Lên mạng ngày 17/10/2011
Thử nhìn xem họ đang làm gì cho tương lai phát triễn Hoa Kỳ?
10 nhà khảo cứu khoa học xuất sắc, năm 2011, ở các la bô Hoa Kỳ
Gs Tôn thất Trình
Sau đây là những lảnh vực những nhà khoa học xuất sắc, tương đối trẽ tuổi dưới 40, đang khảo cứu đầy sáng tạo ở các la bô Hoa Kỳ, chiếu theo số tháng 10 năm 2011 nguyệt san “ Khoa học phổ thông – Popular Science”:
Phần I ( từ 1 đến 5 )
1- Jaap de Roode, 34 tuổi, nhà Dược sĩ Bướm, viện đại học Emory :
Quan sát cách nào các sâu bọ-côn trùng dùng cây cỏ - thực vật cho thấy là tự chửa thuốc – self medication không phải chỉ dành riêng cho các động vật phức tạp. Nhà sinh học tiến trào Jaap de Roode nói : tôi không bắt đầu họat động với bướm chúa - monarchs vì tôi thích lọai bướm này. Tôi đến với chúng vì chúng chứa một ký sinh trùng thật sự lạnh nhạt. Ký sinh trùng này tên gọi là Ophryocystis elektroscirrha , thường xoi lỗ trong da bướm, làm chúng thất thóat những chất lỏng thân thể bướm. Nhưng de Roode nhận xét là bướm ăn cây cỏ sửa – milkweed nhiệt đới thì không bị ký sinh trùng lây nhiễm như thể các bướm chúa ăn cây cỏ sửa đầm lầy – swamp milkweed ôn đới. Điều này đưa ông tới gợi ý cho các bạn đồng nghiệp là bướm chúa tự cứu chửa mình. De Roode nhớ lại: một nhà duyệt xét khảo cứu cho là ý kiến đáng nực cười. Không có cách gì các bướm có thể làm như vậy cả. Cho đến lúc đó, tự chửa thuốc được xem như thể một tính trạng văn hóa phức tạp. Chỉ một vài động vật, tỉ như tinh tinh – chimpanzee và voi, đã dược quan sát sử dụng y khoa.
Để thử nghiệm giả thuyết, thọat tiên de Roode nhìn xem các ấu trùng lây nhiễm có thích gặm trệu trạo các lòai cỏ sửa nhiệt đới giết ký sinh trùng hơn là cỏ sửa đầm lầy không. Chúng không gặm như vậy, cho nên ông kết luận là các ấu trùng không dùng các cỏ sửa nhiệt đới làm thuốc. Nhưng khi ông so sánh hành vi các bướm cái trưởng thành lành mạnh với các bướm cái trưởng thành bị lây nhiễm, truyền ký sinh trùng khi đẻ trứng qua con cái, một khác biệt mau lẹ hiện ra. Các bướm cái bị lây nhiễm thích đẻ trứng trên cỏ sửa nhiệt đới, cho thấy là chúng ưu đải – lụa chọn chửa trị con cái. Theo Roode, các bướm mẹ, cách nào đó, đã biết lựa chọn những gì tốt nhất.
Khám phá của ông thách thức quan điểm cho rằng chỉ có những động vật có nhận thức phức tạp – cognitive complexity mới sử dụng y khoa. Nếu các bướm, động vật chỉ có hệ thống thần kinh đơn giản và không có cơ cấu xã hội, cũng có thể dùng y khoa ưu đải, có lẽ tự chửa đã lan khắp vương quốc động vật và các nhà khoa học hiện chưa có cơ hột tìm ra được.
2-Eitan Grinspun, 36 tuổi, nhà vặn vẹo điện tóan, viện đại học Columbia :
Đã làm cho các vật thể thực tiễn hơn trở thành phức tạp, đòi hỏi một lọai hình học – geometry mới . Khi cố vấn cho Eitan Grinspun ở Viện Kỷ thuật California hỏi ông giúp đở phát triễn một phương cách tốt hơn làm kiểu mẩu cách nào lon bẻ cong lại khi bị nghiền nát, nhà tóan học trẻ tuổi không nghĩ rằng đây là một dự án chánh. Grinspun nói: ông ta lừa tôi vào một cái gì sẽ kéo dài, năm này qua năm khác. Thế nhưng hành trình làm kiểu mẩu một lon Coca cola bị nghiền nát, lại có thể cuối cùng tạo ra một lảnh vực hình học mới.
