Cercetarea lumii la nivel molecular este dificilă. Dar încercarea de a se concentra pe molecule în mișcare este o sarcină și mai descurajantă. Premiul Nobel pentru Chimie din acest an onorează munca a trei oameni de știință care au dezvoltat o tehnică de înghețare a blocurilor minuscule ale vieții și de a le studia de aproape.
Continut Asemanator
- Omul care a inventat nitroglicerina a fost îngrozit de dinamită
În chimie, structura se referă adesea puternic la funcția unei molecule și, prin aceasta, examinând intim structurile care compun toate mediile vieții - de la viruși la plante la oameni - cercetătorii pot fi capabili să lucreze spre tratamente și remedii mai bune pentru boală.
„O imagine este o cheie pentru înțelegere”, se arată în comunicatul de presă al Academiei Regale Suedeze de Științe care anunță premiul.
Începând cu anii 1930, microscopurile electronice - în care se folosesc grinzi de electroni pentru a imagina detaliile minime ale obiectelor - au permis oamenilor de știință să vadă cele mai mici părți ale lumii noastre. Dar această tehnologie nu este ideală atunci când vine vorba de studierea structurilor organismelor vii, relatează Laurel Hamers pentru Science News .
Pentru ca microscopul electronic să funcționeze corect, eșantionul trebuie să fie într-un vid, care usucă țesuturile vii și poate denatura unele dintre structurile pe care oamenii de știință speră să le studieze. Eșantionul este bombardat și cu radiații nocive. Alte tehnici, cum ar fi cristalografia cu raze X, nu pot imagina viața în starea sa naturală, deoarece necesită moleculele de interes să rămână cristalizate rigid.
Pentru biologul molecular scoțian Richard Henderson, aceste restricții erau pur și simplu de neconceput să privească moleculele care formează celulele vii. Începând cu anii 70, el a dezvoltat o tehnică folosind un microscop electronic pentru a imagina o proteină până la nivelul atomic, relatează Erik Stokstad, de la Știință . Microscopul a fost setat la puteri reduse, ceea ce a creat o imagine încețoșată care ar putea fi editată ulterior într-o rezoluție mai mare, folosind tiparele repetitive ale moleculei ca ghid.
Dar dacă eșantioanele nu ar fi repetitive? Acolo a venit biofizicianul german Joachim Frank. El a dezvoltat o tehnică de procesare pentru a crea imagini ascuțite în 3 dimensiuni ale moleculelor care nu se repetă. El a luat imaginile cu putere redusă în multe unghiuri diferite, apoi a folosit un computer pentru a grupa obiecte similare și a le ascuți creând un model 3D al moleculei vii, relatează Kenneth Chang din New York Times .
La începutul anilor 1980, biofizicianul elvețian Jacques Dubochet și-a dat seama de o modalitate de a utiliza probe umede sub vidul microscopului electronic. El a descoperit că ar putea îngheța rapid apa în jurul moleculelor organice, care le-au păstrat forma și structurile sub atragerea distorsionantă a vidului.
Împreună, aceste tehnici au „deschis în esență un fel de zonă nouă, anterior neaprobabilă a biologiei structurale”, a declarat Henderson despre microscopie crio-electronică într-un interviu acordat lui Adam Smith de la Nobel Media.
De la descoperirile lor, oamenii de știință au lucrat pentru a rafina în mod continuu rezoluția acestei tehnici, permițând imagini și mai detaliate ale celor mai mici molecule organice, relatează Ben Guarino, de la Washington Post . Tehnica a găsit o utilizare largă în biologia moleculară și chiar în medicină. De exemplu, în urma devastatoarei epidemii de virus Zika, cercetătorii au putut determina rapid structura virusului cu microscopie crio-electronică, care poate ajuta la producerea de vaccinuri.
"Această descoperire este ca Google Earth pentru molecule", spune Allison Campbell, președintele Societății Chimice Americane, relatează Sharon Begley de la STAT. Folosind această microscopie crio-electronică, cercetătorii pot acum face zoom pentru a examina cele mai mici detalii ale vieții de pe Pământ.
