Novembra 2018 smo na Kemijskem inštitutu gostili izjemno znanstvenico in Nobelovo nagrajenko za kemijo Ado E. Yonath. Rodila se je rodila leta 1939 v Jeruzalemu in doktorirala na Weizmannovem znanstvenem inštitutu, kjer je trenutno direktorica Centra Helen in Milton A. Kimmelman za biomolekularno strukturo in sestavo molekul. Najave njenega obiska sem se razveselila zaradi priložnosti, da nam bo prejemnica prestižne nagrade sama predstavila svoje dosežke, kot tudi iz zanimanja, kakšna osebnost je ugledna znanstvenica.

Nobelove nagrajenke za kemijo

Nobelovo nagrado za kemijo so do sedaj podelili 110-krat 181-tim nagrajencem. Frederick Sanger je edini nagrajenec, ki je prejel Nobelovo nagrado za kemijo dvakrat, leta 1958 in 1980. Tudi Marie Curie je osvojila dve Nobelovi nagradi, vendar iz dveh različnih področij, kemije in fizike. Glede na število vseh podelitev od leta 1901 bi lahko sklepali, da je do sedaj približno petdeset znanstvenic prejelo nagrado za kemijo. Uradna statistika izkaže kar desetkrat manjši delež. Frances H. Arnold, ki je nagrado prejela leta 2018, je šele peta Nobelova nagrajenka za kemijo.

V zadnjih 10 letih je več prejemnic nagrad za kemijo kot v preteklih 75 letih, kar morda obeta, da bodo znanstvenicam bolj redno priznavali njihove dosežke v kemiji. Vse dosedanje prejemnice so bile:

  • Marie Curie (1911), ki je prejela Nobelovo nagrado »kot priznanje za svoje delo razvoju kemije za odkritje elementov radij in polonij, z izolacijo radija in s preučevanjem narave in spojin tega izjemnega elementa«.
  • Irène Joliot-Curie (1935), ki je prejela Nobelovo nagrado skupaj s svojim možem, Frédéricom Joliotom, »kot priznanje za sintezo novih radioaktivnih elementov«.
  • Dorothy Crowfoot Hodgkin (1964) so dodelili Nobelovo nagrado »za določanje struktur pomembnih biokemičnih snovi z rentgenskimi tehnikami«.
  • Ada E. Yonath (2009) je prejela Nobelovo nagrado skupaj z Venkatraman-om Ramakrishnan-om in Thomas-om A. Steitz-om »za študije o strukturi in funkciji ribosoma«.
  • Frances Hamilton Arnold (2018) »za usmerjeno evolucijo encimov«.

Podeljevalci so se v preteklosti že soočili s kritikami na račun spolnega neravnovesja prejemnic Nobelovih nagrad. Pomanjkanje primernih kandidatk zagotovo ni vzrok majhnemu številu nagrajenk. Zagotovo najbolj odmeven je primer Rosalind Elsie Franklin, ko raziskovalka ni prejela zaslužene nagrade za svoje delo pri odkritju strukture DNK, zaradi njene smrti pred podelitvijo nagrade. Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino so njeni sodelavci Francis Harry Compton Crick, James Dewey Watson in Maurice Hugh Frederick Wilkins prejeli leta 1962 »za odkritja v zvezi z molekularno strukturo nukleinskih kislin in njenim pomenom za prenos informacij v živem materialu.« Pravila nagrad od leta 1974 naprej namreč določajo, da raziskovalci nagrad ne prejmejo (več) po smrti.

Poleg Rosalind Franklin obstajajo še številne druge znanstvenice, ki bi si zaslužile nagrado, vendar je niso prejele. Med najbolj opaznimi je zagotovo Lise Meitner, ki velja za eno največjih osmoljenk. Skupno so jo kar 47-krat predlagali za nagrado za kemijo ali fiziko, saj je sodelovala pri odkritju jedrske fizije urana. Raziskovalec Otto Hahn, s katerim je vodila raziskovalno skupino, je nagrado za to odkritje prejel leta 1944, njenih prispevkov niso nikoli priznali.

