الألماني بنيامين ليست والأمريكي ديفيد ماكميلان يفوزان بنوبل في الكيمياء لعام 2021.. العالمان طورا طريقة “التحفيز العضوي غير المتماثل” لبناء الجزيئات.. وليست: الجائزة حافز كبير لكي نقدم الكثير

أعلنت “الأكاديمية السويدية الملكية للعلوم”،  فوز العالِمين الألماني «بنيامين ليست» والأمريكي «ديفيد ماكميلان» بجائزة نوبل للكيمياء لعام ٢٠٢١؛ لدورهما في تطوير طريقة جديدة دقيقة لبناء الجزيئات تُعرف باسم “التحفيز العضوي غير المتماثل”.

وُلد “ليست” في ألمانيا عام 1968، وهو يعمل في معهد ماكس بلانك في ألمانيا؛ أما “ديفيد ماكميلان” –الإسكتلندي المولد الأمريكي الجنسية- فقد وُلِد في مدينة بيلشيل بشمال لاناركشاير في اسكتلندا عام 1968، ويعمل الآن بجامعة برينستون الأمريكية.

ويعتمد التحفيز العضوي غير المتماثل -الذي حصل على جائزة في الكيمياء لعام 2021- على أخذ عمليات البناء الجزيئي إلى مستوى جديد تمامًا؛ فهو لم يجعل الكيمياء أكثر اخضرارًا فحسب، بل سهّل أيضًا إنتاج جزيئات كيميائية غير متماثلة، فتطوير عوامل التحفيز العضوي باستخدام هذه التفاعلات، ساعد الباحثين على بناء أي شيء بكفاءة أكبر، بدءًا من الأدوية الجديدة إلى الجزيئات التي يمكنها التقاط الضوء في الخلايا الشمسية.

وبناء الجزيئات هو أحد الفنون الصعبة التي لها تأثير كبير على الأبحاث الصيدلانية وجعل الكيمياء أكثر اخضرارًا؛ إذ يعتمد العديد من مجالات البحث والصناعات على قدرة الكيميائيين على بناء جزيئات يمكنها تكوين مواد مرنة قابلة للتداول، أو تخزين الطاقة في البطاريات أو منع تطور الأمراض، ويتطلب هذا العمل ما يُعرف بعوامل الحفز الكيميائية، وهي مواد تتحكم في التفاعلات الكيميائية ومعدل سرعتها دون أن تصبح جزءًا من المنتج النهائي؛ فعلى سبيل المثال، تقوم العوامل الحفازة في السيارات بتحويل المواد السامة في أبخرة العادم إلى جزيئات غير ضارة، كما تحتوي أجسامنا أيضًا على آلاف المحفزات من الإنزيمات.

وبالتالي، فإن المحفزات هي أدوات أساسية للكيميائيين، لكن الباحثين اعتقدوا منذ فترة طويلة أنه من حيث المبدأ، هناك نوعان فقط من المحفزات المتاحة: المعدنية (غير عضوية)، والإنزيمات (عضوية)، ومن هنا تأتي أهمية الدور الذي قام به الفائزان بجائزة نوبل للكيمياء لعام 2012؛ لأنهما في عام 2000، وبشكل مستقل لكلٍّ منهما، طورا نوعًا ثالثًا من عوامل الحفز، يطلق عليه التحفيز العضوي غير المتماثل، ويبني على جزيئات عضوية صغيرة.

وتطور التحفيز العضوي بسرعة مذهلة منذ عام 2000؛ إذ ظل بنيامين ليست وديفيد ماكميلان رائدَين في هذا المجال، وأظهرا أنه يمكن استخدام المحفزات العضوية لتحريك العديد من التفاعلات الكيميائية، وباستخدام هذه التفاعلات، يمكن للباحثين الآن بناء أي شيء بكفاءة أكبر، من الأدوية الجديدة إلى الجزيئات التي يمكنها التقاط الضوء في الخلايا الشمسية، وبهذه الطريقة تحقق المحفزات العضوية أكبر فائدة للبشرية.

