ریزبینی؛ فراتر از حد تصور

مانند هر سال آکادمی سلطنتی سوئد مراسم اهدای جایزه نوبل را برگزار کرد، اما در میان رشته‌های مختلف، جایزه نوبل شیمی بیشترین حرف و حدیث را در پی داشت. علت این بود که تا ساعات پایانی این مراسم کسی از برنده قطعی این جایزه خبر نداشت. سرانجام این جایزه با کمی تاخیر و برخلاف انتظار صاحبنظران به دو شیمیدان آمریکایی و یک شیمیدان آلمانی تعلق گرفت. آنها به دلیل ساخت یک میکروسکوپ فوق حساس فلورسانس و حذف محدودیت‌های گذشته برای بررسی یاخته‌های بیولوژیکی توانستند نظر داوران را به خود جلب کنند. جالب این است که این سه دانشمند تا دقایقی قبل از آن‌که نامشان به عنوان برندگان جایزه نوبل ۲۰۱۴ شیمی اعلام شود، مانند بیشتر حضار تصور می‌کردند برنده جایزه امسال شخص دیگری مانند پروفسور چینگ دبلیو تانگ و استیون وان اسلایک از آمریکا هستند که با اختراع دیود ساطع‌کننده نور آلی گام بزرگی را در تولید نمایشگرهای تلفن‌های همراه و تبلت‌ها برداشته بودند. اما از آنجا که میکروسکوپ فوق حساس این سه دانشمند می‌تواند دریچه‌های جدیدی در تحقیقات علمی و بخصوص در زمینه بیوشیمی و بیوفیزیک ایجاد کند، از این رو توانست نظر داوران را به خود جلب کند.

مانند سال قبل شیمیدان‌ها کمترین نقش را در دریافت جایزه نوبل شیمی داشتند و جایزه ۶۹۰ هزار پوندی آکادمی سلطنتی سوئد در این رشته به سه فیزیکدان رسید. این سه دانشمند که تحصیلات آکادمیک خود را در زمینه فیزیک گذرانده‌اند، توانستند با توسعه میکروسکوپ فلورسنس به سطحی از وضوح تصویر برسند که تاکنون قابل دسترس نبود. به نقل از رویترز، اریک بتزیگ، سرپرست این گروه سه نفره می‌گوید «این بهترین هدیه‌ای‌است که علم فیزیک می‌توانست به دنیای شیمی اهدا کند. به اعتقاد من دستاورد ما می‌تواند بسیاری از درهای بسته دنیای بیوشیمی را بگشاید، زیرا دانشمندان بر این باورند که با استفاده از این میکروسکوپ می‌توان نور را به جاهایی که پایش به آن باز نشده تاباند و به یک آستانه خاص دست یافت.» این میکروسکوپ فلورسنس فوق حساس توانایی آن را دارد که حدود نیمی از طول موج نور یا به عبارتی دیگر به اندازه 0.2 میکرومتر پرتو را انتقال دهد که تا کنون چنین دقتی دست یافتنی نبوده است. بنابراین برخی از اندامک‌ها در سلول‌های انسانی که پیش از این فقط در مدل‌های کامپیوتری و به صورت نظریه و پیش‌فرض بررسی می‌شد قابل مشاهده خواهد بود، اما نباید فراموشی کرد فقط برخی از این یاخته‌های سلولی برای اولین بار و مقابل چشم انسان ظاهر می‌شوند و بسیاری از رمز و رازهای بیوشیمی دست‌نخورده مانده است.

واشنگتن پست به نقل از استفان هل که از زمانی که به عنوان یک جوان تازه وارد به دانشگاه تورکو فنلاند راه‌پیدا کرد، فعالیت خود را روی حل یک مشکل حل‌نشدنی در بررسی ساختار DNA متمرکز کرده بود می‌نویسد «توسعه میکروسکوپ فلورسنس که به نوعی ادامه راه من در توسعه میکروسکوپ‌های STED است، نشان دهنده آن است که ما هنوز هم می‌توانیم ساختارهای نادیده جدید‌تر و کوچک‌تری را کشف کنیم. به نظر من میکروسکوپ فلورسنس فوق حساس با توجه به آن که خود توانایی بررسی ساختارهای نانو را نیز به محققان می‌دهد، می‌تواند از این هم پیش تر برود و توسعه بیشتری پیدا کند.» ویلیام مورنر که بیش از نیمی از عمر حرفه‌ای خود را صرف بررسی‌های بیوشیمیایی کرده است به نقل از گاردین می‌گوید «به کمک میکروسکوپ فلورسنس فوق حساس قادر به مشاهده و فعالیت سیناپس‌های بین سلول‌های عصبی مغز نیز خواهیم بود و از این رو ما و جامعه علمی و پزشکی امیدواریم با استفاده از این میکروسکوپ فوق حساس بتوانیم رازهایی از بروز بیماری‌هایی مانند پارکینسون، آلزایمر وبیماری هانتینگتون (یک بیماری ارثی که فرد را به مرور زمان تحلیل می‌برد) را نیز مطالعه و بررسی کنیم.

