Einstein się tego wstydził

Nobel z medycyny honoruje odkrycie obiecującej metody walki z rakiem, fizycy otrzymali nagrodę za coś, co przewidział Einstein, a chemik dostał medal za pokazanie, że świat wcale nie jest taki uporządkowany.

11.10.2011

Czyta się kilka minut

Gromada galaktyk Abell 3376 z nałożonym obrazem rentgenowskim (kolor złoty) i radiowym (niebieski). Obserwacje gromad galaktyk służą zrozumieniu ewolucji Wszechświata i natury ciemnej energii / fot. NASA / CXC / SAO/ A. Vikhlinin /
Gromada galaktyk Abell 3376 z nałożonym obrazem rentgenowskim (kolor złoty) i radiowym (niebieski). Obserwacje gromad galaktyk służą zrozumieniu ewolucji Wszechświata i natury ciemnej energii / fot. NASA / CXC / SAO/ A. Vikhlinin /

W zeszłym roku trzeba było sporej gimnastyki intelektualnej, żeby połączyć nagrodzone Noblem odkrycie z ulubioną przez media walką z rakiem. Tym razem Komitet noblowski postanowił jednak odpowiedzieć na zapotrzebowanie opinii publicznej: nagrodę z medycyny i fizjologii przyznano wprost za obiecującą metodę walki z nowotworami. Dzięki temu trzech fizyków i chemik nie muszą już tłumaczyć dziennikarzom, jak walczą z rakiem.

Nobel za odporność

Nobel z medycyny przyznany został trójce naukowców. Połowę przyznano Bruce’owi Beutlerowi i Julesowi Hoffmannowi, a drugą połowę Ralphowi Steinmanowi. Ten ostatni nie doczekał ogłoszenia werdyktu - zmarł dwa dni wcześniej. Choć od 1974 r. nagród nie przyznaje się pośmiertnie, Komitet zdecydował, że nie zmieni werdyktu, bo w chwili podejmowania decyzji nie wiedział o śmierci Steinmana. Sam Steinman w szpitalu żartował, że powinien poczekać ze śmiercią do poniedziałku, bo "wtedy przyznają Noble".

Nagroda rozdzielona została na pół, bowiem uhonorowani zostali naukowcy opisujący, jak działają dwie warstwy układu odpornościowego organizmów żywych. Pierwsza warstwa to odporność wrodzona, za którą medal dostali Beutler i Hoffmann. W 1996 r. Hoffmann odkrył białko, które w organizmach muszek owocowych przyklejało się do różnego rodzaju patogenów (bakterii, wirusów, grzybów) i dawało sygnał układowi immunologicznemu, że ma do czynienia z wrogiem. Patogeny oznaczone tym białkiem są z miejsca atakowane przez układ odpornościowy, wywołując reakcję zapalną (dlatego swędzi nas skóra po ugryzieniu komara). Dwa lata później po odkryciu białka przez Hoffmanna Beutler dowiódł, że produkowane są one przez organizmy ssaków (pokazał to na myszach, ale ludzie też je produkują).

Porównajmy organizm do państwa: na granicach państwa znajdują się posterunki celne, które większości intruzów przyklejają tarczę dla strzelców wyborowych (białko). Każda komórka oznaczona tym białkiem ma być wewnątrz państwa (organizmu) bez pytania zlikwidowana przez funkcjonariusza wyposażonego we właściwą broń (białe krwinki). Tak działa pierwsza linia obrony. Ale istnieją sprytniejsze patogeny, które potrafią się przedrzeć przez kordon straży granicznej, unikając oznaczania. Wtedy do akcji rusza druga linia obrony, zwana odpornością nabytą - tą zajmował się Steinman.

