hviezd a hviezdičiek pophudby, televízie, šoubiznisu a športu. V tejto záplave, ktorá nás doslova zahlcuje, sa temer strácajú informácie o úspechoch ľudí, ktorí svojou vedeckou prácou a svojím dielom posúvajú naše poznanie dopredu a ktorí si napriek tomu nepotrpia na to, aby ich niekto označoval za celebrity. Takýmito skutočnými osobnosťami sú alebo by aspoň mali pre nás byť nositelia Nobelových cien. Aj tohto roku od začiatku októbra Švédska kráľovská akadémia vied postupne oznamovala mená tých osobností, ktorým bola udelená Nobelova cena za rok 2006. Možno pripomenúť, že Nobelove ceny sa udeľujú od roku 1901, a to za významné práce vo fyzike, chémii, fyziológii alebo medicíne, ďalej za literatúru a za prácu v prospech mieru. Od roku 1969 sa udeľuje aj Nobelova cena za ekonómiu (ide však tak trochu o "nepravú" Nobelovu cenu, pretože jej úplný názov je Cena Švédskej banky za ekonómiu na pamiatku Alfreda Nobela). Pretože táto strana má byť venovaná najmä novinkám vedy a techniky, pokúsime sa na nej trochu priblížiť práce, za ktoré ich autori dostali tohtoročné Nobelove ceny za fyziku, chémiu a fyziológiu alebo medicínu, ostatné len spomenieme.
Cena za fyziku: potvrdenie teórie veľkého tresku
Tohtoročnú Nobelovu cenu za fyziku dostali spoločne John C. Mather, starší astrofyzik v Goddardovom vesmírnom centre NASA, a George F. Smoot, profesor fyziky na University of California, a to za objav toho, že mikrovlnové žiarenie kozmického pozadia má charakter žiarenia čierneho telesa a vyznačuje sa anizotropiou. John C. Mather sa narodil v roku 1946, doktorát z fyziky získal v roku 1974 na University of California a je občanom USA, George F. Smoot sa narodil v roku 1945, doktorát z fyziky získal v roku 1970 na Massachusetts Institute of Technology a je tiež občanom USA. Mather a Smoot dostali Nobelovu cenu za výsledky svojej vedeckej práce, ktorá sa zaoberá "detstvom" nášho vesmíru a ktorá pomohla porozumieť pôvodu galaxií a hviezd. Vďaka výsledkom Matherovho a Smootovho výskumu bola kozmológia povýšená z tak trochu "filozofujúcej" dsciplíny na exaktnú vedeckú disciplínu. Práce tohtoročných laureátov Nobelovej ceny za fyziku v podstate potvdili správnosť teórie big bangu, čiže veľkého tresku. Podľa tejto teórie možno vesmír kratúčko po samotnom veľkom tresku (o ktorom ale ešte toho veľa nevieme) prirovnať k akémusi žiariacemu telesu, ktorá sa neustále rozpína, vyžarujúc pritom energiu vo forme žiarenia. Toto žiarenie postupne "chaldlo". Dnešným pozostatkom tohto žiarenia je mikrovlnové žiarenie kozmického pozadia, ktoré po prvý raz zaregistrovali v roku 1964 Arno Penzias a Robert Wilson. Tí za svoj objav žiarenia, ktoré sa nazýva aj reliktné ("pozostatkové") žiarenie, dostali v roku 1978 Nobelovu cenu za fyziku. Pravda, pozemnými prijímačmi sa nedá (kvôli pohlcovaniu atmosférou) prijímať celé frekvenčné spektrum žiarenia kozmického pozadia. Celé spektrum žiarenia, prichádzajúceho k nám zo všetkých strán vesmíru, sa podarilo až prístrojom na družici COBE, ktorá bola vypustená v novembri roku 1989. Skratka COBE znamená Cosmic Background Explorer, čiže prieskumník kozmckého pozadia. Hnacou silou projektu COBE, na ktorom sa podieľalo vyše tisíc vedcov a inžinerov, bol práve jeden z tohtoročných laureátov Nobelovej