Punca Nobel

Telefon George Smoot berdering sejurus sebelum jam 3:00 pagi pada 3 Oktober, dan suara dengan loghat Sweden memberitahunya dia telah memenangi Hadiah Nobel dalam fizik 2006. Tetapi ahli kosmologi itu ragu-ragu.



Peta variasi suhu dalam sinaran berusia 14 bilion tahun ini telah dipanggil gambar bayi alam semesta. Ia juga memperoleh Hadiah Nobel untuk George Smoot '66, PhD '70. Untuk gambar Smoot dan Andrew Fire, PhD '83, yang juga memenangi Hadiah Nobel 2006, klik pada pautan multimedia di bawah.

Lagipun, kecenderungan untuk bergurau berlaku dalam keluarganya. Oliver R. Smoot '62, yang menetapkan piawaian pengukuran untuk Jambatan Harvard (364.4 smoots dan satu telinga), adalah saudara jauh. Dan Smoot sendiri masih dapat mengingati dengan jelas bermain jenaka praktikal pada penasihat tesis siswazahnya, profesor fizik MIT David Frisch. Selepas bekerja dalam syif semalaman, Smoot dan seorang rakan berpura-pura mereka telah memfailkan sekeping osmium yang berharga untuk memasukkannya ke dalam magnet untuk eksperimen. Apabila Frisch memasuki makmal dan melihat serpihan logam bertaburan, dia meraih hatinya dengan ketakutan, ingat Smoot. Itulah sebabnya saya bimbang apabila saya mendapat panggilan telefon pada tengah malam, katanya. Saya tahu pelajar boleh bermain gurauan!





Tetapi panggilan dari Sweden bukanlah gurauan. Smoot dan seorang lagi alumnus MIT, Andrew Z. Fire, menyertai kumpulan 61 alumni, profesor dan ahli gabungan MIT yang terkenal apabila masing-masing memenangi Hadiah Nobel 2006. Kedua-duanya telah mengubah cara sains dilakukan dalam bidang mereka.

kenapa seksyen 230 teruk

Andrew Z. Fire, PhD '83, memenangi hadiah perubatan kerana membantu mendedahkan butiran mekanisme pembungkaman gen semula jadi yang dipanggil gangguan RNA. Walaupun penemuan terobosan datang hanya lapan tahun yang lalu, mendorong gangguan RNA kini merupakan teknik makmal biasa yang membantu ahli biologi menentukan fungsi gen individu. Terapi yang menggunakan gangguan RNA untuk memerangi penyakit manusia seperti degenerasi makula sudah dalam ujian klinikal.

Multimedia

  • Foto Smoot and Fire

George Smoot '66, PhD '70, memenangi hadiah fizik. Dia bersama-sama mengetuai pasukan penyelidik di belakang satelit COBE NASA, yang membuat pengukuran kuantitatif pertama bagi keadaan awal alam semesta. Peta Smoot pada tahun 1992 tentang variasi suhu kecil dalam sinaran kosmik yang berasal dari kira-kira 14 bilion tahun yang lalu adalah senjata merokok teori big bang. Turun naik minit Carta licin dianggap menunjukkan kepekatan tempatan tenaga–benih–di sekeliling jirim bergabung menjadi gugusan galaksi yang membentuk alam semesta hari ini.



The Silencer Gene: Andrew Fire

Sebelum tahun 1998, mengenal pasti fungsi gen tertentu adalah satu proses yang sukar yang kejayaannya ditentukan sebahagian besarnya oleh nasib. Penyelidik menemui sel atau organisma dengan salinan gen yang bermutasi dan membuat kesimpulan daripada kehilangan fungsi apa yang dilakukan oleh gen biasa. Atau mereka cuba mendorong mutasi dalam sel dalam makmal, teknik hit-or-miss yang, dalam sel manusia, kebanyakannya terlepas. Kini, terima kasih kepada penemuan gangguan RNA (RNAi), ahli biologi pada dasarnya boleh mematikan gen individu dalam makmal. Ia sama seperti membalikkan suis untuk membuat beberapa mentol dalam pelbagai berjuta-juta menukar warna.

