โลกยกย่องอัจฉริยะ นักวิทย์โนเบล2007

สัปดาห์ที่แล้วคณะกรรมการพิจารณารางวัลโนเบลแต่ละสาขา ได้ประกาศรายชื่อนักวิทยาศาสตร์หลายคนที่ทำคุณประโยชน์ให้แก่มนุษยชาติ

ให้ทราบกันถ้วนทั่วแล้ว ชีวิตและสุขภาพของมนุษย์ทุกวันนี้ล้วนมาจากการอุทิศตนทำงานของนักวิทยาศาสตร์โลกเหล่านี้
เจ้าแห่งเทคนิคตัดต่อยีน

อันดับแรกเปิดตัวด้วยรางวัลโนเบลสาขาสรีระศาสตร์ หรือการแพทย์ ปีนี้มีนักวิทยาศาสตร์ 3 คน ร่วมกันครองรางวัล ได้แก่ มาริโออาร์. คาเพกซี ศาสตราจารย์ด้านพันธุกรรมมนุษย์จากคณะแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัยยูทาห์ โอลิเวอร์สมิธีส์ จากมหาวิทยาลัยนอร์ทแคโรไลนาและ มาร์ตินเจ.อีแวนส์ จากมหาวิทยาลัยคาร์ดิฟฟ์อังกฤษ จากผลงานค้นพบที่สำคัญเกี่ยวข้องกับเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน และเทคนิคตัดต่อดีเอ็นเอในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

การค้นพบเหล่านี้ทำให้เกิดเทคโนโลยีทางการแพทย์ที่สำคัญเช่น การค้นหายีนเป้าหมายในหนูเทคโนโลยีที่นำมาใช้งานแพร่หลายด้านเวชชีวศาสตร์หลายสาขาตั้งแต่งานวิจัยไปจนถึงการพัฒนาวิธีการรักษาแบบใหม่

การค้นหายีนเป้าหมายมักถูกใช้เพื่อปิดการทำงานของยีนตัวใดตัวหนึ่ง เทคนิคดังกล่าวช่วยให้นักวิจัยเข้าใจบทบาทการทำงานของยีนหลายตัวช่วงที่ตัวอ่อนกำลังเติบโต ช่วยให้เข้าใจสรีระวิทยาในตัวเต็มวัย กลไกความชรา และโรค

ปัจจุบันยีนหนูมากกว่า 1 หมื่นยีนผ่านการทดลองปิดการทำงานด้วยเทคนิคนี้ (ครึ่งหนึ่งเป็นยีนที่พบร่วมกันในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม) และนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกพยายามศึกษาการทำงานของยีนโดยวิธีปิดการทำงานของยีนให้ครบทุกตัว

ทั้งนี้ข้อมูลเกี่ยวกับการพัฒนาและการทำงานของร่างกายมนุษย์ตลอดชั่วชีวิตถูกเก็บอยู่ในดีเอ็นเอ และดีเอ็นเอที่ว่านี้จะบรรจุอยู่ในโครโมโซมอีกที โครโมโซมจะอยู่เป็นคู่เสมอ มีรูปร่างคล้ายกับคู่ปาท่องโก๋ ลูกจะได้รับโครโมโซมชุดหนึ่งจากพ่อและอีกชุดจากแม่ โครโมโซมทั้งสองชุดจะแลกเปลี่ยนกันนับตั้งแต่ตัวอ่อนของทารกเริ่มต้นพัฒนา เหตุผลนี้เองทำให้มนุษย์แต่ละคนมีพันธุกรรมบางส่วนที่มีลักษณะเฉพาะของตัวเอง

มาริโอและ สมิธีส์ พบว่า กระบวนการแลกเปลี่ยนข้อมูลดีเอ็นเอสามารถนำมาใช้ดัดแปลงยีนเป้าหมายในเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม และทำการศึกษาเทคนิคการดัดแปลงยีนอย่างต่อเนื่องจนบรรลุเป้าหมาย

ความก้าวหน้าในเทคนิคค้นหายีนเป้าหมายช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถดัดแปลงดีเอ็นเอในคลังพันธุกรรมของหนูได้เกือบทุกแบบจนรู้ถึงบทบาทการทำงานของยีนทั้งช่วงร่างกายปกติและเป็นโรค และผลิตหนูตัดต่อยีนศึกษาโรคคนกว่า 500 ชนิด เช่น โรคหัวใจ โรคประสาทเสื่อม เบาหวาน และมะเร็ง

