جايزه نوبل آمريكایی برندگان خود را شناخت

به گزارش شرق، این افراد برندگان جایزه امسال بودند: پنج زیست‌شناس مولکولی که در زمینه ژنتیک و زیست‌شناسی سلولی فعالیت می‌کنند و هر کدام سه میلیون دلار دریافت کردند، یک ریاضی‌دان، سه نفر از نظریه‌پردازان «ریسمان» که یک جایزه سه‌میلیون‌دلاری را بین خود تقسیم می‌کنند و یک گروه شامل هزارو ١٥ فیزیک‌دان که روی آشکارساز امواج گرانشی لیگو (LIGO) فعالیت می‌کنند و یک جایزه سه‌‌میلیون‌دلاری ویژه نیز به آنها اهدا شده است.

علاوه بر این، شش جایزه کوچک‌تر به نام «افق‌های جدید» (New Horizons) به ارزش کلی ٦٠٠‌ هزار دلار به ١٠ نفر از محققان جوان که در ابتدای راه پژوهش و تحقیق علمی هستند، پرداخت شد. دو دانش‌آموز دبیرستانی نیز به دلیل ساخت فیلم‌های علمی، هرکدام ٤٠٠‌ هزار دلار دریافت کردند.

در ادامه نگاهی داریم به این بنیاد و فعالیت‌های آن و همچنین با برندگان و دستاوردهای علمی آنان آشنا می‌شویم.

بنیاد پیشرفت
«بنیاد پیشرفت» را جمعی از ثروتمندان دنیای علم و فناوری پایه‌گذاری کردند: «سرگئی برین» از گوگل، «آن وژکیکی» از «andMe٢٣»، «جک ما» از علی‌بابا و همسرش، «کتی ژانگ»؛ «یوری میلنر»، کارآفرین اینترنتی و همسرش «جولیا میلنر» و «مارک زاکربرگ» از فیس‌بوک و همسرش «پریسیلا چان». فکر اهدای چنین جایزه‌ای، سال ٢٠١٢ به ذهن آقای میلنر رسید. وی پیشنهاد کرد به هر کدام از ٩ نفر از فیزیک‌دانان نظری برگزیده، مبلغ سه میلیون دلار پرداخت شود.

 وی بر این باور است که فیزیک‌دانان، از ستاره‌های موسیقی راک چیزی کم ندارند و شایسته است همانند آنان درآمد داشته باشند و جشن باشکوهی به افتخار آنان برگزار شود. با گذشت چندین سال، حامیان دیگری هم به این طرح پیوستند و علاوه بر این، به متخصصان علوم زیستی و ریاضیات هم جوایزی اهدا می‌شود. کمیته‌ای متشکل از برندگان سال‌های قبل، برندگان سال جاری را انتخاب می‌کند.

در سال‌های اخیر، این جایزه را در جشنواره‌ای که به سبک مراسم اسکار و در مرکز تحقیقات «ایمز» ناسا برگزار می‌شود، به برندگان اهدا می‌کنند. معمولا هم در این مراسم نامدارانی از هالیوود شرکت دارند. در مراسم امسال نیز «مورگان فریمن»، «آلیشیا کیز» و «جرمی آیرونز» حضور داشتند.

فیزیک بنیادی
امسال در زمینه فیزیک، دو جایزه مختلف اهدا شد. میلنر، بنیان‌گذار و مؤسس «بنیاد پیشرفت» در ماه می‌ اعلام کرد یک جایزه سه‌میلیون‌دلاری ویژه را به مجریان طرح لیگو اهدا می‌کند. طرح «لیگو» (LIGO به معنی رصدخانه تداخل‌سنجی لیزری امواج گرانشی) سال گذشته توانست امواج گرانشی حاصل از برخورد سیاه‌چاله‌ها را شناسایی کند. یک‌سوم از کل مبلغ این جایزه (یعنی یک‌ میلیون دلار) به سه نفر از مدیران و سرپرستان این طرح پژوهشی شامل «رونالد دبلیو پی‌درور»، «کیپ اس. تورن» و «راینر وایز» اهدا می‌شود.

دو‌ میلیون دلار باقی‌مانده دیگر نیز بین هزارو ١٢ دانشمند فعال در این طرح تقسیم می‌شود. اما جایزه اصلی بخش فیزیک بنیاد پیشرفت، امسال به سه فیزیک‌دانی اهدا شد که دستاوردهای بسیار مهمی در زمینه «نظریه ریسمان» یا «نظریه تار» عرضه کردند. هرچند اثبات نشده است اما گفته می‌شود نظریه تار می‌تواند مبنای «نظریه همه‌چیز» باشد.

