Wirus, kwark i meduza

Tomasz Rożek

publikacja 20.10.2008 14:30

Początek października to gorący okres dla dziennikarzy naukowych. Przyznawane są Nagrody Nobla. Poniedziałek – medycyna, wtorek – fizyka, środa – chemia. .:::::.

Wirus, kwark i meduza

Nagroda Nobla uznawana jest za największe wyróżnienie, jakie może być przyznane naukowcowi. Nie za coś, co zrobił ostatnio, ale za coś, co mógł odkryć przed półwieczem. I to być może stanowi siłę nagrody. Komitet Noblowski nie spieszy się z honorowaniem. Czeka, aż odkrycie zostanie zweryfikowane. Aż upłynie na tyle dużo czasu, by można mu się przyjrzeć z bezpiecznej perspektywy. Czy to odkrycie naprawdę było aż tak ważne? Czy otwarto bramę do nowego świata, czy tylko uchylono furtkę do ślepego pokoiku?

Śmiertelne wirusy

Nagrodę Nobla z medycyny i fizjologii w tym roku podzielono pomiędzy trzech naukowców. Niemca (Haralda zur Hausena) oraz dwóch Francuzów (Françoise Barré-Sinoussi oraz Luca Montagniera). Profesor Hausen dostał połowę nagrody, a drugą połową po równo podzieliło się pozostałych dwóch laureatów. Mówiąc w wielkim skrócie, tegoroczna Nagroda Nobla powędrowała do tych, którzy naukowo zajmują się wirusami. Niemiecki profesor Harald zur Hausen jest odkrywcą wirusa HVP (brodawczak ludzki), który wywołuje raka szyjki macicy, a badacze znad Sekwany są odkrywcami wirusa HIV, który wywołuje chorobę AIDS.

Odkrycia, które w tym roku zostały uhonorowane, nie miały nic wspólnego z przypadkiem. Raczej z poszukiwaniem igły w stogu ogromnego siana. Gdy na samym początku lat 80. poprzedniego wieku zaczęły pojawiać się pierwsze przypadki AIDS – choroby, która druzgotała ludzki system odpornościowy – w wielu miejscach na świecie zaczęto poszukiwać czynnika, który ją powoduje. We Francji badaniami zajęli się Françoise Barré-Sinoussi oraz Luc Montagnier. Jako że AIDS zaczyna się od powiększenia węzłów chłonnych, badacze postanowili dokładniej przyjrzeć się wycinkom węzłów chłonnych osób zainfekowanych. To właśnie w nich znaleźli ślady (enzymy), które świadczyły o namnażaniu się nieznanego wcześniej wirusa. Kolejnym krokiem było jego wyizolowanie. Badacze dowiedli, że to właśnie ten wirus zabijał elementy systemu odporności organizmu. Odkrycie związku pomiędzy wirusem HIV a chorobą AIDS pozwoliło na opracowanie testów wykrywających wirusa oraz leków spowalniających jego namnażanie (tzw. preparatów retrowirusowych), a przez to rozwój choroby AIDS. Co roku na całym świecie na zespół nabytego braku odporności umiera ponad 2 mln ludzi.

Badaczem wirusów jest także trzeci laureat Nagrody Nobla, Niemiec Harald zur Hausen. Badania, za które został uhonorowany, prowadził – tak jak odkrywcy HIV – na początku lat 80. XX wieku, a więc przed ćwierćwieczem. Właśnie wtedy wysunął przypuszczenie, że jeden z najbardziej złośliwych nowotworów, na które cierpią kobiety – rak szyjki macicy – jest wywoływany przez wirusy. Jak na owe czasy, było to bardzo oryginalne podejście do problemu. By to sprawdzić, badał guzy nowotworowe, w których odkrył materiał genetyczny wirusa HPV (wirus brodawczaka ludzkiego). To był strzał w dziesiątkę. Wirusa HPV pojawia się u prawie 100 proc. kobiet, które zachorowały na raka szyjki macicy. Konsekwencją odkrycia dokonanego przez prof. Hausena było opracowanie szczepionki przeciw HVP. Dzisiaj kobieta, która ją przyjmie, może być w 95 proc. pewna, że na raka szyjki macicy nie zachoruje. Na raka szyjki macicy umiera na całym świecie co roku 260 tys. kobiet. Gdyby nie badania niemieckiego laureata tegorocznej Nagrody Nobla, żniwo HPV byłoby na pewno dużo większe.

