a dodejme, že jako obvykle - americké vysoké školy.
Nobelovu cenu za lékařství převezme 10. prosince (ve výroční den úmrtí zakladatele ceny Alfreda Nobela) Günter Blobel, původem Němec, nyní Američan pracující na Rockefellerově univerzitě v New Yorku. Cenu za chemii dostane Ahmed Zew ail, který si americké občanství přidal jako druhé k egyptskému a jenž učí na Kalifornském technologickém institutu v Pasadeně. Ocenění za fyziku si odvezou dva Nizozemci - Martinus V eltman a Gerardus 't Hooft. V eltman, dnes už důchodce, učil na univerzitě v Utrechtu, kde byl jeho žákem 't Hooft, s nímž tehdy uskutečnili matematické výpočty nyní oceněné Nobelovou cenou. Později se V eltman stal profesorem Michiganské univerzity v USA. Jediný 't Hooft si udržuje své hlavní vědecké působiště mimo USA je profesorem nizozemské univerzity v Utrechtu. Ukazuje se, že Spojeným státům se vyplácí jejich podpora vědeckému výzkumu, bohatě financovaná ze státních i soukromých prostředků, a přitahování schopných mozků ze zámoří do amerických vědeckých institucí, které jim jsou schopny nabídnout špičkové podmínky pro práci. A za co se Nobelovy ceny udělovaly letos?
Nahlédnutí do základů hmoty
»Je to tak abstraktní záležitost, že jsem ji nikdy nedokázal vysvětlit své ženě a dětem,« řekl o svých fyzikálních bádáních Martinus Veltman. A o své práci dodal: »Její společenský význam je nulový. Nikdo kvůli ní nebude moci sníst více chleba.« Veltman a Gerardus 't Hooft v roce 1970 zásadním způsobem zdokonalili už dříve existující teorii, které se dnes říká standardní model fyziky částic a oblékli ji do přesného matematického kabátu. »Podle tohoto modelu dnes fyzikové hledají nové částice,« konstatuje Jiří Chýla, zástupce ředitele Fyzikálního ústavu Akademie věd. Výpočty Veltmana a 't Hoofta popisují chování nepatrných částeček hmoty, určují jejich hmotnost i to, jakými silami na sebe tyto částice navzájem působí. »S těmito znalostmi dokážeme lépe popsat dění na Slunci i vývoj jiných hvězd,« říká Jiří Chýla. »Nečekejte ale, že bychom díky tomu mohli v dohledné době získávat nové zdroje energie, to opravdu těžko. Standardní model je klíčem pro naši snahu pochopit vznik vesmíru i pro poznání jeho budoucnosti. Dalo by se vlastně říci, že to lidstvu prozrazuje, kde se vzal náš svět, co se s ním děje a kam směřuje.«
Nahlédnutí do dění v buňkách
Přirovnání, jež díky tiskovým agenturám obletělo svět, zní: Günter Blobel získal Nobelovu cenu za lékařství a fyziologii díky tomu, že objevil »poštovní směrovací čísla«, podle kterých se v živých buňkách pohybují bílkoviny. »Buňky si můžete představit jako velkoměsto. Bez adresy nebo poštovního kódu byste v labyrintu ulic beznadějně zabloudili,« vysvětluje Ralf Pettersson, šéf výboru, který Nobelovu cenu uděluje. Průměrná savčí buňka obsahuje zhruba miliardu bílkovin (proteinů). Některé z nich jsou stavebním materiálem pro buněčné struktury, jiné vyvolávají chemické reakce, které ovlivňují vlastnosti a chování buněk a změny v nich. Při výzkumu, s nímž začal před třiceti lety, Blobel postupně objevil a popsal jakýsi signální mechanismus, podle nějž se bílkoviny přesunují v buňkách i mezi buňkami a nacházejí v nich své přesně určené místo. Každý nově vytvořený protein obsahuje chemickou signální sekvenci, která se naváže na odpovídající receptor na povrchu příslušné části buňky a tím se bílkovině otevře cesta dovnitř. Pokud naváděcí systém selže a bílkovina se dostane na nesprávné místo, může buňku zabít nebo způsobit onemocnění. Například cystická fibróza, velmi nebezpečná dědičná choroba, při níž se v lidském organismu špatně přerozděluje voda, vzniká tím, že jeden protein nenajde své místo v buněčné stěně. Chybami při směrování bílkovin vzniká třeba i nemoc vytvářející ledvinové kameny u dětí. »Tyto poznatky nepředstavují okamžitý lék na nemoci, jde o základní výzkum,« zdůrazňuje Blobel. Připouští však, že když vědci poznají, jak pracují zdravé buňky, může jim to pomoci najít způsob, jak léčit buňky nemocné. V biotechnologických laboratořích se už Blobelových poznatků využívá například při výrobě proteinů - buňky v nádržích zde vytvářejí bílkoviny vhodné pro léčebné účely (například růstový hormon), které se díky znalosti jejich nasměrování dají z nádrže »vysbírat«.