بیوشیمی؛ مهم‌ترین شاخه از نگاه بشریت

از سال ۱۹۰۱ تا کنون ۱۰۶ جایزه نوبل شیمی به دانشمندان مختلف اهدا شده است که در بین شاخه‌های مختلف علم شیمی، بیوشیمی بیشترین سهم را داشته است. جایزه امسال نیز بیشترین ارتباط را با این شاخه از شیمی دارد، زیرا اهمیت این شاخه از شیمی یا همان زیست شیمی به دلیل ارتباط مستقیم آن با حیات بشر و موجودات روی زمین است. تمام علایم زیستی و فرایندهای حیاتی که در جانداران صورت می‌گیرد به کمک علم زیست شیمی قابل تعریف است. اساس شیمیایی بسیاری از واکنش‌های زیستی که برگرفته از مواد آلی است همه تعریفی شیمیایی دارند که برای کشف و بررسی آنها به علمی نیاز است که آن را بیوشیمی یا همان زیست شیمی‌ می‌گویند. کشف ساختار کارکرد مولکول‌های سازنده پیکر جانداران، علمی تجربی است که بیشتر از آن که روی کاغذ و فرمول‌های شیمیایی قابل تجزیه و تحلیل باشد به مشاهده و تحلیل ساختارهای شیمیایی زیستی برمی‌گردد. اختراع این سه دانشمند با توجه به وضوح بسیار بالا و سطح بررسی بیشترشان به بیوشیمی دان‌ها اجازه می‌دهد پا را فراتر از قبل بگذارند و برای بررسی یاخته‌های زیستی مانند دی.ان.ای، فقط به مدل‌های رایانه‌ای و پیشفرض اکتفا نکنند و این مشاهده‌ها را به صورت مستقیم روی مولکول‌های آلی و حیاتی انجام دهند.

اریک بتزیگ

فیزیکدان پنجاه و‌چهار ساله آمریکایی، تحصیلات آکادمیک خود را در دانشگاه کرنل آمریکا گذرانده و دارای مدرک دکترای فیزیک از همین دانشگاه است. او در یک خانواده آمریکایی در ایالت میشیگان متولد شد و پس از ورود به موسسه فناوری کالیفرنیا و تحصیل در رشته فیزیک توانست مجوز ورود به دانشگاه کرنل آمریکا را دریافت کند و سال ۱۹۸۸ راهی این دانشگاه برای تحصیل در مقطع دکتری شد.

او موضوع پایان‌نامه دکترای خود را در همان سال ورود به دانشگاه کرنل، تحقیق و پژوهش در زمینه نانوسکوپی انتخاب کرد اما پس از اخذ مدرک دکتری کار در دانشگاه و تحقیق در مورد نانوسکوپی را رها کرد و در آزمایشگاه تحقیقات فیزیکی شرکت AT&T فعالیتش را شروع کرد. سپس در سال ۱۹۹۶ به زادگاهش برگشت تا در شرکت پدرش به عنوان جانشین مدیر عامل و سرپرست بخش تحقیقات و توسعه فعالیت کند. سرانجام بتزیگ پس از آن‌که با توسعه میکروسکوپ‌های PALM یک بار دیگر نام خود را در محافل علمی بر زبان‌ها انداخت، سال ۲۰۰۶ به دعوت از دانشگاه هاوارد به گروهی که روی توسعه میکروسکوپ فوق‌حساس فلورسانس کار می‌کردند پیوست و سرپرستی این گروه را بر عهده گرفت.