Hình học vĩ phân – differential geometry cách nào các đường cong và mặt bằng – surfaces của một vật thể nào đó sẽ bị cong và nhăn nhúm. Grinspun nói : hình học vĩ phân này được xây đắp cho những mặt bằng phẳng lì với chi tiết vô hạn. Các máy computer chỉ có thể xử lý một số lượng chi tiết có hạn. Chẳng hạn, muốn mô tả một vònh tròn, các máy computer phải chia vòng tròn ra một lọat những cạnh ngắn nối nhau , số cạnh càng nhiều thì vòng tròn càng phẳng lì hơn. Mô tả tất cả đường cong và nhăn nhúm ở một lon bị nghiền nát có thể chính xác, phải dùng một số lượng đồ sộ sức lực xử lý. Cho nên Grinspu , một người của một cặp duy nhất nhà tóan học ở lảnh vực có căn bản về khoa học computer , đặt mình vào địa vị chuyễn dịch các định lý – theorems thành một bộ chỉ thị thanh lịch hơn cho computer, giúp các vi xử lý – processors hiện hửu phá vỡ vô hạn thành những đơn vị phân lập ( tách biệt ) hiệu quả hơn nhiều.
Phương pháp Grinspun họat động bằng cách tập trung ở những nơi mà di chuyễn sẽ xảy ra và trong ca của các lon côca côla là nhữ ng nơi lon xếp lại, khi bị vò nhàu. Theo Grinspun, có rất nhiều vùng phẳng dẹt không có gì nhiều xảy ra. Nếu computer trải dài chú ý đều như nhau , máy sẽ không đi tới những phần thích thú, nơi các lằn nứt thành hình. Một khi Grunspun và các đồng nghiệp thiết lập thể thức mới mẽ này, họ gọi là hình học vĩ phân phân lập – discrete, thắc mắc từ các nhà vật lý học, kỷ sư và cổ vũ bắt đầu đến. Disney và Weta Digital dùng định lý của ông làm cho vải vóc và tóc di chuyễn một cách thuyết phục hơn. Các nhà vật lý hộc viện MIT đã tạo ra origami từ các miếng plastic nhỏ và các giọt nước. Các kỷ sư nay đã tiên đóan chính xác hơn nhiều, cách nào dây cáp sẽ rơi xuống đáy - sàn biển. Ông nói : đối với tôi, lảnh vực là một sân chơi. Tôi lấy một vấn đề vật lý thích thú , tỉ như các sợi mì spaghetti di chuyễn. Quẳng chúng lên không khí, chúng rơi xuống đất và chúng vặn tréo và cuộn lại. Tại sao chúng lại di chuyễn như vậy ?
3- Tobias Ritter, 36 tuổi ,viện đại học Harvard, ngành cơ học hóa học :
Đang cố cột fluorine vào y khoa, làm y khoa hửu hiệu hơn. Sau 1200 cố tâm thất bại làm một việc gì, đa số sẽ bỏ đi. Nhưng nhà hóa học Tobias Ritter, viện đại học Harvard vẫn kiên trì. Ông nói: khảo cứu hóa học là 90 % thất bại . Nhưng thành công khi nó tới có thể rất to lớn. Ca Ritter có nghĩa là những dược phẩm hửu hiệu hơn.
Ritter sinh quán ở Đức , đã nghiên cứu phối hợp fluor – fluorination , mộttiến trình nối dính các nguyên tử fluor –fluorine với carbon từ năm 2007. Các nhà chế tạo dược phẩm đã biết từ lâu là fluor làm cho thuốc vững bền, uy vũ và xuyên mạnh ; nhưng các phương pháp tiêu chuẩn cột fluor không đáng tin cậy và thường làm tổn hại thuốc. Cố tìm ra một kỷ thuật phối hợp fluor là một trong những thách thức khó khăn nhất trong y khoa cận đại, theo lời Robert Grubbs nhà hóa học đọat giải Nobel ở đại học Caltech. Nhưng Ritter vẫn tiếp tục.