ceny, John Mather. Ten bol zodpovedný aj za vývoj prístroja, ktorý mal stanoviť frekvenčný priebeh prijímaného reliktného žiarenia. Druhý tohtoročný laureát, George Smoot, bol zodpovedný za vývoj prístroja, ktorý mal zisťovať nepatrné variácie spektra (teploty) žiarenia, prichádzajúceho z rôznych smerov. Vypustenie družice COBE skončilo či v podstate už začalo veľkým úspechom: už po deviatich minútach meraní zistili prístroje na družici, že spektrum žiarenia kozmického pozadia má tvar, zodpovedajúci tvaru spektra žiariaceho čierneho telesa. S pojmom čierne teleso po prvý raz prišiel nemecký fyzik Max Planck (nositeľ Nobelovej ceny a rok 1918), ktorý ním označil (fiktívne) teleso, ktoré dokonale pohlcuje dopadajúce žiarenie a dokonale vyžaruje žiarenie (zo všetkých možných telies s určitou teplotou vyžaruje najviac žiarenia). Čo vlastne znamená fakt, že reliktné žiarenie sa vyznačuje spektrom, prislúchajúcim čiernemu telesu? Neznamená to nič viac a nič menej než to, že zdrojom tohto žiarenia nie je nič iné, než vyžarovanie "rozžhaveného" telesa, ktoré vzniklo ako bezprostredný dôsledok veľkého tresku. Zo spektra, nameraného družicou COBE, sa dalo vypočítať, že tomuto žiareniu v súčasnosti prislúcha teplota približne 2,7 K (2,7 stupňa nad absolútnou nulou). Smootom navrhnutý prístroj na družici COBE zase zistil nepatrné odchýlky teploty kozmického žiarenia, prichádzajúceho z rôznych smerov. Tieto nepatrné odchýlky naznačujú, kde začalo vo vesmíre dochádzať k agregácii hmoty, čiže k začatiu procesu tvorby hviezd a galaxií. Možno ešte spomenúť, že svetoznámy anglický fyzik Stephen Hawking označil výsledky, ktoré sa získali pomocou družice COBE, za najväčší objav storočia ba možno aj všetkých dôb.
Cena za chémiu: spôsob kopírovania genetických informácií
Nobelova cena za chémiu za tento rok bola udelená Rogerovi D. Kornbergovi, a to za jeho štúdie molekulárneho základu eukaryotickej transkripcie. Američan R. D. Kornberg sa narodil v roku 1947 a je profesorom na lekárskej fakulte Stanford University v Kalifornii. Profesor Kornberg bol ocenený za výsledky svojho fundamentálneho výskumu, týkajúceho sa spôsobu, ktorým sa informácie uložené v génoch kopírujú a potom prenášajú do tých častí buniek, ktoré produkujú proteíny. Kornberg ako prvý opísal a znázornil tento proces na molekulárnej úrovni, a to v dôležitej skupine organizmov, nazývanej eukaryoty. Táto skupina, do ktorej patria cicavce i bežné kvasinky, má na rozdiel od baktérií dobre definované jadrá buniek. Konštantná transkripcia (prepis) genetickej informácie, uloženej v DNA, je centrálnym procesom vo všetkých živých organizmoch. Samotná molekula DNA leží dobre chránená v jadre bunky. Genetická informácia musí byť preto skopírovaná a premenená na to, čo sa nazýva "kuriérska" RNA, ktorá vynesie informáciu von, do tých častí bunky, ktoré produkujú proteíny. Tieto proteíny potom "konštruujú" celý organizmus a vytvárajú jeho fnkcie. Ak je proces transkripcie (prepisu) prerušený, organizmus čoskoro zahynie, pretože produkcia proteínov v bunkách sa zastaví. To sa napríklad stáva pri otrave niektorými jedovatými hubami. Toxíny v týchto hubách zablokujúfunkciu špecifického enzýmu (polymeráza-RNA), ktorý hrá kľúčovú úlohu v procese transkripcie. V priebehu