Většina cen zase směřuje do USA


Nobelovské výběrové komise ve Stockholmu oznamují laureáty cen za vědu těsně před polednem. Každoročně první pondělí v říjnu zveřejní jména vítězů v oboru medicíny, následující den ceny za fyziku a den poté za chemii.
Pro oceněné Američany to bývá příjemné probuzení. Telefon s dobrou zprávou se jim rozdrnčí mezi třetí a šestou ráno (podle toho, zda žijí na západním nebo východním pobřeží USA). Letos mohlo snídat s velmi dobrým pocitem šest odměněných vědců. Pouze dva noví nositelé Nobelovy ceny dostali potěšitelnou zprávu k obědu - oba pracují v izraelské Haifě, kde hodiny ukazují dobu odpovídající středoevropskému letnímu času.
Pro evropskou vědu by to mělo také znít jako budíček - většina špičkového výzkumu se prostě přestěhovala do jiného pásma, a to neměřeno jenom hodinami.

Medicína: jak poznáme, co nám voní

Čich dlouho zůstával nejzáhadnějším smyslem. Cestu k jeho důkladnějšímu poznání otevřeli Richard Axel a Linda Bucková ve své práci publikované v roce 1991 - tehdy spolu pracovali na Kolumbijské univerzitě v New Yorku.
Díky výzkumům na myších objevili velkou skupinu tisíce genů, které řídí čichové vjemy a předávají získané informace ke zpracování do mozku. V dalším bádání, které už oba vědci prováděli samostatně, zjistili, že člověk má těchto genů o něco méně než myši, protože některé ztratil v průběhu svého vývoje. A ryby jich mají asi sto. Tyto geny ovládají činnost stejného počtu čichových receptorů (čidel), z nichž každý se aktivuje jen při pachové složce obsahující specifické molekuly.
Informace o vůních se ukládají v mozku a porovnávají s novými pachy. Jak na příkladu popsala nobelovská komise - škeble, jež není čerstvá a způsobí nevolnost, může zanechat paměťový záznam, který vydrží po léta a zabraňuje pak člověku jíst potraviny, v nichž je cítit pach škeblí. Čich skutečně brání živočichy před škodlivým jídlem či před nebezpečným kouřem; ale také pomáhá právě narozenému dítěti najít prs s mateřským mlékem. Výzkum čichu ovlivnil pak také zkoumání chuti, která funguje na podobných biologických mechanismech.
V současné době jsou poznatky oceněné Nobelovou cenou "pouze" součástí vědeckých znalostí o živočiších. V budoucnu by však mohly vést k vývoji léků pro lidi s poruchou čichu. A snad i přispět k vývoji repelentů, které odradí komáry od útoku na člověka.

Fyzika: proč se kvarky chovají zdánlivě nelogicky

Protony a neutrony, které tvoří jádro atomu, se samy skládají z menších částic zvaných kvarky. Ale jak vlastně drží kvarky pohromadě? To objevili začátkem sedmdesátých let David Gross, David Politzer a Frank Wilczek.
Kvantová teorie, základ moderní fyziky, kvarky vypočítala. Jenže je nešlo najít, neboli nedala se experimentálně ověřit jejich samostatná existence. Vysvětlení poskytl Gross a jeho student Wilczek a nezávisle na nich rovněž student Politzer. Propočítali, že kvarky se chovají "proti zdravému rozumu" - když se k sobě přiblíží, síly mezi nimi se zmenšují, když se vzdálí, jejich vzájemné síly rostou. Nemohou tedy "svůj" proton nebo neutron opustit, protože je tyto síly udrží. Kdyby tomu tak nebylo, nemohl by existovat náš hmotný svět.
Práce těchto vědců, publikované v roce 1973, se podařilo potvrdit až v posledních letech díky pokusům v laboratoři pro výzkum jaderných částic CERN ležící na hranici Švýcarska a Francie. Životní příběh badatelů ostatně obsahuje i jeden pikantní detail. Gross vedl svého studenta Wilczeka, pracoval společně s ním a nyní s ním sdílí i Nobelovu cenu. Politzerův školitel však poskytl svému žáku úplnou volnost, což je jistě dobré pro výchovu vědce k samostatnosti, ale učitel se tak připravil o naději na zisk světově nejprestižnější vědecké medaile...
Díky oceněné teorii (zvané asymptotická volnost neboli volnost proměnlivá podle vzdálenosti) mohou fyzikové popsat fyzikální jevy probíhající v přírodě mezi zcela nepatrnými částicemi. Přímé praktické uplatnění v makrosvětě, tedy v průmyslových aplikacích, však nemá.

