آنها که از نوبل امسال سهمی داشتند

طبق وصیت آلفرد نوبل، نخستین بار در سال 1901 میلادی به پنج نفر از افرادی که در رشته‌های فیزیک، شیمی، فیزیولوژی و پزشکی، ادبیات و صلح خدماتی به بشر ارائه کرده بودند، جایزه‌ای تعلق گرفت. البته جایزه دیگری با عنوان نوبل اقتصاد نیز سال 1968 میلادی از سوی بانک مرکزی سوئد پایه‌گذاری شد که اگرچه عنوان نوبل را به یدک می‌کشید، اما در فهرست جوایز مورد وصیت نوبل آورده نشده بود. طبق اساسنامه نوبل، چهار هیات مخصوص در زمینه اعطای جایزه نوبل فعالیت می‌کنند. انتخاب برنده جایزه نوبل در رشته‌های فیزیک و شیمی به عهده آکادمی سلطنتی علوم سوئد است. گزینش برنده جایزه نوبل در رشته فیزیولوژی و پزشکی را نیز انستیتو کارولینسکا به عهده دارد. همه ساله اسامی برندگان نوبل در پنج روز متوالی اواخر مهر ماه اعلام می‌شود. برگزیدگان نوبل برنده جایزه نقدی 1.2 میلیون دلاری هستند که این جایزه براساس یک سنت دیرینه همه ساله در یک مراسم رسمی که بیستم آذر ماه یعنی سالگرد مرگ آلفرد نوبل در استکهلم برگزار می‌شود به برندگان اهدا خواهد شد. با آغاز فصل نوبل امسال نیز برندگان این جایزه بزرگ علمی در رشته‌های مختلف معرفی شدند. تحقیقاتی که در سه رشته پزشکی، فیزیک و شیمی محققان را برنده نوبل امسال معرفی کرد مورد بررسی قرار می‌دهیم تا با موضوع این تحقیقات بیشتر آشنا شویم.

نوبل پزشکی به نقل و انتقال سلولی رسید

جیمز راتمن و رندی شکمن آمریکایی و توماس زودهوف آلمانی که هر سه در دانشگاه‌های آمریکا تحقیق می‌کنند به طور مشترک برنده جایزه امسال نوبل پزشکی و فیزیولوژی شدند. این سه دانشمند موفق شدند به حقایق جالبی درباره سیستم تنظیم خودکار نقل و انتقال وزیکول‌ها در سلول دست یابند. جیمز راتمن 62 ساله و از استادان دانشگاه ییل است. رندی شکمن 64 سال دارد و در دانشگاه کالیفرنیای برکلی تحقیق می‌کند و زودهوف، محقق آلمانی نیز از سال 2008 به دانشگاه استنفورد ملحق شده است. این کشف بزرگ در شناخت مکانیسم انتقال مواد مختلف ازجمله هورمون‌ها و آنزیم‌ها به داخل و خارج سلول‌ها در بدن نقش مهمی دارد و می‌تواند نوید بخش دستیابی به راهکارهایی برای درمان بیماری‌های دستگاه عصبی، بیماری‌های سیستم ایمنی بدن و دیابت باشد. عملکرد سلول‌های بدن، مشابه عملکرد کارخانه‌ای است که مواد مختلفی تولید می‌کند. پس از تولید، باید این مواد را به دیگر قسمت‌های بدن رساند. انتقال مواد از یک سلول به سلول دیگر یا از سلول به جریان خون از طریق بسته‌بندی‌های کوچکی با عنوان وزیکول‌ها انجام می‌شود. پروفسور شکمن موفق به کشف عوامل ژنتیکی شده که وجود آنها برای نقل و انتقال وزیکول‌ها در بدن ضروری است. پروفسور راتمن در نتیجه تحقیقاتش درباره چگونگی اتصال پروتئین‌ها به هدف، به یافته‌هایی دست یافت. او موفق به ساخت ترکیب پروتئینی شد که به وزیکول‌ها امکان می‌دهد نقل و انتقال پروتئینی بین سلول‌ها را راحت‌تر انجام دهند. پروفسور زودهوف نیز نشان داد وزیکول‌ها چگونه مواد انتقالی از سلول‌ها را در محل مورد نظر آزاد می‌کنند. به این ترتیب آنها توانستند با همکاری هم سیستمی را شناسایی کنند که تنظیم‌کننده حمل و نقل وزیکول‌ها در سلول‌هاست. مواد سلولی نمی‌توانند بدون کمک وزیکول‌ها در بدن و از سلولی به سلول دیگر جابه‌جا شوند. وزیکول‌ها مانند کیسه‌ای، مواد سلولی را در بر می‌گیرند و در زمان مورد نیاز هوشمندانه به محل مورد نیاز می‌روند و محموله سلولی را تحویل می‌دهند. به همین علت است که اگر انسولین از سلول‌های تولیدکننده آن در پانکراس بموقع ترشح نشود از هرگونه حرکتی عاجز و ناتوان خواهیم بود.