กำเนิดฮาร์ดดิสก์จิ๋ว

รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปีนี้ ราชบัณฑิตวิทยาศาสตร์แห่งสวีเดน มอบให้นักวิทยาศาสตร์สองคนที่ค้นพบเทคนิคสำคัญย่อฮาร์ดดิสก์ให้เล็กลงแต่จุข้อมูลได้มหาศาล สร้างคุณูปการแก่วงการคอมพิวเตอร์

อัลแบรต์แฟร์ นักฟิสิกส์ฝรั่งเศส และ ปีเตอร์กรุนเบิร์ก ชาวเยอรมันได้รับรางวัลโนเบล สาขาฟิสิกส์ ประจำปี 2550 จากการค้นพบปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์ที่เรียกว่า "ไจแอนท์ แมกเนโตรีซิสแทนต์" หรือจีเอ็มอาร์ ช่วยปฏิวัติเทคนิคการดึงข้อมูลดิจิทัลจำนวนมากๆ บนฮาร์ดดิสก์มาใช้ได้ง่าย และเร็วขึ้น ทั้งยังเป็นเทคนิคอันดับต้นๆ ที่ใช้ในงานด้านนาโนเทคโนโลยี

นับตั้งแต่คอมพิวเตอร์เริ่มเก็บบันทึกข้อมูลลงบนฮาร์ดดิสก์พัฒนาการของฮาร์ดดิสก์รุ่นใหม่นอกจากมีขนาดเล็กลงแล้ว ยังบรรจุข้อมูลได้มากมายมหาศาลกว่าฮาร์ดดิสก์รุ่นเก่าหลายเท่าตัว ไม่ว่าจะเป็น ฮาร์ดดิสก์ขนาด 2.5 นิ้ว ในคอมพิวเตอร์แล็ปท็อป หรือฮาร์ดดิสก์จิ๋วในเครื่องเล่นเอ็มพี 3 ขณะที่ฮาร์ดดิสก์ความจุระดับเทราไบต์ (พันพันล้านไบต์) เป็นวิวัฒนาการล่าสุดที่พัฒนามาให้ใช้งานในบ้าน
ข้อมูลในฮาร์ดดิสก์จัดเก็บกระจายอยู่บนแผ่นแม่เหล็กทิศทางการวางข้อมูลดิจิทัลลงบนแผ่นแม่เหล็ก จำเป็นต้องสอดคล้องกันระหว่างตำแหน่งของตัวเลขฐานสองคือ "ศูนย์" และ "หนึ่ง" อย่างแม่นยำ การเรียกข้อมูลตัวเลขฐานสอง หรือดิจิทัลบนแผ่นแม่เหล็ก มาประมวลผลต้องใช้หัวอ่านฮาร์ดดิสก์สแกนไปตามพื้นที่ต่างๆ ทั่วแผ่นแม่เหล็ก

เมื่อฮาร์ดดิสก์ขนาดเล็กลงพื้นที่บนแผ่นแม่เหล็กจึงเล็กลงด้วย เท่ากับว่า สนามแม่เหล็กของข้อมูลดิจิทัลแต่ละตัว ยิ่งมีกำลังอ่อนลงและอ่านยากลำบากขึ้น ยิ่งข้อมูลอัดกันแน่นมากเท่าไร ก็ยิ่งต้องการเทคนิคการอ่านข้อมูลที่แม่นยำมากขึ้น

นับตั้งแต่ปลายทศวรรษ90 เป็นต้นมา มีเทคนิคใหม่ถูกพัฒนามาใช้เป็นมาตรฐานสำหรับหัวอ่านฮาร์ดดิสก์ การคิดค้นวิธีดังกล่าวเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อพัฒนาการของฮาร์ดดิสก์ที่เล็กลง แต่จุข้อมูลมากขึ้น ดังเห็นได้จาก 2-3 ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยีการอ่านข้อมูลบนฮาร์ดดิสก์ที่ใช้กันอยู่ทุกวันนี้ เป็นผลมาจากการศึกษาผลกระทบเชิงฟิสิกส์ ซึ่งเจ้าของรางวัลโนเบลปีนี้ได้สังเกตเห็นเมื่อ 20 ปีที่แล้ว
แม้ว่าแฟร์ และ กรุนเบิร์ก ต่างแยกกันศึกษาเทคนิค แต่ได้ค้นพบสิ่งที่เรียกว่า "ไจแอนท์ แมกเนโตรีซิสแทนต์" หรือ จีเอ็มอาร์ พร้อมกัน และยังเป็นเทคนิคที่นิยมนำไปใช้งานด้านนาโนเทคโนโลยีด้วยเช่นกัน

