Giải Nobel Hóa học đã làm cho ông Osamu Shimomura vô cùng ngạc nhiên vì ông cho rằng mình chỉ có công phát hiện một loại protein là GFP, còn việc phát triển nó thành công nghệ GFP sử dụng trong tất cả các phòng thí nghiệm y - sinh học là công trạng của những người khác. Nhưng theo ông Gary G.Borisy, Giám đốc Phòng Thí nghiệm sinh vật học biển (MBL), đó là “một cuộc cách mạng trong ngành sinh vật học tế bào”.

Chứng nhân của một vụ nổ nguyên tử

Osamu Shimomura sinh ra ở Tokyo năm 1928 nhưng lớn lên ở Manchukuo và Osaka khi cha ông làm sĩ quan quân đội Thiên hoàng. Sau đó, ông cùng gia đình chuyển đến Isahaya, một thị trấn vùng ven thành phố Nagasaki. Tại đây, năm 1945, việc học của ông gián đoạn bởi một vụ ném bom nguyên tử. Nhà ông chỉ cách trung tâm thành phố Nagasaki 12 km.

Ông kể lại: “Mỗi ngày, tôi thấy người ta chở xác chết ra khỏi thành phố. Tôi không thể nào nghĩ gì khác ngoài hai từ khốn khổ. Cuộc ném bom làm cho tôi thay đổi quan niệm về cuộc sống”. Ánh sáng bom nguyên tử làm mù mắt ông khoảng 1 tuần . Việc học của ông trở nên khó khăn và ông phải cố gắng vượt khó một cách nhọc nhằn. Sau khi tốt nghiệp khoa dược Trường Đại học Y khoa Nagasaki, ông nộp đơn xin việc ở một công ty dược phẩm lớn nhất nước Nhật lúc bấy giờ với hy vọng tiếp tục công việc nghiên cứu hóa học là niềm đam mê lớn nhất. Nhưng người phỏng vấn đã đánh rớt ông vì cho rằng ông không thích hợp.

Thật ra, theo lời ông kể lại, hóa học không phải là chọn lựa đầu tiên. Ông thú nhận: “Hồi đó, tôi muốn học ngành thiết kế máy bay và tàu thủy. Nhưng thanh niên như chúng tôi lúc bấy giờ không được tự do chọn nghề”.

Thế là ông tự học hóa hữu cơ khi làm trợ lý nghiên cứu cho giáo sư Yoshimasa Hirata ở Trường Đại học Nagoya. Phát biểu trong một cuộc tọa đàm do nhật báo Yomiuri Shimbun tổ chức sau khi ông đoạt Giải Nobel Hóa học, ông tự nhận là một nhà khoa học nghiệp dư có đầu óc tự do, không buộc mình vào khuôn khổ nào và có óc phán đoán riêng. Ông khẳng định: “Tự do sáng tạo – vốn là ưu điểm của một người tự học – và không đi theo lối mòn là hai điều rất quan trọng. Nhưng bạn phải có kiến thức căn bản thì mới đi xa được”.

Cột mốc quan trọng làm thay đổi đời ông là thách thức của giáo sư Hirata khi giao cho ông nhiệm vụ tìm hiểu tại sao đập giập loài nhuyễn thể umi-hotaru (đom đóm biển) và cho nước vào thì nó phát sáng. Đây là một nhiệm vụ hầu như bất khả thi lúc bấy giờ. Sau này, ông thú nhận nhờ không đi theo lối mòn mà ông tìm được câu trả lời: Đó là một loại protein có tên luciferin phát sáng mạnh hơn 37.000 lần so với con đom đóm biển.

Phát hiện của ông Shimomura được giáo sư Mỹ Frank Johnson chú ý và mời về Trường Đại học Princeton làm việc cho ông tại khoa sinh vật học từ năm 1960. Trước khi đi, ông được Trường Đại học Nagoya trao bằng tiến sĩ danh dự về hóa học hữu cơ. Tại Mỹ, ông tiếp tục nghiên cứu con sứa biển aequorea victoria có khả năng phát ra ánh sáng màu xanh lục để tìm ra loại protein phát sáng đặc thù theo yêu cầu của giáo sư Johnson.

Đừng bao giờ bỏ cuộc

Đó là một công việc đòi hỏi sự kiên trì và lòng quyết tâm mạnh mẽ bởi số lượng sứa cần thiết lên đến hàng trăm ngàn con. Mỗi ngày, ông cùng với giáo sư Johnson và vợ là bà Akemi (cũng là một nhà hóa học hữu cơ, một trợ thủ đắc lực của ông) cùng với hai con (một trai, một gái) đến cảng Friday Harbor, bang Washington, dùng vợt lưới vớt sứa.

Loài sứa nói trên có rất nhiều ở cảng. Mỗi ngày ông cần tới 3.000 con rộng trong 30 cái thùng đặt cách nhau 5 m dài trên cầu tàu... Thấy lạ, dân địa phương tò mò tìm đến xem và hỏi vớt sứa để làm gì. Nhiều người không tin ông Shimomura nghiên cứu về sứa, hỏi ông làm cách nào để nấu nướng hoặc ăn sống sứa.

Ông không ăn sứa mà dùng kéo cắt nó ra rồi đem ép lấy nước lọc qua một cái lọc để chiết ra chất phát sáng. Cái khó nhất đối với ông là tưởng tượng ra các phản ứng hóa học trong quá trình con sứa phát sáng và cách chiết xuất. Ông kể lại: “Tôi thường chèo thuyền ra biển những ngày trời quang mây tạnh để suy nghĩ”.

Cuối cùng, năm 1962, ông cũng tìm ra được cách chiết xuất chất phát quang trong con sứa bằng cách thêm nước biển vào nước ép. Ion canxi phản ứng với nước ép tạo ra một tia sáng màu xanh. Protein tạo ra màu xanh này được đặt tên là aequorin. Ông cũng phân lập được một protein phát ánh sáng màu lục dưới ánh sáng mặt trời và màu huỳnh quang lục dưới ánh sáng cực tím. Đây là mô tả đầu tiên của GFP. Qua sự kiện này, ông Shimomura khuyên các nhà khoa học trẻ: Đừng bao giờ bỏ cuộc.

Ông tiếp tục nghiên cứu về GFP cho đến năm 1979. Rời khỏi Trường Đại học Princeton, ông về Phòng Thí nghiệm sinh vật học biển (MBL) làm việc đến năm 2001. Sau khi nghỉ hưu, ông được vinh danh là nhà khoa học cấp cao danh dự của MBL, giáo sư danh dự trường đại học Boston và Massachusetts.

Phát hiện GFP là nền tảng những công trình khoa học của giáo sư Martin Chalfie (Trường Đại học Columbia) và giáo sư Roger Tsien (Trường Đại học California) là hai người cùng đoạt Giải Nobel Hóa học 2008 cùng với giáo sư Shimomura. GFP đã thay đổi diện mạo nghiên cứu tế bào gốc, nhân bản, ghép nội tạng, nghiên cứu hệ thần kinh v.v...