niekoľkých dní sa toxíny rozšíria z čriev do pečene a obličiek a pomaly ich zničia. Aj mnohé choroby napríklad rakovinu, ochorenia srdca a rôzne zápalové stavy možno dať do súvislosti s poruchami transkripčného procesu. Len vďaka pružnému transkripčnému systému v eukaryotoch sa mohli vyvinúť také zložité organizmy, akými sú naprílad cicavce. Všetky bunky tela síce obsahujú rovnakú genetickú informáciu, ale medzi jednotlivými orgánmi existujú veľké rozdiely v tom, ktoré informácie sa skutočne prepisujú a ovplyvnia produkciu proteínov. Znalosť procesu transkripcie je dôležitá aj pre porozumenie toho, ako sa z kmeňových buniek vytvárajú rôzne druhy špecifických buniek, ktoré majú v rôznych orgánoch tela presne definované funkcie. Záujem o terapeutické aplikácie kmeňových buniek je založený na ich schopnosti vyvinúť sa do akéhokoľvek typu funkčnej bunky v živom organizme.Jedným z dôležitých príspevkov R. Kornberga k objasneniu procesu transkripcie bol vývoj modelového laboratórneho organizmu na báze kvasinkových buniek. Kornbergovmu tímu trvalo desať rokov, kým vytvoril vhodný homogénny systém na báze kvasinkových buniek. Tento systém umožnil Kornbergovi vyprodukovať polymerázu RNA a ďalšie transkripčné faktory v dostatočnom množstve na to, aby z nich vytvoril kryštály, vhodné na skúmanie. Kornberg zhotovil pomocou röntgenového žiarenia snímky takýchto kryštálov, na ktorých detailne vidno, ako prebieha transkripčný proces. Na snímke (ten je v origináli farebný, takže jednotlivé molekuly sú farebne odlíšené) je polymeráza RNA znázornená ako veľká biela molekula, pripomínajúca klbko drôtov. Táto molekula slúži ako opora pre vlákno DNA. Molekula polymerázy udržuje vlákno DNA počas transkripcie v správnej polohe a vytvára miniatúrnu "dutinu", ktorá je taká malá, že môže prijať len ten stavebný blok RNA, ktorý presne "pasuje" do protiľahlého bloku DNA. Nesprávny blok RNA sa jednoducho do dutiny nevojde (tak ako nemožno vložiť nesprávny diel do skladačky "puzzle"). Takto sa krok za krokom vytvára vlákno DNA. Po vložení nového stavebného bloku na správne miesto sa vlákno DNA pomocou malej skrutkovicovej štruktúry v polymeráze posunie dopredu. Spomenutá štruktúra, ktorá má tvar pružiny, sa neustále pohybje sem a tam v dôsledku neustálych spontánych zmien tvaru polymerázy (práve tento mechanizmus je napríklad pôsobením toxínov z húb zničený). Týmto spôsobom sa vlákno DNA posúva vždy znovu na správne miesto, tak aby mohol byť na rastúce vlákno RNA pripojený nový stavebný prvok. Kornberg dokázal dômyselným spôsobom "zmraziť" proces vytvárania RNA takpovediac na pol ceste, a to jedno
Cena za fyziológiu alebo medicínu: kontrola toku genetických informácií
Aj tohtoročná Nobelova cena za fyziológiu alebo medicínu pripadla Američanom. Dostali ju Andrew Z. Fire a Craig C. Mello, a to za ich objav "interferencie RNA utlmovania dvojvláknovej RNA", čiže vlastne tiež za práce, týkajúce sa prenosu genetických informácií. Andrew Fire sa narodil v roku1959, doktorát z biológie získal v roku 1983 a v súčasnosti je profesorom patológie a genetiky na lekárskej fakulte Stanford University. Craig Mello sa narodil v roku 1960, doktorát z biológie získal v roku 1990 a v súčasnosti je profesorom molekulárnej medicíny a výskumným