물리학 '장인' 세 명이 화학상을 받았나요?

보이지 않는 세계를 보는 것은 언제나 과학적 탐구의 목표였습니다. 그런데 어떻게 만나요? 이론과 도구 개선 중 어느 것이 먼저입니까?

예를 들어 양자론은 실천과 인지에 혁명을 일으키는 대표적인 개념이다. 도구의 발전도 비슷한 혁명을 가져올 것인가? 2017년 노벨 화학상에서는 이 문제에 대해 설명했습니다.

영국 과학자 리처드 헨더슨(Richard Henderson), 미국 과학자 요아킴 프랭크(Joachim Frank), 스위스 과학자 자크 뒤보셰(Jacques Dubochet)가 저온 현미경 분야에 기여한 공로로 노벨상을 수상했습니다.

이 소식이 알려지자 과학계에서는 농담으로 물리학에 종사하는 '장인' 3명이 화학상을 받았다는 말이 나왔다. 과학계는 세 가지의 지속적으로 개선된 기술을 사용하여 형태를 파괴하지 않고 고해상도로 용액 내 생체분자의 구조를 결정했으며 이는 생화학에 혁명적인 영향을 미친 획기적인 발전이었습니다.

화학상 선정위원회 위원인 피터 브레진스키(Peter Brzezinski)가 말했듯이, 올해 화학상은 학제간 연구의 전형적인 예이며, 과학적 발견에서 기술이 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다.

"전자현미경의 창시자" - Henderson

"저는 항상 뭔가 흥미롭고 잘하면 어떤 단계에서는 자신이 좋아하는 일을 하게 될 것이라고 생각해 왔습니다. 좋은 보상을 받으세요." 영국 케임브리지 대학의 분자생물학자인 헨더슨(Henderson)은 몇 년 전에 예측을 했고, 그 예측이 오늘 실현되었습니다.

헨더슨은 1945년생이다. 전자현미경 분야의 선구자 중 한 명인 동시에 생물물리학자이기도 한 그는 생화학 분야를 물리학자의 독특한 시각으로 보면 언제나 얻을 수 있는 것이 있을 것이다. 통찰력. 사고방식이 다릅니다. "제가 하는 연구는 반복되지 않고 항상 새로운 것이 있기 때문에 매력적인 취미라고 생각합니다."

연구를 취미로 한다는 것은 놀이를 좋아하고 호기심이 많은 어린아이와 같습니다. 1990년대에 Henderson은 전통적인 전자현미경을 개선하고 원자 해상도의 이미지를 얻으려는 영감을 받았습니다. 이를 통해 사람들은 극히 미시적인 수준에서 세상을 볼 수 있습니다.

연구만이 헨더슨의 유일한 취미는 아닙니다. 그는 개 산책, 카약 타기, 와인 마시기, 손자와 축구하기를 좋아하며 항상 영화광이었습니다.

“좋은 교육을 받고 다른 활동에 참여할 시간을 가질 수 있어서 행운이었습니다.” 헨더슨은 여러 친구들과 함께 클래식 자동차를 수집하고 수리하는 데 종종 많은 시간을 보낸다고 말했습니다. 1948년 클래식 자동차를 타고 스코틀랜드를 여행한 적이 있습니다.

"크로스오버 마법사" - 프랭크

77세의 독일계 미국인 과학자인 프랭크는 현재 컬럼비아 대학교 생명과학과 교수입니다. 그의 주요 공헌은 1970년대와 1980년대에 전자 현미경의 흐릿한 2차원 이미지를 선명한 3차원 이미지로 합성할 수 있는 이미지 합성 알고리즘을 개발한 것입니다.

프랭크는 물리학에 깊은 배경을 갖고 있으며, 물리학자라고 해도 과언이 아니다. 독일 대학에서 금의 녹는점에서의 전자회절을 연구하다가 박사과정 때 X선 결정학을 접하게 되었고, 독일의 유명한 전자현미경학자인 호페 박사 밑에서 공부하다가 인연을 맺게 되었습니다. 전자현미경으로.

프랭크는 1970년 독일 뮌헨 공과대학에서 박사학위를 받은 뒤 2년 동안 NASA 제트추진연구소를 비롯해 미국 최고의 여러 연구소를 여행할 수 있는 자금을 받았다. 그는 제트추진연구소에서 근무하면서 이미지 처리 기술을 배우기로 결정했습니다. 그 당시 그는 자신의 이러한 교훈이 미래에 화학과 관련될 것이라고는 전혀 상상하지 못했습니다.

이후 프랭크는 영국 케임브리지대학교에서 전자광학 연구에 종사했다. 몇 년 후, 그는 미국에 정착하여 전자현미경과 관련된 공중보건 연구에 참여했습니다. 그의 풍부한 “국경을 넘는” 학문적 경험은 그의 성장에 큰 도움이 되었습니다.

프랭크는 결정화 없이 3차원 단백질 구조 분석 기술을 달성하기 위해 일련의 이미징 알고리즘을 개발하고 소프트웨어를 작성했습니다. 특히 그는 리보솜의 3차원 재구성에 있어 일련의 중요한 선구적인 연구를 수행했습니다. 불행하게도 그는 리보솜의 구조를 분석하여 노벨상을 수상한 과학자 중에는 포함되지 않았습니다. 이제 그는 극저온현미경 분야에서 당연한 노벨상을 수상했습니다.

"과학적 철학자" - Du Bochet

Henderson과 Frank가 기본 이론 실천과 알고리즘 재구성에 기여했다면 75년 역사의 스위스 로잔 대학교는 Jacques Dubochet 교수에게 영예를 안겨줍니다. 샘플 생산에 선구적인 기여를 했습니다.

1980년대 DuBochet은 생체분자를 자연적인 형태로 유지하기 위해 액체 물을 유리 상태로 빠르게 동결시키는 기술을 발명했습니다. 일반인의 관점에서 말하면, 일단 생물학적 세포 속의 물이 얼면 얼어붙을 것이고, 이 얼음 결정은 세포 안에 있는 다양한 물질의 원래 형태를 파괴할 것입니다. 이 물을 유리질 상태로 바꾸면 세포 내 다양한 ​​분자가 전자현미경으로 관찰할 수 있도록 그대로 유지됩니다.

Du Bochet의 획기적인 연구와 저온 스테이지 기술 개발로 저온 극저온 전자 현미경 기술이 공식적으로 홍보되었습니다. 2015년에 이 성과는 동료들에 의해 "노벨상을 받을 만한 성과"로 간주되었습니다.

뒤보셰는 과학자일 뿐만 아니라 '철학자'이기도 하다. 은퇴 후 그는 블로그에 철학적인 에세이를 자주 썼다. 그는 또한 사회 문제에 많은 관심을 기울이고 과학자가 사회적 책임의식을 갖고 '시민과학자'가 되어야 한다고 주장한다.

그는 '과학자에게 시민이 되기 위한 교육'이라는 제목의 글에서 "훌륭한 과학자가 되기는 어렵고, 좋은 시민이 되는 것은 더욱 어렵다"며 "훌륭한 시민 생물학자가 되려면 약간의 철학과 역사가 필요하다"고 썼다. 경제와 법에 대한 지식이 좀 있어요.”

훌륭한 과학자들에게 엄지손가락을 치켜세웁니다!