Nobel 2021

Tak się złożyło, że w ostatnich dniach rozmawiałem z kilkoma różnymi osobami na temat tegorocznej Nagrody Nobla z chemii. Między innymi osoby „spoza branży” pytały, jak te nagrodzone odkrycia zmienią świat. I z lekkim zdziwieniem przyjmowali moją odpowiedź, że tak naprawdę już zmieniły i to jakiś czas temu, ponieważ te osiągnięcia są już w pewnym stopniu powszechną praktyką w laboratoriach, przynajmniej naukowych.

Rzecz w tym, że wszelkie nagrody naukowe przyznawane są dopiero po pewnym czasie od dokonania odkrycia. Każde, nawet najbardziej obiecujące odkrycie musi być wpierw poddane licznym weryfikacjom. Potem przychodzi czas na ocenę jego konsekwencji, co jest możliwe dopiero po jakimś czasie. Przykrą tego konsekwencją jest przykry fakt, że czasem odkrywca nie zdąży się doczekać uznania swojego osiągnięcia za swojego życia.

Tak jest i z Nagrodami Nobla, przy czym mam na myśli „naukowe” nagrody, to znaczy z chemii, fizyki oraz fizjologii i medycyny. W przypadku innych kategorii, w szczególności nagrody pokojowej, można zauważyć dużo silniejszy wpływ bieżących wydarzeń na decyzję komitetu. Owszem, czasem przyznaje się nagrody za wieloletnią działalność, ale zwykle dotyczą one aktualnych trendów.

Tyle dygresji, przejdźmy teraz do krótkiego skomentowania pracy naszych laureatów, Benjamina Lista i Davida McMillana, którzy swoją nagrodę otrzymali za „za rozwój asymetrycznej organokatalizy”. O katalizie pisałem już jakiś czas temu (http://chemiawolowku.pl/szybciej-szybciej), więc skupmy się na tym, jakie związki mogą być katalizatorami. Przez wiele dekad najczęściej stosowano metale ciężkie, jak platyna, których atomy, mając liczne i rozbudowane powłoki elektronów walencyjnych, mogły z łatwością wchodzić w interakcję z wieloma cząsteczkami chemicznymi jednocześnie ułatwiając ich zbliżenie i przereagowanie. Inną wykorzystywaną grupą były nieduże cząsteczki nieorganiczne, np. tlenki żelaza, wanadu czy glinu. Osobną kategorię stanowią znane od lat biokatalizatory, czyli enzymy. Te z kolei to olbrzymie cząsteczki białek zbudowane z tysięcy atomów.

Badania nad katalizą prowadzone przez tegorocznych laureatów (a raczej, mówiąc uczciwie, kierowanych przez nich zespołów licznych naukowców) skoncentrowały się na możliwościach wykorzystania w katalizie innych grup substancji, należących do związków organicznych, ale nie o tak olbrzymich cząsteczkach, jak w przypadku enzymów.

Badania zespołu McMillana pozwoliły wskazać wiele stosunkowo prostych cząsteczek organicznych, o kilkunastu-kilkudziesieciu atomach, które znajdują zastosowanie w powszechnie stosowanych przemysłowych syntezach, jak na przykład w reakcjach tworzenia związków cyklicznych, nazywanych od nazwisk twórców reakcjami Dielsa-Aldera. McMillan jest również tą osobą, która ukuła specjalny termin dla reakcji katalizy zachodzących z udziałem małych cząsteczek. Ten termin to organokataliza.

Z kolei List i jego współpracownicy zajmował się tym, jak działają enzymy, chcąc zrozumieć, jaka część ich olbrzymich cząsteczek decyduje o ich katalitycznej funkcji. On i jego współpracownicy skupili się na roli jaką pełnią konkretne pojedyncze aminokwasy obecne w centrum katalitycznym enzymu, czyli miejscu w olbrzymiej cząsteczce białka, gdzie dochodzi do katalizowanej reakcji. To ich doprowadziło do podobnych obserwacji co w przypadku zespołu McMillana – są niewielkie cząsteczki organiczne, które same w sobie są katalizatorami, niekoniecznie będąc częścią cząsteczki enzymu.

W obu wypadkach kluczową częścią badań badaczy były reakcje asymetryczne, czyli takie, w których powstają cząsteczki asymetryczne, czyli nie posiadające w swej strukturze jakichkolwiek płaszczyzn czy osi symetrii, co silnie rzutuje na ich wysoce specyficzne działanie, np. w organizmie człowieka jako leki. Dotyczy to wielu tych bardzo drogich w produkcji, a które pozwalają na powstrzymanie postępów nowotworów, czy innych chorób cywilizacyjnych. To właśnie sprawia jak doniosłe i cenne dla nas są odkrycia dokonane przez McMillana i Lista (a uczciwiej pisząc, przez badaczy z kierowanych przez nich zespołów). To bardzo dobry przykład, jak badania, które z pozoru wydają się dość abstrakcyjne i niepraktyczne, mogą wpływać na nasze życie, choć nie musimy być tego tak naprawdę świadomi.

Wojciech Smułek