Memahami gangguan RNA telah mengubah secara radikal cara kita melakukan biologi sel dan memahami, atau menyiasat, sel, kata Phillip Sharp, Profesor Institut di Pusat Penyelidikan Kanser MIT dan pemenang Nobel sendiri. Kami beralih daripada kedudukan yang tidak mempunyai pendekatan umum untuk menyiasat fungsi gen kepada dapat menyenyapkan gen untuk bertanya apa yang dilakukannya. Setiap jurnal yang anda lihat, satu atau lebih atau semua artikel di dalamnya telah menggunakan teknologi ini. Ia benar-benar telah menjadi kemajuan asas.

Fire, kini seorang profesor patologi dan genetik di Sekolah Perubatan Universiti Stanford, berkongsi Hadiah Nobel dengan Craig Mello, kini seorang profesor perubatan molekul di Sekolah Perubatan Universiti Massachusetts, untuk penemuan mereka tentang mekanisme pembungkaman gen.



Fire datang ke MIT sebagai pelajar siswazah berusia 19 tahun, setelah mengambil jurusan matematik di University of California, Berkeley. Semasa mengambil bahagian dalam apa yang dia panggil smorgasbord intelektual Berkeley, dia menemui biologi molekul dan teruja. Sedekad sebelum Sharp memenangi Hadiah Nobelnya, Fire bekerja di makmalnya di MIT. Sebagai seorang pelajar, Fire melakukan beberapa penyelidikan awal yang penting tentang biokimia kawalan ekspresi gen dalam sel manusia, kata Sharp. Ia melancarkan lagi 15 tahun kerja di makmal saya dan orang lain.

Sebelum Fire dan Mello menerbitkan kertas terobosan mereka, RNA diketahui mempunyai pelbagai peranan, tetapi ia dianggap sebagai perantara DNA, utusan yang menterjemahkan gen kepada protein. Walau bagaimanapun, penyelidik tahu bahawa apabila disuntik ke dalam organisma, RNA kadang-kadang boleh mencegah penghasilan protein dan gen senyap.

Tetapi fenomena itu tidak dapat dihasilkan semula dengan pasti, jadi tidak jelas bentuk RNA yang bertanggungjawab untuknya. Adakah ia merasakan RNA, yang mengikut urutan RNA utusan yang mengekod untuk protein tertentu? Adakah ia merasakan pelengkap RNA, RNA antisense? Atau adakah ia gabungan dua untaian antara keduanya?

Fire dan Mello bekerjasama dalam satu siri eksperimen yang ketat menggunakan cacing nematod yang dipanggil C. elegans untuk menentukan sama ada deria, antisense atau RNA terkandas dua menyebabkan pembungkaman gen. Untuk mendapatkan isyarat kuat yang boleh dilihat daripada subjek ujian mereka, mereka bekerja dengan gen yang membantu mengekalkan pengecutan otot yang normal dalam C. elegans : jika gen itu didiamkan, cacing akan berkedut. Apabila penyelidik menyuntik cacing dengan deria tulen atau RNA antisense tulen, tiada apa yang berlaku. Tetapi apabila mereka menyuntik RNA untai dua, cacing itu berkedut. Fire dan Mello menyimpulkan bahawa RNA perlu terkandas dua kali untuk menyenyapkan gen.

Pasangan itu menerbitkan keputusan ini bersama-sama dengan pemerhatian lain tentang RNAi dalam alam semula jadi pada tahun 1998. Wawasan bahawa RNA terkandas dua adalah kunci kepada pembungkaman adalah sebab mereka menerima hadiah [Nobel], kata Sharp. Penyelidikan seterusnya oleh Fire, Mello, Sharp, dan lain-lain menubuhkan kerja molekul RNAi, yang kini diketahui berlaku dalam kebanyakan organisma.

Pada manusia, dalam haiwan lain, dan juga dalam tumbuhan, RNA biasanya hadir sebagai helai tunggal. Kebakaran dan orang lain di lapangan percaya RNAi mungkin dibangunkan sebagai pertahanan terhadap virus. Apabila sel melihat RNA untai dua, tindak balas pertamanya ialah memotongnya menjadi bit, yang boleh difahami memandangkan RNA [virus] untai dua [selalunya ada] apabila virus mereplikasi, jelas Fire.

Tetapi sel pergi satu langkah di luar itu. Ia bukan sahaja mahu memotong bahan itu, ia mahu pergi dan mencari apa sahaja yang kelihatan seperti itu, sekiranya ia terlepas beberapa RNA. Jadi [molekul dalam] sel mengambil serpihan RNA yang telah dicincang, dan ia pergi mencari perkara yang serupa. Jika ia menjumpai sesuatu, ia memotongnya.

