Проучването на света на молекулно ниво е трудно. Но опитът да се съсредоточите върху молекулите в движение е още по-страшна задача. Тази година Нобеловата награда за химия отличава работата на трима учени, които разработиха техника за флаш замразяване на дребните градивни елементи на живота и ги изучават отблизо.
Свързано съдържание
- Човекът, който е изобретил нитроглицерина, беше ужасен от динамит
В химията структурата често е силно свързана с функцията на молекулата и така чрез интензивно изследване на структурите, съставляващи всички области на живота - от вируси до растения до хора - изследователите може да могат да работят за по-добро лечение и лечение на болести.
"Картината е ключ към разбирането", се казва в прессъобщението на Кралската шведска академия на науките, обявяващо наградата.
От 30-те години на миналия век електронните микроскопи - в които лъчите от електрони се използват за изобразяване на дребните детайли на обектите - позволяват на учените да видят най-малките части на нашия свят. Но тази технология не е идеална, когато става въпрос за изучаване на структурите на живите организми, съобщава Лоръл Хамерс за Science News .
За да функционира правилно електронният микроскоп, пробата трябва да бъде във вакуум, който изсушава живите тъкани и може да изкриви част от структурите, които учените се надяват да изучават. Пробата също е бомбардирана с вредно излъчване. Други техники, като например рентгеновата кристалография, не могат да представят живота в естественото си състояние, тъй като изискват молекулите, които представляват интерес, да останат твърдо кристализирани.
За шотландския молекулен биолог Ричард Хендерсън, тези ограничения бяха просто неприложими да разгледат молекулите, които съставят живи клетки. Започвайки през 70-те години, той разработва техника с помощта на електронен микроскоп за изобразяване на протеин до атомното ниво, съобщава Ерик Стокстад от Science . Микроскопът е настроен на ниска мощност, което създава размазано изображение, което по-късно може да се редактира в по-висока разделителна способност, използвайки повтарящите се модели на молекулата като ориентир.
Но какво става, ако пробите не се повтарят? Именно там дойде немският биофизик Йоахим Франк. Той разработи техника за обработка, за да създаде резки 3-мерни изображения на неповтарящи се молекули. Той направи изображения с ниска мощност под много различни ъгли и след това използва компютър, за да групира подобни обекти и да ги изостря, създавайки 3D модел на живата молекула, съобщава Кенет Чанг от New York Times .
В началото на 80-те швейцарският биофизик Жак Дюбот измисли начин да използва влажни проби под вакуума на електронния микроскоп. Той откри, че може бързо да замрази водата около органичните молекули, които запазиха формата и структурите си под изкривяването на вакуума.
Заедно тези техники "отвориха по същество един вид нова, по-рано недостъпна област на структурната биология", каза Хендерсън за криоелектронна микроскопия в интервю с Адам Смит от Nobel Media.
След откритията си учените работят за непрекъснато усъвършенстване на разделителната способност на тази техника, което позволява още по-подробни изображения на най-малките органични молекули, съобщава Бен Гуарино от Washington Post . Техниката намери широко приложение в молекулярната биология и дори в медицината. Например, след разрушителната епидемия от вируса Zika, изследователите успяха бързо да определят структурата на вируса с криоелектронна микроскопия, която може да помогне за производството на ваксини.
„Това откритие е като Google Earth за молекули“, казва Алисън Кембъл, президент на Американското химическо дружество, съобщава Sharon Begley от STAT. Използвайки тази криоелектронна микроскопия, изследователите вече могат да увеличават мащаба, за да изследват най-дребните детайли от живота на Земята.