Ada Yonath na Kemijskem inštitutu.

Želela je postati pisateljica znanstvene fantastike

Pred prihodom Ade Yonath sem prebrala dva njena nedavno objavljena intervjuja. Na srečanju Nobelovih nagrajencev v mestu Lindau v Nemčiji (2017) je v intervjuju z naslovom »In situ z Ado Yonath«, spregovorila s Kitom Chapmanom o znanosti, o otroštvu, hotelu za mačke in ceni slave. V neformalnem intervjuju z Cathy Nolan z naslovom »Izziv znanosti je kot vzpon na Mount Everest«, pa je spregovorila o svojem življenju in razpravljala o dveh svojih najljubših temah, posredovanju radosti znanosti mladim in spodbujanju farmacevtskih podjetij k razvoju novih in boljših antibiotikov. S tem prispevkom je medij Kurir ustanove UNESCO lani obeležil 11. februar, mednarodni dan žensk in deklet v znanosti. Povzemam zanimivosti iz obeh intervjujev, ki so me najbolj pritegnile.

Ada je bila vedno radovedna. Hotela je vedeti, kako svet deluje. Med zgodnjimi poskusi se je tisti, ki ga opravila pri petih letih, končal z nesrečo. Želela je izmeriti višino od tal do stropa v njenem domu. Živeli so v Jeruzalemu, v štirisobnem stanovanju; ker so bili revni, so si ga delile tri družine. Svoj poskus je lahko izvedla samo na balkonu. Zložila je na kup vse pohištvo, kar ga je lahko nosila, vendar še vedno ni dosegla do stropa. Poskušala se je povzpeti na vrh, vendar je namesto tega omahnila na dvorišče in si zlomila roko. Vendar je ostala radovedna in njene je znanstvene ambicije so prav tako preživele. V isto hišo se je vrnila 65 let kasneje. Vprašala je sedanje prebivalce, ali lahko dokonča svoj poskus. Spustili so jo noter, vendar so stanovanje preoblikovali, zato rezultata ni nikoli dobila.

Njen drugi poskus je sledil dve leti kasneje, ko je bila stara sedem let. Želela je videti hitrost pretoka tekočin preko volne. Na vrvico je pritrdila dva kozarca, en kozarec je bil prazen, v drugem je bila voda. Potem je pripravila še en par kozarcev, tokrat je bil eden izmed njiju napolnjen s kerozinom. Hotela je videti, kaj bo hitreje potovalo in izhlapelo. Spet je bila na balkonu. Njen oče je bil kadilec, njena mama ga je poslala ven … tudi ta poskus končal neuspešno.

Ada Yonath, 2008 (osebni arhiv).

Starši so jo vedno spodbujali k učenju, vendar so bila njena zgodnja leta težka. Učenje v šoli ali doma ji ni nikoli bilo težko, težavne so bile ekonomske razmere. Njena skrivnost: imela je popoln spomin,  takrat v mladosti, ne zdaj! Bila je zelo dobra študentka. Toda življenje je bilo težko, njen oče je imel trgovinico z živili in je umrl, ko ji je bilo 11 let. Imela je majhno sestrico.  Prihodkov niso imeli veliko, zato je morala delati. Opravljala je nešteto različnih del – čiščenje tal, pomivanje posode, varstvo in učenje mlajših otrok, itd. V srednji šoli so imeli kemijski laboratorij, ki ga je prav tako čistila. Tam je lahko skrivaj opravljala svoje poskuse! Vstajala je ob zgodaj in ob šestih že poučevala prvega učenca – matematiko ali kemijo. Njeni delovniki so bili dolgi, spala je malo, vendar je to ni motilo.

