และในที่สุด! รางวัลโนเบลสาขาเคมี (Nobel Prize in Chemistry) ก็ถูกประกาศออกมาเป็นที่เรียบร้อยแล้วนะครับ ซึ่งรางวัลนี้ถูกมอบให้สำหรับการพัฒนาเทคนิคทาง Cryo-Electron Microscopy เพื่อใช้ในการศึกษาโครงสร้างของ Biomolecule (เช่น โปรตีนหรือเอนไซม์) ด้วยความละเอียดสูง ซึ่งเป็นอีกเทคนิคที่พัฒนามาจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน เพื่อความละเอียดแม่นยำมากขึ้นนั่นเองครับ (แอบกระซิบว่า กระทู้จะยาวหน่อยนะครับ)

ผู้ได้รับรางวัลมีทั้งหมด 3 ท่าน ท่านแรกคือ ศาสตราจารย์ ดร.ชัคส์ ดูโบเชส จากมหาวิทยาลัยโลซาน ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ (University of Lausanne) ส่วนท่านที่สองคือ ศาสตราจารย์ ดร.โจชิม แฟรงก์ จากมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย นิวยอร์ค สหรัฐอเมริกา (Columbia University) และท่านสุดท้าย ดร.ริชาร์ด เฮนเดอร์สัน จากห้องปฏิบัติการชีววิทยาโมเลกุล เอ็มอาร์ซี เคมบริดจ์ สหราชอาณาจักรฯ (MRC Laboratory of Molecular Biology)


"ภาพคือหัวใจสำคัญสำหรับการทำความเข้าใจ" การค้นพบและศึกษาทางวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะในทางเคมีและชีววิทยานั้น มักจะเป็นการศึกษาในสิ่งที่สายตามนุษย์ไม่สามารถมองเห็นได้ เนื่องจากโมเลกุลมีขนาดเล็กมาก สเกลอยู่ในระดับไมครอนจนถึงนาโน แล้วถ้าเกิดว่าเราสามารถพัฒนาเครื่องมือจนสามารถมองเห็นสิ่งเหล่านี้ได้ล่ะ จะเป็นยังไง?

---

ก่อนอื่นเลยเรามาทำความรู้จักกับกล้องจุลทรรศน์ และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนกันก่อน...


โดยปรกติกล้องจุลทรรศน์ทั่วไปนั้น จะเป็นแบบใช้แสง (Light Microscope) ในการส่องดูสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก ซึ่งค่อนข้างมีข้อจำกัดเพราะกล้องจุลทรรศน์โดยทั่วไปนั้น มีกำลังขยายอยู่ที่ราวๆ 1000 เท่า ซึ่งสามารถส่องได้อย่างมากแค่แบคทีเรียเท่านั้นเองครับ เนื่องจากว่าคลื่นแสงในย่านที่สายตามนุษย์มองเห็นได้นั้น จะมีความยาวคลื่นอยู่ที่ประมาณ 390 ถึง 700 นาโนเมตร

นั่นหมายความว่า หากเราต้องการส่องวัตถุที่มีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นของคลื่นแสง เราจะไม่สามารถมองเห็นได้เลย เพราะแสงจะไม่สามารถสะท้อนรูปร่างที่ชัดเจนได้ เช่น ขนาดไวรัสโดยทั่วไปจะไม่เกิน 100 นาโนเมตร แต่ความยาวคลื่นของแสงที่สั้นที่สุดอยู่ที่ 390 นาโนเมตร ซึ่งมากกว่ากันเกือบ 4 เท่า เราจึงไม่สามารถส่องไวรัสด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบแสงได้ครับ


การมีอยู่ของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน จึงถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อเอาชนะข้อจำกัดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงครับ เนื่องจากว่าอิเล็กตรอนนั้นมีช่วงความยาวคลื่นสั้นกว่าแสงที่มนุษย์มองเห็นมาก ทำให้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน มีกำลังขยายสูงกว่ากล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง และสามารถใช้ส่องโครงสร้างของวัตถุที่มีขนาดเล็กมากๆ ได้

ซึ่งกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนในตำราเรียนสมัยก่อน (ไม่แน่ใจว่าสมัยนี้มีการปรับปรุงหลักสูตรหรือยังนะครับ) จะแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (Transmission Electron Microscope หรือ TEM) ซึ่งจะได้ภาพแบบ 2 มิติไม่ต่างจากกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงเท่าไหร่นัก เพียงแต่กำลังขยายสูงกว่ามากเท่านั้นเอง ส่วนอีกชนิดคือ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (Scanning Electron Microscope หรือ SEM) จะสามารถส่องวัตถุในภาพ 3 มิติได้ครับ

เรามาดูตัวอย่างภาพที่เกิดจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดกันดีกว่าครับ... ถือเป็นการพักสายตาจากการอ่านไปด้วย


เอาล่ะ! พักกันมาพอหอมปากหอมคอแล้ว กลับมาที่กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนกันต่อ จากทีเห็นก็คือ กล้องจุลทรรศน์แบบอิเล็กตรอนนั้น มีข้อดีกว่ากล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงอยู่หลายขุมเลย เนื่องจากเราสามารถใช้ส่องสิ่งที่มีขนาดเล็กมากๆ ได้นั่นเองครับ


เพียงแต่เป็นที่น่าเสียดายว่า ข้อเสียของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนนั้นก็มีอยู่ และเป็นสิ่งสำคัญด้วย จากความรู้ ม.ปลาย ความยาวคลื่นยิ่งสั้น พลังงานยิ่งสูงเนื่องจากความถี่สูง นั่นหมายความว่า ลำแสงของอิเล็กตรอนนั้นทรงพลังเกินไป! เนื่องจากมีความยาวคลื่นที่สั้นมาก ลำแสงอิเล็กตรอนจึงไปทำลายสารชีวโมเลกุลซะเป็นส่วนใหญ่ พูดง่ายๆ ก็คือ เราใช้พวก SEM ส่องได้แค่สิ่งมีชีวิตที่ตายแล้วเท่านั้น

---