Το φετινό βραβείο Νόμπελ Χημείας κέρδισε μία ομάδα επιστημόνων η οποία κατάφερε να επιταχύνει τη διαδικασία της εξέλιξης. Η διαδικασία αυτή χρειάζεται εκατομμύρια χρόνια στη φύση, ωστόσο οι επιστήμονες κατάφεραν να μειώσουν το χρόνο που χρειάζεται σε μήνες ή ακόμα και εβδομάδες για να παράξουν νέα μόρια τα οποία έχουν σήμερα εκατοντάδες εφαρμογές, από τις «πράσινες» πηγές ενέργειας μέχρι τα φάρμακα για τον καρκίνο.

Η Φράνσις Άρνολτν κέρδισε το ήμισυ του βραβείου καθώς κατάφερε να κατευθύνει τη διαδικασία της εξέλιξης σε ένα δοκιμαστικό σωλήνα, επιταχύνοντας τη φυσική επιλογή των πιο παραγωγικών ενζύμων που προκαλούν χημικές αντιδράσεις. Το άλλο μισό του βραβείου μοιράστηκαν ο Τζορτζ Σμιθ και ο Σερ Γκρέγκορι Γουίντερ. Ο Σμιθ ανακάλυψε πώς μπορεί να χρησιμοποιήσει ιούς για να παράγει νέες πρωτεΐνες με συγκεκριμένες ιδιότητες. Ο Γουίντερ με τη σειρά του χρησιμοποίησε αυτή την ιδέα και εστίασε στην εξέλιξη των αντισωμάτων, των πρωτεϊνών δηλαδή που χρησιμοποιούνται από τον οργανισμό για την αντιμετώπιση των διαφόρων νόσων.

Οι 3 επιστήμονες χρησιμοποίησαν τη θεωρία του Δαρβίνου για τη φυσική επιλογή, σύμφωνα με την οποία τα διάφορα μόρια ή οργανισμοί συσσωρεύουν μεταλλάξεις σε μία αργή και τυχαία διαδικασία. Βρήκαν τρόπους να ταυτοποιήσουν και να επιλέξουν συγκεκριμένες μεταλλάξεις οι οποίες βελτιώνουν την ικανότητα των μορίων όπως οι πρωτεΐνες και τα ένζυμα, να προσκολλώνται και να αλλάζουν άλλα μόρια. Επιλέγοντας ένζυμα με αυξημένες ικανότητες και τροποποιώντας τα συνεχώς προς το καλύτερο, η Άρνολντ κατάφερε να δημιουργήσει ένα ένζυμο που ήταν 256 φορές πιο αποδοτικό από το αρχικό.

«Αυτό αποτέλεσε μία επανάσταση η οποία βασίστηκε στην εξέλιξη», είπε ο Κλάες Γκούσταφσον, ένα μέλος της επιτροπής για το Νόμπελ Χημείας. Η Σάρα Σνόγκεραπ Λινς, ένα άλλο μέλος, είπε ότι χάρη στη δουλειά της Άρνολντ, «μπορούμε πλέον να χρησιμοποιήσουμε τα ένζυμα αυτά για να επιταχύνουμε τις αντιδράσεις και να αντικαταστήσουμε τα τοξικά χημικά».

Η Άρνολντ ξεκίνησε τη δουλειά της στις αρχές της δεκαετίας του 1990 και είναι η 5η μόλις γυναίκα που κερδίζει το βραβείο Νόμπελ Χημείας από τους 168 συνολικά νικητές. Σε μία ομιλία της πριν από μερικά χρόνια είπε ότι η ιδέα της βελτίωσης της φυσικής πορείας της εξέλιξης έπρεπε να εισαχθεί από κάποιον που βρίσκεται έξω από το χώρο της χημείας. «Πριν από 25 χρόνια η θεωρία αυτή είχε θεωρηθεί τρελή», είπε η Άρνολντ το 2014, όταν μπήκε στο National Inventors Hall of Fame. «Οι χημικοί δεν ήθελαν να εξετάσουν αυτό το ενδεχόμενο, αλλά εγώ ως μηχανικός δεν είχα κανένα πρόβλημα να ακολουθήσω αυτό το δρόμο», είπε.

Η έρευνα του Σμιθ ξεκίνησε τη δεκαετία του 1980. Χρησιμοποίησε ένα βακτηριοφάγο, δηλαδή ένα είδος ιού που μολύνει βακτήρια και μπορεί να μεταφέρει διάφορα είδη γονιδίων. Τα γονίδια κωδικοποιούν πρωτεΐνες και ο Σμιθ κατάφερε να κάνει τους φάγους να προβάλλουν τις πρωτεΐνες αυτές στην εξωτερική τους επιφάνεια. Στη συνέχεια χρησιμοποίησε αντισώματα, τα οποία προσδένονται μόνο σε συγκεκριμένους στόχους, για να απομονώσει τις πρωτεΐνες που τον ενδιέφεραν. Η διαδικασία αυτή λέγεται παρουσίαση φάγων. Η ικανότητα να επιλέξει συγκεκριμένες πρωτεΐνες, να μεταφέρει τα γονίδιά τους μέσω των φάγων και στη συνέχεια να απομονώσει τις καλύτερες, επιτάχυνε τη φυσική επιλογή.

Ο Γουίντερ ανέτρεψε αυτή την ιδέα. Εισήγαγε τα γονίδια των αντισωμάτων μέσα στους φάγους. Στη συνέχεια, έκανε τους τελευταίους να παρουσιάσουν αντισώματα στην επιφάνειά τους και χρησιμοποίησε ένα μικρό μόριο για να απομονώσει μόνο τα αντισώματα που είχαν ένα συγκεκριμένο είδος σημείου πρόσδεσης. Τα σημεία πρόσδεσης είναι τα τμήματα των αντισωμάτων που είναι υπεύθυνα για την προσκόλληση των τελευταίων πάνω στα μόρια που προκαλούν διάφορες παθήσεις. Ο Γουίντερ κατάφερε επομένως να παράξει αντισώματα υψηλής αποτελεσματικότητας σε μικρό χρόνο. Χάρη στο παραπάνω, είπε η Λινς, «μπορούμε σήμερα να χρησιμοποιοήσουμε φάρμακα που βασίζονται στα αντισώματα με μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα και λιγότερες ανεπιθύμητες ενέργειες». Από τα 15 φάρμακα που σημειώνουν τις υψηλότερες πωλήσεις σήμερα παγκοσμίως, τα 11 παράγονται με διαδικασίες που βασίζονται σε αυτή τη μέθοδο, συμπλήρωσε.

Βιβλιογραφία: Scientific American

Φωτογραφία: Pascal