستند.

مک‌میلان، شیمیدان متولد اسکاتلند ۵۳ ساله است. او استاد شیمی دانشگاه پرینستون آمریکاست و تحقیقاتش متمرکز بر ساختار‌های نامتقارن ارگانیک بوده‌است. لیست نیز درست همسن مک‌میلان بوده و ۵۳ سال دارد. وی در موسسه ماکس پلانک و دانشگاه کلن آلمان به تحقیقات خود پرداخته و روی نقش کاتالیزور‌ها در شیمی آلی مطالعه می‌کند.

جالب است بدانید بنیامین لیست به اشپیگل آنلاین گفته‌است به هیچ وجه انتظار دریافت جایزه نوبل را نداشتم و کاملا غافلگیر شدم. این روز‌ها همراه همسرم در آمستردام تعطیلات را می‌گذرانم. صبح چهارشنبه هفته پیش وقتی مشغول صرف صبحانه بودیم، تلفنم زنگ خورد. کسی از پشت خط پس از تبریک گفتن، می‌گفت برنده جایزه نوبل شده‌ام. واقعا فکر می‌کردم کسی با من شوخی می‌کند! اما ظاهرا واقعیت داشت!

گفتنی است مبلغ نقدی جایزه نوبل امسال حدود یک میلیون و ۱۰۰ هزار دلار است که بین لیست و مک‌میلان تقسیم می‌شود. مراسم اهدای جوایز به برندگان، مطابق معمول دهم دسامبر در سالروز درگذشت آلفرد نوبل، بنیانگذار این جایزه برگزار خواهدشد.

کمیته نوبل در بیانیه خود تشریح کرده‌است که توسعه روش نوین ساخت مولکول‌های ارگانوکاتالیز نامتقارن در کاتالیزور‌های شیمی آلی با سرعت خارق‌العاده‌ای پیش رفته و شیمی را بیش از هر زمانی با محیط‌زیست سازگار کرده‌است. از دوران دبیرستان حتما به یاد دارید که کار کاتالیزور‌ها سرعت‌بخشیدن به واکنش‌های شیمیایی است. امروزه کاتالیزور‌ها کاربرد در فرآیند‌های صنعتی زیادی دارند، اما در برخی موارد شاهدیم که تولید و به‌کارگیری برخی کاتالیزور‌ها که حاوی فلزات سنگین هستند از نظر زیست‌محیطی ایجاد آلایندگی می‌کند و این برای آینده صنعت و جهان نمی‌تواند فرآیندی در مسیر توسعه پایدار باشد.

اکنون نتیجه تلاش این محققان با استفاده از شیوه جدید می‌تواند به گونه‌ای موثرتر کاتالیزور‌ها را با استفاده از عناصر آلی نظیر کربن و هیدروژن که سبب آلودگی محیط‌زیست نمی‌شوند، تولید کند. به این ترتیب می‌توان بسیاری از مواد شیمیایی - از دارو‌های جدید تا مولکول‌های جذب نور در سلول‌های خورشیدی ـ را با استفاده از این نوع کاتالیزور‌های سازگار با محیط‌زیست تولید کرد تا به این ترتیب دانش شیمی هر چه بیشتر در مسیر سازگاری با محیط‌زیست به پیش برود.

 

منبع: روزنامه جام جم