أعلنت الأكاديمية السويدية الملكية للعلوم فوز كل من العالمين الألماني بنيامين ليزت، والأمريكي ديفيد ماكميلان، بجائزة نوبل في الكيمياء لعام 2021، لدورهما في تطوير طريقة جديدة دقيقة لبناء الجزيئات تُعرف باسم التحفيز العضوي غير المتماثل.
وُلد بنيامين ليزت في ألمانيا عام 1968، وهو يعمل في معهد ماكس بلانك في ألمانيا، أما ديفيد ماكميلان، الاسكتلندي المولد الأمريكي الجنسية، فقد وُلِد في مدينة بيلشيل، شمال لاناركشاير في اسكتلندا عام 1968، ويعمل حالياً في جامعة برينستون بالولايات المتحدة.
التحفيز العضوي غير المتماثل وكيمياء أكثر اخضراراً
ويعتمد التحفيز العضوي غير المتماثل، الذي حصل على جائزة في الكيمياء لعام 2021، على أخذ عمليات البناء الجزيئي إلى مستوى جديد تماماً، فهو لم يجعل الكيمياء أكثر اخضراراً فحسب، بل سهل أيضاً إنتاج جزيئات كيميائية غير متماثلة، فتطوير عوامل التحفيز العضوي باستخدام هذه التفاعلات، ساعد الباحثين على بناء أي شيء بكفاءة أكبر، بدءاً من الأدوية الجديدة، إلى الجزيئات التي يمكنها التقاط الضوء في الخلايا الشمسية.
وبناء الجزيئات هو أحد الفنون الصعبة التي لها تأثير كبير على الأبحاث الصيدلانية وجعل الكيمياء أكثر اخضرارًا؛ إذ يعتمد العديد من مجالات البحث والصناعات على قدرة الكيميائيين على بناء جزيئات يمكنها تكوين مواد مرنة قابلة للتداول، أو تخزين الطاقة في البطاريات أو منع تطور الأمراض، ويتطلب هذا العمل ما يُعرف بعوامل الحفز الكيميائية، وهي مواد تتحكم في التفاعلات الكيميائية ومعدل سرعتها دون أن تصبح جزءًا من المنتج النهائي؛ فعلى سبيل المثال، تقوم العوامل المحفزة في السيارات بتحويل المواد السامة في أبخرة العادم إلى جزيئات غير ضارة، كما تحتوي أجسامنا أيضًا على آلاف المحفزات من الإنزيمات.
اقرأ أيضاً: “جائزة نوبل”.. سر المانشيت الذي حول الديناميت إلى نشر السلام
وبالتالي، فإن المحفزات هي أدوات أساسية للكيميائيين، لكن الباحثين اعتقدوا منذ فترة طويلة أنه من حيث المبدأ، هناك نوعان فقط من المحفزات المتاحة: المعدنية (غير عضوية)، والإنزيمات (عضوية)، ومن هنا تأتي أهمية الدور الذي قام به الفائزان بجائزة نوبل للكيمياء لعام 2012؛ لأنهما في عام 2000، وبشكل مستقل لكلٍّ منهما، طورا نوعًا ثالثًا من عوامل الحفز، يطلق عليه التحفيز العضوي غير المتماثل، ويبني على جزيئات عضوية صغيرة.
وتطور التحفيز العضوي بسرعة مذهلة منذ عام 2000؛ إذ ظل بنيامين ليست وماكميلان رائدَين في هذا المجال، وأظهرا أنه يمكن استخدام المحفزات العضوية لتحريك العديد من التفاعلات الكيميائية، وباستخدام هذه التفاعلات، يمكن للباحثين الآن بناء أي شيء بكفاءة أكبر، من الأدوية الجديدة إلى الجزيئات التي يمكنها التقاط الضوء في الخلايا الشمسية، وبهذه الطريقة تحقق المحفزات العضوية أكبر فائدة للبشرية.