Fizyka najmniejszych

Jak zbudowany jest wszechświat? To pytanie, na które nie znamy pełnej odpowiedzi. A ta niepełna na przestrzeni wieków nader często się zmieniała. Teorią, która dzisiaj najdoskonalej opisuje wszechświat najmniejszych odległości, jest tzw. Model Standardowy. Pokazuje całe „zoo” cząstek, z których zbudowany jest nasz świat. To, co widzimy, materia, która nas otacza, zbudowane jest z trzech cząstek elementarnych. To elektron, kwark dolny (d) i kwark górny (u). Dwa kwarki górne i jeden dolny (uud) tworzą proton. Jeden kwark górny i dwa dolne (udd) budują neutron. Neutrony, protony i elektrony w różnych proporcjach budują atomy poszczególnych pierwiastków. Pierwiastki tworzą cząsteczki chemiczne, a te – świat, który widzimy wokoło. Co to wszystko ma wspólnego z tegorocznymi noblistami? Podobnie jak w medycynie, tegoroczna nagroda z fizyki została przyznana trzem naukowcom. I tak jak w medycynie, połowa nagrody przypadła jednemu z nich, a drugą połową podzieliła się pozostała dwójka. Wszyscy tegoroczni laureaci urodzili się i wykształcili w Japonii, ale jeden z nich – prof. Yoichiro Nambu – jest od lat obywatelem USA. To jemu właśnie przypadła połowa nagrody. Komitet Noblowski uhonorował go za odkrycie tzw. mechanizmu spontanicznego łamania symetrii. To jeden z mechanizmów, który leży u podstaw fizyki cząstek elementarnych. Pozwala wyjaśnić wiele zachodzących w mikroświecie zjawisk i gdyby nie występował – materia, a więc cały wszechświat, musiałaby być skonstruowana według zupełnie innego scenariusza. Pozostali dwaj laureaci, pochodzący z Japonii prof. Makoto Kobayashi i prof. Toshihide Maskawa, zostali uhonorowani za odkrycie faktu, że kwarki istnieją w przynajmniej trzech rodzinach. To o tyle ciekawe, że materia, którą mamy wokoło, zbudowana jest tylko z dwóch rodzajów kwarków (i elektronu). Tymczasem w przyrodzie istnieje przynajmniej sześć różnych kwarków, które można pogrupować po dwa w trzy rodziny czy inaczej w trzy generacje. Odkrycie rodzin kwarków przez dwóch Japończyków było ściśle związane z mechanizmem spontanicznego łamania symetrii.

Chemia – zaskoczenie

Ostatnią Nagrodę Nobla z nauk ścisłych, z chemii, otrzymało trzech Amerykanów. Każdy po równo. Werdykt Komitetu był małym zaskoczeniem. Na początku lat 60. XX wieku Osamu Shimomura wyizolował z organizmu pewnego gatunku meduzy (żyjącej u wybrzerzy Ameryki Północnej) białko, które pod wpływem ultrafioletu świeci na zielono (tzw. GFP). Wiele lat później kolejny laureat tegorocznego Nobla – prof. Martin Chalfie – korzystając z „przepisu na świecenie”, zapisanego w odkrytym przez Osamu Shimomura białku, tak zmodyfikował inne proteiny, że te też świeciły. Z kolei Roger Y. Tsien, trzeci, i najmłodszy, bo 47-letni, laureat, wytłumaczył, dlaczego GFP w ogóle emituje światło. Jaki mechanizm się za tym kryje. Swoje badania prowadził dalej. Dzięki nim udało mu się otrzymać białka, które świeciły wieloma innymi kolorami. Co z odkrycia i wykorzystania mechanizmu świecenia białek wynika? Dzięki świecącym proteinom naukowcy na całym świecie mogą na żywo śledzić procesy zachodzące w biologii. Modyfikując poszczególne fragmenty białek, można np. śledzić aktywność poszczególnych części DNA czy rozpoznawać mechanizmy metaboliczne. Dzięki badaniom tegorocznych noblistów udaje się obserwować przerzuty nowotworowe.



Gość Niedzielny 42/2008