Nahlédnutí do průběhu chemických reakcí
Také přínos Ahmeda Zewaila, který byl oceněn Nobelovou cenou za chemii, se dá ukázat na názorném případu. »Představte si, že jste na fotbalovém stadionu jen na úplném začátku a pak až na konci utkání, takže se dozvídáte pouze konečný výsledek a na průběh zápasu můžete usuzovat jenom podle nálady fanoušků. Zewailova metoda však umožňuje, abyste na stadionu zůstali a mohli sledovat, co se dělo během celého utkání,« říká Pavel Jungwirth z Ústavu fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského Akademie věd. Utkáním je chemická reakce a fotbalisty jsou jednotlivé atomy, které se jí účastní. Koncem osmdesátých let začal Zewail využívat laserových paprsků k pozorování chemických reakcí a dokázal zaznamenat i pohyb jednotlivých atomů v průběhu reakce. Časové úseky, který Zewailova technika zachycuje, se měří ve femtosekundách (tisícinách biliontiny vteřiny). Proto se také této disciplíně začalo říkat femtochemie. Přestože se o femtosekundové technice někdy říká, že to je nejrychlejší fotoaparát na světě, není to přesné. »Vědci samozřejmě nezískají fotografii, na níž by viděli molekuly a atomy jako nějaké kuličky,« zdůrazňuje Pavel Jungwirth. Do místa, v němž reakce probíhá, vědci vysílají velice krátké laserové záblesky, které pak zase zachytávají. Molekuly a atomy pohlcují část světla vyslaného laserem, takže podle toho, kolik světla bylo v daný okamžik zachyceno, vědci poznají, co se právě při reakci dělo. Mohou i lépe připravovat nové reakce při výzkumu. Femtochemických postupů se dnes používá také ke zkoumání fotosyntézy, stejně jako k popisu reakcí probíhajících v oční sítnici. V České republice existují dva ultrarychlé lasery vhodné pro femtochemii, na pražské Matematicko-fyzikální fakultě Karlovy univerzity a ve Fyzikálním ústavu Akademie věd. Na prvním z nich vědci studují především fyzikální problémy, na druhém začnou femtochemické experimenty příští rok.l
Nobelovu cenu za lékařství převezme 10. prosince (ve výroční den úmrtí zakladatele ceny Alfreda Nobela) Günter Blobel, původem Němec, nyní Američan pracující na Rockefellerově univerzitě v New Yorku. Cenu za chemii dostane Ahmed Zew ail, který si americké občanství přidal jako druhé k egyptskému a jenž učí na Kalifornském technologickém institutu v Pasadeně. Ocenění za fyziku si odvezou dva Nizozemci - Martinus V eltman a Gerardus 't Hooft. V eltman, dnes už důchodce, učil na univerzitě v Utrechtu, kde byl jeho žákem 't Hooft, s nímž tehdy uskutečnili matematické výpočty nyní oceněné Nobelovou cenou. Později se V eltman stal profesorem Michiganské univerzity v USA. Jediný 't Hooft si udržuje své hlavní vědecké působiště mimo USA je profesorem nizozemské univerzity v Utrechtu. Ukazuje se, že Spojeným státům se vyplácí jejich podpora vědeckému výzkumu, bohatě financovaná ze státních i soukromých prostředků, a přitahování schopných mozků ze zámoří do amerických vědeckých institucí, které jim jsou schopny nabídnout špičkové podmínky pro práci. A za co se Nobelovy ceny udělovaly letos?