Sesuatu itu boleh menjadi RNA penghantar sel itu sendiri. Apabila utusannya dimusnahkan, gen disenyapkan.

Secara teori, kata Sharp, RNAi boleh menyenyapkan mana-mana gen–dari gen virus penceroboh kepada gen yang menjadikan protein dianggap menyebabkan penyakit Parkinson. Itu menjadikannya menjanjikan secara terapeutik. Sharp dan penyelidik lain telah mengasaskan syarikat untuk mengkomersialkan ubat RNAi. Jika anda boleh mendapatkan RNA ke sasaran [tisu], anda boleh mempunyai beberapa terapeutik yang sangat hebat, kata Fire.

Alnylam, syarikat Sharp yang diasaskan bersama di Cambridge, MA, kini menjalankan ujian klinikal ubat untuk virus pernafasan RSV; Acuity Pharmaceuticals of Philadelphia dan Sirna Therapeutics of San Francisco kedua-duanya menjalankan ujian klinikal ubat untuk degenerasi makula.

Fire seronok menonton usaha ini–tetapi hanya sebagai pembimbing sorak, katanya. Dia terus mengkaji cara kerja molekul pembungkaman gen dalam subjek ujian kegemaran makmalnya, C. elegans .

RNAi juga telah terbukti sebagai mekanisme yang biasanya digunakan oleh sel untuk mengawal aktiviti gen mereka. Victor Ambros '75, PhD '79, dan Rosalind Lee '76 mendapati bahawa RNA memainkan peranan penting dalam mengawal perkembangan haiwan; penyelidik telah menemui banyak gen yang mengekodkan RNA terkandas dua, dan kini dipercayai bahawa gangguan oleh RNA ini bertanggungjawab untuk mengawal 30 peratus genom manusia.

Hari ini, Fire menumpukan pada mewujudkan hubungan antara pembungkaman gen dan penyakit manusia. Banyak gen disenyapkan dalam kanser, katanya. Itu telah diketahui sejak sekian lama. Beliau kini bekerja dengan pakar patologi di Stanford untuk memahami bagaimana gangguan proses pengawalseliaan RNA menyumbang kepada penyakit.

Kartografer Kosmik: George Smoot

George Smoot tidak mahu menjadi wartawan cuaca atau pembuat peta. Tetapi pada tahun 1992, dia mencipta sejarah kartografi apabila dia mencipta peta pertama alam semesta muda dengan mencatatkan sedikit variasi dalam suhu sinaran berusia 14 bilion tahun. Variasi dalam latar belakang gelombang mikro kosmik ini, atau CMB, memberi petunjuk kepada ahli astrofizik tentang cara struktur kompleks seperti galaksi terbentuk.

Seorang profesor fizik di University of California, Berkeley, Smoot berkongsi Hadiah Nobel dalam fizik dengan John Mather dari Pusat Penerbangan Angkasa Goddard NASA untuk kerja di CMB, yang kewujudannya menyokong teori big bang.

Angelica de Oliveira-Costa, kini seorang saintis penyelidikan di Institut Kavli untuk Astrofizik dan Penyelidikan Angkasa lepas MIT, menyertai makmal Smoot di Berkeley sebagai pelajar siswazah pada tahun selepas Smoot mengumumkan petanya. Dia berkata sebahagian daripada apa yang menjadikannya ahli fizik kelas pertama ialah dia mempunyai pandangan yang baik untuk idea yang baik dan tidak takut kepada perubahan.

Smoot sentiasa tertarik dengan kosmologi, tetapi dia melakukan kerja siswazahnya dalam fizik zarah dan mengambil kerja dengan Luis Alvarez, pemenang Nobel dalam bidang itu di Berkeley. Di antara projek, Alvarez memberitahu kakitangannya untuk mengambil cuti beberapa bulan dan melihat ke dalam bidang penyelidikan baharu yang subur. Smoot merebut peluang untuk beralih ke kosmologi, mengguna pakai falsafah Alvarez sebagai miliknya: Apabila anda menyelesaikan percubaan, jangan lakukan percubaan seterusnya secara automatik. Anda harus melihat jika terdapat beberapa penemuan atau teknologi baharu yang membolehkan anda membuat pengukuran di kawasan yang menjanjikan.

