Az őssejtkutatástól a lepedő gyűrődéséig

Az 1937-ben Olaszországban született, amerikai állampolgár Capecchi az Utahi Egyetem Howard Hughes orvosi intézetének professzora, a 66 éves brit Evans a Cardiffi Egyetem, míg a szintén brit születésű, 82 éves amerikai állampolgár Smithies a North Carolina Egyetem (Chapel Hill) professzora. A díjat odaítélő testület közlése szerint a friss Nobel-díjasok egy sor alapvető felfedezést tettek az emlős embrionális őssejtek és a DNS-rekombináció terén. Felfedezéseik vezettek el a ma már az orvos-biológia szinte minden területén, az alapkutatástól új terápiák kidolgozásáig használt rendkívül hatékony új technológia megszületéséhez.
A genetikai módosítást gyakran egy adott gén kikapcsolására, inaktiválására használják. Ilyen génkiütéses (knockout) kísérletekkel tártak fel számos, az embrionális fejlődésben, az életfolyamatokban, az öregedésben és egyes betegségek kialakulásában szerepet játszó gént.
Máig több mint tízezer egérgént ütöttek ki – ez mintegy fele az egér összes génjének. Az egér és az ember genetikai információi mintegy 95 százalékban megegyeznek. Már több mint ötszáz olyan egértörzset hoztak létre, amelyek mindegyikén egy-egy emberi betegség, például kardiovaszkuláris és neurodegeneratív betegségek, a diabétesz és a rák tanulmányozható.
A tudomány ma már csaknem bármilyen DNS-módosítást végre tud hajtani az egér genomjában, ami lehetővé teszi az egyedi gének egészséges állapotban és betegségekben játszott szerepének megismerését. A genetikai módosításokat a kísérleti állatok embrionális őssejtjein hajtják végre, így a módosítások az állat minden sejtjében egyformán jelen vannak.
Capecchi és Smithies fedezte fel egymástól függetlenül, hogyan használható a homológ rekombináció az emlősökben gének módosítására. (Homológ rekombináció: a számfelező sejtosztódás során a kromoszómapárok között kicserélődnek a gének.) Kidolgozták a genetikailag módosított egerek létrehozásának módszereit. Evans azonosította és izolálta a korai egérembrió azon sejtjeit, amelyek tenyésztésével embrionális őssejteket hozott létre. 1986-ban hozták létre az első genetikailag módosított embrionális őssejteket.

Óriás mágneses ellenállás

A fizikai Nobel-díjat a francia Albert Fert és a német Peter Grünberg kapta megosztva egy új fizikai jelenség, az óriás mágneses ellenállás felfedezéséért. Az 1938-ban született Fert a Paris-Sud Egyetem professzora, kutatóintézeti igazgató Orsay-ban. Grünberg 1939-ben született, a Jülichi Kutatóközpont szilárdtest-kutató intézetének professzora.
A jelenséget a két kutatócsoport egymástól függetlenül, egy időben és véletlenül fedezte fel 1988-ban. Azóta kutatók ezrei dolgoznak a finomabb részleteinek feltárásán, a gyakorlati alkalmazások fejlesztésén. A most elismert felfedezés alapján sűrűbben tárolható az információ a merevlemezeken, egy sor eszközt jelentősen miniatürizálni lehetett.
A merevlemezen mágnesesen tárolják az információt. A lemezre írt információt a lemez felett mozgó fej olvassa. Minél kisebb területre koncentrálják egyetlen bit tárolását, annál gyengébb lesz ott a mágneses jel, annál nehezebb kiolvasni. Ebben hozott nagy változást az új felfedezés, az óriás magnetorezisztencia.
William Thomson 1856-ban fedezte fel, hogy egy vezető elektromos ellenállása megváltozik, ha mágneses térbe helyezik. A ferromágneses anyagoknál (vas, kobalt, nikkel) még a mágneses tér iránya is számít. Ez a magnetorezisztencia, a mágneses térrel szembeni ellenállás.
A két kutatócsoport olyan megoldást fedezett fel, amelynél óriási a magnetorezisztencia, vagyis a mágneses tér kis változása hatalmas elektromos ellenállásváltozást idéz elő. A nagy elektromos ellenállásból nagy elektromos jelet lehet nyerni, tehát gyenge mágneses tér mellett ki lehet olvasni a sűrűn írt információt.
A különleges tünemény természetesen csak különleges körülmények között jelentkezik. Vékony, mindössze néhány atom vastag fémrétegeket építenek egymásra, felváltva a ferromágneses és a nem mágneses réteget. Grünberg csoportja vas/króm/vas réteggel dolgozott, Fert csoportja sok, esetenként 60 vas/króm rétegpárt helyezett egymásra. A jelenségben az elektron két alapvető jellemzője, a töltés és a spin játssza a főszerepet – a pontos leíráshoz itt nem részletezhető kvantumfizikai ismeretekre lenne szükség.
Grünberg azonnal felismerte a felfedezés gyakorlati jelentőségét és szabadalmaztatta a megoldást. A vékony, úgynevezett filmrétegek mágneses tulajdonságainak kutatásából megszületett a magnetoelektronika. A felfedezés megszületését a nanotechnológia korábbi eredményei, a vékony rétegek létrehozására, manipulálására szolgáló technikák kidolgozása tette lehetővé.