ویلیام مورنر

مورنر باتجربه‌ترین عضو گروه سه نفره فاتحان جایزه نوبل شیمی ۲۰۱۴ است. این فیزیک شیمیدان آمریکایی که ۶۱ سال دارد پیش از این نیز توانسته بود جوایز معتبر زیادی را از آن خود کند. او سه جایزه معتبر دنیای علم در زمینه شیمی را مانند ولف پرایز، اروینگ لنگمیور و پیتر دیبی را به ترتیب از سال ۲۰۰۸ تا ۲۰۱۳ از آن خود کرده بود. فعالیت‌های عمده ویلیام مورنر در سه زمینه شیمی، فیزیک و بیوشیمی است. وی در سال ۱۹۵۳ در ایالت کالیفرنیا از مادری فرانسوی و پدری آمریکایی متولد شد و در هفده‌سالگی وارد دانشگاه واشنگتن شد. او پس از اخذ دو مدرک کارشناسی ارشد در زمینه فیزیک و برق برای ادامه تحصیل در مقطع دکتری وارد دانشگاه کرنل شد و فعالیت‌های خود را در زمینه اپتیک‌های فوق حساس میکروسکوپ‌ها شروع کرد. در پرونده کاری این شیمیدان از فعالیت در مرکز تحقیقات آی‌.بی‌.ام تا تحقیقات در زمینه شیمی فیزیک در مرکز پژوهشی ETH زوریخ دیده می‌شود. او از سال ۲۰۱۱ تا کنون صاحب کرسی شیمی هیات علمی در دانشگاه استنفورد است. ویلیام مورنر نیز مانند دیگر همکارش به دعوت از دانشگاه هاروارد از سال ۲۰۰۵ وارد پروژه توسعه میکروسکوپ فوق‌حساس فلورسانس شد، اما فعالیت اصلی خود را از اواخر سال ۲۰۰۶ در این تیم آغاز کرد.

استفان هل

کم‌سن و سال‌ترین برنده امسال نوبل شیمی و تنها عضو غیرآمریکایی این تیم سه نفره، استفان هل آلمانی است. این فیزیکدان پنجاه و یک ساله اصلیتی رومانیایی دارد و به دلیل بزرگ شدن در آلمان ملیت رسمی این کشور را پذیرفته است. او چندی پیش نیز توانست جایزه علمی کویل ۲۰۱۴را در زمینه دانش نانو از آن خود کند.

استفان پدری مهندس و مادری معلم دارد و از همان کودکی مراحل تحصیل را با سرعتی بالا طی کرد تا جایی که پس از نقل مکان خانواده‌اش به آلمان در سال ۱۹۷۸ وارد کالج لودویگ‌شلفد در غرب آلمان شد. سپس در سال ۱۹۸۱ وارد دانشگاه هایدلبرگ شد و توانست مدرک دکترای خود را در رشته فیزیک در سال ۱۹۹۰ از همین دانشگاه دریافت کند. او از همان سال در دانشگاه هایدلبرگ مشغول تحصیل شد و تحقیقات خود را در زمینه وضوح قابل دسترس در میکروسکوپ‌های کنفوکال آغاز کرد. یک سال بعد عضو هیات علمی دانشگاه شد و کار خود را در آزمایشگاه بیولوژی مولکولی اروپا آغاز کرد. سپس از سال ۱۹۹۳ تا ۱۹۹۶ به دانشگاه تورکو در فنلاند رفت و به عنوان سرپرست گروه تحقیقات بیولوژیکی در این دانشگاه شروع به فعالیت کرد. در این میان در سال ۱۹۹۴ استفان هل به مدت شش ماه در دانشگاه آکسفورد دوره میکروسکوپ‌های بیولوژیک را گذراند. او تا سال ۲۰۰۶توانست ده جایزه علمی آلمان را از آن خود کند تا به عنوان یک مهاجر رومانیایی بیشترین سهم را در درخشیدن نام آلمان در زمینه شیمی و بیوشیمی داشته باشد. فعالیت‌های وی در زمینه توسعه میکروسکوپ‌های STED، دیگر یاران او را در تیم برنده جایزه نوبل متقاعد کرد تا به عنوان عضو سوم گروه او را دعوت کنند. استفان هل آلمانی از ۲۳ نوامبر سال ۲۰۰۶ به این گروه پیوست و نتیجه کار این سه شیمی ـ فیزیکدان، میکروسکوپی فوق‌حساس بود که برنده جایزه نوبل ۲۰۱۴ شد.

آرش جهانگیری / کارشناس ارشد مهندسی شیمی