Dostał on nagrodę za odkrycie komórek dendrytycznych. Nazwa wzięła się stąd, że przypominają nieco drzewa (gr. déndron) albo komórki nerwowe (których elementem jest tzw. dendryt; początkowo nawet sądzono, że komórki dendrytyczne to komórki nerwowe). W organizmie mają bardzo ciekawą rolę - szukają zagrożeń, a gdy takie napotkają, prezentują je limfocytom, czyli komórkom układu odpornościowego. Komórki dendrytyczne są swego rodzaju tajnymi agentami oceniającymi zagrożenie. Jeśli napotkają terrorystę, dostarczają go na najbliższy komisariat (czyli do węzła chłonnego), gdzie mundurowi (limfocyty) wiedzą, jak dalej z nim postąpić.

Przy czym znów nie są to humanitarne metody - najpierw brutalne przesłuchanie, by zdradził wszystkich współpracowników (poszukiwanie charakterystycznych dla patogenu białek), później kara śmierci i rozesłanie listu gończego za jego pobratymcami, gdzie rolę zdjęcia pełnią właśnie białka.

Dokładne poznanie mechanizmu działania układu odpornościowego pozwala na leczenie chorób autoimmunologicznych (np. alergii), gdy układ ten działa zbyt gorliwie, a także na napuszczanie układu na komórki nowotworowe, które są zwykle traktowane jako swoje (a swoich policja nie tyka). To z kolei pozwalałoby dusić nowotwory w zarodku, kiedy jeszcze nie dają żadnych innych objawów. Nie ma się co dziwić, że naukowcy wiążą z tego rodzaju metodami wielkie nadzieje, a jedna z metod polega właśnie na uczeniu komórek dendrytycznych, że rak też jest zagrożeniem.

Ćwiek na skalę Wszechświata

Nagroda Nobla z fizyki została przyznana trójce naukowców: Saulowi Perlmutterowi, Brianowi Schmidtowi i Adamowi Riessowi, którzy przyglądając się wybuchom supernowych udowodnili, że ekspansja Wszechświata przyspiesza.

Sama ekspansja Wszechświata została przewidziana przez Einsteina w ogólnej teorii względności, tyle że nie był on przygotowany na tak rewolucyjną myśl i żeby równania zgadzały się z ogólnie wówczas podzielanym przez świat naukowy poglądem, iż Wszechświat jest statyczny, dopisał współczynnik, który nazwał "stałą kosmologiczną". Jednak w 1929 r., 13 lat po ogłoszeniu ogólnej teorii względności, astronom Edwin Hubble udowodnił w sprytny sposób, że Wszechświat rzeczywiście się rozszerza. Einstein wprowadzenie stałej nazwał wtedy największą pomyłką swojego życia i do 1998 r. można było w zasadzie o niej zapomnieć. Ale praca Perlmuttera, Schmidta i Riessa sprawiła, że stała kosmologiczna (o innej wartości, niż chciał Einstein) nabrała sensu i zabiła poważnego ćwieka fizykom. Do dziś nie wiadomo bowiem, skąd pochodzi tajemnicza siła rozpychająca coraz szybciej Wszechświat (czyli jakie jest uzasadnienie stałej kosmologicznej). Nazwano ją ciemną energią, co samo w sobie jest niepokojące, a im dalej w las, tym więcej drzew. Z wyliczeń teoretycznych wynika, że ciemna energia stanowi 74 procent masy Wszechświata i ma same niepokojące własności: np. to, że jej siła grawitacji odpycha, a zmiana objętości nie zmienia jej gęstości. Tegoroczny Nobel z fizyki został przyznany za wbicie największego ćwieka współczesnej fizyce - ćwieka na skalę całego Wszechświata.

Wprawdzie szukając natury ciemnej energii nie znajdziemy lekarstwa na raka, ale kto wie, czy czasem nie odkryjemy antygrawitacji, którą tak sprawnie posługują się bohaterowie filmów fantastyczno-naukowych?

Bałaganiarski porządek

Nagroda Nobla z chemii jest zaskakująca. Zeszłoroczna została przyznana za porządną, rzetelną chemię, czyli przemysłowy proces produkcji związków organicznych. A skoro 2010 r. było tak praktycznie, teraz uhonorowano odkrycie, które najpierw dla laureata, Dana Shechtmana, a później dla całego świata naukowego stanowiło zaskoczenie. W kwietniu 1982 r. Shechtman prześwietlił promieniami Röntgena stop aluminium i manganu. Wzór struktury krystalicznej, który otrzymał, skomentował słowami: "coś takiego nie istnieje".

