בדיקת העולם ברמה המולקולרית קשה. אבל לנסות להתמקד במולקולות בתנועה זו משימה מפחידה עוד יותר. פרס נובל לכימיה השנה מכבד את עבודתם של שלושה מדענים שפיתחו טכניקה להפגת הקפאת אבני הבניין הזעירות של החיים וללימודם מקרוב.
תוכן קשור
- האיש שהמציא ניטרוגליצרין נחרד מהדינמיט
בכימיה, מבנה מתייחס לרוב חזק לתפקוד של מולקולה וכך על ידי בחינה אינטימית של המבנים המרכיבים את כל תחומי החיים - מוירוסים לצמחים ועד לבני אדם - יתכן וחוקרים יוכלו לעבוד לקראת טיפולים ותרופות טובות יותר למחלות.
"תמונה היא מפתח להבנה", על פי הודעה לעיתונות של האקדמיה השבדית המלכותית למדעים המודיעה על הפרס.
מאז שנות השלושים של המאה הקודמת, מיקרוסקופיות אלקטרונים - בהן משמשות קרני אלקטרונים כדי לתאר את הפרטים הקטנים של חפצים - אפשרו למדענים להציץ בחלקים הקטנים ביותר בעולמנו. אבל טכנולוגיה זו אינה אידיאלית כשמדובר בחקר מבנים של אורגניזמים חיים, מדווח לורל האמרס לחדשות המדע .
כדי שמיקרוסקופ האלקטרונים יתפקד כראוי, הדגימה חייבת להיות בוואקום, שמייבש רקמות חיות ויכול לעוות חלק מהמבנים המדענים מקווים ללמוד. המדגם מופגז גם בקרינה מזיקה. טכניקות אחרות, כגון קריסטלוגרפיה של רנטגן, אינן יכולות להציג את החיים במצבן הטבעי מכיוון שהיא מחייבת את המולקולות המעניינות כדי להיות מגובשות בצורה נוקשה.
עבור הביולוג המולקולרי הסקוטי ריצ'רד הנדרסון, ההגבלות הללו פשוט לא היו עבידות להביט במולקולות המרכיבות תאים חיים. החל משנות השבעים פיתח טכניקה באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים כדי לדמות חלבון עד לרמת האטום, מדווח אריק סטוקסטאד ממדע . המיקרוסקופ נקבע לעוצמה נמוכה, מה שיצר תמונה מטושטשת שיכולה מאוחר יותר לערוך לרזולוציה גבוהה יותר תוך שימוש בתבניות החוזרות ונשנות של המולקולה כמנחה.
אבל מה אם הדגימות לא היו חוזרות על עצמן? שם נכנס הביופיזיקאי הגרמני יואכים פרנק. הוא פיתח טכניקת עיבוד ליצירת תמונות חד-ממדיות חדות של מולקולות לא חוזרות. הוא צילם את התמונות בעלות ההספק הנמוך בזוויות רבות ומגוונות, ואז השתמש במחשב כדי לקבץ חפצים דומים ולחדד אותם ביצירת מודל תלת ממדי של המולקולה החיה, מדווח קנת צ'אנג מהניו יורק טיימס .
בתחילת שנות השמונים, הביופיזיקאי השוויצרי ז'אק דובוצ'ט מצא דרך להשתמש בדגימות לחות בוואקום של מיקרוסקופ האלקטרונים. הוא גילה שהוא יכול להקפיא במהירות מים סביב המולקולות האורגניות, ששמרו על צורתם ומבניהם תחת המשיכה המעוותת של הוואקום.
יחד, טכניקות אלו "נפתחו למעשה סוג של תחום חדש, שאינו ניתן לניתוח בעבר לביולוגיה מבנית", אמר הנדרסון על מיקרוסקופיה קריו-אלקטרונית בראיון עם אדם סמית 'מנובל מדיה.
מאז התגליות שלהם, מדענים פעלו לשכלול מתמיד של הרזולוציה של טכניקה זו, ומאפשרים תמונות מפורטות עוד יותר של המולקולות האורגניות הקטנות ביותר, מדווח בן גוארינו מהוושינגטון פוסט . הטכניקה מצאה שימוש נרחב בביולוגיה מולקולרית, ואפילו ברפואה. לדוגמא, בעקבות מגיפת נגיף הזיקה ההרסנית, הצליחו החוקרים לקבוע במהירות את מבנה הנגיף באמצעות מיקרוסקופיה קריו-אלקטרונית, שיכולה לעזור לעבוד בייצור חיסונים.
"תגלית זו דומה ל- Google Earth למולקולות", אומר אליסון קמפבל, נשיא החברה הכימית האמריקאית, מדווח על שרון בגלי מ- STAT. באמצעות מיקרוסקופיה קריו-אלקטרונית זו, החוקרים יכולים כעת להתקרב כדי לבחון את הפרטים הדקים ביותר של החיים על כדור הארץ.