ويقول رئيس لجنة نوبل للكيمياء “يوهان أكفيست”: هذا المفهوم للحفز الكيميائي بسيط بقدر ما هو مبتكر، والحقيقة هي أن العديد من الناس تساءلوا: لماذا لم نفكر في الأمر من قبل؟

وتحتوي المحفزات العضوية على إطار ثابت من ذرات الكربون، يمكن أن تلتصق به مجموعات كيميائية أكثر نشاطًا، وغالبًا ما تحتوي على عناصر شائعة مثل الأكسجين أو النيتروجين أو الكبريت أو الفوسفور، وهذا يعني أن هذه المحفزات صديقة للبيئة ورخيصة الإنتاج.

ويرجع التوسع السريع في استخدام المحفزات العضوية بشكل أساسي إلى قدرتها على دفع عمليات الحفز غير المتماثل في اتجاه محدد يتوافق مع المطلوب من النتائج في التفاعلات الكيميائية، وعندما يتم بناء الجزيئات، غالبًا ما تنتج مركبات صورة طبق الأصل من بعضها ولكنها مختلفة من حيث الخصائص، وغالبًا ما يريد الكيميائيون واحدًا فقط من هذه المركبات، خاصةً عند إنتاج المستحضرات الصيدلانية.

من جهته، يقول “ليست” في تصريحات عقب فوزه بالجائزة: سعيد جدًّا بالفوز بتلك الجائزة، ولقد سألت نفسي بعد علمي بالخبر عما يمكنني فعله بعد الفوز بنوبل للكيمياء، وكانت الإجابة أنه يجب أن تكون لدينا الرغبة في الوصول إلى أقصى نقطة يمكننا الوصول إليها، ومنحي تلك الجائزة سيكون حافزًا لي ولزملائي في معهد ماكس بلانك في ألمانيا لكي نفعل الكثير.

وجائزة “نوبل للكيمياء” هي إحدى جوائز نوبل التي أوصى بها “ألفريد نوبل”، مخترع الديناميت الذي توفي عام 1896، وكانت أولى جوائزها من نصيب العالم الهولندي الجنسية “ياكوبس فانت هوف”، الذي حصل عليها عام 1901 لاكتشافه لقوانين الديناميكيات الكيميائية والضغط الإسموزي في المحاليل، وتم حجبها لثماني سنوات هي: 1916، 1917، 1919، 1924، 1933، 1940، 1941، 1942، وتم منح الجائزة بشكل فردي 63 مرة، وتقاسمها فائزان 23 مرة، في حين تمت مشاركتها بين 3 فائزين في 23 مناسبة.

ووفق الموقع الرسمي لجائزة نوبل، فقد تم منح 112 من الجوائز في مجال الكيمياء في الفترة من عام 1901 وحتى عام 2020، ويبلغ إجمالي عدد الحاصلين على الجائزة 186 فردًا؛ إذ حصل عليها عالم الكيمياء الحيوية إنجليزي الجنسية “فريدريك سانجر” مرتين: الأولى عام 1958 لاكتشافه تركيب جزيء الإنسولين، والثانية عام 1980، إذ حصل عليها مع كلٍّ من “بول بيرج” و”والتر جيلبرت” لإسهاماته في تحديد تتابع قواعد الأحماض النووية، وهو الشخص الوحيد حتى الآن الذي يحصد جائزتي نوبل في مجال الكيمياء.

وبلغ متوسط أعمار الحاصلين على جائزة “نوبل للكيمياء” 58 عامًا، وكان أصغر الحاصلين عليها العالِم “فريدريك جوليوت”، الذي نالها عام 1935 مناصفةً مع زوجته وهو في عامه الـ35.

يُذكر أن العالِم المصري الراحل “أحمد زويل” هو العالِم العربي الوحيد الذي نال جائزة “نوبل للكيمياء”، وذلك عام 1999، عن ابتكاره كاميرا “الفيمتو ثانية”، التي تستطيع رصد حركة الجزيئات عند تكوينها، كاشفةً عن الكيفية التي تتشكل بها الروابط الكيميائية في الزمن الحقيقية.