ورود شیمی به عصر جدید

بابک فرهادی: آکادمی سلطنتی علوم سوئد، روز چهارشنبه هفته گذشته (13 مهر)، سه شیمی‌دان به نام‌های «کارولین آر. برتوزی» (دانشگاه استنفورد)، «مورتن ملدال» (دانشگاه کپنهاگ) و «کارل بری شارپلس» (مرکز تحقیقاتی اسکریپس در کالیفرنیا) را به‌ طور مشترک، به‌عنوان برندگان جایزه نوبل شیمی سال ۲۰۲۲ میلادی معرفی کرد. نکته جالب این فهرست آن است که این دومین باری است که کارل شارپلس برنده جایزه نوبل شیمی می‌شود. هیئت داوران جایزه نوبل، این سه شیمی‌دان را به پاس تلاش‌های‌شان برای بررسی ساختار عملکردی شیمی (کلیک شیمی) و شیمی بیواورتوگونال مستحق دریافت جایزه امسال تشخیص داد. بری شارپلس ۸۱‌ساله اولین نفری است که دو بار برنده جایزه نوبل شیمی شده است. این شیمی‌دان مشهور آمریکایی، ۲۱ سال پیش هم برای پژوهش‌هایش درباره واکنش‌های اکسیداسیون فعال‌شده توسط کاتالیزگرهای کایرال، جایزه نوبل شیمی را دریافت کرده بود. «یوهان اکویست»، رئیس کمیته نوبل شیمی، پیش‌از‌این اعلام کرده بود جایزه امسال به «آسان‌سازی» فرایندهای پیچیده اختصاص دارد و به‌همین‌دلیل این دانشمندان که در پایه‌ریزی «شیمی کلیک» (Click chemistry) نقش داشته‌اند، سزاوار دریافت نوبل شیمی امسال هستند. شیمی کلیک درواقع شکلی نوین از ترکیب مولکول‌هاست که به‌ طور خاص در توسعه درمان‌ دارویی، ترسیم نقشه دی‌ان‌ای و تولید مواد جدید کاربرد دارد. کارولین برتوزی ۵۵‌ساله هم به‌ طور ویژه در استفاده و عملی‌کردن شیمی کلیک در موجودات زنده تلاش کرده است. شیمی کلیک، عبارتی است که نخستین‌ بار، کارل بری شارپلس در سال ۲۰۰۱ برای نامیدن واکنش‌های با راندمان بالا استفاده کرد.

آسان‌کردن فرایندهای دشوار

جایزه نوبل شیمی ۲۰۲۲ درمورد آسان‌کردن فرایندهای دشوار است. بری شارپلس و مورتن ملدال، نوبل شیمی ۲۰۲۲ را برای توسعه ساختار عملکردی شیمی (شیمی کلیک) و کارولین برتوزی به دلیل آنکه شیمی کلیک را به بعد جدیدی رسانده و استفاده از آن را در موجودات زنده آغاز کرده است، این جایزه را دریافت کردند. شیمی‌دان‌ها مدت‌هاست که تمایل دارند مولکول‌های جدید بسازند. در تحقیقات دارویی، برای ساخت مولکول‌های جدید، اغلب لازم است مولکول‌های طبیعی را یک‌ بار دیگر به شکل مصنوعی بازآفرینی کرد؛ به گونه‌ای که خواص دارویی مطلوب را دارا باشند. انجام چنین کاری به تولید بسیاری از ساختارهای مولکولی تحسین‌برانگیز منجر شده است؛ اما تولید این مواد معمولا زمان‌بر و بسیار پرهزینه است. «یوهان اکویست»، رئیس کمیته نوبل شیمی، می‌گوید: «جایزه شیمی امسال به مسائل پیچیده‌ای نمی‌پردازد، در عوض با آنچه آسان و ساده است، کار می‌کند. مولکول‌های عملکردی را می‌توان حتی با در پیش گرفتن یک مسیر مستقیم ساخت. شیمی کلیک و واکنش‌های بیواورتوگونال، شیمی را وارد عصر جدیدی کرده‌اند. چنین واکنش‌هایی بزرگ‌ترین سود را برای بشریت به ارمغان می‌آورد».