Bagi Smoot, kajian tentang latar belakang gelombang mikro kosmik adalah kawasan yang memikat dan terbuka luas. Dia berkata dia mempunyai gerak hati bahawa apa sahaja yang anda ukur di sana akan menjadi ukuran asas, dan dia betul. De Oliveira-Costa berkata tentang tiga tahunnya di makmal Smoot, Secara saintifik, ia adalah salah satu masa terbaik dalam hidup saya. Setiap penemuan kecil yang anda buat adalah baharu.

Ditemui pada tahun 1960-an, CMB telah diramalkan oleh teori big bang. Sinaran datang bukan dari tempat di alam semesta tetapi dari a masa tidak lama selepas pembentukan alam semesta. Apabila kita melihat kembali sinaran, kita melihat kembali ke masa di alam semesta apabila semuanya panas dan padat seperti plasma di matahari kita, jelas Edmund Bertschinger, ketua bahagian astrofizik jabatan fizik MIT. Apabila alam semesta mengembang, ia menjadi sejuk, begitu juga CMB, yang kini hanya kira-kira 2.7 darjah di atas sifar mutlak. Kami melihat sinaran itu dalam radioteleskop kami berbilion tahun kemudian, katanya.

Foton CMB memberikan sesuatu seperti gambar alam semesta kira-kira 370,000 tahun selepas letupan besar, apabila ia menyejukkan kepada kira-kira 3,000 °C, membebaskan zarah untuk membentuk atom pertama. Sehingga itu, alam semesta adalah plasma legap bertenaga tinggi; foton terperangkap dalam perbualan hangat dan intim dengan zarah subatom seperti elektron. Apabila alam semesta menyejuk dan atom terbentuk, foton–termasuk yang membentuk CMB–boleh bergerak dengan bebas buat kali pertama.

Apabila Smoot mula bekerja pada CMB, spektrum tepatnya tidak diketahui, dan ia kelihatan mempunyai tenaga yang seragam sepenuhnya. Keseragaman ini mencadangkan alam semesta awal di mana tenaga dan jirim diagihkan secara homogen—senario yang nampaknya tidak serasi dengan alam semesta yang pelbagai dan kompleks hari ini. Bagaimanakah bintang yang dikumpulkan ke dalam galaksi yang dikelompokkan ke dalam gugusan galaksi yang dikelilingi oleh lompang besar muncul dari alam semesta awal di mana jirim tersebar dengan lancar seperti aising pada kek perkahwinan? Agar teori letupan besar dapat bertahan, alam semesta awal mesti mempunyai gumpalan di mana daya mekanik kuantum dan kemudian graviti boleh bertindak, akhirnya menyebabkan galaksi dan struktur lain terbentuk.

Untuk mencari ketulan ini, banyak kumpulan, termasuk Smoot, menghantar pengesan sinaran pada belon dan juga dalam pesawat pengintip ke ketinggian di mana CMB hampir tidak ditapis sepenuhnya oleh atmosfera Bumi. Sementara itu, yang lain mengira tahap turun naik tenaga alam semesta awal yang membolehkan ketulan, atau biji, terbentuk. Smoot menyertai kumpulan, diketuai oleh Mather di NASA, yang sedang berusaha untuk mendapatkan satelit pengesan radiasi yang sensitif yang dipanggil COBE (Penjelajah Latar Belakang Kosmik) ke orbit. Pada masa COBE dilancarkan pada 18 November 1989, ahli astrofizik telah membuktikan bahawa variasi yang sangat kecil dalam CMB-sekecil seratus ribu darjah-akan menunjukkan alam semesta awal yang cukup pelbagai untuk menghasilkan yang semasa.

Smoot bertanggungjawab ke atas sekumpulan enam instrumen pada COBE, dipanggil radiometer gelombang mikro pembezaan, yang mencari variasi suhu yang dipanggil anisotropi dalam CMB. Di atas Bumi, COBE yang mengorbit mempunyai penerimaan tanpa halangan CMB ke semua arah. Smoot dan pasukan Berkeleynya menganalisis nilai pengukuran suhu ini selama setahun–berjuta-juta–mencari anisotropi; apabila mereka nampaknya menjumpainya, mereka berusaha untuk meyakinkan diri mereka bahawa ia bukan disebabkan oleh bunyi daripada instrumen pada COBE.

