V tem kratkem prispevku bom poskusil opisati doprinos znanstvenice, za več pa bo treba k zapisu povabiti biokemike. Gre za evolucijski pristop v kemiji. V biologiji poznamo naravni izbor ali naravno selekcijo. To je proces, v katerem postajajo prevladujoče tiste dobre dedne lastnosti organizmov, ki jim dajejo večjo možnost za preživetje in razmnoževanje. Ta proces je eden ključnih v evoluciji. Vsi organizmi se namreč prilagajajo okolju. Živimo na planetu, kjer se je uveljavila ta evolucijska sila. O teh organizmih se učimo v biologiji, vendar poglejmo skozi kemična očala. Življenje na Zemlji obstaja, ker je evolucija rešila številne zapletene kemične probleme. Organizmi so sposobni izločati edinstvene kemikalije zaradi okolja, v katerem so. Na primer, ribe lahko plavajo v polarnem morju, ker imajo v krvi protein proti zmrzovanju, in školjke so prilepljene na kamenje, ker so razvile učinkovito podvodno molekularno lepilo. Lepota življenjske kemije je vprogramirana v gene. Majhne naključne spremembe v genih spremenijo to kemijo. To tudi lahko povzroči, da šibkejši organizem postane robustnejši.
Nova kemija se je usmerila k evolucijskemu pristopu. Namesto da bi proizvajali farmacevtske učinkovine, plastiko in druge kemikalije s tradicionalno kemijo, kar pogosto zahteva močna agresivna topila, težke kovine in korozivne kisline, je bila ideja Nobelove nagrajenke uporaba biokemičnih orodij – spremenjenih encimov. Encim je katalizator specifičnih biokemičnih reakcij.
Prvotno, kot mnogi drugi raziskovalci ob koncu osemdesetih let, je Frances Arnold poskušala z racionalnim pristopom spreminjati encim v naravnem vodnem okolju, da bi mu dala nove lastnosti, vendar ni bila uspešna. Nato je uporabila »nekoliko aroganten pristop« – evolucijski. Zamenjala je vodno raztopino z organskim topilom DMF in povzročila naključne mutacije encima. Po izbiri se je izkazalo, da je bila mutacija encima v 35-odstotni raztopini 256-krat boljša kot sam prvotni encim.
S tem je Frances Arnold pokazala, da tudi naključje in usmerjena izbira novega spremenjenega encima – evolucija vodi do uspešnega dosežka.
Povzeto po dokumentih na:
http://www.nobelprize.org.
Dr. Ivan Leban je upokojeni profesor kemije (@ivanleban).