لماذا لم نفكر في الأمر من قبل؟
يقول رئيس لجنة نوبل للكيمياء، يوهان أكفيست، إن هذا المفهوم للحفز الكيميائي بسيط بقدر ما هو مبتكر، والحقيقة هي أن العديد من الناس تساءلوا: لماذا لم نفكر في الأمر من قبل؟
وتحتوي المحفزات العضوية على إطار ثابت من ذرات الكربون، يمكن أن تلتصق به مجموعات كيميائية أكثر نشاطًا، وغالبًا ما تحتوي على عناصر شائعة مثل الأكسجين أو النيتروجين أو الكبريت أو الفوسفور، وهذا يعني أن هذه المحفزات صديقة للبيئة ورخيصة الإنتاج.
اقرأ أيضاً: في ذكرى وفاته.. أهم المحطات في حياة الدكتور أحمد زويل
ويرجع التوسع السريع في استخدام المحفزات العضوية بشكل أساسي إلى قدرتها على دفع عمليات الحفز غير المتماثل في اتجاه محدد يتوافق مع المطلوب من النتائج في التفاعلات الكيميائية، وعندما يتم بناء الجزيئات، غالبًا ما تنتج مركبات صورة طبق الأصل من بعضها ولكنها مختلفة من حيث الخصائص، وغالبًا ما يريد الكيميائيون واحدًا فقط من هذه المركبات، خاصةً عند إنتاج المستحضرات الصيدلانية.
من جهته، قال ليزت، في تصريحات عقب فوزه بالجائزة: سعيد جداً بالفوز بتلك الجائزة، ولقد سألت نفسي بعد علمي بالخبر عما يمكنني فعله بعد الفوز بنوبل للكيمياء، وكانت الإجابة أنه يجب أن تكون لدينا الرغبة في الوصول إلى أقصى نقطة يمكننا الوصول إليها، وفوزي بتلك الجائزة سيكون حافزاً لي ولزملائي في معهد ماكس بلانك في ألمانيا لكي نفعل الكثير.
186 فائزاً بجائزة نوبل في الكيمياء وحجبها 8 سنوات
وتُعد جائزة نوبل للكيمياء إحدى الجوائز التي أوصى بها ألفريد نوبل، مخترع الديناميت، الذي توفي عام 1896، وكانت أولى جوائزها من نصيب العالم الهولندي ياكوبس فانت هوف، الذي حصل عليها عام 1901 لاكتشافه لقوانين الديناميكيات الكيميائية والضغط الأسموزي في المحاليل، وتم حجب الجائزة لثمان سنوات في النصف الأول من القرن الماضي، أعوام 1916، 1917، 1919، 1924، 1933، 1940، 1941، 1942، وتم منح الجائزة بشكل فردي 63 مرة، وتقاسمها فائزان 23 مرة، في حين تمت مشاركتها بين 3 فائزين في 23 مناسبة.
ووفق الموقع الرسمي لجائزة نوبل، فقد تم منح 112 من الجوائز في مجال الكيمياء في الفترة من عام 1901 وحتى عام 2020، ويبلغ إجمالي عدد الحاصلين على الجائزة 186 فائزاً، إذ حصل عليها عالم الكيمياء الحيوية إنجليزي الجنسية فريدريك سانجر مرتين، الأولى عام 1958 لاكتشافه تركيب جزيء الإنسولين، والثانية عام 1980، إذ حصل عليها مع كل من بول بيرج ووالتر جيلبرت، لإسهاماته في تحديد تتابع قواعد الأحماض النووية، وهو الشخص الوحيد حتى الآن الذي يحصد جائزتي نوبل في مجال الكيمياء.
وبلغ متوسط أعمار الحاصلين على جائزة نوبل للكيمياء 58 عاماً، وكان أصغر الحاصلين عليها العالم فريدريك جوليوت، الذي نالها عام 1935، مناصفةً مع زوجته، وهو في عمر 35 عاماً.
رقم قياسي في أعمار الفائزين بجائزة نوبل للكيمياء
وشهد الإعلان عن جائزة نوبل للكيمياء لعام 2019 تحطيم العالم جون بي. جودنوف للرقم المسجل باسم العالِم الأمريكي جون بينيت فين، الذي حصل على جائزة عام 2002 عن عمر 85 عاماً، لأعماله في مجال تطوير أساليب لتحديد وتحليل بنية الجزيئات البيولوجية، حيث بلغ عمر جودنوف، المولود عام 1922، نحو 97 عاماً، ليصبح أكبر الحاصلين على جوائز نوبل بصورة عامة.
