Nobelovu cenu získali vědci, kteří chemiky připravili o zkumavky

  11:45aktualizováno  13:15
Švédská akademie dnes před polednem udělila třetí Nobelovu cenu pro letošní rok. Ocenění v oboru chemie získali Martin Karplus, Michael Levitt a Arieh Warshel především za to, že vyvinuli počítačové modely pro simulaci i těch nejsložitějších reakcí. Vlastně nahradili zkumavky výkonnými počítači.

Medaile k Nobelovým cenám | foto: Nobel foundationProfimedia.cz

Pánové Martin Karplus (USA/Izrael), Michael Levitt (Británie/Izrael) a Arieh Warshel (USA/Izrael) dokázali vytvořit systém, jak v počítači předpovídat průběh velmi složitých chemických reakcí. Například těch, které probíhají mezi ohromnými a velmi složitými molekulami v našich buňkách. Až na úroveň, kde už neplatí newtonovské zákony, ale zákony kvantové mechaniky.

Odkud jsou?

Letošní laureáti za chemii jsou dost nesourodá trojice. Martin Karplus se narodil v Rakousku a dnes má má americké a rakouské občanství. Michael Levitt se narodil ve Velké Británii a má americké a britské občanství. Arieh Warshel má americké a izraelské občanství.

Společné mají tedy snad jedině to, že všichni významnou část kariéry pracovali (či pracují) na špičkových univerzitách ve Spojených státech.

Vyvinuli totiž systém, jak v jednom počítačovém modelu spojit newtonovskou a kvantovou fyziku. Jednoduše řečeno si to můžeme představit tak, že důležité, centrální části reakce spočítají pomocí přesnějších, kvantových postupů na úroveň atomových jader a jednotlivých elektronů. Ostatní části reakce se počítají pomocí jednodušších pravidel klasické newtonovské fyziky.

Takový "hybridní" model je nezbytný. Neexistují počítače, které by nějakou i jen trochu složitější reakci dokázaly spočítat na kvantové úrovni v rozumném čase. Před prací letošních laureátů ovšem nebylo vůbec jasné, zda je něco takového vůbec možné a jak na to.

"Ne, že by obor úplně založili, snahy o modelování reakcí až na úroveň jader atomů, probíhaly už na začátku 20. století, ale díky nim je tato metoda dnes použitelná," říká Lubomír Rulíšek z Ústavu organické chemie a biochemie. (Připomíná ale také, že všichni ocenění za sebou mají i spoustu jiné práce, a tak cena je i projevem jejich celkového přínosu pro biochemii.)  

Laureáti Nobelovy ceny za chemii. Zleva Martin Karplus, Michael Letvitt a Arieh...

Laureáti Nobelovy ceny za chemii. Zleva Martin Karplus, Michael Letvitt a Arieh Warshel.

Doba modelová

Práce letošních laureátů proběhla především v 70. letech. Tehdy položili základy postupů, které pak v posledních zhruba dvou desetiletích zásadně proměnily celou chemii. Díky rozvoji jejich a dalších počítačových modelů se z čistě experimentální vědy změnila na vědu, ve které teorie i pokus mají stejnou váhu.

I chemici s nadsázkou říkají, že před 20 lety chemici, kteří se zabývali "jen" teorií, museli nakonec vždycky poslechnout kolegy, kteří dělali samotné experimenty. Sami teoretici prý dobře věděli, že prakticky nikdy nemají pravdu. Dnes už se bez teoretiků moderní chemie neobejde prakticky nikdy. "Dnes jsou tyto metody na takové úrovni, že mohou opravit i experiment," říká Lubomír Rulíšek.

 Modelování v počítači také šetří vědcům spoustu času a peněz. Jeden z členů Švédské akademie, chemik Sven Lidin z univerzity v Lundu, neváhal odhadnout, že až 90 procent pokusů nyní může probíhat jen v počítači. Jde o reakce, jejichž modely jsou už prakticky dokonale přesné. Vědci se tak mohou soustředit na ty zbylé reakce, u kterých je reálná naděje, že objeví něco skutečně zajímavého.

Například vlastnosti "zázračného materiálu" grafenu, za který byla udělena Nobelova cena před třemi lety, byl předpovězeny teoreticky předem. I proto, že byly tyto "odhady" tak fantastické, pokusili se vůbec nějací experimentátoři tento materiál připravit. Díky počítačovým modelům tak dnes mají vědci v rukou materiál, který možná bude zárodkem nové generace počítačů a jiných zařízení.

V případě grafenu nešlo samozřejmě o složitou organickou molekulu, kterými se letošní laureáti zabývají především, ale dobře to ukazuje sílu počítačových modelů jako takových. Jejich použití je ovšem mnohem všestrannější a všechny nově vytvořené léky, nové plasty či sloučeniny dnes vznikají právě i s pomocí počítačových simulací.

Tři ocenění se rovným dílem rozdělí o finanční odměnu ve výši osmi milionů švédských korun, tedy zhruba 24 milionů korun českých. Cenu si spolu s ostatními letošními nobelisty převezmou ve Stockholmu v prosinci.

Udělování Nobelových cen bude pokračovat zítra, tedy ve čtvrtek, kdy se  se svět dozví jméno laureáta ceny za literaturu. V pátek pak přijde na řadu cena za mír a v pondělí Nobelova cena za ekonomii. Minulé pondělí byla udělena Nobelova cena za medicínu vědcům objasňujícím přepravu látek v buňce, v úterý pak cenu za fyziku dostali autoři teorie o existenci Higgsova bosonu.