ปุ๋ยไนโตรเจนคว้าโนเบลเคมี

สำหรับรางวัลโนเบลสาขาเคมีราชบัณฑิตวิทยาศาสตร์แห่งสวีเดน มอบให้ เกอร์ฮาร์ดเอิร์ทล์ ชาวเยอรมันจากงานศึกษาค้นคว้าด้านเคมีพื้นผิว ศาสตร์ที่ช่วยให้เข้าใจกระบวนการทางเคมีมากมาย เช่น การเกิดสนิมเหล็ก การทำงานของเซลล์เชื้อเพลิง และตัวกำจัดไอเสียของรถยนต์

การศึกษาปฏิกิริยาเคมีพื้นผิวมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมหลายประเภทเช่น การผลิตปุ๋ยเคมี เคมีพื้นผิวสามารถอธิบายได้แม้กระทั่งการทำลายชั้นโอโซน ซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่เกิดบนพื้นผิวของผลึกน้ำแข็งขนาดเล็กในชั้นสตราโทสเฟียร์ และอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์เป็นอุตสาหกรรมอีกประเภทหนึ่งที่พึ่งความรู้ด้านเคมีพื้นผิวเช่นกัน

วิทยาศาสตร์สาขาเคมีพื้นผิวเริ่มเข้ามามีบทบาทในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์เมื่อ40 ปีที่แล้ว เอิร์ทล์ เป็นนักเคมีคนแรกที่สังเกตเห็นศักยภาพของสาขานี้ เขาได้พัฒนาวิธีการใหม่สำหรับเคมีพื้นผิวออกมามากมาย และนำมาใช้ทดลองให้เห็นภาพอย่างชัดเจนถึงปฏิกิริยาทางเคมีที่เกิดกับพื้นผิวของวัตถุ

ศาสตร์ดังกล่าวจำเป็นต้องใช้เครื่องมือสุญญากาศที่ทันสมัยเพื่อสังเกตพฤติกรรมที่เกิดขึ้นในแต่ละชั้นของอะตอมและโมเลกุลบนพื้นผิวโลหะบริสุทธิ์ ทั้งยังสามารถนำมาใช้ทำนายได้อย่างแม่นยำว่าธาตุตัวไหนเข้าได้กับระบบ

อุปสรรคสำคัญประการหนึ่งคือการปนเปื้อนอาจเกิดขึ้นได้ในทุกขั้นตอนการวัด หากต้องการเข้าใจภาพรวมของปฏิกิริยาได้ชัดเจน จำเป็นต้องอาศัยเทคนิคทดลองที่แม่นยำ และผสมผสานกันหลายเทคนิค

เอิร์ทล์ได้ดำเนินการวิจัยอย่างอุตสาหะ ความเข้าใจในศาสตร์ด้านเคมีพื้นผิวสมัยใหม่ที่ศึกษาถูกประยุกต์มาใช้ในงานวิจัยเชิงวิชาการ และการพัฒนากระบวนการเคมีในภาคอุตสาหกรรม กระบวนการฮาเบอร์-โบส ที่เอิร์ทล์พัฒนาถูกนำไปใช้แยกไนโตรเจนออกจากอากาศ เพื่อใช้ในปุ๋ยเคมี

ปฏิกิริยาดังกล่าวมีคุณูปการอย่างยิ่งในทางเศรษฐกิจเนื่องจากไนโตรเจนสำหรับใส่เป็นปุ๋ยให้พืชมักขาดแคลน เอิร์ทล์ ยังได้ศึกษาปฏิกิริยาออกซิเดชั่นของคาร์บอนมอนอกไซด์บนแผ่นแพลทินัม ซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในตัวแคตะไลต์ที่ใช้กำจัดไอเสียในรถยนต์

ที่มา: หนังสือพิมพ์คมชัดลึก