Wzór ten pokazywał, że stop ma strukturę, której nie dość, że nie opisywały ówczesne tablice krystalograficzne, to jeszcze na dodatek był sprzeczny z poglądami na strukturę kryształów. Krystalografowie wierzyli bowiem przed odkryciem Shechtmana, że kryształy muszą mieć strukturę periodyczną - to znaczy, że muszą zawierać wzór, który powtarza się co jakiś czas, podobnie jak wzór klepki na podłodze.

Odkrycie było zaskakujące i na początku nikt w nie nie wierzył. Dopiero po uznaniu, że rzeczywiście istnieją materiały, których struktura krystaliczna nie pasuje do współczesnej wiedzy, zaczęto poszukiwać uzasadnień. Okazało się po pierwsze, że nie jest to nic nowego pod słońcem: już w XIII wieku powstawały arabskie mozaiki, których wzory - choć złożone z tylko kilku rodzajów kafelków - nigdzie się nie powtarzały. A po drugie, że już w 1970 r. Roger Penrose zbudował odpowiednią formułę matematyczną pokazującą, jak budować podobne wzory geometryczne. Odkrycie Shechtmana nazwano kwazikryształami.

Gdy już świat naukowy przyjął do wiadomości istnienie kwazikryształów, zaczęto poszukiwać ich w naturze i badać ich własności. Okazuje się, że istnieją naturalne związki glinu tworzące kwazikryształy, a same materiały kwazikrystaliczne mają często zaskakujące własności - np. niektóre stopy metali nie przewodzą prądu. Powleka się nimi powierzchnie narzędzi chirurgicznych (i żyletek), dzięki czemu są ostrzejsze i trwalsze. Potrafią też zamieniać ciepło na prąd elektryczny, a ta własność może z czasem mieć bardzo ciekawe zastosowanie w energetyce.

***

Nagroda z fizyki i chemii pokazuje, że współczesna nauka musi być pokorna (co podkreślał sam Shechtman) i otwarta na nieoczywiste interpretacje faktów z otaczającego nas świata. Czasem dzięki temu dostaniemy tylko ostrzejsze żyletki. Ale kto wie, gdzie nas zaprowadzi badanie natury ciemnej energii? Chociaż Einstein wstydził się tego pomysłu...

Dziękujemy, że nas czytasz!

Wykupienie dostępu pozwoli Ci czytać artykuły wysokiej jakości i wspierać niezależne dziennikarstwo w wymagających dla wydawców czasach. Rośnij z nami! Pełna oferta →

Dostęp 10/10

  • 10 dni dostępu - poznaj nas
  • Natychmiastowy dostęp
  • Ogromne archiwum
  • Zapamiętaj i czytaj później
  • Autorskie newslettery premium
  • Także w formatach PDF, EPUB i MOBI
10,00 zł

Dostęp kwartalny

Kwartalny dostęp do TygodnikPowszechny.pl
  • Natychmiastowy dostęp
  • 92 dni dostępu = aż 13 numerów Tygodnika
  • Ogromne archiwum
  • Zapamiętaj i czytaj później
  • Autorskie newslettery premium
  • Także w formatach PDF, EPUB i MOBI
89,90 zł
© Wszelkie prawa w tym prawa autorów i wydawcy zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów i innych części czasopisma bez zgody wydawcy zabronione [nota wydawnicza]. Jeśli na końcu artykułu znajduje się znak ℗, wówczas istnieje możliwość przedruku po zakupieniu licencji od Wydawcy [kontakt z Wydawcą]
Urodzony w 1971 r. Dziennikarz naukowy, stały współpracownik „Tygodnika Powszechnego”. Absolwent Wydziału Matematyki, Informatyki i Mechaniki Uniwersytet Warszawski (kierunek matematyka). W latach 80. XX w. był współpracownikiem miesięcznika komputerowego „… więcej

Artykuł pochodzi z numeru TP 42/2011