Niezwykłe odkrycie polskich biochemików

Czas po długiej przerwie obudzić „Antymatrix”. Trafiła się świetna okazja – wczoraj PLoS One  opublikował  artykuł sygnowany przez Wojciecha Bala i Ewę Kurowską z warszawskiego Instytutu Biochemii i Biofizyki PAN oraz Wolfganga Mareta z King’s College w Londynie. Tytuł: „The Final Frontier of pH and the Undiscovered Country Beyond” brzmi jak zapowiedź dobrego thrillera. Bo w pewnym sensie tak jest.

Zespół Wojciecha Bala zajął się problemem w sumie znanym, lecz zupełnie pomijanym przez chemików i biochemików. W swej codziennej pracy używają oni miary pH jako jednego z najważniejszych parametrów opisujących roztwory. Miara pH służy określeniu kwasowości cieczy i ma sens wyłącznie w skali makro, przy odpowiednio dużych objętościach. pH używają też biochemicy do opisywania roztworów w żywych komórkach. Okazuje się jednak, że rozmiary mitochondriów czy szczelin międzysynaptycznych są tak małe, że taki pomiar nie ma w ogóle sensu – w mitochondrium znajdowałoby się bowiem co najwyżej dosłownie kilka protonów pochodzących z dysocjacji, zbyt mało dla właściwej pracy tej „żywej fabryki chemicznej”.

Sytuacja przypomina, jak mi powiedział prof. Bal problem, z jakim musieli zmierzyć się fizyki: narzędzia stosowane do opisu w skali makro, gzie można stosować statystykę, nie nadają się do wyjaśniania rzeczywistości w skali mikro, gdzie ujawnia się w pełni ziarnistość materii. A ta właśnie ujawnia się w pełni na poziomie subkomórkowym. Sprawa może mieć fundamentalne znaczenie – większość biochemicznych eksperymentów laboratoryjnych prowadzonych jest w skali makro, w objętościach rzędy wielkości większych, niż występujące w realnych strukturach biologicznych. Niewykluczone więc, że wyciągane na ich podstawie wnioski nie muszą odpowiadać procesom zachodzącym w żywym organizmie. Sprawdzenie tej wątpliwości wymaga jednak dopiero nowych eksperymentów, do których m.in. szykuje się zespół prof. Bala. Ma on m.in. nadzieję, że nowe spojrzenie na rzeczywistość „tam na dole” pozwoli na odkrycia w badaniach nad chorobami neurodegeneracyjnymi, jak np. choroba Alzheimera.

Okazuje się więc, że w nauce ciągle jest wiele do zrobienia i często do najciekawszych odkryć prowadzą najprostsze pytania, które większość traktuje jako zbyt banalne, by się nad nimi pochylić. Podobnie było z wyjaśnieniem zjawiska katalizy na powierzchni, wydawało się opisanej od wielu dekad. Dopiero jednak odkrycie reakcji oscylacyjnych i zastosowanie aparatu termodynamiki nieliniowej doprowadziło do nowego zrozumienia procesów katalitycznych i otworzyło drogę do racjonalnego projektowania układów katalitycznych.

W przypadku badań nad pH pojawił się ciekawy przypadek naukowej „ziemi niczyjej”. Chemicy pracujący w skali makro nie zwracali uwagę na specyfikę struktur subkomórkowych, biochemicy i biolodzy korzystają z kolei z chemii jak z narzędzia, nie zastanawiając się nad rzeczywistym sensem stosowanych instrumentów. Ten problem, jak powiedział prof. Bal pojawił się przy próbie opublikowaniu artykułu: wiele tradycyjnych czasopism naukowych odrzuciło tekst jeszcze przed etapem recenzji. Dopiero PLoS One, czasopismo nowej generacji, wydawane tylko w Internecie, które z zasady wysyła do recenzji wszystkie nadesłane publikacje umożliwiło (po pozytywnej recenzji naukowej) prezentację wyników.

Pamiętam z dzieciństwa hasło w szkole: chemia żywi, leczy, ubiera! Czas płynie, hasło ciągle aktualne 🙂