Một cách tốt đẹp cột fluor vào một hợp chất hửu cơ là sử dụng một xúc tác – catalyst. Ritter và các đồng nghiệp bắt đầu thí nghiệm với các xúc tác kim lọai, điều chỉnh các thành phần và thử lại sau mỗi phản ứng , khỏang 1200 cố gắng trong một năm. Cuối cùng khi sử dụng palladium làm xúc tác, nhóm Ritter đã thành công lần đầu tiên. Lượng thuốc được phối hợp fluor chỉ ít ỏi, 1% sản xuất lý thuyết của phản ứng. Họ tiếp tục vặn vẹo các điều kiện phản ứng chuyễn qua xúc tác oxid bạc và cải thiện năng xuất phản ứng lên 90%. Ritter nói : khi đặt chân được vào ngưỡng cửa , mọi chuyện đều dễ dành hơn.
Phương pháp phối hợp fluor của ông có thể làm cho các thuốc chống trầm kha – depression và ung thư trở nên tốt đẹp hơn, bằng cách cột thuốc vào các mục tiêu ( ông đã khởi sự sáng lập một công ty thử nghiệm kỷ thuật ), đồng thời cũng sẽ giúp các nhà khoa học nghiên cứu cách nào thuốc họat động. Những phân tử phối hợp fluor được sử dụng để buộc thẻ các hợp chất ở các máy rà dò phát ra positron cắt lớp tia –X- positron emission tomography ( PET ) scans . Vì chưng kỷ thuật Ritter buộc thẻ fluor vào giai đoạn cuối của tổng hợp thuốc, các nhà khoa học có thể đủ khả năng theo dõi lối đi các phân tử này, xuyên qua thân thể chúng ta.
4- Hashim M. Al – Hashimi, 37 tuổi, nhà vật lý sinh học, đại học Michigan
Cố chận bắt những phân tử vĩ mô – macromolecules di động, sẽ giúp các nhà khảo cứu làm ra nhũng thuốc chống HIV tốt hơn. Mỗi sáng tinh sương, trước bình minh nếu được, Hashim Al- hashim chạy bộ gần 10 km dù mưa hay nắng, dù nóng hè hay đông lạnh ngắt bang Michi gan, Hoa Kỳ. Con đường ông lựa chọn sẽ là đồi núi, có lý do: chính trên đỉnh đồi, khi cơ bắp đau nhức nhiều nhất và thân thể muốn rời bỏ, thì trí óc ông mới minh mẫn nhất. Ông nói: đa số suy nghĩ của tôi là ở trên đỉnh đồi .
Và chính ngay ở một lúc chạy bộ đến đỉnh đồi, đã đưa ông tới sáng kiến to lớn nhất về hình dung phân tử . Sử dụng một algorithm computer ông phảt triễn và máy chụp hình cộng hưởng từ tính hạt nhân – nuclear magnetic resonance imaging, Al –Hashimi ghi chép những uốn éo kích thước nguyên tử của RNA và DNA, từ lâu được xem ở ngành sinh học là những cơ cấu tương đối không uốn nắn được. Thay vì nắm chặc một dạng chủ yếu, Al-Hashimi tìm thấy là RNA cong lại và ngọ nguậy thành một lọat hình dáng đóan được, khi những nguyên tử của nó xoay tròn quanh các mối nối. Mỗi dạng là một mục tiêu tiềm thế cho các thuốc tấn công RNA. Dùng phương pháp mới mẽ này, Al- Hashini đã xác định một phân tử gọi là netilmicin, có thể làm ngưng sao chép HIV bằng cách cài then vào RNA, nơi một trong những protêin thiết yếu của virus cũng cài then vào đó .
Ngay cả Al – Hashimi cũng luôn luôn di động. Ông sinh ra ở xứ Li băng ( Lebanon ) trước khi nội chiến và gia đình ông trốn ra nước Hy Lạp sau đó. Rồi họ sang sinh sống ở Ý, Jordan, Wales và Anh Quốc. Ngay sau khi ông làm PhD ở đại học Yale , một bạn đồng nghiệp la bô hình dung một protêin, tên gọi là myoglobin, không thể khít vào bất cứ một hình thể DNA đơn giản nào cả thảy. Theo Al- Hashimi, tuồng như rỏ rệt là protêin này đang di động - mọi sự ở sinh học đều di động - nhưng lúc đó đa số các nhà sinh học không nhận thức được là phân tử vĩ mô sinh học đi động bao xa. Rồi ông nhận thức là làm tiết lộ di động phân tử sẽ là đề tài ông tụ điểm.
