Tanpa Tabung Reaksi, Dapat Nobel dalam Kimia

STOCKHOLM, SATUHARAPAN.COM – Ilmu kimia bertemu ilmu komputer. Penghargaan Nobel bidang Kimia tahun ini diberikan kepada tiga peneliti untuk pekerjaan yang tidak melibatkan tabung reaksi atau jas lab. Sebaliknya, mereka menjelajahi dunia molekul virtual, dengan komputer. Simulasi numerik tersebut memungkinkan studi lebih dekat terhadap reaksi yang kompleks, seperti fotosintesis dan pembakaran, serta desain obat baru.

Martin Karplus (83), dari University of Strasbourg di Prancis dan Universitas Harvard, Michael Levitt (66), dari Stanford University, dan Arieh Warshel (72), dari University of Southern California, berbagi kehormatan dan uang sekitar US$1,2 juta dolar (Rp 132 miliar) yang menyertainya. Program komputer mereka menggunakan hukum klasik gerak berasal dari Newton untuk melacak pergerakan dari banyak atom, dan fisika kuantum untuk menggambarkan pemisahan dan pembentukan ikatan kimia.

Ketiga pemenang adalah warga negara Amerika naturalisasi. Dr Karplus, lahir di Austria, juga warga negara Austria. Dr Levitt, lahir di Afrika Selatan, juga memegang kewarganegaraan Inggris dan Israel, dan Dr Warshel, lahir di Israel, juga merupakan warga negara Israel.

Belum Kirim Review

The Royal Swedish Academy of Sciences di Stockholm, pemberi penghargaan, mencatat bahwa mereka telah melakukan “pengembangan model multiskala untuk sistem kimia yang kompleks.” Dalam rilis berita dijelaskan, ”Dahulu, ahli kimia membuat model molekul dengan menggunakan bola plastik dan tongkat,” tetapi hari ini “pemodelan dilakukan dalam komputer.” Kita patut berterima kasih pekerjaan yang mereka lakukan sejak 1970.

Karya mereka telah lama didukung oleh hibah ilmu federal, kata Francis S. Collins, direktur National Institutes of Health (NIH), yang harus merumahkan sebagian besar ilmuwan karena shutdown pemerintah Federal AS. Perlu dicatat, pemenang Nobel Kedokteran juga ditanggung NIH, kata Dr Collins pada Rabu (9/10), “Ironisnya terus berlanjut.”

Untuk Dr Levitt, panggilan telepon tak terduga dari Stockholm datang pukul 2.15. “Itu adalah kejutan besar,” katanya, mengakui bahwa ia telah memeriksa berbagai prediksi Nobel di Internet. “Anda tidak akan menemukan nama saya di salah satu dari mereka. Saya tidak yakin itu hal yang baik atau hal yang buruk.”

Saat anggota komite ia kenal secara pribadi memberi tahu bahwa ia menang, Dr Levitt sadar itu bukan guyonan.

“Salah satu anggota panitia Nobel saya janjikan untuk saya kirimi review penelitian saya, mungkin beberapa tahun yang lalu. Tapi, saya belum melakukannya,” kata Dr Levitt. “Dia berkata, ‘Kami belum mendapatkan review Anda, tapi kami tetap akan memberikan hadiah.’”

Dr Levitt kemudian menghubungi ibunya (98 tahun) di London dan memintanya menyalakan komputer dan menonton konferensi pers di internet. Sang ibu memintanya untuk mengeja alamat situsnya—nobelprize.org. Dr Levitt mengatakan, “Hanya Google ‘Nobel’, dan itu akan menjadi hit pertama.”

Fisika Kuantum untuk Membuat Model

Di laboratorium, ahli kimia eksperimental mudah bisa mengatakan bahan kimia awal dan produk akhir. Tapi, reaksi yang sebenarnya biasanya terjadi sangat cepat. “Ini seperti melihat semua aktor sebelum Hamlet,” kata Sven Lidin, ketua panitia seleksi Nobel, saat pengumuman pada hari Rabu (9/10),  “dan semua mayat setelah acara, dan kemudian Anda bertanya-tanya apa yang terjadi di tengah. Dan sebenarnya ada beberapa tindakan yang menarik di sana, dan ini adalah apa kimia teoritis berikan kepada kita—seluruh drama.”