چنین نظریه‌ای در صورت وجود می‌تواند همه پدیده‌های عالم از سیاه‌چاله گرفته تا کل جهان را تفسیر کند و توضیح دهد. این سه فیزیک‌دان عبارت‌اند از: «اندرو استرومینگر» و «کامران وفا» از دانشگاه هاروارد و «جوزف پولچینسکی» از مؤسسه فیزیک نظری کاولی در دانشگاه کالیفرنیا در سانتاباربارا. طبق نظریه ریسمان، همه نیروها و ذرات طبیعت از رشته‌های کوچکی تشکیل شده‌اند که پیوسته در حال ارتعاش هستند.

دکتر «پولچینسکی» در سال ١٩٩٥ نشان داد این نظریه شامل اشیا از دوبعدی یا چندبعدی دیگری است به نام «برین» (branes). برین کوتاه‌شده واژه «membrane» به معنی پوسته، لایه یا غشاست. ارائه این نظریه به تولد شاخه کاملا جدیدی از کیهان‌شناسی منجر شده است. در این شاخه از کیهان‌شناسی، برین‌ها جهان‌هایی جزیره‌ای هستند که در ابعاد بالاتر فضا شناورند؛ درست مثل یک برگ درخت که در حوض ماهی‌ها شناور است. این برین‌ها یا جهان‌های جزیره‌ای ممکن است با یکدیگر برخورد کنند یا اینکه از راه ابعاد بالاتر با یکدیگر برهم‌کنش داشته باشند.

دکتر «استرومینگر» و دکتر «وفا» در محاسبات مشهوری که سال ١٩٩٦ انجام دادند، توانستند با استفاده از نظریه تار، محتوای اطلاعات یا انتروپی یک سیاه‌چاله را محاسبه کنند. نتایج این محاسبه، پیش‌بینی‌های «استیون هاوکینگ» را تأیید کرد. «هاوکینگ» پیش از آن، با استفاده از روشی تقریبی نشان داد که ممکن است اطلاعات از سیاه‌چاله‌ها نشت کند و در نهایت هم سیاه‌چاله منفجر شود.

ریاضیات
«ژان بورگین»، ریاضی‌دان مؤسسه پژوهش‌های پیشرفته در پرینستون نیوجرسی، در یک دوره ٤٠ساله، به بررسی دشوارترین مسئله‌های ریاضی در حوزه‌های بسیار مختلف پرداخت و به طور متوسط هر سال ١٠ مقاله منتشر می‌کرد. از جمله برخی از کارهای اخیر وی می‌توان به «قضیه تفکیک» اشاره کرد. این قضیه نوعی تعمیم بسیار انتزاعی از قضیه فیثاغورس است که برای امواج نوسان‌کننده مانند امواج نور یا امواج رادیویی به کار می‌رود.

فیثاغورس با ارائه یک رابطه ریاضی نشان داد طول دو ضلع کوتاه‌تر یک مثلث قائم‌الزاویه به طول وتر آن مثلث مربوط است. قضیه تفکیک هم که دکتر «بورگین» و «سیپریان دیمیتر» از دانشگاه ایندیانا آن را اثبات کردند، رابطه مشابهی را درباره برهم‌نهی امواج نشان می‌دهد.

علوم زیستی
«استفن جی. الج» ٦٠ساله، استاد ژنتیک و پزشکی در مدرسه پزشکی هاروارد و بیمارستان بریگام و زنان در بوستون است. دلیل اهدای جایزه بنیاد پیشرفت به وی آن است که وی با انجام پژوهش‌هایی دریافت «چگونه سلول‌ها تخریب دی‌ان‌ای خود را حس می‌کنند و چگونه نسبت به این پدیده واکنش نشان می‌دهند».

دانستن این موارد می‌تواند به ابداع یا توسعه روش‌های درمان سرطان کمک کند. دکتر «الج» می‌گوید دی‌ان‌ای پیوسته در معرض حمله است اما در‌عین‌حال توانایی‌هایی دارد که خودش آن را نوعی هوش شیمیایی توصیف می‌کند. دی‌‌ان‌ای با استفاده از این توانایی، می‌تواند پیوسته یکپارچگی و سلامت خود را زیر نظر بگیرد و مکانیسم‌های دفاعی متنوعی را فعال کند. علایق و دلبستگی‌های پژوهشی او بسیار گسترده و متنوع است. او و تیمش در سال ٢٠١٥ اعلام کردند آزمایش جدیدی را ابداع کرده‌اند که با استفاده از فقط یک قطره خون هر فرد، می‌تواند تقریبا همه ویروس‌هایی را که وی به آن مبتلا شده است، آشکار کند.