آشنایی بیشتر با برندگان جایزه نوبل شیمی

  «مورتن پی ملدال»، متولد ۱۹۵۴ در دانمارک است. ملدال، مدرک کارشناسی و دکترای خود در رشته مهندسی شیمی را از دانشگاه فنی دانمارک دریافت کرد. موضوع دکترای او، پژوهش درباره شیمی مصنوعی الیگوساکاریدها بود. او درحال‌حاضر استاد شیمی دانشگاه کپنهاگ دانمارک است. او به‌تازگی یک روش رمزگذاری نوری را ابداع کرده است و بر ادغام شیمی آلی و شیمی پپتید روی پشتیبانی جامد متمرکز شده است. «آدام اسمیت»، مدیر رسانه‌ای آکادمی نوبل مصاحبه‌ای تلفنی با مورتن ملدال از برندگان جایزه نوبل شیمی ۲۰۲۲ انجام داده است. ملدال در این مصاحبه از احساسش نسبت به شیمی آلی سخن می‌گوید. ملدال در این مصاحبه توضیح می‌دهد که چگونه شیمی را راهی برای توصیف واقعیت می‌بیند. او می‌گوید این زمینه‌ای است که باید برای جوانان جذاب باشد؛ زیرا درک اینکه پدیده‌ها چگونه روی می‌دهد، تجربه‌ای بسیار چالش‌برانگیز و در‌عین‌حال بسیار ارزشمند است. او از بی‌پایان‌بودن این مسیر می‌گوید و می‌افزاید: «ما تنها در آغاز راه درک شیمی آلی هستیم». ملدال در ادامه می‌گوید: «هم‌اکنون تحقیقات بسیار هیجان‌انگیز زیادی در حال انجام است. گاهی اوقات در این پژوهش‌ها، جرقه‌ای در ذهن می‌گیرد و شما به یک ایده بسیار خوب دست می‌یابید، ایده‌ای که می‌تواند به آسان‌ترشدن تحقیقات بسیاری از افراد کمک کند. این چیزی است که برای من اتفاق افتاد. این یک کشف غیرمترقبه‌ بود. ما با تجزیه و تحلیل نتایج‌مان متوجه شدیم که اتفاق عجیبی در جریان است و این بسیار مفید بود. با وجود تمام فعالیت‌هایی که در شیمی آلی انجام می‌شود، واکنش‌های آلی جدید همچنان به وقوع می‌پیوندند و این بسیار شگفت‌انگیز است؛ زیرا واقعیت بسیار پیچیده‌تر از آن چیزی است که ما به‌عنوان شیمی‌دان می‌توانیم تصور کنیم. همیشه چیزهای جدیدی به وجود می‌آیند و این موضوع برای همیشه ادامه خواهد داشت. من فکر می‌کنم هیچ راهی وجود ندارد که ما روزی همه چیز را بدانیم. پیچیدگی شیمی آلی (که در پیچیدگی زندگی نیز منعکس شده است)، بسیار بسیار زیاد است. فکر می‌کنم ما در آغاز مسیر درک خود از شیمی آلی قرار داریم. من روی چیزی کار می‌کنم که به نظرم در‌حال‌حاضر بسیار هیجان‌انگیز است. من همچنین درباره موارد جدید پژوهش می‌کنم. من فکر می‌کنم هرکس که به شیمی علاقه دارد و روی آن کار می‌کند، جایزه‌اش را دریافت خواهد کرد؛ زیرا این رشته بسیار جالب است. این رشته در واقع حقیقت ما را توصیف می‌کند». ملدال در ادامه درباره اهمیت علم شیمی می‌گوید: «درواقع دو علم بنیادی وجود دارد که شیمی و فیزیک است؛ زیرا شیمی و فیزیک، هر آنچه را که در هرجا رخ می‌دهد، توصیف می‌کنند. اگرچه سایر رشته‌های علوم مانند زیست‌شناسی و... بسیار جالب هستند و برای درک ما از زندگی ضروری‌اند؛ اما مانند شیمی، درکی بنیادین از واقعیت ارائه نمی‌دهند». ملدال در ادامه به جوانانی که به شیمی به‌عنوان یک شغل فکر می‌کنند، می‌گوید این رشته، بسیار جالب است؛ زیرا اگزیستانسیالیسم (هستی‌گرایی) زیادی در آن وجود دارد؛ بنابراین درک اینکه پدیده‌های گوناگون چگونه روی می‌دهند، تجربه‌ای بسیار چالش‌برانگیز اما در‌عین‌حال بسیار ارزشمند است.

  «کارل بری شارپلس» شیمی‌دان آمریکایی و برنده جایزه نوبل امسال، برای پژوهش درباره واکنش‌های اکسیداسیون فعال‌شده با کاتالیزگرهای کایرال به همراه «ریوجی نویوری» و «ویلیام نولز»، جایزه نوبل شیمی سال ۲۰۰۱ را نیز دریافت کرده بود. شارپلس در فیلادلفیای پنسیلوانیا به دنیا آمد. او در ۱۹۶۳ تحصیلات خود را در کالج دارتموث آغاز و در سال ۱۹۶۸ دکترای خود در رشته شیمی آلی را از دانشگاه استنفورد دریافت کرد. او پس از آن با «جیمز پی کولمن»، به تحقیق در مقطع فوق دکترا در دانشگاه استنفورد(۱۹۶۸-۱۹۶۹) ادامه داد و در زمینه شیمی آلی فلزی پژوهش کرد. شارپلس بعدها به دانشگاه هاروارد (۱۹۶۹-۱۹۷۰) رفت و در آزمایشگاه کنراد ای. بلاچ به آنزیم‌شناسی پرداخت.