Pada tahun 1992, Smoot mengumumkan bahawa COBE telah menemui variasi seratus ribu darjah dalam tenaga CMB. Peta beliau tentang variasi ini, yang menunjukkan secara kasar tompok mana di alam semesta awal yang lebih panas sedikit dan lebih sejuk sedikit, telah dipanggil gambar bayi alam semesta. Perkara yang menakjubkan ialah, alam semesta hampir seragam sepenuhnya, katanya. Ia lebih seragam daripada bola biliard. Smoot menerima separuh daripada Hadiah Nobel untuk kerjanya di peta; Mather diberi penghormatan kerana mengetuai projek COBE dan mengukur spektrum CMB.

Ahli astrofizik berkata pengumuman Smoot dan Mather tentang keputusan COBE adalah titik perubahan bagi kosmologi, apabila spekulasi falsafah tentang asal-usul alam semesta memberi laluan kepada sains yang dibina berdasarkan bukti kuantitatif. Peta Smoot kemudiannya disahkan oleh eksperimen belon selanjutnya dan sejak itu telah dipertingkatkan dengan pengukuran yang lebih sensitif daripada WMAP, satelit NASA yang masih berada di orbit. Bertschinger menyamakan Smoot dan saintis COBE yang lain dengan peneroka yang mencari benua baharu. Anda mula-mula mencari benua dan kemudian meneroka garis pantai dan menjadikan peta anda lebih dan lebih halus, katanya.

Peta CMB bertemu dengan begitu bersemangat sehingga Smoot menulis sebuah buku, Kedutan dalam Masa , untuk menunjukkan kepada golongan muda bahawa berada dalam sains boleh menjadi satu pengembaraan, katanya. Kini setelah dia memenangi Hadiah Nobel, Smoot hanya berkata separuh bergurau bahawa dia merasakan lebih banyak tekanan untuk menjadi duta sains. Saya pernah menjadi penjahat, selalu pergi ke pinggir fizik, mencuba perkara yang pelik, memberontak, dia mengenang.

Dalam alam semesta yang dianggap 96 peratus jirim gelap misteri dan tenaga gelap, terdapat banyak wilayah baharu dan pelik untuk diterokai. Saya mempunyai senarai lapan soalan yang saya fikir sangat penting, katanya (lihat Senarai Smoot, di bawah) . Suatu hari, Smoot merancang untuk memulakan pusat fizik kosmologi untuk menanganinya. Tetapi buat masa ini, itu adalah titik tumpu dalam kuliahnya–dan pembuat peta kosmik menyimpan senarai itu dilekatkan pada dindingnya.

Senarai Smoot
Lapan soalan kosmologi yang membuatkan George Smoot terjaga pada waktu malam

1. Adakah inflasi1 berlaku? Bagaimana?

2. Apakah jirim gelap?

3. Apakah tenaga gelap?

4. Mengapakah terdapat lebih banyak jirim daripada antijirim di alam semesta?

5. Adakah terdapat peninggalan2 lain yang boleh ditemui (cth., rentetan kosmik)?

6. Adakah terdapat 3 dimensi tambahan?

7. Adakah pemalar asas berbeza-beza?

nombor perkhidmatan pelanggan ray bans

8. Apakah kuasa eksotik lain yang mungkin ada?

—————————————————————

1 pengembangan eksponen alam semesta muda

2 alam semesta muda

3 iaitu, lebih daripada empat (tiga dimensi spatial dan masa)

bersembunyi

Teknologi Sebenar

Kategori

Tidak Dikategorikan

Teknologi

Bioteknologi

Dasar Teknologi

Perubahan Iklim

Manusia Dan Teknologi

Lembah Silikon

Pengkomputeran

Majalah Mit News

Kecerdasan Buatan

Angkasa Lepas

Angkasa

Bandar Pintar

Rantaian Sekat

Cerita Ciri

Profil Alumni

Sambungan Alumni

Ciri Mit News

1865

Pandangan Saya

77 Mass Ave

Bertemu Penulis

Profil Dalam Kemurahan Hati

Kelihatan Di Kampus

Surat Alumni

Berita

Pilihanraya 2020

Dengan Indeks

Di Bawah Kubah

Majalah Berita Mit

Hos Pemadam Api

Cerita Yang Tidak Terhingga

Projek Teknologi Pandemik

Daripada Presiden

Muka Depan Cerita

Galeri Gambar

Disyorkan