Sorotan: Hadiah Nobel 2017 dalam Bidang Sains

Oleh: Afiq Asri

5 Okt 2017 – Sepanjang minggu ini, Jawatankuasa Hadiah Nobel akan mengumumkan penerima-penerima bagi Hadiah Nobel 2017. Sehingga hari ini, tiga Hadiah Nobel sains – Fisiologi/Perubatan, Fizik, dan Kimia – telahpun dianugerahkan kepada saintis-saintis ulung bagi sumbangan ke arah ‘manfaat terbesar kepada manusia’.

Isnin lalu, Hadiah Nobel Fisiologi/Perubatan bagi tahun 2017 dianugerahkan kepada Jeffrey C. Hall dan Michael Rosbash dari Brandeis University, dan Michael W. Young dari Rockefeller University, atas usaha sepanjang karier mereka dalam merungkai mekanisma molekular bagi ritma sirkadian (Latin: ‘circa’, kitaran, ‘dies’, hari) – proses yang mengawalselia jam biologi dan menyelaraskannya kepada putaran Bumi.

Umum mengetahui bahawa kehidupan di bumi dipengaruhi oleh kitaran siang dan malam – termasuk kitaran tidur, perilaku pemakanan, tahap hormon, suhu badan, tekanan darah, dan metabolisma. Melalui penyelidikan dalam lalat buah (Drosophila melanogaster), Jeffrey Hall dan Michael Rosbash adalah kumpulan terawal yang berjaya mengasingkan gen period, yang mengekod untuk protein PER. Protein ini terkumpul dalam badan pada waktu malam dan didegradasi pada waktu siang, dan terlibat dalam proses-proses yang bersandarkan ritma sirkadian. Mereka juga menemui bahawa pasangan gen–protein ini bersifat laras-sendiri (self-regulating) – suatu konsep yang baru lewat 1980-an.

Michael Young pula menemui gen jam biologi yang kedua, timeless; serta gen yang ketiga, doubletime, yang mengekod untuk protein TIM dan DBT. Kedua-dua protein ini terlibat dalam pelarasan kuantiti protein PER dan mengawal frekuensi kitaran kepada 24-jam secara konsisten.

Penemuan awal ini menjadi asas kepada penyelidikan ritma sirkadian dan proses-proses berkaitan, yang kini mempunyai banyak implikasi terhadap kesejahteraan kehidupan seharian – termasuk tidur, fungsi kognitif, pembelajaran, pemakanan, dan perjalanan (travel).

Pada hari Selasa, Hadiah Nobel Fizik pula telah menamakan trio LIGO/VIRGO Collaboration sebagai penerima Nobel. Separuh wang hadiah dianugerahkan kepada Rainer Weiss, dan separuh lagi dikongsi bersama oleh Barry C. Barish dan Kip S. Thorne, untuk “sumbangan muktamad dalam pembinaan pengesan LIGO dan pemerhatian gelombang kegravitian.”

Trio ini adalah arkitek dan pelopor bagi Kolaborasi Saintifik LIGO (Laser Interferometry Gravitational-wave Observatory) yang melibatkan lebih seribu saintis dalam pelbagai kapasiti sepanjang 4 dekad kajian.

Gelombang kegravitian ialah riak (ripple) dalam ruang-masa, yang diramalkan wujud oleh Albert Einstein seabad yang lepas. Pada Februari 2016, LIGO mengumumkan bahawa gelombang kegravitian telah direkodkan berpunca dari perlanggaran sepasang lohong hitam gergasi dari jarak jauh 1.3 billion tahun cahaya. Penemuan ini mengesahkan jangkaan Einstein bahawa fabrik ruang-masa boleh digoncang oleh pecutan objek yang berjisim tinggi. Kejayaan ini membuka gerbang kepada pemahaman lebih mendalam mengenai alam semesta.

Pada hari Rabu pula, Jawatankuasa Hadiah Nobel telah menamakan Jacques Dubochet (University of Lausanne, Switzerland), Joachim Frank (Columbia University, New York, US) dan Richard Henderson (MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK) sebagai penerima bersama bagi Hadiah Nobel Kimia 2017. Penghormatan ini diberi atas sumbangan mereka dalam “pembangunan teknik mikroskopi cryo-elektron (cryo-electron microscopy) untuk penentuan struktur biomolekul pada resolusi tinggi dalam cecair larutan.”

Sebelum wujudnya teknik krio-elektron, mikroskop elektron (EM) hanya sesuai untuk pengimejan bahan bukan hidup, kerana pancaran elektron tinggi serta keadaan hampagas (vacuum) akan menghancurkan struktur hidup bahan biologikal. Richard Henderson berjaya menggunakan mikroskop elektron untuk menghasilkan imej 3 dimensi sebuah protein pada resolusi atom, sekaligus membuktikan EM tidak tertakluk kepada bahan mati.

Joachim Frank menghasilkan teknik pemprosesan imej untuk memanipulasi imej kabur 2 dimensi dari EM kepada struktur 3 dimensi yang tepat. Bertumpu dari dua inovasi terdahulu ini, Jacques Dubochet memperkenalkan teknik pengacaan (vitrification) air melalui sejukbeku pantas yang mengekalkan struktur asal bahan biologi, walaupun di dalam hampagas. Hari ini, teknik cryo-EM ialah antara kaedah paling berguna dalam menentukan struktur biomolekul, sekaligus memajukan penyelidikan biokimia.

Hadiah Nobel Sastera akan diumumkan lewat hari ini (5 Oktober), dan Hadiah Nobel Keamanan esok (6 Oktober). Hadiah Nobel Ekonomi akan diumumkan Isnin depan (9 Oktober 2017).

*Semua gambar adalah ihsan media Nobel Prize©, 2017.