pracovníkom lekárskej fakulty University of Massachusetts. Fire a Mello objavili základný mechanizmus, kontrolujúci prenos (tok) genetickej informácie. Náš genóm pracuje tak, že vysiela inštrukcie na výrobu proteínov z DNA v jadre bunky do "mašinérie" na syntézu proteínov v cytoplazme. Tieto inštrukcie sú prenášané tzv. kuriérnou či mediátorovou ribonukleovou kyselinou (RNA), označovanou mRNA (písmeno m znamená messenger, čiže posol či kuriér). V roku 1998 publikovali Fire a Mello v prestížnom vedeckom časopise Nature svoj objav mechanizmu, ktorý môže degradovať mRNA zo špecifického génu. Tento mechanizmus, ktorý v angličtine dostal označenie RNA interference, sa aktivuje, keď sa molekuly RNA vyskytujú v bunke v tvare dvoch vlákien (obvykle má RNA jedno vlákno). Dvojvláknová RNA aktivuje biochemické procesy, ktoré degradujú tie molekuly mRNA, ktoré nesú genetický kód identický s kódom dvojvláknovej DNA. Keď takéto molekuly mRNA "zmiznú", príslušný gén je umlčaný či utlmený a neprodukuje sa žiaden proteín, prislúchajúci danému kódu. Zatiaľ u nás nepanje jednota v tom, ako anglický výraz "RNA interference" prekladať do slovenčiny. Stretli sme sa s výrazom interferencia RNA, ale anglické slovo interference neznamená len interferenciu, ale aj bránenie, rušenie či zasahovanie. K "rušeniu" RNA dochádza v rastlinách, živočíchoch i v ľudskom organizme. Tento proces má veľký význam pre reguláciu expresie (činnosti) génov a podieľa sa napríklad na obrane organizmov (najmä nižších) proti vírusovým infekciám. Fire a Mello prišli na svoj objav rušenia či interferencie RNA pri výskume regulácie génovej expresie v červoch Caenorhabditis elegans. Tento objav vysvetlil mnohé predchádzajúce rozporuplné experimentálne pozorovania a odhalil prirodzený mechanizmus prenosu genetickej informácie.
Interferencia RNA otvára nové a vzrušujúce možnosti v génových technológiách. Boli vytvorené dvojvláknové molekuly RNA, ktoré aktivujú proces "umlčania" špecifických génov v ľuďoch, zvieratách a rastlinách. Takéto umlčujúce molekuly RNA sa zavedú do bunky, kde aktivujú mechanizmus interferencie (rušenia) RNA, ktorý rozloží mRNA s identickým kódom. Táto metóda sa už stala významným vedeckým nástrojom v biológii a biomedicíne. Predpokladá sa, že v budúcnosti sa bude využívať v mnohých disciplínach, vrátane klinickej medicíny a poľnohospodárstva. U zvierat už bola napríklad preukázaná možnosť utlmenia génu, zodpovedného za vysokú hladinu cholesterolu. Existujú plány na vývoj umlčujúcej RNA na liečenie vírusových infekcií, kardiovaskulárnych chorôb, rakoviny a iných chorobných stavov.
Každá z troch spomenutých Nobelových cien je v tomto roku dotovaná sumou 10 miliónov švédskych korún (ak je laureátov v niektorej disciplíne viac, suma sa medzi nich rovnomerne rozdelí).
Možno ešte spomenúť, že tohtoročnú Nobelovu cenu za mier dostal turecký spisovateľ Orhan Pamuk, cenu za mier získal prekvapujúco Bangladéšan Muhammad Janus a jeho banka Gramín a cenu za ekonómiu dostal Američan Edmund S. Phelps. Všetky Nobelove ceny budú novým laureátom odovzdané na slávnostnom ceremoniáli v Štokholme, ktorý sa tradične koná 10. decembra, v deň výročia smrti Alfreda Nobela.
Autor: rm
Najdôležitejšie správy z východu Slovenska čítajte na Korzar.sme.sk.
