Nobeli keemiaauhind anti julguse eest murda mõttebarjääre

Sauvage, Stoddart ja Feringa on toonud teadusse ebaharilikku lähenemist, peale muu lükanud loomingus esiplaanile kunstilised jm tunnetustasandid.

OMAR PARVE

Nobeli auhinna keemia alal said prantslane Jean-Pierre Sauvage (1944), šotlane Sir James Fraser Stoddart (1942) ja hollandlane Bernard Lucas Feringa (1951) „molekulaarmasinate disaini ja sünteesi eest“ (Nobeli keemiakomitee). Sauvage tegi 1983. aastal esimese katse luua molekulaarmasin, milleks olid katenaanid, mis on mehaaniliselt ketilülidena seotud, nii-öelda „käe alt kinni hoidvad“ tsüklilised molekulid. Ebahariliku molekulaarse moodustise lülisid on põhimõtteliselt võimalik väliste impulsside abil üksteise suhtes liikuma panna ja see asjaolu võimaldab lugeda katenaani algeliseks nanomasinaks. Stoddart sünteesis esimesena rotaksaane, mis on näiteks kahest mehaaniliselt (steeriliselt) teineteise külge lukustatud molekulist koosnevad moodustised – „arhitektuurid“. Stoddarti laboris sünteesiti ka esimene nanoauto, mis on kujult ja funktsioonilt „neljarattaline“ välise elektrilise impulsi mõjul liikuv molekul. Feringa sünteesis molekulaarmasinaid ja nende detaile, nagu mootorid, rootorid, „lihased“, tõstukid. Hollandlasel on saavutusi ka meditsiinilise fotokeemia ja stereokeemia alal.

Üllatuslikud preemiasaajad

Tänavu Bob Dylanile Nobeli kirjandusauhinna andmine üllatas paljusid. Sauvage, Stoddart ja Feringa on Nobeli keemiaauhinna saajatena üllatuslikul kombel mingis mõttes võrreldavad Dylaniga, kes on laulja, laulukirjutaja, kirjanik, maalikunstnik. Võib küsida, mil määral ta siiski on kirjanik. Kas seda sellise loovisiksuse puhul ülepea on mõtet küsida? Dylan on ülemaailmse tähtsusega kultuurinähtus. Looming ei liigu mööda verbaalseid rööpaid ei muusikul, kirjanikul ega ka teadlasel. Mällu salvestunud või ka alateadvuses muljete mõjul tekkinud kujundid võivad mõne natuuri puhul olla kunstilise tunnetuse objektid ja tööriistad, need võivad transformeeruda muusikaks; usun, et võivad transformeeruda ka uuteks teaduslikeks ideedeks, mida saab rakendada keemialaboris. Keemiku loomingu kohta võikski küsida, kuidas me nähtusi-sõltuvusi tajume ja konstrueerime uut. Teadlastena kogume, töötleme ja esitame nii kvalitatiivset kui ka kvantitatiivset infot – sõltuvusi nii jooniste, diagrammide kui ka võrranditena, tabelites, ruumiliste mudelitena, uurime simulatsioone jne. Kuid mitte ainult! Oli tõsiselt üllatav sirvida üht nobelist Stoddardi kirjatööd, mille esimeses osas on terve peatükk nimetusega „Mehaanilise sideme esteetika“. Ja selles omakorda alalõigud „Ilu ja mitmekesisus“, „Topoloogiline ilu“, „Arhitektuurne ilu“, „Lihtsus ja elegants“ jne. Niisiis näib, et Dylanile kirjandus- ja molekulaarmasinate leiutajatele keemiaauhinna määramine on tehtud samas võtmes. Keemiaauhind on antud mitte niivõrd epohhi loova avastuse kuivõrd julguse eest mõelda teisiti, kasutada vabalt kõikmõeldavaid tunnetusvahendeid, mitte kammitseda end traditsiooniliselt teaduslikuks peetavates piirides. Mul on sõber, kes keemiaalaseid teadustöid kirjutades on viidanud ka piiblile. See on ebaharilik, kuid teda võib mõista, kui ta on sealt inspiratsiooni ammutanud. Feringal jt on mõttemallide murdmisega kaasnenud ka ulatuslik uue fraseoloogia kasutuselevõtt. Kas see on hea, halb või kohati lausa teadusideoloogiline või koguni poliitiline provokatsioon, seda peab igaüks ise otsustama lähtuvalt oma veendumustest. Mis on selge, on see, et need kolm keemikut on toonud teadusse ebaharilikku lähenemist, peale muu lükanud loomingus esiplaanile kunstilised jm tunnetustasandid.

Värsked nobelistid on toonud keemiasse teiste distsipliinide termineid, asunud nägema keemia objektide funktsioone masinatena, masinaosadena, milleks on mootorid, rootorid, lülitid jm. Seda ühelt poolt. Kuid nad on hoidnud silma peal ka inimeste inter- ja indiviidisisestel bioloogilistel funktsioonidel, mille hälbeid uute molekulaarmasina tüüpi ravimitega õnnestub tulevikus loodetavasti korrigeerida. Selle kaudu jõuavad nad oma loominguga meditsiinikeemiasse, füsioloogiasse ja farmakoloogiasse. Uued molekulaarsed tööriistad omandavad kunagi kindlasti rolli meditsiinis, kuigi praegu on nende arengutase Nobeli keemiakomitee arvates võrreldav elektrimootorite tasemega aastal 1830. Nobel anti julguse eest alustada, tunnustuse tõi kolmele keemikule nende julgus lõhkuda mõttebarjääre.

