دوروثي هودجكين: عالمة البلورات التي صورت الجزيئات

علقت مارغريت ثاتشر (Margaret Thatcher)، التي درست الكيمياء على يدها في أكسفورد، لاحقاً صورة لدوروثي هودجكين (Dorothy Hodgkin) في مكتبها في 10 داونينج ستريت - وهي لفتة غريبة من رئيسة وزراء كانت سياساتها تعارض في كل جانب تقريباً حملة معلمتها السابقة مدى الحياة من أجل نزع السلاح النووي. إن حقيقة تعليق الصورة هناك تقول الكثير عن مكانة هودجكين: حتى المعارضين السياسيين أدركوا أنها أنجزت شيئاً لم يستطع القيام به أي شخص آخر تقريباً على وجه الأرض، وهو قراءة الشكل ثلاثي الأبعاد للجزيء مباشرة من الظلال التي يلقيها عند قصفه بالأشعة السينية، وفعل ذلك بالتناوب لكل من البنسلين وفيتامين B12 والأنسولين.

حصى في الخرطوم

ولدت دوروثي ماري كروفوت (Dorothy Mary Crowfoot) عام 1910 في القاهرة، مصر، لأبوين إنجليزيين هما جون (John) وغريس كروفوت (Grace Crowfoot)، وكان كلاهما من سلطات علم الآثار العاملة في شمال إفريقيا الاستعمارية؛ وعمل والدها مفتشاً مدرسياً. قضت دوروثي معظم طفولتها في الخرطوم، السودان، وهناك، بتشجيع من عالم التربة أ. ف. جوزيف (A. F. Joseph)، بدأت في تحليل المعادن والحصى المحلية باستخدام مجموعة أدوات تحليل معدنية محمولة في سن الرابعة عشرة تقريباً. بعد ذلك بعامين، أعطتها والدتها نسخة من كتاب الفيزيائي ويليام هنري براغ (William Henry Bragg) بعنوان "حول طبيعة الأشياء" (Concerning the Nature of Things)، والذي وصف كيف يمكن استخدام الأشعة السينية "لرؤية" ترتيب الذرات داخل البلورة - وهي هدية حددت مسار مسيرتها المهنية بالكامل.

أكسفورد وكامبريدج وعلم جديد

التحقت هودجكين بكلية سومرفيل (Somerville College) في أكسفورد في سن الثامنة عشرة لدراسة الكيمياء، وحصلت على درجتها الجامعية في عام 1928، واختارت علم البلورات بالأشعة السينية لمشروع بحث السنة النهائية. واصلت دراستها في كامبريدج تحت إشراف عالم البلورات ج. د. بيرنال (J. D. Bernal)، وأكملت درجة الدكتوراه في عام 1937. خلال وقتها في كامبريدج، كانت حاضرة عندما حقق الباحثون أول صورة بالأشعة السينية لبلورة بروتين في عام 1934، وهو عرض تاريخي يثبت أن الجزيئات البيولوجية الكبيرة والمعقدة يمكن أيضاً بلورتها ودراستها بهذه الطريقة - وهو إثبات للمفهوم الذي قامت عليه مسيرتها المهنية بأكملها.

جسد حاربها، وطريقة لم تكترث

شُخصت هودجكين بمرض التهاب المفاصل الروماتويدي في سن الرابعة والعشرين، وهي حالة مزمنة ومعطلة تدريجياً أدت في النهاية إلى تشويه يديها ومفاصلها. وبدلاً من التخلي عن العمل المخبري، قامت بتعديل معداتها وتقنياتها للاستمرار في العمل عبر عقود من الألم الجسدي المتفاقم، وواصلت إدارة مختبرها الخاص في أكسفورد. كان اختيار علم البلورات بالأشعة السينية كطريقة لها مهماً هنا بطريقة لم تكن تتعلق بمرضها: فقد اعتمدت التقنية على الحساب الدقيق وتفسير الأنماط بدلاً من البراعة اليدوية الدقيقة والمتكررة التي تطلبتها العديد من العلوم المخبرية الأخرى، مما سمح لها بمواصلة المساهمة على أعلى مستوى حتى مع تراجع قدراتها البدنية.

