Molekularni motori u svijetu Nobelovih nagrada

Jean-Pierre Sauvage, Fraser Stoddart i Bernard Feringa, credit: lUniversité de Strasbourg/Northwestern University/Research Center for Functional Molecular Systems 

Ovogodišnja Nobelova nagrada iz hemije i jeste i nije iznenađenje - biće dodijeljena Jean-Pierre Sauvagu, sa Univerziteta u Strasbourgu (konačno Francuz!), Fraseru Stoddartu sa Northwestern University u Evanstonu (Illinois) i Bernardu Feringi, sa Univerziteta u Groningenu, Holandija, za njihov rad osamdesetih i devedesetih godina prošlog vijeka na stvaranju minijaturnih, molekularnih motora. 

1983. grupa Jean-Pierra Sauvaga je uspjela stvoriti strukture zvane katenani, odnosno, molekule lančane ili prstenaste strukuture, koje se međusobno prepoklapaju, a što je bio prvi korak u stvaranju molekularnih robota. Sam naziv, "katenani" dolazi od latinske riječi catena, koja znači "lanac". Ako biste pokušali zamisliti ove strukture, najlakše vam je da zamislite dva prstena koja su međusobno prepletena:

Struktura jednog katenana, izvor:  M stone at the English language Wikipedia

Između te dvije molekule nema kovalentne veze, već se radi o prepoklapanju struktura, što ove strukture (nikako ne smijemo govoriti "spojevi"), čini vrlo zanimljivim.  Prepoklapanje se dešava usljed stvaranje hidrogenskih veza.

Idući korak u istraživanju ove konstrukcije načinio je Stoddartov tim 1994. kada su napravili prvi "molekularni šatl". Ovdje bi trebalo napomenuti da se ovakve strukture dobijaju veoma teško, u početku su se dobivale praktično "na sreću", tzv. "statističkim pristupom" (možebit da bidne, možebit da ne bidne) približavanja prstenova različitih jedinjenja, koji je, kao što možete zaključiti, bio veoma neefikasan. Molekula koju je kreirao Stoddartov tim se mogla iskriviti nazad i naprijed oko određene osi. Uskoro su Stodart i drugi hemičari koje je interesovala ova oblast naučili kako da kontrolišu kretanje ovih molekula - ukrotili su te male "zvijeri", ispitujući šta se dešava pod različitim uslovima - promjeni temperature, pH vrijednosti, svjetla i sl.

1999. Feringa je kreirao molekularni motor, a potom i nanoautomobil - molekulu "na četiri točka-motora. 

Kakva je korist od toga?

Vidite, ja stalno naglašavam da su bazična naučna istraživanja, koja mene najviše interesuju na blogu, ono u čemu često ne vidimo praktičnu svrhu. Onda se desi nešto da ta bazična istraživanja budu korisna za stvaranje neke nove tehnologije - upravo je CRISPR primjer toga. Onda kada nauka iz bazičnih istraživanja pređe u tehnologiju, onda dolazi do komercijalnog uspjeha. Međutim, upravo za bazična istraživanje građanstvo i vlade (osim vlada velikih i bogatih država) obično nemaju gotovo pa nikakvo interesovanje, jer bazična istraživanja troše novac, koji se sporo (ili nikako vraća). Kada govorimo o nauci u regionu, zapravo se u većini slučajeva radi na primijenjenim i razvojnim istraživanjima, a tek  tu i tamo o bazičnim.

Još uvijek se ne zna za šta bi katenani mogli biti korisni. Možda je ovo priznanje došlo prerano. Možda nije. Feringa je, upitan za šta bi molekularni robot mogao poslužiti, rekao, parafraziram, da možda treba ova istraživanja uporediti sa onim što su radili braća Wright prije 100 godina - ljudi su se pitali zašto je tako važno letjeti. Sada, 100 godina nakon prvih letova, znamo zašto.