ردود أفعال علماء النمذجة على جائزة نوبل للكيمياء

النمذجة الحاسوبية هي أحد المجالات العلمية العديدة التي فشل ألفريد نوبل ـ بشكل يمكن فهمه ـ في التنبؤ بها في وصيته التي تركها في عام 1895. ولذلك، وكما يشير مايكل ليفيت: «لا توجد جائزة نوبل لعلوم الحاسوب»، إلا أنه تم الاعتراف بالأهمية المتزايدة للحوسبة في الكيمياء والبيولوجيا في الأسبوع الثاني من شهر أكتوبر الماضي، حينما أصبح ليفيت ـ الذي يعمل في جامعة ستانفورد في كاليفورنيا ـ أحد ثلاثة علماء مُنحوا جائزة نوبل للكيمياء على أبحاثهم على طرق محاكاة نشاط الجزيئات الكبيرة، من الإنزيمات الخلوية الى الأصباغ الممتصة للضوء.

قال ليفيت في مؤتمر صحفي: «لم يتلق استخدام الحواسيب في البيولوجيا التقدير الكافي»، وأضاف مازحًا: «إن قسمًا رابعًا من جائزة نوبل ربما كان سيُمنح لمصنعي الرقائق، الذين طوروا قوة الحوسبة بأضعاف مضاعفة لما هي عليه».

تم تكريم ليفيت مع مارتن كاربلس، الذي يعمل في جامعتي ستراسبورج في فرنسا وهارفارد في مدينة كمبردج، ماساتشوستس، وآري وارشيل، الذي يعمل في جامعة جنوبي كاليفورنيا؛ بسبب أبحاثهم على تقنية نمذجة محددة: وهي تقنية تربط بين وصف أشكال الجزيئات في صورتها المكبرة والمصغرة.

كان هؤلاء الثلاثة روادًا في سبعينيات القرن الماضي. ففي ذلك الوقت لم يكن من الممكن إجراء الحسابات على الصور الكمية-الميكانيكية ذات التفاصيل الدقيقة لتكوين الروابط وكسرها، إلا على أعداد صغيرة من الذرات. وحتى الوقت الحالي، ما زالت هذه الصور معقدة إلى حد بعيد، بحيث لا يمكن الحصول عليها في حالة زيادة عدد الذرات عن بضع مئات، ولا يمكن استخدامها لنمذجة بروتينات كاملة. لذا.. استطاع ليفيت ووارشيل وكاربلس التوصل إلى الكيفية التي تُدمج بها هذه النماذج مع نماذج المحاكاة الأخرى المبسطة، التي تعامل الجزيئات وكأنها كرات ذرية مهتزة لا تتفاعل مع بعضها البعض، كما أنها موصولة بزنبركات. «تكمن البراعة في الحصول على صيغة تقريبية بسيطة بما فيه الكفاية، بحيث يمكن إجراء الحوسبة عليها، وغير بسيطة بدرجة مخلة، بحيث تضيع منك التفاصيل المفيدة»، حسب قول ليفيت.

«نحن بارعون في إرشاد العلماء التجريبين».

أثبتت هذه النماذج متعددة المستويات أهميتها البالغة في دراسة آليات عمل التفاعلات الإنزيمية، ونشر البحث الرائد في هذا المجال في عام 1976 بواسطة وارشيل وليفيت اللذين أوضحا فيه الكيفية التي يقوم يها اللايسوزيم بكسر الرابطة الجلايكوسيدية. ويضيف كينيث ميرز ـ الذي يرأس معهد الأبحاث المدعمة بواسطة الحاسوب في جامعة ولاية ميتشيجان في إيست لانسنج ـ قائلًا إن التقنيات متعددة المستويات لا تزال غير مستخدمة بصورة واسعة في مجال الصناعة الدوائية. وبدلًا من ذلك.. تجد هذه النماذج حظها من الاستخدام، حسب قول العالم النظري كريستوفر كريمر ـ الذي يعمل في جامعة مينيسوتا في مينيابولس ـ في مجالات الكشف عن كيفية عمل المحفزات الصناعية، أو في تفحص الكيفية التي ينشط بها الضوء الأصباغ في الجسيمات النانوية التي تعمل كأشباه موصلات، على سبيل المثال.

يُنظَر إلى هذه الجائزة أيضًا باعتبارها اعترافًا بمسيرة أبحاث هؤلاء العلماء طوال حياتهم في مجال المحاكاة الجزيئية، حسب قول الباحثين الذين تحدثوا إلى «نيتشر». قال جنار كارلستروم ـ من جامعة لند في السويد، ويعمل أيضًا كعضو في لجنة جائزة نوبل: «لقد جعل هؤلاء العلماء من الأبحاث النظرية ندًّا مكافئًا للأبحاث العملية».

وتبقى هناك علامة استفهام حول إمكانية أن يقدم العلماء النظريون تنبؤات تفاجئ العلماء التجريبين. فالنمذجة الحاسوبية «تفلح بصورة كبيرة في مساعدة أولئك الذين يودون فهم لماذا تعمل الأشياء بالطريقة التي تعمل بها، إلا أنها لا تجيد التنبؤ بالأشياء الجديدة. نحن بارعون في إرشاد العلماء التجريبين»، حسب قول كين هوك، الذي يستخدم برامج الحاسوب في تصميم إنزيمات جديدة في جامعة كاليفورنيا في لوس أنجيليس.

يتفق وارشيل مع الرأي القائل بأنه على العلماء التجريبين أن يكونوا حذرين في التعامل مع نتائج المحاكاة، غير أنه يتنبأ بأنه «سيأتي يوم يُنْجَز فيه كل شيء بواسطة الحواسيب القوية». يضيف كريمر إلى ذلك القول بأنه: «في كل عام، يصبح التخلص من النفايات الخطرة أكثر تكلفةً، بينما تنخفض تكلفة القوة الحاسوبية. لذا.. فإن منحنى النمو يسير في اتجاه يحابي العلماء النظريين».