وبلغ عدد النساء الحاصلات على جائزة نوبل في الكيمياء 7 سيدات، إذ كانت عالمة الفيزياء والكيمياء البولندية المولد ماري كوري، أول سيدة تحصل عليها بالمشاركة مع زوجها بيير كوري عام 1911؛ لاكتشافهما عنصري البولونيوم والراديوم، وتُعد كوري الوحيدة التي جمعت بين الفوز بجائزة نوبل للكيمياء والفوز بجائزة في فرع آخر، إذ نالت جائزة نوبل للفيزياء عام 1903,
والعجيب أن ابنتها إيرين جوليوت كررت السيناريو نفسه، إذ نالت جائزة نوبل في الكيمياء في عام 1935 مناصفةً مع زوجها فريدريك جوليوت، لاكتشافهما النشاط الإشعاعي الاصطناعي، واختارا الاعتراف بجميل الأم، من خلال إطلاق الوحدة (كوري) لقياس النشاط الإشعاعي، وكذلك إطلاق اسمها على عنصر الكوريوم.
بريطانية مصرية المولد تفوز بجائزة نوبل في الكيمياء
أما الثالثة فهي عالِمة الكيمياء الحيوية مصرية المولد وبريطانية الجنسية، دوروثي كروفوت هودجكن، التي يرجع إليها الفضل في تطوير دراسة البلورات بالأشعة السينية، وقد مُنِحت جائزة نوبل في الكيمياء عام 1964.
وقدمت هودجكن تقنية دراسة البلورات بالأشعة السينية، وهي طريقة تُستخدم لتحديد هياكل ثلاثية الأبعاد من الجزيئات الحيوية، ما ساعدها على التأكد من بنية، أو هيكلة البنسلين، التي وضع فرضياتها العالمان إرنست تشين وإدوارد إبراهام، وبعد ذلك هيكل فيتامين بي 12، ما جعلها تُصبح ثالث امرأة تفوز بجائزة نوبل في الكيمياء.
وقد وُلدت هودجكن في القاهرة في 12 مايو 1910، وهي ابنة لعالمَي الآثار جون كروفوت وجرايس كروفوت، وعاشت أول أربع سنوات من عمرها مع الجالية الإنجليزية في مصر.
كما حصلت على جائزة نوبل في الكيمياء الإسرائيلية أدا يونث، التي نالتها عام 2009، مشاركةً مع الأمريكيين فينكاترامان راماكريشنان، وتوماس ستايتز، لأبحاثهم في مجال تركيب ووظائف الريبوسوم.
وفي العام الماضي، أعلنت الأكاديمية السويدية الملكية للعلوم فوز كل من العالمتين الفرنسية إيمانويل شاربنتييه، والأمريكية جينيفر دودنا، بجائزة نوبل في الكيمياء لعام 2020؛ لابتكارهما تقنية كريسبر 9 لتحرير الجينوم، وجاء فوز العالِمتين بجائزة نوبل لعام 2020 في الكيمياء رقم 112، ليرتفع عدد السيدات الحاصلات عليها إلى 7 عالمات من بين 186 فائزاً.
أحمد زويل أول عربي يفوز بجائزة نوبل في الكيمياء
يُذكر أن العالِم المصري الراحل أحمد زويل هو العالم العربي الوحيد الذي نال جائزة نوبل للكيمياء، وذلك عام 1999، عن ابتكاره كاميرا الفيمتو ثانية، التي تستطيع رصد حركة الجزيئات عند تكوينها، كاشفةً عن الكيفية التي تتشكل بها الروابط الكيميائية في الزمن الحقيقي.
اقرأ أيضاً: «مدينة زويل» تحتل المركز الأول مصريا والعاشر عربيا لعام و6 علماء منها في قائمة الأفضل عالميًا