Želela si je postati pisateljica znanstvene fantastike, vendar ni bila dovolj dobra. Ko je imela sedemnajst let, je napisala dovolj dobro delo, da si ga je upala pokazati svoji učiteljici, ki je bila zelo zahtevna. Učiteljica je rekla: »Delo je čudovito, vendar da lahko kaj takega lahko napišeš le enkrat v življenju!« In imela je prav.

Nikoli ni hotela postati znanstvenica. Pravzaprav ni niti vedela, kakor tudi niti njeni doma, da obstaja poklic »znanstvenik« – zanjo je bila to le oseba, ki je zastavlja vprašanje in poskušala najti odgovor. V njenih očeh so ljudje hodili na univerzo, da bi postali učitelji ali delali v bolnišnici.

Z istimi prijatelji se druži že zadnjih 40–50 let, srečujejo se skoraj vsak petek popoldne. Klepetajo. Pritožujejo se. Govorijo o vsem. Običajno je edina znanstvenica poleg dveh ali treh zdravnikov, več novinarjev in pisateljev, dveh ali treh politikov, več odvetnikov in sodnikov, nekaj umetnikov in pevec. Zelo zanimivi ljudje.

Nekoč je imela kar 26 mačk. Nekateri so bili še mladički, ki so jih mame muce rade skrivale v umazano perilo. Pazljivo je morala zbrati mačke iz pralnega stroja in jih prešteti, da se  preprečila njihovo pranje. Prva mačka, ki jo imela, je bila zelo lepa. Kar prišla je in se ni bala ljudi, zato so jo posvojili. Imela je svoje življenje, postala je breja in skotila je mucko, ki je bila grda kot oče maček. V pol leta sta imela še eno leglo in potem je imela že 13 mačk. V pol leta so vse muce spet imele mlade… Puščala jim je hrano na balkonu, kjer je naredila hiške za njih, toda raje so imele njeno posteljo. Ko je odšla na podoktorsko izobraževanje, je morala svoj mačji hotel zapreti.

Ada Yonath

Mogoče so jo življenjske stiske naredile bolj odporno. Leta so jo imeli za noro, ker je nadaljevala s poskusi, za katere so drugi znanstveniki trdili, da niso izvedljivi, a jo je to le malo motilo. Skrbela je za majhen napredek pri svojem delu, ne pa zato, da bi prepričala druge znanstvenike. Biti znanstvenica je zanjo pomenilo razkošno življenje. Lahko si je zastavila vprašanja, ki so jo zanimala, na primer: »Kako celice ustvarijo beljakovine?«. In za to je dobila plačo. To je bilo lepo življenje.

S prejetjem Nobelove nagrade lahko nekaj naredi za mlade. Preden je dobila nagrado, se je v Tel Avivu v anketi zelo malo mladih izreklo, da bi se odločili za znanost. Dan po slovesnosti je ponovitev ulične raziskave pokazala, da se je število tistih, ki jih zanima znanost, povečalo za 40 odstotkov. Tudi če se bo samo deset odstotkov teh mladih res odločilo za znanost, bo čutila, da je naredila nekaj dobrega.

V Izraelu je neverjetno poznana, veliko bolj, kot bi si želela. Ko gre v trgovino, jo pogosto želijo spustiti naprej, ker si to zasluži; ali ji predlagajo, da ji nesejo nakupljeno; ali sprašujejo, če lahko kaj storijo zanjo. Otroci prosijo za slikanje z njo in za podpis. Uživa, kadar so otroci navdušeni nad znanostjo, vendar ji ni všeč, kadar mora zavrniti njihove male usluge. Res ne mara čakati stati v vrsti, toda ne želi je prehiteti samo zato, ker je slavna, ker to ne bi bilo pošteno.