Chemie: dokonalý "polibek smrti" v buňce

V lidské buňce může vznikat asi sto tisíc různých proteinů (bílkovin), z nichž každý má nějakou funkci - urychlují chemické reakce, tvoří některé hormony, podílejí se na imunitní obraně a koneckonců jsou nezastupitelné v celé stavbě buňky. Z toho důvodu vědci už dlouho usilovně zkoumají, jak bílkoviny vznikají a k čemu je která z nich dobrá.
Koncem sedmdesátých let se však tři výzkumníci, Aaron Ciechanover, Avram Herško a Irwin Rose, zaměřili na jinou otázku - jak vlastně tělo odstraňuje ty proteiny, které už přestaly fungovat nebo jichž se vytvořilo příliš mnoho.
Zejména na jaterních buňkách ve zkumavce zjišťovali, co se uvnitř nich děje. Vzájemně spolupracovali, Ciechanover a Herško často jezdili z Technologického institutu v izraelské Haifě za Irwinem do jeho laboratoře v USA.
V roce 1980 publikovali hlavní poznatek, který pak rozvíjeli v dalších letech. Dokázali, že odstraňování nežádoucích bílkovin je velmi dokonalý, přesně řízený proces, kde není nic ponecháno náhodě. K nechtěnému proteinu se v buňce naváže molekula zvaná ubikvitin. Švédští akademici, kteří jim nyní udělili Nobelovu cenu, tento děj s nadsázkou označili jako "polibek smrti". Označenou bílkovinu totiž poté pohltí válcovité části buněk, zvané proteasomy, které fungují jako drtič odpadků. Pro-tein rozkouskují, takže ztratí svou funkci a je postupně zničen.
Popsaný proces je nezbytný při dělení buňky, opravě DNA, imunitní reakci při chorobách a mnoha dalších biologických činnostech ovlivňovaných bílkovinami. Když "mechanismus smrti" selže a proteiny se neodbourávají správně, může to způsobit nádorové bujení, například rakovinu děložního čípku, a další onemocnění.
Vědecký svět byl k těmto závěrům dlouho skeptický. Nicméně dnes už jsou ve vývoji léky, které z nich vycházejí. Měly by pomoci nemocné buňce zničit nebezpečné bílkoviny nebo naopak zbrzdit odstraňování proteinů žádoucích. Jeden z těchto medikamentů, protinádorový preparát Velcade, byl loni schválen v USA.
info

Nobelovy ceny roku 2004 za vědu
Medicína:
Richard Axel (1946) a Linda Bucková (1947), oba občané USA, za poznání čichu.
Fyzika:
David Gross (1941), David Politzer (1949) a Frank Wilczek (1951), občané USA, za popis chování nepatrných částic hmoty, kvarků.
Chemie:
Aaron Ciechanover (1947), Avram Herško (1937), občané Izraele (Herško se narodil v Maďarsku), a Irwin Rose (1926), Američan, za objev, jak buňky odstraňují nežádoucí bílkoviny.
Ceny budou slavnostně předány 8. prosince, ve výroční den úmrtí Alfreda Nobela.
1. Molekuly vůně se vážou na receptory (čidla). 2. Receptorové buňky se aktivují a vysílají elektrické signály. 3. Signály jsou přenášeny do nervových klubíček (glomerulů). 4. Signály se vysílají do mozku. 5. Čichový bulbus (váček o velikosti hlavičky zápalky). 6. Kost. 7. Nosní epitel (vrstva čichových buněk). 8. Receptorové buňky (čidla čichu). 9. Glomerulus (klubíčko nervových vláken). 10. Mitrální buňka (nervová buňka zprostředkující předávání čichového signálu). 11. Vzduch s molekulami vůně.
1. Enzym patřící do skupiny E1 aktivuje "značkovací" molekulu ubikvitinu (Ub). Tato reakce vyžaduje adenosintrifosfát (ATP), což je zdroj energie v buňkách. 2. Ubikvitin je přenesen do jiného enzymu ze skupiny E2. 3. Komplex ubikvitinu a enzymu E2 se naváže tak blízko k cílové, nežádoucí bílkovině, že se ubikvitin přenáší na bílkovinu. Další enzym, z enzymatické skupiny E3, rozpoznává cíl. 4. E3 uvolňuje a "propouští" enzym E2, jehož už není zapotřebí. Ubikvitin zůstává vázán na cílové bílkovině. 5. Poslední krok se opakuje tak dlouho, až na bílkovině zůstane navázán krátký řetězec molekul ubikvitinu. 6. Proteosom, jakýsi "drtič odpadků" v buňce, rozpoznává ubikvitinový řetězec. Pohlcuje označenou bílkovinu, kterou pak chemicky rozkouskuje na malé, nefunkční části; ubikvitinové molekuly se odpojují.