Tapi di pada 1960-an, ketika komputer sebesar ruangan, program komputer harus berdesakan dalam irisan kecil memori, itu membatasi apa yang bisa dilakukan. Di Weizmann Institute of Science di Israel, Dr Warshel, yang saat itu mahasiswa doktoral, dan Dr Levitt, yang bekerja dengan Dr Warshel sebagai programmer komputer, menghitung perilaku molekul, bahkan molekul biologis yang sangat besar, meskipun itu karya awal yang digunakan fisika Newton dan bukan efek kuantum.

Sementara itu, di Harvard, kelompok riset Dr Karplus yang mengembangkan program komputer untuk simulasi reaksi kimia dan mempekerjakan kekuatan penuh dari fisika kuantum, melihat reaksi fisika pada tingkat mikroskopis. Setelah menyelesaikan doktor itu, Dr Warshel bergabung dalam laboratorium Dr Karplus sebagai peneliti postdoctoral, dan pada 1972, mereka menerbitkan makalah yang menggabungkan fisika kuantum dan klasik dalam menggambarkan perilaku kimia molekul tertentu.

Kemudian, Dr Warshel memperbarui kolaborasi dengan Dr Levitt, yang telah menyelesaikan gelar doktor di University of Cambridge di Inggris, memperluas program-program mereka untuk meneliti enzim, yaitu protein yang mengatur reaksi kimia dalam organisme hidup. Dari pancaran sinar - X dari protein, ahli kimia tahu bentuk beberapa enzim, tetapi kurang paham tentang fungsi mereka.

“Ini seperti melihat jam tangan dan bertanya-tanya bagaimana cara kerjanya,” kata Dr Warshel. “Jadi singkatnya, apa yang kami kembangkan adalah cara yang diperlukan komputer, untuk mengambil struktur protein dan kemudian untuk akhirnya memahami bagaimana sebenarnya hal itu tidak apa yang dilakukannya.”

Mereka menemukan bahwa mereka tidak bisa memahami perilaku enzim tanpa termasuk dampak dari molekul sekitarnya—air, khususnya. “Ini benar-benar, dalam pandangan saya, terobosan konseptual,” kata Dr Warshel.”Saya menyadari bahwa segala sesuatu yang Anda ingin lakukan dengan komputer bisa dilakukan jika Anda membuatnya cukup sederhana. Kami menulis dengan cara yang tidak membutuhkan terlalu banyak memori.”

Ilmuwan eksperimental yang lambat untuk menerima pekerjaan baru, kata Dr Warshel. “Ketika Anda melakukan sesuatu di komputer, itu sangat mudah untuk mengabaikan itu dan mengatakan Anda membuat itu,” katanya. Dia mengatakan eksperimentalis senang saat perhitungan setuju dengan eksperimen, tetapi tidak ketika Dr Warshel mengaku akan menggambarkan fenomena yang tidak terlihat dalam percobaan.

“Hal terakhir yang orang inginkan adalah bahwa Anda akan datang dan menjelaskan sistem mereka,” katanya.”Saya tidak pernah berhasil meyakinkan orang. Aku hanya membuat mereka marah.”

Hari ini, Dr Lidin dari Komite Nobel mengatakan, simulasi komputer telah menjadi sebagai informatif percobaan.”Anda masih harus melakukan percobaan,” katanya.”Tapi prediksi bahwa teori membuat menjadi begitu banyak kuat hari ini bahwa kita mungkin bisa menyelamatkan 90 persen dari bereksperimen dan berkonsentrasi pada 10 persen di mana kita tahu bahwa hasil yang paling penting akan berbohong.” (Nytimes.com)