Nahlédnutí do základů hmoty
»Je to tak abstraktní záležitost, že jsem ji nikdy nedokázal vysvětlit své ženě a dětem,« řekl o svých fyzikálních bádáních Martinus Veltman. A o své práci dodal: »Její společenský význam je nulový. Nikdo kvůli ní nebude moci sníst více chleba.« Veltman a Gerardus 't Hooft v roce 1970 zásadním způsobem zdokonalili už dříve existující teorii, které se dnes říká standardní model fyziky částic a oblékli ji do přesného matematického kabátu. »Podle tohoto modelu dnes fyzikové hledají nové částice,« konstatuje Jiří Chýla, zástupce ředitele Fyzikálního ústavu Akademie věd. Výpočty Veltmana a 't Hoofta popisují chování nepatrných částeček hmoty, určují jejich hmotnost i to, jakými silami na sebe tyto částice navzájem působí. »S těmito znalostmi dokážeme lépe popsat dění na Slunci i vývoj jiných hvězd,« říká Jiří Chýla. »Nečekejte ale, že bychom díky tomu mohli v dohledné době získávat nové zdroje energie, to opravdu těžko. Standardní model je klíčem pro naši snahu pochopit vznik vesmíru i pro poznání jeho budoucnosti. Dalo by se vlastně říci, že to lidstvu prozrazuje, kde se vzal náš svět, co se s ním děje a kam směřuje.«
Nahlédnutí do dění v buňkách
Přirovnání, jež díky tiskovým agenturám obletělo svět, zní: Günter Blobel získal Nobelovu cenu za lékařství a fyziologii díky tomu, že objevil »poštovní směrovací čísla«, podle kterých se v živých buňkách pohybují bílkoviny. »Buňky si můžete představit jako velkoměsto. Bez adresy nebo poštovního kódu byste v labyrintu ulic beznadějně zabloudili,« vysvětluje Ralf Pettersson, šéf výboru, který Nobelovu cenu uděluje. Průměrná savčí buňka obsahuje zhruba miliardu bílkovin (proteinů). Některé z nich jsou stavebním materiálem pro buněčné struktury, jiné vyvolávají chemické reakce, které ovlivňují vlastnosti a chování buněk a změny v nich. Při výzkumu, s nímž začal před třiceti lety, Blobel postupně objevil a popsal jakýsi signální mechanismus, podle nějž se bílkoviny přesunují v buňkách i mezi buňkami a nacházejí v nich své přesně určené místo. Každý nově vytvořený protein obsahuje chemickou signální sekvenci, která se naváže na odpovídající receptor na povrchu příslušné části buňky a tím se bílkovině otevře cesta dovnitř. Pokud naváděcí systém selže a bílkovina se dostane na nesprávné místo, může buňku zabít nebo způsobit onemocnění. Například cystická fibróza, velmi nebezpečná dědičná choroba, při níž se v lidském organismu špatně přerozděluje voda, vzniká tím, že jeden protein nenajde své místo v buněčné stěně. Chybami při směrování bílkovin vzniká třeba i nemoc vytvářející ledvinové kameny u dětí. »Tyto poznatky nepředstavují okamžitý lék na nemoci, jde o základní výzkum,« zdůrazňuje Blobel. Připouští však, že když vědci poznají, jak pracují zdravé buňky, může jim to pomoci najít způsob, jak léčit buňky nemocné. V biotechnologických laboratořích se už Blobelových poznatků využívá například při výrobě proteinů - buňky v nádržích zde vytvářejí bílkoviny vhodné pro léčebné účely (například růstový hormon), které se díky znalosti jejich nasměrování dají z nádrže »vysbírat«.
Nahlédnutí do průběhu chemických reakcí
Také přínos Ahmeda Zewaila, který byl oceněn Nobelovou cenou za chemii, se dá ukázat na názorném případu. »Představte si, že jste na fotbalovém stadionu jen na úplném začátku a pak až na konci utkání, takže se dozvídáte pouze konečný výsledek a na průběh zápasu můžete usuzovat jenom podle nálady fanoušků. Zewailova metoda však umožňuje, abyste na stadionu zůstali a mohli sledovat, co se dělo během celého utkání,« říká Pavel Jungwirth z Ústavu fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského Akademie věd. Utkáním je chemická reakce a fotbalisty jsou jednotlivé atomy, které se jí účastní. Koncem osmdesátých let začal Zewail využívat laserových paprsků k pozorování chemických reakcí a dokázal zaznamenat i pohyb jednotlivých atomů v průběhu reakce. Časové úseky, který Zewailova technika zachycuje, se měří ve femtosekundách (tisícinách biliontiny vteřiny). Proto se také této disciplíně začalo říkat femtochemie. Přestože se o femtosekundové technice někdy říká, že to je nejrychlejší fotoaparát na světě, není to přesné. »Vědci samozřejmě nezískají fotografii, na níž by viděli molekuly a atomy jako nějaké kuličky,« zdůrazňuje Pavel Jungwirth. Do místa, v němž reakce probíhá, vědci vysílají velice krátké laserové záblesky, které pak zase zachytávají. Molekuly a atomy pohlcují část světla vyslaného laserem, takže podle toho, kolik světla bylo v daný okamžik zachyceno, vědci poznají, co se právě při reakci dělo. Mohou i lépe připravovat nové reakce při výzkumu. Femtochemických postupů se dnes používá také ke zkoumání fotosyntézy, stejně jako k popisu reakcí probíhajících v oční sítnici. V České republice existují dva ultrarychlé lasery vhodné pro femtochemii, na pražské Matematicko-fyzikální fakultě Karlovy univerzity a ve Fyzikálním ústavu Akademie věd. Na prvním z nich vědci studují především fyzikální problémy, na druhém začnou femtochemické experimenty příští rok.l