  «کارولین آر. برتوزی» از دانشگاه استنفورد، که بیشتر دوران کاری درخشان خود را صرف ابداع روش‌هایی برای درک دسته‌ای مهم، اما دست‌نیافتنی از مولکول‌های پوشیده‌شده از قند کرده، یکی دیگر از برندگان امسال جایزه نوبل شیمی است. او شیمی‌دان اهل ایالات متحده آمریکاست. شهرت او به دلیل فعالیت در زمینه شیمی بیواورتوگونال است. کارولین برتوزی به دلیل اختراع روش‌هایی برای اصلاح شیمیایی مولکول‌ها در موجودات زنده و سلول‌ها، بدون آسیب‌رساندن به آنها، معروف شده است. برتوزی این واکنش‌ها را شیمی بیواورتوگونال نام‌گذاری کرده است. محققان از این واکنش‌ها در ابداع داروهای جدید استفاده می‌کنند. او از سال ۲۰۰۵ عضو آکادمی ملی علوم بوده است و اوایل سال جاری جایزه ولف را دریافت کرد. کارولین نیز در مصاحبه‌ای تلفنی با آدام اسمیت می‌گوید که نمی‌تواند از فکر‌کردن به همه زنانی که قبل از او بوده‌اند و فرصتی برای شناخته‌شدن نصیب آنها نشده، دست بکشد. با این حال نگاه او به آینده روشن است و تصریح می‌کند: «من درمورد گسترش علم و فرهنگ آن بسیار خوش‌بین هستم». او درمورد احساسش از دریافت این جایزه می‌گوید: «برای من واقعا هیجان‌انگیز است که در فهرست برندگان باشم، در همان فهرستی که بری شارپلس و مورتن ملدال هم در آن هستند. این دو نفر قهرمانان من در شیمی هستند. فعالیت‌های بری شارپلس، از زمانی که فارغ‌التحصیل شده بودم، من را مسحور می‌کرد. من همچنین فعالیت‌های مورتن ملدال را زمانی که از مدرسه فارغ‌التحصیل شدم و پیش از انتشار مقاله منحصربه‌فردش درمورد «شیمی کلیک» مطالعه می‌کردم؛ بنابراین اینها افرادی هستند که من سال‌هاست از آنها می‌آموزم. بودن در میان آنها یک افتخار بزرگ برای من است». کارولین برتوزی شخص مبتکری است. او شیمی بیواورتوگونال را در سال ۲۰۰۳ معرفی و چندین شرکت‌ راه‌اندازی کرده‌ است و به نظر می‌رسد انرژی زیادی برای طی‌کردن مسیرهای جدید دارد. او در پاسخ به این پرسش که چه چیزی چنین اشتیاقی را در شما به وجود می‌آورد؟ می‌گوید: «من عاشق شیمی آلی و مجذوب زیست‌شناسی‌ هستم. من هم مانند همه، در میان اعضای خانواده و دوستان نزدیکم، کسانی دارم که از بیماری‌هایی رنج می‌برند که قابل درمان نیستند؛ بنابراین همیشه امید داشتم که به‌عنوان یک دانشمند بتوانم برای کمک به آنها کارهایی انجام دهم که ممکن است به نفع سلامت انسان باشد». او درمورد اهمیت علم شیمی می‌گوید: «شیمی علم مرکزی است. این یک حوزه هیجان‌انگیز در علم برای افرادی است که می‌خواهند در زیست‌شناسی و پزشکی و مواد و آب‌وهوا و پایداری تأثیر بگذارند. شیمی برای همه‌ این موارد بسیار اهمیت دارد. وقتی جهان به مشکل بر‌می‌خورد، شیمی ناجی است و همه‌گیری کووید۱۹ یک نمونه عالی از آن است؛ بنابراین من فکر می‌کنم بتوانم تصویر عمومی هیجان‌انگیزتر و مثبت‌تری از شیمی ایجاد کنم»؛ اما نکته مهم دیگر آن است که برتوزی هشتمین زنی است که برنده جایزه نوبل شیمی شد. او در این زمینه می‌گوید: «این موضوع قطعا بر اهمیت این رخداد می‌افزاید؛ اما من نمی‌توانم از فکر‌کردن به تمام زنانی که پیش از من بوده‌اند دست بکشم، کسانی که کارهای دیدنی و مهمی انجام داده‌اند؛ اما فرصتی برای شناخته‌شدن نداشته‌اند. من عاشق این هستم که تعداد این افراد افزایش پیدا کند. من برخی از زنان دیگر را می‌شناسم که با جوایز نوبل شناخته شده‌اند و مطمئنم که در آینده تعداد این افراد بیشتر خواهد شد. منظور من این است که زنان دانشمند شگفت‌انگیز زیادی وجود دارند و فکر می‌کنم ما از آنها بیشتر خواهیم دید و شنید».