WW: Nobelprijzen voor Natuurkunde en Geneeskunde

De woensdagmiddag is op GeenCommentaar Wondere Woensdagmiddag. Met extra aandacht voor de nieuwste ontwikkelingen in Wetenschap- en Techniekland.

Deze Wondere Woensdag valt midden in het Nobelprijs- geweld. Vandaag zal de winnaar (of zullen de winnaars) van de Nobelprijs voor Scheikunde bekend worden, waarna de komende dagen Literatuur, Vrede (altijd erg controversieel) en Economie aan de beurt zijn. Daar moeten we dus even op wachten. Maar eergisteren en gisteren werden respectievelijk de Nobelprijzen voor Geneeskunde en Natuurkunde uitgedeeld.

De Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde zoals hij officieel heet werd dit jaar uitgereikt aan een drietal Amerikaanse onderzoekers Elizabeth Blackburn, Carol Greider en Jack Szostak “voor de ontdekking hoe chromosomen worden beschermd door telomeren en het enzym telomerase“. Telomeren zitten aan de uiteinden van de chromosomen en hun functie was aanvankelijk niet bekend. Wat de drie wetenschappers langzaam maar zeker aantoonden was dat de telomeren het DNA beschermen. Chromosomen zonder telomeren bleken in een experiment onbeschermd te zijn en vertoonden na verloop van tijd schade. Bovendien worden de chromosomen met iedere celdeling kleiner zonder telomeren. Mét telomeren werd de schade voorkomen en kunnen cellen zich langer vermenigvuldigen.

Ook ontdekten de drie prijswinnaars in de jaren ’80 hoe telomeren gevormd worden. Hier is het enzym telomerase voor verantwoordelijk. Het telomeer wordt bij elke celdeling ongeveer 100 nucleotiden korter, maar telomerase zorgt na elke deling dat dit weer verlengd wordt tot de oorspronkelijke lengte. Een en ander wordt visueel goed weergegeven in een duidelijke poster. De ontdekking en beschrijving van de telomeren en telomerase heeft erg veel impact gehad op onderzoek naar ouderdom, kanker en allerlei erfelijke ziektes. Maar in essentie hebben ze ons een veel beter begrip gegeven van wat er allemaal gebeurt in de menselijke cel.

De Nobelprijs voor Natuurkunde moest dit jaar in tweeën gedeeld worden: de ene helft van de tien miljoen kronen (1 miljoen euro) ging naar Charles Kao voor zijn onderzoek naar glasvezel en de andere helft moet gedeeld worden door Willard Boyle en George Smith voor hun uitvinding van de CCD chip.

Een Nobelprijs winnen is vaak een kwestie van vroeg pieken en lang doorleven. Charles Kao deed zijn baanbrekende onderzoek al in 1966. Op dat moment stond glasvezelcommunicatie nog in de kinderschoenen, het grootste probleem was dat er veel informatie verloren ging in de kabels. Kao toonde aan dat het niet een fundamenteel probleem was van de techniek, maar dat het verlies van data veroorzaakt werd door minuscule imperfecties in het glas. Hij experimenteerde met verschillende materiaalsoorten en suggereerde dat puur kwartsglas (SiO2) het beste resultaat zou moeten opleveren. Dit zorgde voor een wereldwijde onderzoeks en ontwikkelingsgolf in de glasvezeloptica. Uiteindelijk bleek glasvezel beter en betrouwbaarder dan klassieke koperdraden en op dit moment zijn alle grote kernverbindingen in de wereld van glasvezel. Met een beetje geluk kunnen we straks allemaal genieten van Kao’s uitvinding als een supersnelle glasvezel-verbinding ons met het Internet verbindt.

Het duo Boyle en Smith deelde de andere helft van de prijs voor hun uitvinding van het Charge-coupled device (CCD). De CCD is een chip die elektromagnetische straling (zoals licht) omzet in elektrische signalen. De bekendste toepassing is ongetwijfeld die in digitale camera’s. In een CCD laden de binnenkomende fotonen kleine condensatoren op. Zodra de sluiter sluit, wordt de opgebouwde lading rij voor rij uitgelezen om zo tot een beschrijving van het plaatje te komen. Kleurenbeelden kunnen worden gedigitaliseerd door ofwel drie CCD’s (de dure oplossing) of door een Bayer Masker (goedkoper) te gebruiken. CCD’s worden niet alleen in elektronica voor consumenten gebruikt maar ook voor ‘serieuzere toepassingen’ als astrofotografie. Om verweggelegen sterren te analyseren zijn gigantische CCD’s nodig.

We moeten de rest natuurlijk nog even afwachten maar de tot nu toe uitgereikte prijzen herinneren ons eraan dat het beste onderzoek de afgelopen tientallen jaren vrij duidelijk in de VS uitgevoerd werd. Gezien de tijd die er tussen onderzoek en Nobelprijs-erkenning zit en het indrukwekkende onderzoek dat de afgelopen jaren in de VS gedaan is zal dat nog wel even zo blijven.