Děje v přírodě na molekulové úrovni, to je předmětem výzkumu hosta dalšího listopadového Science Café Michala Fárníka z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR. Následující rozhovor je pozvánkou na Science Café 8. 11. 2011 do kavárny Potrvá (Srbská 2, Praha 6).
Čím se zabýváte ve vašem výzkumu?
Michal Fárník: V naší laboratoři provádíme základní výzkum, ve kterém studujeme, jak se chovají jednotlivé molekuly, a to třeba pod vlivem ultrafialového záření. Zkoumáme takové molekuly, které se vyskytují například v atmosféře a podílí se na vzniku ozonové díry, nebo molekuly, které jsou základními stavebními jednotkami biomolekul, tedy molekul, z nichž se skládají živé organismy na Zemi. Takové procesy, jako je vznik ozonové díry či radiační ničení DNA, jsou nesmírně složitým „puzzlem“ skládajícím se z velkého počtu elementárních procesů, jako jsou ty, které zkoumáme v naší laboratoři. My se tedy snažíme dodávat některé drobné díly do celkového „puzzlu“ s vizí, že se v budoucnu podaří pochopit tyto procesy v celé jejich komplexnosti. A když věci pochopíme, dává nám to potenciál s nimi eventuelně něco udělat, například bránit šíření ozonové díry. Naším cílem tedy není vývoj nějakého přístroje či zařízení nýbrž detailní pochopení určitých dějů v přírodě na molekulové úrovni.
Zažíváte někdy takový ten „heuréka moment“, kdy se vám podaří přijít něčemu na kloub?
MF: Zařízení, na kterých provádíme experimenty, si do určité míry stavíme sami a je tu tedy spoustu prostoru pro takové malinkaté „heuréka“ momenty. Například když nějaký přístroj nefunguje a pak někoho napadne někde „přidat šroubek“ nebo „přepájet drát“ a hle, objeví se kýžený signál! Pak se rozhodnete studovat nějaký proces. Vyberete si k tomu vhodný systém, molekulu a nic nevidíte. Dlouho se trápíte a pak vyzkoušíte jinou molekulu a hle, efekt se ojeví! A nakonec, když naměřená data začnou zapadat do sebe a hle, výsledný obrázek studovaného procesu je tu! Při tom všem mám pocit, že zažíváme takový malinkatý „heuréka“ moment.
Jak podstatné jsou pro úspěch ve vašem výzkumu drahé přístroje a zařízení? Jakou roli hraje v dnešní vědě kreativita?
MF: Samozřejmě, že to dnes bez výkoných a nákladných přístrojů nejde. V našem oboru se bez drahých laserů a vakuových vývěv prostě neobejdeme. Ale u nás nejde o to, na komerčním přístroji naměřit spousty vzorků. My můžeme s tím zakoupeným laserem udělat něco chytrého, co nikoho jiného nenapadne. A tady je to o tom nápadu – heuréka! Dál je to už o té tvrdé a usilovné laboratorní práci a o nekonečných hodinách, kdy se snažíme ten nápad realizovat. Při naší práci děláme samozřejmě spoustu pokusů a dopouštíme se také spousty omylů. Takže nakonec je to kombinace kreativity, schopnosti přijít s nápadem a usilovné experimentální práce.
Co vám pomáhá při řešení problémů ve vašem výzkumu?
MF: Mnohdy pomůže rozhlédnout se za hranice vlastního oboru, kde už třeba někdy někdo něco podobného vyřešil, jen do našeho oboru se to nedoneslo. A také v rozhovorech s kolegy, kteří třeba někdy již něco podobného řešili. Z tohoto důvodu jsou nedocenitelné mezinárodní konference, zahraniční stáže apod. Dle mého názoru dobrá věda se nedá dělat v jedné zemi izolovaně.
Jste úspěšný vědec, máte nějaký osvědčený způsob práce, který se vám osvědčil a který byste mohl doporučit?
MF: Měl jsem to štěstí sledovat při práci spoustu vynikajících vědců. Nemám ale pocit, že by existovala nějaká „univerzální metodika“ jak dělat vědu dobře. Někteří vědci postupují velice systematicky, aby nevynechali žádnou možnou interpretaci. Jiní pracují spíše intuitivně a na první pohled možná i trochu chaoticky. Ale všechny cesty mohou vést k dobrým výsledkům, když odpovídají nátuře vědce. Ale jedno společné mají dle mého názoru všichni dobří vědci: věnují se své práci naplno. A tohle se, myslím, dá zobecnit skoro na cokoliv: na vědu, sport, umění, atd. Ať už člověk dělá cokoliv, měl by to dělat naplno, má-li to dávat výsledky, které stojí za to. A to je asi jediný osvědčený způsob práce, který mohu doporučit.
V abstraktu k vašemu vystoupení uvádíte některé otázky, na které se snažíte odpovědět: Proč je život založen na poměrně malém počtu molekul jako základních stavebních kamenů? Jak se vazby mezi těmito molekulami podílí na jejich stabilizaci po dopadu UV záření a zabraňují jejich rozpadu a chemickým reakcím? – Jak je v hledání odpovědí na tyto otázky váš tým úspěšný?
MF: Jedna z hypotéz říká, že příroda si vybrala jako základní stavební jednotky života molekuly, které po dopadu ultrafialového záření nezůstávají dlouho v tzv. vzbuzeném stavu, tj. které se extrémně rychle vracejí do tzv. základního stavu. Ve vzbuzeném stavu se totiž molekuly mohou rozpadat, může se měnit jejich struktura, mohou reagovat chemicky s okolním atd. Všechny tyto procesy mohou samozřejmě poškodit biologickou funkci dané molekuly. Tato teorie byla vyslovena již před mnoha lety a její další zkoumání je spíše doménou biologů a biofyziků. My jim k tomu můžeme poskytnout některá základní data, detailní informaci o tom, co se děje po dopadu ultrafialového záření s nějakou malou molekulou, která je základní součástí větší a komplexní biomolekuly.
To hlavní, co nás konkrétně v tomto projektu zajímá je, jak se takové malé základní molekuly rozpadají a jak bude tento rozpad ovlivněn přítomností dalších molekul. Jednou z nejdůležitějších vazeb v přírodě je tzv. „vodíkový můstek“. Nedávno jsme třeba studovali, jak různé typy vodíkových můstků stabilizují základní stavební jednotky biomolekul, které se pak pod vlivem UV záření nerozpadají nebo rozpadají jiným způsobem. Tohle může být potenciálně zajímavé pro biofyziky pracující se skutečnými biomolekulami pro detailní pochopení toho, co se v takových složitých systémech opravdu děje. Zatím se nám podařilo porozumět těm nejjednodušším, spíše modelovým systémům. Ale i ty zcela pochopit je důležité a nesnadné.
