Bà Frances H. Arnold - Ảnh: AFP

Ngày 4-10-2018, Tiến sĩ Arnold, 62 tuổi, giáo sư người Mỹ về hóa sinh, hóa kỹ thuật tại Viện Công nghệ California (Caltech), chia sẻ giải trị giá gần 1 triệu USD với hai nhà khoa học là ông George P. Smith, 77 tuổi và ông Gregory P. Winter, 67 tuổi.

Người tiên phong

Bà Frances H. Arnold là người thứ năm trong lịch sử đoạt , sau các bà Ada Yonath năm 2009, bà Dorothy Crowfoot Hodgkin năm 1964, bà Irène Joliot-Curie năm 1935, và bà Marie Curie năm 1911.

Giải Nobel năm nay chia 3, nhưng thú vị là bà Frances H. Arnold được tôn vinh thành tựu lớn hơn hai ông với một nửa giá trị giải thưởng.

Hai người đàn ông chắc cũng vui vẻ chia sẻ nửa giải thưởng còn lại, hoàn toàn không phải vì chuyện "nhường nhịn" ở đây, mà chỉ vì bà Arnold thực sự là người đã tiên phong trong việc khai thác sức mạnh của tiến hóa để phát triển các loại enzyme - những protein đóng vai trò xúc tác cho các phản ứng hóa học - được ứng dụng trong thuốc và các liệu pháp trị bệnh.

Thành tựu này được Viện Hàn lâm Hoàng gia Thụy Điển nhận định là "đã áp dụng các nguyên lý của nhà bác học Darwin trong ống nghiệm".

Bà Frances H. Arnold là người tiên phong trong phương pháp kỹ thuật sinh học với nguyên lý hoạt động tương tự như cách các nhà lai tạo giống chó đã kết đôi những loài cụ thể để tạo ra các đặc tính loài mong muốn vào đầu những năm 1990, và tinh chỉnh phương pháp đó kể từ giai đoạn tiên phong đó tới nay.

Bắt chước tự nhiên

Tiến sĩ Arnold đứng cạnh Tổng thống Barack Obama trong buổi lễ trao Huân chương quốc gia về Công nghệ và đổi mới năm 2013. Bà Arnold từng được trao giải này năm 2011 - Ảnh: GETTY IMAGES

"Tôi nghĩ việc mình làm giống như sự bắt chước quá trình tạo tác của tự nhiên", tiến sĩ Arnold chia sẻ trong cuộc phỏng vấn với trang web NobelPrize.org. "Tất cả vẻ đẹp phi thường và sự phức tạp của thế giới sinh học đều xuất hiện từ một thuật toán tạo tác đơn giản tuyệt đẹp này", bà nói.

Vào những năm 1980 tiến sĩ Arnold đã thử tái tạo các enzyme, song vì chúng là những phân tử rất phức tạp được tạo nên từ các amino acid khác nhau có thể gắn kết vĩnh viễn, bà nhận thấy việc thay đổi các gene của những enzyme này nhằm tạo cho chúng các đặc tính mới là rất khó khăn.

Tới những năm 1990 bà từ bỏ cái mà bà gọi là "cách tiếp cận có chút kiêu ngạo" của bản thân trong việc cố tạo ra các enzyme được chỉnh sửa thông qua lập luận logic và kiến thức của mình, và thử kiểm nghiệm một cách thức của tự nhiên trong việc thực hiện mọi thứ. Bà nghĩ về quá trình tiến hóa.

"Tôi nhận ra cách hầu hết mọi người đã làm trong việc chỉnh sửa protein đều thất bại. Với tôi hẳn nhiên đây là phương pháp nên thực hiện", bà nói.

Bà đã thử tạo ra thay đổi với một loại enzyme tên là subtilisin. Bà tạo ra các biến thể ngẫu nhiên trong bảng mã gene của loại enzyme này rồi đưa các biến thể gene đó vào loại vi khuẩn có thể tạo ra nhiều loại subtilisin khác nhau.

Rồi bà chọn ra những loại subtilisin hoạt động tốt nhất. Sau khi đã tìm được biến thể tốt nhất của subtilisin, bà tiếp tục tiến hành các bước tạo biến thể gene với nó để tạo được phiên bản tối ưu.

Nói cách khác, bà để chính quá trình chọn lựa tự nhiên của tiến hóa chứ không phải kiến thức và hiểu biết của con người can thiệp vào quá trình lựa chọn phiên bản subtilisin tốt nhất đó.

Khi mới bắt đầu áp dụng cách tiếp cận nghiên cứu này, "một số người đã coi thường nó, thậm chí có người còn nói đó không phải là khoa học", bà Arnold chia sẻ với Quỹ National Science and Technology Medals. Nhưng điều đó không khiến bà nản lòng và bà đã thành công.

Các loại enzyme của bà Frances H. Arnold đã được sử dụng làm nhiều loại nhiên liệu sinh học, dược phẩm và chất tẩy giặt cùng nhiều thứ khác. Trong nhiều quá trình xử lý, chúng đã được dùng thay cho các loại hóa chất độc hại.

TTO - Khi thông báo giải thưởng Nobel hóa học 2018, Viện hàn lâm Khoa học hoàng gia Thụy Điển đã chơi chữ bằng cách dùng hai từ ăn vần trong tiếng Anh 'evolution’s revolution' ('cuộc cách mạng của tiến hóa') để nói về các nghiên cứu được vinh danh.