Vật lí đã truyền cảm hứng cho sinh học như thế nào ?

Alexei Korrnyshev cho rằng các nhà vật lí và nhà sinh học hiện đang làm việc gần gũi với nhau hơn bao giờ hết, nhưng vẫn còn tồn tại những rào cản để hợp tác chặt chẽ hơn.Nhà vật lí và nhà sinh học cần phải học hỏi để hiểu nhau hơn (Ảnh: Photolibrary)
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Vật lí đã truyền cảm hứng cho sinh học như thế nào ? Vật lí đã truyền cảm hứng cho sinh học như thế nào ? Alexei Korrnyshev (Physics World, tháng 7/2009)Alexei Korrnyshev cho rằng các nhà vật lí và nhà sinh học hiện đang làm việc gần gũi với nhauhơn bao giờ hết, nhưng vẫn còn tồn tại những rào cản để hợp tác chặt chẽ hơn. Nhà vật lí và nhà sinh học cần phải học hỏi để hiểu nhau hơn (Ảnh: Photolibrary) Tháng 7 năm 1997, Adrian Parsegian, một nhà sinh lí học tại Viện Y tế Quốc gia ở Mĩ vàlà cựu chủ tịch Hội Sinh lí học, đã cho ra một bài báo trên tờ Physics Today, trong đó ông pháchọa những suy nghĩ của ông về những chướng ngại vật chủ yếu cho mối lương duyên giữa vật líhọc và sinh học. Parsegian bắt đầu bài báo của ông với câu chuyện vui về một nhà vật lí trao đổivới người bạn đã qua trường lớp sinh học của ông. Nhà vật lí: “Tôi muốn nghiên cứu não. Hãy nói với tôi đôi điều có ích đi nào”. Nhà sinh học: “À, trước hết, não có hai bán cầu”. Nhà vật lí: “Thôi đi! Anh nói với tôi nhiều quá rồi đấy!”. Parsegian tiếp tục liệt kê ra một vài lĩnh vực thuộc sinh học trong đó thông tin cung cấptừ phía các nhà vật lí đặc biệt được hoan nghênh. Nhưng kết luận chính của ông là các nhà vật líthật sự phải học sinh học trước khi muốn đóng góp cho lĩnh vực đó. Ông còn cảnh báo rằng cóthể như thế là không đủ cho một nhà vật lí có một người bạn là nhà sinh học đóng vai trò “ngườiphiên dịch” để dịch một vấn đề thành ngôn ngữ vật lí. Mặc dù được viết thật nhẹ nhàng và tao nhã, nhưng bài báo đó đã khiêu khích một phảnứng dữ dội từ phía Robert Austin, một nhà vật lí tại Đại học Princeton, ông cáo buộc rằngParsegian ngăn cấm các nhà vật lí xử lí những vấn đề lớn trong sin h học. Quan điểm của tôikhông nghiêng về Parsegian hay Austin và, theo quan điểm của tôi, mối quang học giữa các nhàvật lí học và nhà sinh học đã được cải thiện phần nào trong 12 năm qua kể từ khi bài báo củaParsegian xuất hiện lần đầu tiên. Tuy nhiên, tôi tin rằng các quan hệ đó vẫn bị tiêm nhiễm bởimột số niềm tin sai lầm đang cản trở các nhà vật lí và nhà sinh học làm việc gần gũi với nhauhơn.Hơn cả đức tin? Trở lại đầu những năm 1970, khi tôi còn là nghiên cứu sinh năm thứ nhất tại ViệnFrumkin ở Moscow, tôi thường tham dự các buổi seminar lí thuyết do Benjamin Levich – học tròcũ của Lev Landau – chủ trì, ông được nhiều người biết tới là cha đẻ sáng lập của thủy động họchóa-lí. Mỗi khi một người thuyết trình nào đó say mê quá mức bảo chúng tôi vớ i độ tin cậy100% cách thức, nói ví dụ, các electron và nguyên tử hành xử trong một dung môi ở gần mộtđiện cực, Levich sẽ cắt ngang buổi seminar bằng cách pha trò “Làm sao anh biết thế? Anh đã cómặt ở đó à?” Gần bốn thập niên đã trôi qua, các nhà vật lí giờ đã có nhiều công cụ thực nghiệm để “đitới đó”. Chẳng hạn, các nguồn synchrotron tia X hiện đại cho phép các nhà nghiên cứu nhìn vàocấu trúc tinh thể, khám phá cách thức các mẫu sinh vật đột biến và còn định vị được nơi ion hútbám trên ADN; trong khi các kĩ thuật như chụp ảnh huỳnh quang với độ chính xác nano mét(FIONA) cho phép chuyển động của các protein như myosin hay actin được theo dõi trong thờigian thực. Nhưng mặc dù những kĩ thuật này thường mang lại những kết quả đầy quyến rũ,nhưng chúng là không đủ nếu không có một phân tích lí thuyết sâu sắc của các thật sự “đangtrông thấy”. Cho nên, đứng đầu trong số những quan niệm sai lầm này là “thấy là tin”. Một bứctranh đẹp có thể có một sự duyên dáng hấp dẫn, nhưng chỉ có thế là không đủ. Niềm tin thứ hai gây nguy hại cho sự hợp tác là thói hình thức cho rằng một lí thuyết sinhhọc phải thật đơn giản – nó phải không có gì nhiều hơn các hàm mũ và logarithm (làm ơn đừngcó hàm Bessel!). Nếu không thì công việc hãy để cho máy tính thực hiện. Quan điểm này đượcủng hộ bởi Rod Philips ở Viện Công nghệ California, người đi đến tìm yêu mới của mình – sinhhọc – từ lí thuyết chất rắn. Tuy nhiên, tôi rất không tán thành với quan điểm đó và tôi thườngtranh luận với ông về nó khi chúng tôi đều nghỉ phép tại Viện Vật lí Lí thuyết Kavli ở SantaBarbara. Như tôi thường vạch ra, James Watson và Francis Crick có thể chưa bao giờ giải mãđược cấu trúc của ADN từ hình ảnh tán xạ tia X thu được bởi Rosalind Franklin và MauriceWilkins nếu họ chẳng các công cụ toán học phát triển bởi Crick, William Cochran và VladimirVand một năm trước đó (1952 Acta. Crystollograph. 5 581). Thật vậy, các hàm Bessel nằm ngaytrung tâm của phân tích đó. Niềm tin thứ ba là các nhà sinh học sẽ không bao giờ đọc các bài báo khoa học chứa c áccông thức toán học. Như Don Roy Forsdyke, một nhà hóa sinh tại trường Đại học Queen ởOntario, Canada, có lần bảo tôi, “Tư liệu sinh học thật vô bờ bến. Các nhà sinh học có quá nhiềubáo để đọc và quá nhiều thí nghiệm để thực hiện. Họ sẽ gác qua một bên mọi bài viết trông khókhăn”. Nế ...