مرز تازه‌اى براى مشاهده ذرات ميكروسكوپى
۱۳۸۵ آذر ۱۴, سه‌شنبه
نحوه عمل ويروس‌ها چگونه است؟ داروها چگونه اثر مى‌كنند؟ پروتئين‌ها در بدن چه مى‌كنند؟ پاسخ دادن به هر كدام از اين سوال‌ها در حد تئوری و از روى كتابهاى درسى ساده است! اما اگر قرار باشد مثلأ نحوه عمل پروتئین‌ها درون سلول، که گاه درست مثل پیچ و مهره با ذرات درون سلولی چفت مى‌شوند و واکنشی را تسهیل مى‌کند، به نمایش درآید آنوقت تئورى و توضیح شفاهی نه قابل تصور است و نه هميشه از نظر علمی قابل اثبات.
با استفاده از میکروسکوپ‌هاى مجهز نورى و فلورسانس مى‌توان تقریباً به تمامى اين سوال‌ها پاسخ داد. با پيشرفته ترین میکروسکوپ‌ها مى‌توان از ذراتى به كوچكى یک پنج‌هزارم میلیمتر تصوير واضح و روشن تهيه كرد، اندازه‌اى که شاید آخرین حد كوچكى ذرات درون سلولى باشد، شاید!
پروفسور دکتر اشتفان هل Stefan Hell مى‌گويد:”حس درونى به من مى‌گفت: چيزى ديگرى هم آنجا هست.“
اشتفان هل، پروفسور چهل‌وسه ساله و مدير موسسه ماكس پلانك، بخش شيمى–بيوفيزيك شهر گوتينگن، يكى از چهره‌هاى برگزيده علمى دنياست. او ميكروسكوپى طراحى كرده كه از اين مرز هم فراتر مى‌رود. ميكروسكوپ پروفسور هل موفق به دريافت جايزه دويست و پنجاه هزار يورويى به نام ”جايزه آينده“ شده است. اين جايزه در كنار ده‌ها جايزه ديگر معتبر علمى در آلمان، هر ساله به برترين طرح آينده‌ساز تعلق مى‌گيرد. دو هفته پيش اين جايزه ربع ميليون يورويى طى مراسمى در برلين توسط ريس‌جمهور آلمان به پروفسور هل اهدا شد.
هل مى‌گويد:” وقتى لذت مى‌برى بفهمى دليل اصلى مرزها چيست و محدوديت‌ها از كجا مى‌آيند، ياد مى‌گيرى كه مى‌توان از مرزها عبور كرد.“
پروفسور اشتفان هل از مرزها گذشته است. با ميكروسكوپ نورى او مى‌توان جزئى‌ترين ذرات درون سلولى را هم ديد. نه تيره و تار بلكه با وضوح كامل. اما كار كاردن با اين ميكروسكوپ نيازمند شرايط ويژه‌اى است. ميكروسكوپهاى معمولى دو سه تنظيم كننده خارجى روى دستگاه دارند كه اغلب چرخشى‌اند و كار كردن با آنها چندان پيچيده نيست. اما كار كردن با اين ميكروسكوپ كه در اتاق مخصوصى قرار دارد فرق مى‌كند. اينقدر كه قبل از ورود به اتاق مخصوص كفش‌ها را هم بايد درآورد و دمپايى مخصوص پوشيد! ورودى اتاق كوچكتر از ورودى‌هاى معمول است جلوى در هم حفاظ مخصوصى نصب شده. هل توضيح مى‌دهد: ” اين حفاظ نورگير است آنهم براى اينكه بتوان در تاريكى مطلق كار كرد وگرنه وقتى كسى در را باز مى‌كند دقت اندازه‌گيرى به هم مى‌خورد.“
اين اتاق نه تنها تاريك است بلكه غير از صداى دستگاه تهويه درون اتاق هيچ صدايى شنيده نمى‌شود نه موج صوتى و نه موج نورى! البته غير از نور صفحه مانيتور كامپيوتر.
هل:” مسئله اينجاست كه بايد اساس فيزيكى كار را فهميد. براى همين هم بايد روى يك سيستم باز كار كرد، براى اينكه بايد ديد وقتى من اينجا تغييرى مى‌دهم، چه اتفاقى مى‌افتد ، روى كل سيستم با تمام قطعات از عدسى و آيينه گرفته تا ليزر پشتى.“
اساس كار مانند ميكروسكوپ فلورسانس است. ميكروسكوپ فلورسانس يكى از ابزار اوليه در تحقيقات سلولی در رشته‌هاى بيوپزشكى، ژنتيك و تكامل است. سه چهارم اين تحقيقات مستلزم كار با ميكروسكوپهاى فلورسانس است. براى كار كردن با اين نوع ميكروسكوپ محققان ابتدا تركيبات رنگی فلورسانس را وارد سلول مى‌كنند. اين مواد با پروتئين مورد نظر درون سلول ترکیب مى‌شود و اين تركيب زير نور ميكروسكوپ به علت درخشش ذره تركيبى فلورسانس، موقعیت پروتئين درون سلول را مشخص مى‌كند . اما تركيبات فلورانس سمى هستند. سلول مدت زيادى دوام نمى‌آورد. با اين روش نمى‌توان مدت طولانى روى موجودات زنده كار كرد. از آن گذشته ذرات کوچکتر از دویست نانومتر مبهم و تار دیده مى‌شوند.
اما با ميكروسكوپ پروفسور هل مى‌توان فعاليت درون سلولى موجودات زنده را دنبال كرد. مثلأ اينكه چطور پيامبرهاى شيميايى يا هورمونها اعصاب را تحريك مى‌كنند. هل:” اين پيامبرهاى شيميايى درون حبابهاى كوچكى هستند كه حدود چهل نانومتر هستند يعنى خيلى خيلى كوچك. حباب‌ها محتوى داخلشان را كه محرك شيميايى است به انتهاى عصب منتقل و خالى مى‌كنند. حتى براى اولين بار توانستيم ببينيم كه پروتئين مشخصى مسئول ساخت عضلات است.“
اين ميكروسكوپ از پاييز سال آينده وارد بازار خواهد شد. سرمايه‌گذاران آلمانى و امریکايى قيمت نهايى دستگاه را حدود هشتصدوپنجاه هزار یورو تخمين مى‌زنند.