In kaj pravi mladim, ki ne želijo študirati? Kadarkoli ima čas, se pogovarja z mladimi – v Izraelu in po svetu. Pove jim, da je bilo zanjo videti prvo strukturo ribosoma neverjetna izkušnja! Prav tako jim pove, da je biti znanstvenica veliko veselje, da je zabavno. Zastaviš si vprašanje, ki te resnično zanima in iščeš odgovor nanj. To je najboljši način za delo. In če uspeš prepričati še financerje, da je tvoje vprašanje dovolj pomembno, bodo financirali tvoj odgovor nanj. Izziv znanosti primerja z vzponom na goro Mount Everest. Prihod na vrh je fantastičen, toda tudi vzpon je prava pustolovščina.

Katere lastnosti mora po njenem mnenju imeti dober znanstvenik? Prvič, radovednost. Drugič, radovednost. In tretjič, radovednost! Prav tako je treba ljubiti izziv neznanega in ne se ga bati. Imeti moraš kritičen duh, da veš, ali je to, kar počneš, pomembno, natančno in izvirno. Ko je prvič razumela, kako deluje ribosom, jo je prevzelo neizmerno notranje veselje. Celo večje, kot ob prejetju Nobelove nagrade! Bila je vesela, da so tisti, ki so jo imeli za noro ali za sanjačko, ​​spremenili svoje mnenje; lepo je, ko ti priznajo dosežek.

Meni, da meja med kemijo, biologijo in fiziko ne obstaja več. Je le zgodovinska. Želi si, da bi tako verjela tudi večina raziskovalcev, ki poučuje, vendar je nočejo poslušati. Na znanost, na splošno, moramo gledati samo kot na znanost. Uporabna znanost v teh časih bolje financirajo kot temeljna; moralo pa bi biti ravno obratno.

Posebej duhovit je njen odgovor na vprašanje, ali je biti ženska otežilo njeno pot. Ker nikoli ni bila moški, ne more primerjati! Hkrati pa lahko reče, da v svoji znanstveni karieri nikoli ni občutila diskriminacije zaradi spola.

Do tedaj so le štiri ženske prejele Nobelovo nagrado v kemiji. V fiziologiji in medicini je veliko več žensk. Ada ne verjame, da je Nobelov odbor deluje proti ženskam – saj so nagrado Marie Curie podelili kar dvakrat. V znanosti je manj žensk, ker jih družba ne spodbuja, da postanejo znanstvenice –  celo najbolj odprte in liberalne družbe. Stavki, kot so: »Ne poskušaj biti preveč pametna, sicer nikoli ne boš našla moža« ali »Ne izberi zahtevne kariere, ker ne bo koristila dobremu družinskemu življenju«, se prepogosto ponavljajo. V nekaterih družbah je to povedano neposredno, v drugih posredno. Povsem enako je v politiki, umetnosti, vsakem zahtevnem poklicu. Še toliko bolj velja za znanost, ker bi to lahko pomenilo, da so ženske pametnejše od moških. V naravoslovju na univerzah začnemo enakopravno, pol je študentov in pol je študentk. To razmerje se kasneje pokvari. Nekatera dekleta so lahko boljše študentke, vendar gredo pogosto delat v laboratorij nekoga drugega, bodisi zato, ker želijo manj stresa na delovnem mestu in so zato manj motivirane, da bi postali vodilne raziskovalke, ali ker želijo več časa nameniti svojim družinam.

Da bi spremenili odnos do žensk, mora celotna družba mora spremeniti svoje mnenje. Izobraževanje je način, ki vodi do tega. In ne bo se zgodilo čez noč. Ko predava v šolah je to pomembno – tudi če ti mladi ne bodo končali v znanosti – za njihove otroke. Znanstveniki lahko živijo izpolnjeno, tako doma kot v laboratoriju. Njena vnukinja jo je imenovala »Babica leta«. Lahko si dobra babica in dobra znanstvenica hkrati! Ko take besede sliši 15-letno dekle, naredi nanjo vtis; pet let kasneje, na univerzi, si bo morda izbrala znanost.