قراءة البنسلين، ثم فيتامين B12، ثم الأنسولين

في عام 1942، تحدى عالم الكيمياء الحيوية إرنست تشين (Ernst Chain)، الذي ساعد في تطوير البنسلين كدواء صالح للاستخدام، هودجكين لتحديد بنيته الكيميائية الدقيقة - وهي معلومات يحتاجها الأطباء لفهم كيفية عمل الدواء بدقة وتصنيع مركبات ذات صلة. من خلال العمل خلال سنوات الحرب، قامت هودجكين ببلورة جزيئات البنسلين وتمرير الأشعة السينية من خلالها، وتسجيل أنماط الحيود على ألواح فوتوغرافية وحساب ترتيب الذرات الذي تشير إليه تلك الأنماط يدوياً وبمشقة. بحلول مايو 1945، حلت اللغز، مؤكدة بنية حلقة بيتا-لاكتام التي كان تشين يشتبه فيها ولكن لم يثبتها، وهي نتيجة فتحت الباب لتطوير مضادات حيوية ذات صلة مثل سيفالوسبورين وأموكسيسيلين. انتقلت بعد ذلك إلى فيتامين B12، وهو جزيء أكبر وأكثر تعقيداً بنحو عشر مرات، وحلت بنيته المكونة من 181 ذرة بحلول عام 1954 بعد ثماني سنوات من العمل، وأصبحت في هذه العملية مستخدمة مبكرة للحوسبة الإلكترونية لعلم البلورات، باستخدام آلة بايلوت إيس (Pilot ACE) الخاصة بألان تورينج (Alan Turing) للتعامل مع الحسابات التي يصعب إجراؤها يدوياً. كان هدفها الأكثر طموحاً هو الأنسولين، وهو هرمون تتبعت بنيته بشكل متقطع لمدة أربعة وثلاثين عاماً قبل أن تحل أخيراً ترتيبه المكون من 788 ذرة في عام 1969 - وهو مشروع امتد لما يقرب من كامل مسيرتها العلمية منذ المحاولة الأولى وحتى الاكتمال.

جائزة نوبل، وزواج بمسيرتين مهنيتين

في عام 1964، حصلت هودجكين على جائزة نوبل في الكيمياء "لتحديداتها باستخدام تقنيات الأشعة السينية لهياكل مواد كيميائية حيوية مهمة"، لتصبح ثالث امرأة فقط تفوز بجائزة نوبل في أي فئة علمية، بعد ماري كوري (Marie Curie) وإيرين جوليو-كوري (Irène Joliot-Curie). كانت قد تزوجت من توماس ل. هودجكين (Thomas L. Hodgkin)، الذي أصبح سلطة بارزة في التاريخ الأفريقي، في عام 1937، واستمرت في النشر باسمها قبل الزواج مهنياً حتى عام 1949؛ قام الزوجان بتربية ثلاثة أطفال بينما كان كلاهما يشغل مناصب أكاديمية، مع دعم من عائلتهما الممتدة في إدارة متطلبات مسيرتين مهنيتين جادتين. تم انتخابها زميلة للجمعية الملكية في عام 1947.

لماذا تُدعى دوروثي عبقرية

تستند الحجة لوصف هودجكين بالعبقرية إلى براعة مُثبتة ومتصاعدة في طريقة صعبة للغاية: يتطلب علم البلورات بالأشعة السينية استنتاج هيكل ذري ثلاثي الأبعاد غير مرئي من نمط ظل غير مباشر وغامض رياضياً، وقد نجحت هودجكين مراراً وتكراراً مع جزيئات ذات حجم وتعقيد متزايد - من 17 ذرة في البنسلين إلى 788 في الأنسولين - على مدى مسيرة مهنية لم تكن فيها معظم الأدوات الحسابية اللازمة موجودة بعد، مما أجبرها على الحساب يدوياً لسنوات متتالية. إن استمرارها في هذا العمل عبر عقود من التهاب المفاصل الروماتويدي المتفاقم يضيف بعداً من التحمل الصرف إلى الإنجاز الفكري، على الرغم من أنه من الجدير بالدقة أن إعاقتها لم تمنحها بحد ذاتها بصيرة علمية؛ فما اعترفت به لجنة نوبل وأقرانها العلميون هو الاستنتاج البلوري الكامن، وليس المثابرة وحدها. التعقيد الصادق هو أن علم البلورات بطبيعته هو علم تعاوني وتكراري مبني على الأدوات والأسلاف - تقنيات الأشعة السينية الأساسية لبراغ، وعلم بلورات البروتين المبكر لبيرنال، وفي النهاية قوة الحوسبة التي توفرها آلات الآخرين - لذا فإن عبقرية هودجكين تكمن أقل في ومضة واحدة من النظرية الأصلية وأكثر في براعة تقنية لا مثيل لها ومستدامة تم تطبيقها تباعاً على بعض أصعب الألغاز الهيكلية في الكيمياء الحيوية.

الإرث

ترأست هودجكين مؤتمرات باجواش للعلوم والشؤون الدولية (Pugwash Conferences on Science and World Affairs) من 1976 إلى 1988 (بعد أن كانت نشطة في المنظمة لأكثر من عقد من قبل ذلك)، وناضلت من أجل نزع السلاح النووي والتعاون العلمي الدولي خلال سنوات الحرب الباردة الأكثر توتراً، وقامت بتوجيه جيل من طلاب البحث، كثير منهم من النساء، في مجال كان يقدم نماذج نسائية قليلة قبلها. توفيت بسبب سكتة دماغية في منزلها في عام 1994. تظل تحديداتها الهيكلية للبنسلين وفيتامين B12 والأنسولين أساسية للصيدلة الحديثة وعلم الأحياء الهيكلي، وتدعم تصميم المضادات الحيوية وعلاج مرض السكري على حد سواء.