دانشمندان دیگر توانایی‌ها، کاربردها و اهمیت این آزمایش را درک کردند. برای مثال دانشمندان حدس می‌زنند با استفاده از این روش آزمایشی می‌توان الگو یا چگونگی گسترش انواع بیماری‌ها بین جمعیت‌های مختلف را ردیابی کرد یا دریافت چگونه ویروس‌ها فعالیت می‌کنند و چگونه سیستم ایمنی بدن به این ویروس‌ها واکنش نشان می‌دهد و در نتیجه چگونگی ابتلا و درمان بیماری‌های مزمن و سرطان‌ها را درک کرد. در سال گذشته، دکتر «الج» برنده یک جایزه بزرگ دیگر به نام جایزه لاسکر نیز شده بود. اغلب این جایزه را جایزه نوبل آمریکایی توصیف می‌کنند.

«هری اف. نولر» برای تعیین ساختار ریبوزوم‌ها بسیار تلاش کرد و اهمیت آر‌ان‌ای در این مکانیسم را دریافت. ریبوزوم‌ها مثل کارخانه‌ای در درون سلول هستند که پروتئین می‌سازند. این ریبوزوم‌ها مانند ظرفی پر از نوارهای پلاستیکی و سیم‌پیچ هستند. اما دانشمندان با رمزگشایی از چگونگی پیچ‌و‌تاب آنها و همچنین چگونگی روی هم قرارگرفتن لایه‌ها، بهتر می‌توانند درک کنند که رمزهای ژنتیک چگونه ترجمه می‌شوند.

دکتر «نولر» زیست‌شیمی‌دان و مدیر مرکز زیست‌شناسی مولکولی آر‌ان‌ای در دانشگاه کالیفرنیا در سانتاکروز است. او و همکارانش با استفاده از روش کریستالوگرافی (بلورنگاری) پرتو ایکس، اولین تصویر از ساختار مولکولی ریبوزوم را به دست آوردند. علاوه بر این، کار آنها نشان داد که ریبوزوم‌ها، ریبوزیم نیز هستند. ریبوزیم‌ یک نوع مولکول آران‌ای است که می‌تواند انجام واکنش‌های شیمیایی را تسهیل کند. در این مورد خاص هم، ریبوزیم‌ها کمک می‌کنند اسیدهای آمینه با هم ترکیب و پروتئین تولید شود.

«رولند ناس»، استاد زیست‌شناسی تکوینی در دانشگاه استنفورد و محقق مؤسسه پزشکی هوارد هیوز است. وی در کشف اولین ژن «Wnt» در سال ١٩٨٢ نقش داشت. این ژن بخشی از مسیر سیگنال‌دهی Wnt بزرگ‌تر است که در تکوین جنین، سلول بنیادی، رشد استخوان و پیشرفت سرطان نقش بسیار مهمی ایفا می‌کند. این ژن همچنین در ارتباط بین‌سلولی در افراد بالغ و همچنین جنین‌های درحال‌رشد، نقش بسیار مهمی دارد.

مسیر سیگنال‌دهی Wnt در همه شاخه‌های قلمرو حیوانات وجود دارد. این مسیر سیگنال‌دهی در پدیده‌های بسیار مختلف و متفاوت وجود دارد، از آغاز و پدیدآمدن سرطان سینه در موش‌ها گرفته تا کمک به هماهنگی اجزای بدن مگس میوه. به همین دلیل این پدیده به بخش بسیار مهمی از جنبه‌های گوناگون زیست‌شناسی تبدیل شده است زیرا آبشار مولکولی که این پدیده سرازیر می‌کند، بر رشد کل اکوسیستم بدن تأثیر می‌گذارد.

دکتر «هدی زغبی»، استاد مغز و اعصاب در کالج پزشکی بیلور، محقق مؤسسه پزشکی هوارد هیوز و مدیر مؤسسه تحقیقات عصب‌شناسی جان و دان دانکن در بیمارستان کودکان تگزاس است. وی کشف کرد که یک جهش در ژنی به نام «SCA١» باعث بیماری«Spinocerebellar ataxia» می‌شود که نوعی بیماری مخرب عصبی است. این بیماری باعث می‌شود افراد کنترلی روی دست‌ها و پاها نداشته باشند و توانایی تکلم را از دست بدهند. تخمین می‌زنند که هم‌اکنون حدود ١٥٠‌ هزار نفر فقط در آمریکا به این بیماری مبتلا هستند. تاکنون درمانی برای این بیماری پیدا نشده و در نهایت باعث مرگ فرد می‌شود.