Seveda obstajajo žrtve, v kolikor sprejemate tako odločitev. Znanost je zelo zahtevna, tako za moške kot za ženske. Gre za vprašanje prednostnih nalog. Sama si ni postavljala vnaprejšnjih usmeritev, vsak dan sproti je urejala stvari. Hodila je na delo, ki ji je bilo všeč in imela je tudi družino, ki jo je ljubila. Pomembno je, da ljubimo obe plati življenja. Tako je na primer tudi britanska kristalografinja Kathleen Lonsdale (1903 – 1971) namenila deset let vzgoji svojih treh otrok. Že v tridesetih letih je delala od doma – to je bilo pred dobo računalnikov in interneta – dokumentirala je celotno matematično ozadje kristalografije. Napisala je tri knjige, ki jih še danes uporabljamo.

V znanosti ni mogoče biti ne-tekmovalen. Leta 1986 je srečala znanstvenika, ki jo je dolgo časa zasmehoval. Rekel ji je: »Ponovili smo vaš poskus.« Do takrat je minilo že več kot petnajst let. Skoraj ga je poljubila! Ljudje je niso mogli imeti več za prevarantko. Toda on videl zadevo drugače: »Zakaj pa ste vse tako natančno objavili? Se niste bali, da bi vam nekdo ukradel?« Odgovorila je: »Rezultat je pomemben, zato objavljam v celoti.« Tekmovalnost je njena šibka točka.

Ne ve, ali so moški bolj tekmovalni, misli, da smo si samo različni. Ko govori o izzivih, ne misli, da je boljša kot kdorkoli drug. Treba je storiti vse, kar lahko, da rešimo izzive in napredujemo v smeri ciljev raziskave. To je tudi nasvet, ki ga daje otrokom: ne primerjajte se. Najdite, kaj vam je najbolj všeč – lahko je to ekonomija, ali igranje flavte, do česar koli imate strast – in se potrudite.

Ada Yonath in direktor Kemijskega inštituta Gregor Anderluh.

Določanje strukture ribosomov

Kakšni so dosežki Ade Yonath, ki so jo pripeljali do prestižne nagrade, nam je predstavila v izjemnem in jasno podanem predavanju. Bila je prav takšna, kot sta jo napovedovala intervjuja. Živahnih temnih oči in neugnanih las, – ki so jih nekoč že prikazali s karikaturo v obliki strukture ribosomov, – je kljub svojim, ne ravno rosnim, letom izžarevala veliko energije. Z velikim smislom za humor, takim, rahlo sarkastičnim, ki je meni pisan na kožo. Prav nič ni bila navdušena nad uvodnim nagovorom, čim prej  je želela besedo povzeti sama. Nikoli je niso mikali težki izzivi, vedno se je lotevala le zanimivih.

Na strukturi ribosomov so začeli delati leta 1980. Prve indikacije o kristalih so dobili po šestih mesecih. Prve primerne kristale za analizo so zaznali po štirih letih. Še dve leti kasneje so odkrili, da kristali ne preživijo obsevanja z žarki X, – metode za merjenje difrakcije, – ker so se med samim postopkom uničili. Delovala je na dveh različnih lokacijah, doma in v Nemčiji, kjer je lahko opravljala meritve. Objava delnih rezultatov, jim je omogočila nadaljnje financiranja dela.

Nekoč je imela srečo, da je imela nesrečo s kolesom. Dobila je udarec v glavo, prestala pretres možganov in dve operaciji. Ni smela poleteti z letalom, zato ni mogla opraviti načrtovanega eksperimenta v Berlinu. Medtem, ko je ležala v bolnišnici, je brala lažjo literaturo, ne prave znanstvene, med drugim tudi polarnih medvedih, ki z zimskim spancem preživijo neugodne zimske pogoje. V prispevku, ki ga je prebrala, so ugotovili, da so njihovi ribosomi urejeni v enem sloju. In od tod izhaja ideja, ki ji je prinesla Nobelovo nagrado. Predvidela je, da so ribosomi bolj stabilni v stresnih pogojih. Za nadaljnje delo si potem sicer izbrala druge organizme, ki živijo v stresnih pogojih, in sicer bakterije iz domačega, prekomerno slanega, Mrtvega morja. Tako so uspeli izolirali stabilnejše beljakovine, ki so tvorili stabilnejše kristale.