A felületkémia módszertana

A kémiai Nobel-díjat Gerhard Ert  71 éves német kutató, a berlini Fritz Haber Intézet korábbi igazgatója kapta a felületi rétegek kémiájában elért eredményeiért. Ertl dolgozta ki a felületkémia módszertanát, a felületi reakciók feltérképezésének lehetőségeit. Vizsgálta, hogyan kötődnek meg gázok szilárd felületen, hogyan lehet reakcióra késztetni ezeket a gázokat. Feltárta az ammónia előállítására alkalmazott Haber–Bosch-eljárás pontos részleteit, ennek alapján sikerült tökéletesíteni ezt a fontos vegyipari eljárást. Ugyancsak részletesen tanulmányozta a szén-monoxid platinán végbemenő oxidációját, ezzel a reakcióval tisztítják meg a gépjárművek kipufogógázait. Foglalkozott a korrózióval is, korróziónak ellenálló vasötvözetet, hatékony felületkezelési eljárásokat dolgozott ki. Alapkutatási eredményei gyorsan alkalmazásra találtak az iparban.

IgNobel:
Tehéntrágyából vaníliakivonat

A Nobel-díjak odaítélése előtti héten az IgNobel-díjakat már át is adták a Harvard Egyetemen. A meghökkentető, nevettető, majd elgondolkodtató díjak sorában az orvosi díj nyertese sok adat elemzése után felismerte, hogy minél több kardot nyel le egyszerre a művész, annál nagyobb a sérülés veszélye. Biológiai díjat kapott az a holland kutató, aki megszámlálta az ágymatracon előforduló apró élőlényeket. A nyelvészeti díj nyertese azt mutatta ki, hogy a patkányok nem tudnak különbséget tenni a japánul, illetve hollandul visszafelé beszélő emberek között. A kémiai díjazott tehéntrágyából is képes vaníliakivonatot előállítani. Az élelmezéstudományi díjjal is új felismerést ismertek el: nem a gyomor, hanem a szem határozza meg, mekkora adag csillapítja az étvágyat. Az angol „the” névelő zavart okoz a szavak ábécésorba rendezésénél, állítja az irodalmi díjas. Repüléstudományi díjat érdemeltek azok a kutatók, akik bebizonyították, hogy a potencianövelő szerekkel kezelt hörcsögök könnyen megbirkóznak a jet-lag szindrómával. Az IgNobel-díjak valódi sokszínűségének illusztrálására három díjat részletesebben mutatunk be.

A rablók és a háborúk ellen

A közgazdasági díj nyertesének amerikai szabadalommal védett találmánya rablók gyors elfogására szolgál. Első lépésként a szerkezet infravörös sugarakat bocsát ki, ezzel deríti fel, hogy a rabló éppen a szerkezet alatt tartózkodik-e. Ha igen, akkor beindul a gépezet. Egy leereszkedő háló fogságba ejti a rablót, körbekötözi, majd 1 méter magasra emeli. A fogoly ott lebeg, míg a megérkező rendőrök ki nem szabadítják. Ha a rabló megússza a behálózást, akkor az egyidejűleg lezuhanó rudak ütik le és teszik mozgásképtelenné.
A békedíjat nem tudományos publikáció alapján ítélték oda. Kémiai kutatások 1994-ben készített terveit, költségbecslését tartalmazza a 3 oldalas gépelt dokumentum, amelyből nem derül ki, hogy azóta mi valósult meg a tervekből, valóban kifejlesztettek-e egy olyan vegyi fegyvert, amely ellenállhatatlan, erős vágyat ébreszt az azonos neműek iránt az ellenség soraiban. Olyan vegyületeket is keresnek, amelyek kellemetlen állatokat vonzanak az ellenség területére, és ott támadásra késztetik őket. Szúró, csípő bogarak, rágcsálók és nagyobb állatok jöhetnek szóba. Keresni kell olyan vegyületeket is, amelyek befolyásolják az emberek viselkedését, rontják a fegyelmet és a morált. Ebben a sorban említik a homoszexuális viselkedést kiváltó szert, amelyet a tervezet is undorítónak minősít. Nem véletlen, hogy senki sem jelentkezett a díjat átvenni.

Hogyan keletkezik a ránc?

Egyes IgNobel díjak viszont valódi tudományos teljesítményt ismernek el. A fizikai díj alapjául szolgáló tanulmányt a szakma egyik legrangosabb folyóirata, az amerikai Physical Review Letters közölte. A hírek szerint az ágylepedő gyűrődésének okát, mikéntjét boncolgatták. Némi fantáziával azt hihetnénk, hogy az alvás vagy a szexuális együttlét utóhatásait mérték fel. Csalódást kell okoznunk, nem ezzel foglalkoztak. Általánosságban elemezték vékony rugalmas lapok gyűrődését széles mérettartományban, kezdve olyan kis redőkkel, amelyeken a sejtek másznak keresztül, egészen a ruhák durva gyűrődéséig. Arra a következtetésre jutottak, hogy a méretektől függetlenül azonos törvények írják le a gyűrődéseket, ráncokat. Formuláik alapján nagy pontossággal számszerűen lehet előre jelezni vékony szilárd membránok mechanikai tulajdonságait. Ez nem olyan izgalmas, mint a lepedő gyűrődése, viszont jelentős gyakorlati haszonnal jár.

Dr. Jéki László