Nay ông đã sống 9 năm ở thành phố Ann Arbor , lâu hơn mọi thành phố khác, cố vấn những nhà khoa học ở hảng công nghệ sinh học Nymirum vừa mới bắt đầu và cố gắng nhìn xem những vùng lớn hơn của nhũng phân tử DNA . Ông nói rằng, ngừng chân là một cái gì có vẽ lạ lùng và ông vẫn còn chạy bộ mỗi buổi sáng. Tốt nhất là khi trời còn tối om. Ông nói thêm: rồi có một cái gì cần nhìn xem. Và chỉ có bạn và trí óc của bạn !
5- SusannahTringe, 38 tuổi, nhà đào mỏ bùn cặn Hệ Gen học, Liên Viện Hệ Gen Bộ Năng Lượng Hoa Kỳ
Đang rà dò những hệ gen của toàn thể một hệ thống sinh thái- ecosystems, có cơ giúp các nhà khoa học hiểu biết tịch thu tạm thời carbon. Susannah Tringe dùng đa số thời gian họat động ở đất đầm lầy – wetlands hiển nhiên, u ám Châu Thổ Sacramento- San Joaquin, miền Bắc bang Ca li – Hoa Kỳ. Những cộng đồng vi trùng phồn thịnh ở đó, có thể là chìa khóa để hiểu rỏ cách nào các đất đầm lầy làm dịu bớt hay gia tăng các mức khí nhà kiếng trong khí quyễn chúng ta. Tringe đã làm liệt kê dấu tay di truyền tòan thể vi trùng hệ thống sinh thái, hầu qui định cách nào các đất đầm lầy này họat động và chúng ta có thể nào may mặc chúng trong lúc phục hồi các đất đầm lầy thóat thủy ( tháo nước ) để hấp thu nhiều khí nhà kiểng hơn là chúng phát thải khí ra.
Bà là một nhà vật lý sinh học theo huấn luyện và là một tay ác ôn chơi trò ô chữ khi rảnh rỗi. Tringe tụ điểm gần gũi nhất trên các vi trùng đất đầm lầy, và đất dai , cây cỏ vi trùng sống trên chúng. Nghiên cứu sinh học tập thể hệ thống sinh thái, theo lời bà, sẽ giúp bà hình dung là các đầm lầy có kéo ra khỏi khí quyễn carbon không hay , như trong một vài ca, chúng sản xuất ra thặng dư methane và các khí nhà kiếng khác ? . Nhưng thủ tục này đặt ra nhiều vấn đề chuyễn vận. Một chén bùn đục có thể chứa hàng ngàn lòai vi trùng và thật khó lòng cách ly mỗi một lòai và liệt kê các genes cá nhân của chúng.
Thay vào đó, Tringe trích chiết DNA của mọi vi trùng tòan cả mẩu, qui định xem genes nào hiện diện. Bà nói: nếu nhiều sinh vật trong môi trường có gen(e) , đây có thể rất quan trọng . Khi bà tìm thấy nhiều genes ở một mẩu vi trùng làm mã số cho những tiến trình hướng dẫn tồn trử carbon chẳng hạn, thì đó là một chỉ dẫn tốt là các vi trùng, không phải đám cây cỏ -thực vật, mới quan trọng cho việc tịch thu tạm thời carbon dioxide.
Bộ Năng Lượng Hoa Kỳ mới đây, đã thưởng cấp không 2.5 triệu đô la Mỹ để bà tiếp tục klhảo cứu các hệ thống sinh thái đất đầm lầy, mục đích cố tìm phương cách tốt nhất phục hồi chúng. Tule, một cây thường dùng để phục hồi đất đầm lầy chứa đựng ở rễ những vi trùngsản xuất methane , như bà đã khám phá ra. Thay Tule bằng một cây khác có thể giảm bớt được rò rĩ khí nhà kiếng. Nếu chúng ta phục hồi được mọi đất đầm lầy đã tháo nước ở châu thổ Sacramento, theo lời bà, thì cũng không khác chi thay mọi lọai xe SUV ở bang Ca Li bằng các xe ô tô lai ( chạy điện và chạy xăng ) – hybrids vậy đó !
Tiếp theo ( Phần II, từ 6 đến 10 )
6- Hatice Altug, 33 tuổi, quang tử học nanô, nhà ngang bướng ánh sáng, viện đại học Boston :