کیمیاگری در دنیای مجازی، برنده نوبل شیمی

اما جایزه نوبل شیمی امسال نیز از سوی کمیته شیمی آکادمی سلطنتی علوم سوئد به مارتین کارپلوس، مایکل لویت و آریه وارشل تعلق گرفت که موفق شدند برای سیستم‌های پیچیده شیمیایی مدل‌های چند مقیاسی بسازند. مایکل لویت از استادان دانشگاه استنفورد، فیزیکدانی است که در زمینه علوم زیستی تحقیق می‌کند. آریه وارشل از استادان شیمی دانشگاه کالیفرنیای جنوبی است. مارتین کارپلاس نیز از استادان دانشگاه هاروارد و رئیس آزمایشگاه مشترک مرکز تحقیقات علمی فرانسه است. در گذشته مدل‌های مولکولی با استفاده از گوی‌ها و چوب‌های پلاستیکی ساخته می‌شد، اما امروزه این کار را می‌توان از طریق نرم‌افزارهای مدل‌سازی رایانه‌ای انجام داد. این مدل‌های رایانه‌ای که براساس شبیه‌سازی از واقعیت‌ها طراحی می‌شود نقش بسیار مهمی در پیشرفت علم شیمی داشته است. این سه دانشمند از 40 سال پیش در این زمینه تحقیقات و مطالعات جامعی انجام داده بودند. آنها سرانجام راهکاری معرفی کردند که می‌تواند فرآیندهای شیمیایی مختلف از فتوسنتز گیاهان تا تصفیه کاتالیزور گازهای آلاینده خروجی از لوله اگزوز خودروها را شبیه‌سازی کند. آنها برای انجام این کار نقاط قوت فیزیک کلاسیک و فیزیک کوانتوم را کنار هم قرار داده و به این ترتیب توانسته‌اند چگونگی قرار گرفتن دارو و پروتئین هدف را در بدن از طریق انجام محاسبات کوانتومی روی اتم‌های پروتئینی شبیه‌سازی کنند. تعیین جزئیات فرآیندهای شیمیایی با شیوه‌های سنتی غیرممکن است. چراکه بسیاری از ساز و ‌کارهای شیمیایی در کسری از یک هزارم ثانیه اتفاق می‌افتد. اما این نرم‌افزار می‌تواند پلی بین شیمی نظری و کاربردی باشد و محدودیت‌های موجود را از میان بردارد. در حقیقت از این پس این برنامه رایانه‌ای می‌تواند جایگزین لوله‌های آزمایشی شود که از گذشته‌های دور در آموزش و فهم علم شیمی جایگاه خاصی داشته‌اند. این شبیه‌سازی‌ها به قدری واقعی است که حتی می‌تواند نتیجه آزمایش‌های سنتی را نیز پیش‌بینی کند. به این ترتیب شیمیدان‌ها می‌توانند بیش از پیش از فضای حقیقی فاصله بگیرند و آزمایشگاه‌های شیمی را به فضای مجازی منتقل کنند.

نوبل فیزیک به ذرات اسرارآمیز رسید

جایزه نوبل فیزیک امسال به فرانسوا انگلرت و پیتر هیگز تعلق گرفت. آکادمی سلطنتی علوم سوئد با توجه به تلاش‌های این دو محقق بزرگ در کشف نظریه مکانیسم جرم‌دار شدن ذرات و کشف ذره اسرار‌آمیز بوزون هیگز، جایزه نوبل فیزیک امسال را به طور مشترک به این دو محقق اهدا کرد. نظریه این دو دانشمند که محور اصلی مدل استاندارد در فیزیک ذرات است بیانگر این است که همه موجودات، سیارات و ستارگان از ذرات بنیادی ساخته شده است. بوزون هیگز یا همان ذره بنیادی، ذره‌ای است که دیگر ذرات در برهم کنش با آن جرم‌دار نمی‌شود. در حقیقت این ذره اسرار‌آمیز آخرین قطعه از پازلی است که مدل استاندارد ذرات بنیادی را به تصویر می‌کشد. مدل استاندارد نظریه‌ای است که در دهه 60 و 70 میلادی یعنی حدود نیم قرن پیش از ترکیب نظریه نسبیت اینشتین و نظریه کوانتوم مطرح شد. پیتر هیگز هشتاد و چهار ساله از فیزیکدانان نظری است که سال‌ها در توصیف ماهیت جرم ذرات بنیادی تحقیق و مطالعه کرده است. او از استادان بازنشسته دانشگاه ادینوبوروست. در خانه این فیزیکدان هیچ ردپایی از تلفن همراه، رایانه و اینترنت یافت نمی‌شود و تنها وسیله ارتباطی این خانه یک دستگاه تلفن قدیمی است. وقتی آکادمی سلطنتی علوم سوئد نام او و دوست و همکارش را به‌عنوان برندگان نوبل فیزیک اعلام کرد او همراه خانواده‌اش در ادینبورگ در تعطیلات بود و هنگامی که مردم در خیابان به او تبریک گفتند از این خبر مطلع شد. فرانسوا انگلرت دیگر برنده نوبل فیزیک امسال نیز هشتاد ساله و فیزیکدانی نظری است که سال‌ها از استادان دانشگاه بروکسل بوده است. سال گذشته سازمان تحقیقات هسته‌ای اروپا، خبر موفقیت محققان در مشاهده ذره هیگز را اعلام کرد و حدود هفت ماه پیش نیز این موضوع رسما مورد تائید قرار گرفت. بدون تردید می‌توان مشاهده و یافتن ذره هیگز را بزرگ‌ترین کشف در تاریخ علم دانست که پس از بیش از 50 سال تحقیق در این زمینه به نتیجه موفقیت‌آمیزی رسیده است. پیتر هیگز که در این سال‌ها پستی و بلندی‌های بسیاری را برای رسیدن به هدفش پشت سر گذاشته به دانشجویانی که در رشته فیزیک نظری تحصیل می‌کنند توصیه می‌کند فقط به الهام‌پذیری از گذشته اکتفا نکنند و به تلاش برای کشف حقایق جهان هستی ادامه دهند.

فرانک فراهانی جم / گروه دانش