Koho tipovali sázkaři

Agentura Thomson Reuters jako každý rok tipovala tři "favority" na základě množství citací vědců v oboru v posledních letech. Tipy to nejsou obvykle příliš spolehlivé, protože Nobelova komise vybírá z nominací, které dostane ze světa, a ty nijak přímo nesouvisí s počtem citací. Letos jmenovala mezi uchazeči například slavného biochemika, který je autorem celosvětově proslulého a velmi široce používaného Amesova testu (Wikipedie) na určování karcinogenního a mutagenního potenciálu chemických sloučenin.

Na virtuální burze uchazečů o Nobelovy ceny na stránkách Nautil.us zvítězil u burziánů Adriaan Bax, původem Nizozemec žijící nyní ve Spojených státech. Proslul především svou prací na metodách zkoumání bílkovin a nukleových kyselin pomocí tzv. NMR spektroskopie (Wikipedie). Pomocí této metody vědci získali nový způsob, jak přesně určit podobu těchto látek, a díky tomu například určit, které látky by mohly ovlivnit jejich činnost a fungovat například jako léky. Jinými slovy, pro vědce v biochemii jde o klíčovou metodu.

Na druhém místě mezi "obchodovanými komoditami" byl japonský vědec Akira Fujishima. V roce 1967 objevil proces fotolýzy, tedy rozkladu vody na některých látkách při jejich ozáření slunečním zářením (přesněji UV zářením). Dnes se tento a další podobné procesy shrnují pod pojem fotokatalýza, který je v chemii široce využívaný a je i základem řady průmyslových procesů a výrobků. Fujishima byl mezi trojicí, kterou v loňském roce tipovala i agentura Thomson Reuters, takže je opravdu horkým kandidátem.

50. výročí přistání na Měsící

Americký kosmický let Apollo 11 splnil svoji misi 20. července 1969. Na povrch Měsíce jako první člověk vstoupil velitel posádky Neil Armstrong. Doprovázel jej Edwin "Buzz" Aldrin, zatímco Michael Collins zůstal na palubě vesmírné lodi.

Téma Apollo 11 v článcích Technet.cz:
O čem si povídali kosmonauti Apolla 11. Poslechněte si tisíce hodin „ticha“
Co kdyby Apollo 11 zůstalo na Měsíci? Pohřbili by je přes rádio zaživa
Vlajky na Měsíci stále stojí. Podívejte se na důkaz ze sondy LRO

Nejčtenější

Chyběl necelý metr. Parašutisté nekopali v kryptě obležené nacisty marně

Radarový průzkum krypty v únoru 2019

Po 77 letech od atentátu na Heydricha se podařilo prokázat existenci průchozí stoky před kostelem sv. Cyrila a Metoděje...

Neudělejte chybu jako Ovčáček. Ověřovací kód nikdy nikomu neposílejte

Pro bezpečí na internetu je důležité nesdělovat soukromé ověřovací kódy, někdo...

Pokud vám přijde zpráva s potvrzujícím kódem, zacházejte s ní jako s tajemstvím. Nepište ji nikam, kam nepatří. Nikomu...

Jsou neskutečně levné a jedovaté. Čínské tonery do tiskáren obsazují trh

Jak vybrat náplň do tiskárny, aby do ní padla jako ulitá? Ne každá je vhodná a...

Především kvůli nízké ceně lidé riskují zdraví a kupují ultralevné tonery do laserových tiskáren od neznámých výrobců....

Proč havarovaly Boeingy 737 Max? Firma spěchala a porušila vlastní zásady

Jak vznikly problémy, které vedly k havárii nejnovějších letadel Boeing 737 MAX

Nejnovější letadla Boeing 737 MAX 8 už tři měsíce nelétají. Při dvou jejich nehodách totiž zemřelo 346 lidí. Stopy...

Nečekaný objev. Našli jsme stopy po posledním boji parašutistů

Stopy po výbuchu granátu, který podle dostupných indícií smrtelně zranil Jana...

Osmnáctého června 1942, ve čtyři hodiny deset minut ráno, začal v Resslově ulici v Praze nerovný boj. Stovky esesmanů...

Další z rubriky

Když se krajinou prožene jökulhlaup. Život ve stínu sopky Katla

Dobová fotografie zachycuje explozi Katly s doprovodným mračnem sopečného...

Dominantou jižního Islandu je Katla, jedna z největších a nejaktivnějších sopek ostrova. V jejím stínu se nachází řada...

Místo vody se řekou valila láva. Výbuch, který pomohl spustit revoluci

Pohled do středu jednoho ze sopečných kuželů vzniklých na přibližně 27...

V roce 1783 na Islandu vybuchla sopka Laki, která významně proměnila směřování lidské společnosti. Jedovaté plyny,...

Postavte si dělo na vatové tyčinky. Je to zábava a něco se naučíte

Jedním z makerů, který bude na Maker Faire Prague 2019 vystavovat je Matěj...

Cílem není získat stroj roznášející hrůzu a smrt, ale pobavit se při výrobě funkčního kanónu na vatové tyčinky. A taky...

Naděje pro neplodné páry: Česko zavádí novou metodu mrazení vajíček
Naděje pro neplodné páry: Česko zavádí novou metodu mrazení vajíček

Státní ústav pro kontrolu léčiv schválil v nedávné době zcela novou metodu mrazení vajíček. Měla by eliminovat riziko poškození vajíčka při rozmrazení a dát tak ženám, které podstupují umělé oplodnění, větší šanci na úspěch.

Najdete na iDNES.cz