تصور کنید یک روز صبح، دانشجویی جوان در پارک با احتیاط از کنار خرس‌ها می‌گذرد تا از چشمه‌های آب گرم در حال جوشیدن نمونه‌برداری کند. یا گیاه‌شناسی در قرن نوزدهم، با تعجب به بلورهای عجیبی که از هویج استخراج کرده، خیره شده است. این صحنه‌ها شاید بی‌ارتباط و حتی بی‌فایده به نظر برسند، اما مسیر تاریخ فناوری و پزشکی را برای همیشه تغییر دادند.
چنین روایت‌هایی امروز بیش از هر زمان دیگری اهمیت دارند. به‌نقل‌از نشریه نیچر، دولت ایالات متحده تحت ریاست جمهوری دونالد ترامپ در حال کاهش شدید بودجه‌ی تحقیقات علمی است. با کنسل هزاران کمک‌هزینه‌ی تحقیقاتی و پیشنهاد کاهش ۳۶ درصدی بودجه‌ی توسعه و پژوهش غیردفاعی، زنگ خطر برای آینده‌ی نوآوری به صدا درآمده است. این پژوهش‌هایی که هدفشان صرفاً گسترش دانش است، شاید به راحتی مورد تمسخر قرار گیرند، اما تاریخ نشان داده که موتور اصلی رشد اقتصادی و پیشرفت بشر هستند.
- تابستان ۱۹۶۶، هادسون فریز موجودی را کشف کرد که در دمای بالا زنده می‌ماند و بعدها باعث استخراج آنزیم پایه‌ای برای پی‌سی‌آر شد؛ روشی که تکثیر دی‌ان‌ای را ممکن کرد و امروزه در پزشکی و ژنتیک جنایی یوزرد دارد.
- ام‌آر‌آی بر پایه‌ی پژوهش‌های دهه ۱۹۳۰ در فیزیک هسته‌ای شکل گرفت و امکان تصویربرداری دقیق بدن بدون تابش را فراهم کرد.
- فریدریش رینیتزر در ۱۸۸۸ ماده‌ای از هویج کشف کرد که نه کاملاً جامد بود نه مایع؛ این «کریستال مایع» بعدها پایه‌ی تلویزیون‌های صفحه‌تخت و فناوری‌های نشان دادنگر شد.
- کریسپر، ابزار اصلاح ژن‌ها، از مطالعه باکتری‌های برکه‌های شور آغاز شد؛ توالی‌های تکرارشونده در ژنوم باکتری‌ها الهام‌بخش توسعه این فناوری شدند. امروزه کریسپر برای درمان بیماری‌های ژنتیکی و اصلاح کالاها کشاورزی به کار می‌رود.
- داروهای کاهش وزن و دیابت مانند اکسناتید از پپتید موجود در زهر مارمولک «هیلا مانستر» الهام گرفتند. این پپتید با تقلید عملکرد GLP-1 به درمان دیابت و کاهش وزن کمک می‌کند.
- آزمایش روی گل اطلسی نشان داد اضافه‌کردن ورژن‌ای از ژن باعث خاموشی همان ژن می‌شود؛ پدیده‌ای که به «تداخل آران‌ای» شناخته شد. این کشف پایه‌ای برای داروهای نوین ژنتیکی و درمان بیماری‌های خونی مانند هموفیلی شد.
- کلر پاترسون با ساختن نخستین «آزمایشگاه تمیز» سن دقیق شهاب‌سنگ‌ها را محاسبه کرد و منبع آلودگی سرب را شناسایی نمود. این یافته‌ها باعث ممنوعیت جهانی بنزین سرب‌دار شد و جان میلیون‌ها نفر را نجات داد.
تاریخ علم نشان می‌دهد که بسیاری از بزرگ‌ترین دستاوردهای بشر از دل همین پژوهش‌های بنیادی برخاسته‌اند؛ تحقیقاتی که در زمان خود بی‌ثمر به نظر می‌رسیدند، اما بعدها مسیر علم، صنعت و زندگی روزمره‌ی ما را برای همیشه تغییر دادند. سپس به چند نمونه از این دست اشاره خواهیم کرد.
از چشمه‌های جوشان تا صحنه‌ی جرم
تابستان ۱۹۶۶، هادسون فریز، دانشجوی جوان دانشگاه ایندیانا که در کابینی کوچک در پارک یلواستون زندگی می‌کرد، برای میکروبیولوژیستی به نام توماس براک، نمونه‌هایی را از باکتری‌های چشمه‌های آب گرم برداشت می‌کرد که هم خطرناک بود و هم طاقت‌فرسا. او هر روز میان مه و بخار چشمه‌ها می‌گشت، در حالی که صدای خرس‌ها و گردشگران اطرافش را پر کرده بود. روزی از همان روزها، از چشمه‌ای به نام ماشروم باکتری‌هایی زردرنگ‌بندی پیدا کرد که در آب تقریباً جوشان زنده مانده بودند. خودش بعدها گفت: «چیزی را می‌دیدم که هیچ‌کس پیش از من ندیده بود. هنوز هم وقتی یاد آن لحظه می‌افتم، مو به تنم سیخ می‌شود.»
سه سال بعد، فریز و براک باکتری تازه‌ای معرفی کردند و نامش را ترموس آکواتیکوس گذاشتند؛ موجودی که در دمای ۷۰ درجه سانتی‌گراد رشد می‌کرد. آن‌ها در سال ۱۹۷۰ آنزیمی از این باکتری جدا کردند که می‌توانست در دمای ۹۵ درجه قندها را متابولیزه کند. چند سال بعد، گروهی از پژوهشگران دانشگاه سینسیناتی آنزیم دیگری از همین باکتری استخراج کردند: دی‌ان‌ای پلیمراز، آنزیمی که قادر بود در دمای بالا، مولکول‌های جدید دی‌ان‌ای بسازد.
این کشف ساده زمینه‌ساز یکی از انقلابی‌ترین فناوری‌های زیست‌مولکولی بود. در دهه ۱۹۸۰، کاری مولیس با استفاده از همین آنزیم که بعدها به نام تاک پلیمراز یا پلیمراز مقاوم به حرارت شناخته شد، روشی را ابداع کرد که علم ژنتیک را متحول ساخت: واکنش زنجیره‌ای پلیمراز یا پی‌سی‌آر. این روش امکان تکثیر سریع و انبوه دی‌ان‌ای را فراهم کرد و چون در آن از حرارت بالا استفاده می‌شد، فقط آنزیمی مثل تاک می‌توانست در چنین شرایطی دوام بیاورد.
امروز، پی‌سی‌آر (PCR) ابزار اصلی تشخیص‌های پزشکی، شناسایی سرطان‌ها، بررسی کردن هماهنگی اهداکنندگان عضو با گیرندگان و حتی ژنتیک جنایی است؛ همان فناوری شگرفی که رد پای مجرمان را در صحنه‌ی جرم آشکار می‌کند.