اما درک و شناخت عمیق‌تر چگونگی پدیدآمدن یا گسترش این بیماری شاید به یافتن راهی برای مقابله با این بیماری منجر شود. یافته‌های دکتر «زغبی»، به ارائه راهکارهایی برای مبارزه با این بیماری کمک کرده است. علاوه بر این، دکتر «زغبی»، در کشف عامل یکی دیگر از بیماری‌های عصبی، به نام «سندرم رت» نیز نقش داشته است. این بیماری فلج‌کننده بیشتر دختران جوان را مبتلا می‌کند و در بسیاری از موارد موجب مرگ بیمار می‌شود.

هرساله حدود‌ هزار مورد از ابتلا به این بیماری گزارش می‌شود. گروه دکتر «زغبی» مدت ١٦ سال در جست‌وجوی عامل این بیماری بود و در نهایت هم دریافت یک جهش در ژنی به نام «MECP٢» موجب این بیماری می‌شود. او با شناسایی این ژن، دریافت که ژن یادشده نقش مؤثری در ابتلا به دیگر اختلالات عصبی نیز دارد و به این ترتیب یک نقطه شروع برای مبارزه با این بیماری‌ها به دست آمد.

«یوشینوری اوسومی»، زیست‌شناس سلولی و استاد افتخاری مؤسسه تحقیقات نوآورانه در مؤسسه فناوری توکیو در ژاپن است. وی در درک چگونگی بازیافت اجزای سلول‌ها (که این پدیده را با نام «اتوفاژی» یا «خودخواری» می‌شناسیم)، پیش‌گام بود. وی اطلاعات خود را از آزمایش‌هایی که در دهه ١٩٩٠ روی مخمرها انجام داد، به دست آورد. اندامک‌ها، پروتئین‌ها و مولکول‌های دیگر موجود در سلول‌ها، پیوسته آسیب می‌بینند و فرسوده می‌شوند، به‌ویژه هنگام انجام پدیده تقسیم سلولی.

وقتی بیش از اندازه زباله در سلول تولید و انباشته می‌شود، همین زباله‌ها می‌تواند همانند یک سم، باعث مرگ سلول شوند. علاوه بر این، اتوفاژی یا خودخواری ابزاری است که سلول از آن برای سوخت‌گیری و تأمین انرژی هنگام گرسنگی‌های طولانی‌مدت استفاده می‌کند. در هنگام اتوفاژی، سلول کیسه‌های زباله داخلی به نام «اتوفاگوزوم» تولید می‌کند که زباله‌ها را در خود نگه‌ می‌دارد. اتوفاگوزوم با یک غشای دولایه، خوب بسته‌بندی و مهر و موم می‌شود تا زباله‌ها را به‌خوبی در خود نگه دارد. سپس در مرحله بعد به اندامک‌هایی به نام لیزوزوم جفت می‌شود. این اندامک، آنزیم‌هایی دارد که هر چیزی را که در آن وجود داشته باشد، حل و هضم می‌کند.

محققان بر این باورند که نقص در اتوفاژی موجب ابتلا به دیابت نوع دوم و انواع خاصی از سرطان، همچنین بیماری آلزایمر و پارکینسون می‌شود. علاوه بر این، دانشمندان بر این باورند که درک بهتر این پدیده موجب می‌شود روند پیری را بهتر بفهمیم. گفتنی است دکتر «اوسومی» همین امسال، جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی را برای بیان اهمیت خودخواری سلول‌ها به دست آورد.

افق‌های نو
علاوه بر جایزه‌های بزرگ سه‌میلیون‌دلاری، شش جایزه صد‌هزاردلاری نیز به برندگان اهدا می‌شود که «افق‌های نو» نام دارد. سه جایزه در رشته فیزیک و سه جایزه هم در ریاضیات اهدا می‌شود.

برندگان جوان این جایزه‌ها عبارت‌اند از:
«آسیمینا آروانتیکا» از مؤسسه فیزیک نظری پریمتر در اونتاریوی کانادا، «پیتر گراهام» از استنفورد و «سورجیت راجندران» از دانشگاه کالیفرنیای برکلی که این سه در یک جایزه شریک‌اند. «سیمونه گیومبی» از پرینستون و «ژی یین» از هاروارد نیز جایزه دیگری را به اشتراک دریافت کردند. یک جایزه صد‌هزاردلاری هم به «فرانس پرتوریوس» از پرینستون اهدا شد.

برندگان افق‌های نو در رشته ریاضیات هم عبارت‌اند از: «محمد ابوزید» از دانشگاه کلمبیا، «هوگو دامینیل کاپین» از دانشگاه ژنو و «بنیامین الیاس» از دانشگاه اورگان و «گوردی ویلیامسون» از دانشگاه کیوتو.