Velika ribosomalna podenota bakterije Deinococcus radiodurans, ki jo proučuje skupina Ade Yonath na Weizmannovem znanstvenem inštitutu v Tel Aviv (Izrael). Ribosomska RNA je prikazana sivo in ribosomski proteini v drugih barvah.

Dodatni korak k stabilnosti kristalov med obsevanjem z žarki X, ki ga je uvedla Ada Yonath in ki je po več kot 20 letih usmerjenih raziskav pripeljal do določitve kompleksne strukture ribosoma, je predstavljalo zamrzovanje kristalov pri zelo nizki temperaturi tekočega dušika. To je njihov največji prispevek za umestitev krio-bio-kristalografije v vede o življenju. V letih 2000 in 2001 so objavili prve popolne tridimenzionalne strukture obeh podenot bakterijskega ribosoma. Z rešeno strukturo so lahko pokazali funkcijo ribosoma, to je sintezo polipeptidne verige v predoru. Pogled nazaj pokaže, da so bili pri določevanju strukture izjemno uspešni in natančni. Do danes so različni raziskovalci po svetu s to tehniko določili strukturo že preko 100.000 različnih biološkim molekul.

Ada Yonath še vedno deluje v laboratoriju, na dveh področjih, na razvoju naslednje generacije antibiotikov in razumevanju izvora življenja. Zelo jo skrbi odpornost na antibiotike. Če ne uporabljate antibiotikov, se odpornost sicer ne pojavi, lahko pa umrete zaradi preprostih okužb. Razviti moramo novo generacijo boljših antibiotikov. Trenutno delajo na njihovem razvoju. Pri pregledu strukture ribosomov iz patogenih bakterij so identificirali vrsto novih vezavnih mest za antibiotike, ki lahko zavirajo biosintezo beljakovin v celicah in na njih ne deluje noben izmed znanih antibiotikov. Zato pričakujejo počasnejši pojav odpornosti.

Ta mesta na ribosomu so specifična za patogene bakterije, zato pričakujejo minimalno ali nikakršne škode za mikrobiom oziroma »dobre bakterije«, ki prebivajo v človeškem telesu. Poleg tega verjame, da lahko uporabimo kemijo teh novih mestih za oblikovanje popolnoma razgradljivih antibiotikov, s čimer lahko okolje obvarujemo pred ekološkimi obremenitvami, ki jih povzročajo nerazgradljiva jedra trenutno obstoječih antibiotikov. Z uporabo njihovega multidisciplinarnega pristopa pričakuje, da bomo optimizirali naslednjo generacijo antibiotikov in znatno zmanjšali pojav odpornosti, ob zagotavljanju največje selektivnosti in moči, minimalne toksičnosti in ustrezne razgradljivosti. Ada Yonath upa, da bodo farmacevtska podjetja razumela pomembnost izziva odpornosti, vključno z novimi možnostmi, da bi ga dramatično zmanjšali, navzlic dejstvu, da antibiotike prištevajo med manj donosne.

Predavanje je zaključila s prikazom svojega laboratorija, v katerem prevladujejo sodelavke znanstvenice. Poudarila je, da delo trenutno napreduje malo manj intenzivno, saj je sedanja vodja laboratorija na porodniškem dopustu za svojega tretjega otroka. Ni pozabila tudi povedati, da je prejeta Nobelova nagrada neprenosljiva, trajna, njena vnukinja pa ji naslov »Babica leta« lahko tudi odvzame.

Viri