Dorothy Hodgkin: Người đầu tiên giải mã thành công cấu trúc vitamin B12

Dorothy Crowfoot Hodgkin (1910 – 1994) là một trong những nhà khoa học vĩ đại nhất thế kỷ 20, người đã tạo nên bước ngoặt lịch sử khi ứng dụng phương pháp tinh thể học tia X để xác định cấu trúc 3D của các phân tử sinh học phức tạp.

Thành tựu rực rỡ nhất trong sự nghiệp của bà chính là việc giải mã thành công cấu trúc không gian của vitamin B12 - một câu đố hóa học từng thách thức những bộ óc xuất sắc nhất thế giới.

Niềm đam mê tinh thể và kỹ thuật Nhiễu xạ Tia X

Ngay từ khi mới 10 tuổi, Dorothy đã bị mê hoặc bởi vẻ đẹp hình học và tính đối xứng của các tinh thể khoáng vật. Niềm yêu thích này đã đưa bà đến ngành Hóa học tại Đại học Oxford và sau đó là Nghiên cứu Tinh thể học Tia X tại Đại học Cambridge.

Thời bấy giờ, tinh thể học tia X là một phương pháp còn rất mới mẻ. Bằng cách chiếu chùm tia X qua một tinh thể rắn và phân tích cách các tia bị nhiễu xạ khi va chạm với electron của nguyên tử, các nhà khoa học có thể "chụp ảnh" vị trí không gian của từng nguyên tử. Tuy nhiên, việc chuyển đổi những chấm sáng nhiễu xạ trên phim thành mô hình 3D đòi hỏi hàng vạn phép tính toán thủ công cực kỳ phức tạp.

Hành trình 8 năm chinh phục "Cấu trúc vitamin B12"

Trước khi Dorothy Hodgkin bắt tay vào nghiên cứu vitamin B12, căn bệnh thiếu máu ác tính (Pernicious Anemia) là mối đe dọa tính mạng đối với hàng triệu người. Các nhà y học biết rằng vitamin B12 có thể chữa trị căn bệnh này, nhưng cấu trúc hóa học của nó hoàn toàn là một ẩn số.

So với Penicillin (chỉ chứa 17 nguyên tử phi hydro) mà Dorothy đã giải mã thành công năm 1945, vitamin B12 là một "quái vật" hóa học:

• Phức tạp vượt trội: Công thức gồm 181 nguyên tử, trung tâm chứa một nguyên tử Coban (Co) liên kết với vòng corrin.

• Thử thách tính toán: Số lượng dữ liệu nhiễu xạ tia X khổng lồ vượt xa khả năng tính toán thông thường của con người.

Bắt đầu dự án từ năm 1948, Dorothy cùng các cộng sự đã kiên trì làm việc suốt 8 năm. Để xử lý hàng ngàn bản ghi nhiễu xạ, bà trở thành một trong những nhà khoa học đầu tiên tiên phong ứng dụng máy tính điện tử sơ khai thời bấy giờ (như chiếc Pilot ACE) vào phân tích hóa học.

Đến năm 1956, Dorothy chính thức công bố bản đồ cấu trúc hoàn chỉnh của vitamin B12. Phát kiến này không chỉ giúp ngành y dược tổng hợp nhân tạo được vitamin B12 mà còn mở ra kỷ nguyên hiểu biết sâu sắc về vai trò của nó trong quá trình tạo máu và chức năng thần kinh.

Bệnh tật không thể cản bước tài năng

Một trong những điều khiến thế giới khâm phục ở Dorothy Hodgkin không chỉ là tài năng kiệt xuất mà còn là nghị lực phi thường. Ngay từ năm 28 tuổi, bà đã mắc chứng viêm khớp dạng thấp mãn tính - căn bệnh khiến các khớp tay và chân của bà bị biến dạng, sưng tấy và đau đớn dữ dội.

Dù việc thao tác với các mô hình tinh thể hay cầm nắm thiết bị thí nghiệm trở nên cực kỳ khó khăn, Dorothy chưa bao giờ ngừng làm việc. Với đôi bàn tay sưng đau, bà vẫn mẫn cán điều chỉnh từng tấm phim nhiễu xạ, tỉ mỉ dựng nên từng mô hình phân tử bằng dây thép và hạt gỗ.

Đỉnh cao Giải Nobel và Di sản bền vững

Năm 1964, Dorothy Crowfoot Hodgkin được xướng tên cho Giải Nobel Hóa học "vì những xác định bằng kỹ thuật tia X về cấu trúc của các chất sinh hóa quan trọng". Bà trở thành nhà khoa học nữ thứ ba trong lịch sử giành giải Nobel Hóa học (sau Marie Curie và Irène Joliot-Curie) và là người phụ nữ Anh duy nhất nhận giải thưởng khoa học này.

Không dừng lại ở Vitamin B12, năm 1969 - sau 35 năm kiên trì đuổi theo - Dorothy tiếp tục giải mã thành công cấu trúc phân tử Insulin (gồm 788 nguyên tử), tạo nền tảng cho việc sản xuất insulin nhân tạo điều trị bệnh tiểu đường.

Dorothy Hodgkin không chỉ để lại cho nhân loại những khám phá mang tính cách mạng trong sinh hóa học, mà bà còn là biểu tượng rực rỡ của lòng kiên trì, tình yêu khoa học chân chính và tinh thần vượt lên nghịch cảnh.