Inimliku tunnetusviisi teadvustajad

Arvata võib, et ees seisab diskussioone teemal, kas need sünteesikeemikud mitte ei püüa liialt primitiivsete meetoditega ehitada, modelleerida, reprodutseerida – uurida elusolendit või selle allsüsteeme. Kas poleks mõttekam usaldada bioloogiliste süsteemide toimimise uurimine, ka ehitamine, molekulaarbioloogidele ja geenitehnoloogidele, kelle arsenalis on tunduvalt efektiivsemad meetodid elusolendite keemiliste süsteemide uurimiseks ja reprodutseerimiseks? Loomulikult ei ole see esmakordne juhtum, kui ühe distsipliini meetoditega asutakse teise probleemide ja objektide kallale. Sama näeme ka bioorgaanilise keemia puhul, mida defineeritakse kui biokeemiaalast uurimist orgaanilise keemia meetoditega ja see on igati edukas olnud. Siiski näib, et supramolekulaarkeemia (molekulide interaktsioonid, molekulide kogumite omadused jne) valdkonnas tegutsejad ja samalaadse uurimistööga tegelejad meditsiinilises valgukeemias ja interaktoomikas võiksid teha rohkem süvakoostööd omavahel ja ka kompuuterkeemikutest modelleerijatega.

Olen veendunud, et tänavused kolm keemia nobelisti on meie inimliku – olemuslikult mitmetahulise (hübriidse?) – tunnetusviisi teadvustajad ja eestvõitlejad. Ma ei oska öelda, kuidas on lood matemaatikaga, kuid loodusteadustes kvalifitseeruvad lõpuks teadustulemusteks siiski vaid need, mis on teaduse metodoloogia reeglitele vastavalt eksperimentaalselt tõestatud. See-eest loominguprotsessis on tervitatavad kõik vahendid: nii klassikalised teaduslikud võtted kui ka kunstilised kujundid ja taju, ka religioossed uskumused ja printsiibid, kui keegi neid vajab ja mõistab kasutada.

Eesti teadlased sattusid Feringa kaasautoriks

Võtsin endale ülesandeks kirjutada Bernard Feringast. Miks? Peapõhjuseks on oletus, et ehk suudan keemikuna midagi lisada juba avaldatud populaarsetele selgitustele, tõlkida inimkeelde keemikute arusaama sellest, miks need kolm teadlast keemia-Nobeli said. Teiseks põhjuseks on asjaolu, et juhuse tahtel on mulle ja kolleegidele Tallinna tehnikaülikoolis (dots Ly Villo, prof Ülo Lille, dr-d Andrus Metsala, Marina Kudrjašova, Malle Kreen ja Sven Tamp) ning KBFIs (prof Tõnis Pehk) langenud 2012. aastal osaks au olla prof Feringa ja teiste uurijatega koos ühe ja sama raamatupeatüki kaasautorid. Õigemini oleme kõik inglastest toimetajate John Whittalli ja Peter W. Suttoni poolt kaasatud autorid – seitse gruppi on igaüks esitanud oma originaalse multiensümaatilise sünteesimeetodi ühe näite detailselt lahtikirjutatud kujul. Raamatu nimi on „Biokatalüüsi ja biotransformatsioonide praktilised meetodid 2“* ja ilmutanud on selle Wiley kirjastus. See raamat ei ole klassikaline käsiraamat, pigem monograafia – näidiste raamat, mille viimasest peatükist võib erialainimene leida eeskuju mitut reaktsiooni hõlmava biokatalüütilise sünteesiprotsessi disainiks. Viimase, 12. peatüki pealkiri on „Tandem- ja jada-multiensümaatilised sünteesid“ ning see hõlmab seitse näidet – neist ongi jutt. Feringa on avaldanud üle 650 teadustöö ja võib arvata, et kaasautoreid on tal neis kokku kaugelt üle tuhande ning Nobeli sai ta varasemate tööde eest –seega ei olegi midagi erilist juhuses, et me niimoodi kokku sattusime. Järeldus on, et meie meetod sobis sinna. Kui praktiline see on – on iseasi. Muide, ega Feringa & Co molekulaarmootorid ja lülitid seni veel eriti praktilised ei ole. Nõustun siiski mõttega, et ei ole midagi praktilisemat heast, eriti uuest, teooriast.

Meie püüdsime oma meetodit luues demonstreerida ühe konkreetse ensüümi (lipaasi) rakendatavust järjestikku, ühe ja sama molekuli jada-modifitseerimisel, mitme erineva reaktsiooni katalüüsimisel sõltuvalt erinevatest tingimustest, kusjuures kaasnevad ka vahepealsed spontaanselt kulgevad nn kaskaadreaktsioonid. Ühe neist rakendatud reaktsioonidest on dots Ly Villo üliõpilasena 2001. aastal leidnud oma bakalaureusetöö tegemisel, selles osaleb lipaas ebaharilikul viisil binukleofiilse katalüsaatorina, võimaldades saada suhkrulaadsetest tsüklilistest poolatsetaalidest avatud ahelaga stabiilse struktuuriga aldehüüde.

* Kim, B.-G., Ahn, J.-H., Sello, G., Di Gennaro, P., van Herk, T., Hartog, A. F., Wever, R., Oroz-Guinea, I., Sánchez-Moreno, I., García-Junceda, E., Wu, B., Szymanski, W., Feringa, B. L., Janssen, D. B., Villo, L., Kreen, M., Kudryashova, M., Metsala, A., Tamp, S., Lille, Ü., Pehk, T., Parve, O., McClean, K. and Eddowes, P. „Tandem and Sequential Multi-Enzymatic Syntheses, in Practical Methods for Biocatalysis and Biotransformations 2“ (eds J. Whittall and P. W. Sutton). John Wiley & Sons, Ltd, Chichester, UK 2012. doi: 10.1002/9781119943426.ch12