نوبل، یکی از معتبرترین جوایز علمی است که ۱۱۸ سال پیش به وصیت آلفرد نوبل، کارخانه دار و شیمیدان سوئدی ـ که او را به عنوان مخترع دینامیت می شناسند ـ پایه گذاری شد.
طبق وصیت آلفرد نوبل، نخستین بار در سال ۱۹۰۱ میلادی به پنج نفر از افرادی که در رشته های فیزیک، شیمی، فیزیولوژی و پزشکی، ادبیات و صلح خدماتی به بشر ارائه کرده بودند، جایزه ای تعلق گرفت. البته جایزه دیگری با عنوان نوبل اقتصاد نیز سال ۱۹۶۸ میلادی از سوی بانک مرکزی سوئد پایه گذاری شد که اگرچه عنوان نوبل را به یدک می کشید، اما در فهرست جوایز مورد وصیت نوبل آورده نشده بود. طبق اساسنامه نوبل، چهار هیات مخصوص در زمینه اعطای جایزه نوبل فعالیت می کنند.
انتخاب برنده جایزه نوبل در رشته های 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 می شود. برگزیدگان نوبل برنده جایزه نقدی ۱.۲ 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 می شود به برندگان اهدا خواهد شد. با آغاز فصل نوبل امسال نیز برندگان این جایزه بزرگ علمی در رشته های مختلف معرفی شدند. تحقیقاتی که در سه رشته پزشکی، فیزیک و شیمی محققان را برنده نوبل امسال معرفی کرد مورد بررسی قرار می دهیم 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 دانشگاه های آمریکا تحقیق می کنند 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 وزیکول ها در سلول دست یابند. جیمز راتمن ۶۲ ساله و از استادان دانشگاه ییل است. رندی شکمن ۶۴ سال دارد و در دانشگاه کالیفرنیای برکلی تحقیق می کند و زودهوف، محقق آلمانی نیز از سال ۲۰۰۸ به دانشگاه استنفورد ملحق شده است. این کشف بزرگ در شناخت مکانیسم انتقال مواد مختلف ازجمله هورمون ها و آنزیم ها به داخل و خارج سلول ها در بدن نقش مهمی دارد و می تواند نوید بخش دستیابی به راهکارهایی برای درمان بیماری های دستگاه عصبی، بیماری های سیستم ایمنی بدن و دیابت باشد.
عملکرد سلول های بدن، مشابه عملکرد کارخانه ای است که مواد مختلفی تولید می کند. پس از تولید، باید این مواد را به دیگر قسمت های بدن رساند. انتقال مواد از یک سلول به سلول دیگر یا از سلول به جریان خون از طریق بسته بندی های کوچکی با عنوان وزیکول ها انجام می شود. پروفسور شکمن موفق به کشف عوامل ژنتیکی شده که وجود آنها برای نقل و انتقال وزیکول ها در بدن ضروری است. پروفسور راتمن در نتیجه تحقیقاتش درباره چگونگی اتصال پروتئین ها به هدف، به یافته هایی دست یافت. او موفق به ساخت ترکیب پروتئینی شد که به وزیکول ها امکان می دهد نقل و انتقال پروتئینی بین سلول ها را راحت تر انجام دهند.
پروفسور زودهوف نیز نشان داد وزیکول ها چگونه مواد انتقالی از سلول ها را در محل مورد نظر آزاد می کنند. به این ترتیب آنها توانستند با همکاری هم سیستمی را شناسایی کنند که تنظیم کننده حمل و نقل وزیکول ها در سلول هاست. مواد سلولی نمی توانند بدون کمک وزیکول ها در بدن و از سلولی به سلول دیگر جابه جا شوند. وزیکول ها مانند کیسه ای، مواد سلولی را در بر می گیرند و در زمان مورد نیاز هوشمندانه به محل مورد نیاز می روند و محموله سلولی را تحویل می دهند. به همین علت است که اگر انسولین از سلول های 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 سیستم های پیچیده شیمیایی مدل های چند مقیاسی بسازند. مایکل لویت از استادان دانشگاه استنفورد، فیزیکدانی است که در زمینه علوم زیستی تحقیق می کند. 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 مدل های مولکولی با استفاده از گوی ها و چوب های پلاستیکی ساخته می شد، اما امروزه این کار را می توان از طریق نرم افزارهای مدل سازی رایانه ای انجام داد. این مدل های رایانه ای که براساس شبیه سازی از واقعیت ها طراحی می شود نقش بسیار مهمی در پیشرفت علم شیمی داشته است. این سه دانشمند از ۴۰ سال پیش در این زمینه تحقیقات و مطالعات جامعی انجام داده بودند.
آنها سرانجام راهکاری معرفی کردند که می تواند فرآیندهای شیمیایی مختلف از فتوسنتز گیاهان تا تصفیه کاتالیزور گازهای آلاینده خروجی از لوله اگزوز خودروها را شبیه سازی کند. آنها برای انجام این کار نقاط قوت فیزیک کلاسیک و فیزیک کوانتوم را کنار هم قرار داده و به این ترتیب توانسته اند چگونگی قرار گرفتن دارو و پروتئین هدف را در بدن از طریق انجام محاسبات کوانتومی روی اتم های پروتئینی شبیه سازی کنند. تعیین جزئیات فرآیندهای شیمیایی با شیوه های سنتی غیرممکن است. چراکه بسیاری از ساز و کارهای شیمیایی در کسری از یک هزارم ثانیه اتفاق می افتد. اما این نرم افزار می تواند پلی بین شیمی نظری و کاربردی باشد و محدودیت های موجود را از میان بردارد. در حقیقت از این پس این برنامه رایانه ای می تواند جایگزین لوله های آزمایشی شود که از گذشته های دور در آموزش و فهم علم شیمی جایگاه خاصی داشته اند. این شبیه سازی ها به قدری واقعی است که حتی می تواند نتیجه آزمایش های سنتی را نیز پیش بینی کند. به این ترتیب شیمیدان ها می توانند بیش از پیش از فضای حقیقی فاصله بگیرند و آزمایشگاه های 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 تلاش های این دو محقق بزرگ در کشف نظریه مکانیسم جرم دار شدن ذرات و کشف ذره اسرار آمیز 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، ذره ای است که دیگر ذرات در برهم کنش با آن جرم دار نمی شود. در حقیقت این ذره اسرار آمیز آخرین قطعه از پازلی است که مدل استاندارد ذرات بنیادی را به تصویر می کشد. مدل استاندارد نظریه ای است که در دهه ۶۰ و ۷۰ 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 سال ها 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 نمی شود و تنها وسیله ارتباطی این خانه یک دستگاه تلفن قدیمی است. وقتی آکادمی سلطنتی علوم سوئد نام او و دوست و همکارش را به عنوان برندگان نوبل فیزیک اعلام کرد او همراه خانواده اش 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 سال ها از استادان دانشگاه بروکسل بوده است. سال گذشته سازمان تحقیقات هسته ای 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 می توان مشاهده و یافتن ذره هیگز را بزرگ ترین کشف در تاریخ علم دانست که پس از بیش از ۵۰ سال تحقیق در این زمینه به نتیجه موفقیت آمیزی رسیده است. پیتر هیگز که در این سال ها پستی و بلندی های بسیاری را برای رسیدن به هدفش پشت سر گذاشته به دانشجویانی که در رشته فیزیک نظری تحصیل می کنند توصیه می کند فقط به الهام پذیری از گذشته اکتفا نکنند و به تلاش برای کشف حقایق جهان هستی ادامه دهند.