Srednji put

Jakov: Je l’ imaš nešto što želiš da mi kažeš?

Mateja: Da, molim te. Današnja nauka je izgubila razumevanje osnove prirode. I upravo sam video jednu stvar od koje me je zabolela glava.

Na početku 21. veka neki enzimi imaju svoja katalitička svojstva vezana za kvantnu mehaniku. Kvantna mehanika je jedno od najvećih dostignuća 20. tog veka. Prve sugestije da kvantno mehaničko tunelovanje može da bude značajan faktor u hemijskim reakcijama, dao je Hund, pre oko 80 godina.1) Ipak ova postavka Hundova je isključena iz dalje naučne analize. Postoje radovi iz duge polovine sedamdesetih, ali ni ta misao nije trajala dugo. „Špekulacije“ bez čvrstog temelja su zaboravljene i ostavljene sa strane. Ova razmišljanja su dolazila baš na početku razvitka kvantne mehanike. Iako ne želim da ovim dam samo jedan primer, ostao bih u ovom veku za sad.

Jakov: Šta želiš da kažeš? Da su mislioci koji su ispred svog vremena uvek bili ućutkivani? Ili da su špekulacije povezivane sa paganizmom? Znaš da je stari Demokrit bio proglašen ludim i da su Hipokrita doveli kod njega. Čuvena Hipokritova rečenica je da su svi u gradu ludi, a samo da je Demokrit normalan, nakon što je proveo par dana sa njim.

Mateja: Ne želim da ništa povežem sa paganizmom. Želim da kažem da se ljudi boje svoje intuicije, odbacujući sve što dolazi iz njih samih. Neke osobe smatraju da biološki sistemi i kvantna fizika nemaju ništa zajedničko i da je iznenadjenje da kvantno tunelovanje u enzimski katalizovanim rekacijama, prenošenje protona (H), tek sad uočeno. Enzimsko tunelovanje je atraktivno sredstvo za transfer protona od reaktanta ka produktu kod onih enzimski – katalizovanih reakcija koje imaju visoke aktivacionu barijeru (kod koje je potrebna energija), kod kojih je teško predpostaviti kako se u stvari vrši ovaj transfer protona usled visoke barijere.

Jakov: To bi značilo da nauka uzima ono što joj je zgodno da objasni neke fenomene zbog odredjenih razloga. Da li je to povezano sa tehnologijom, koja ispunjava laboratorije ili je to možda uslovljeno kapitalizmom?

Mateja: Akcenat je na „objektivnosti“, to potiče iz ranih dana, mnogo pre srednjeg veka (što mogu da razumem, gde je crkvena dogma uklonila svako trezveno razmišljanje). Aristotel je razmišljao da li Platonizam ili materijalizam Demokritov, na kraju se okrenuo prirodi toliko duboko da je njegovo razmišljanje stopiralo razvitak čovečanstva vekovima. Naravno ne želim da ova kritika Aristotela bude loše shvaćena. Samo autoritete je teško prevazići.

Jakov: Želiš da kritikuješ objektivnost ili želiš da kažeš da trebamo da uključimo i intuiciju takodje?

Mateja: Želim da kažem da su naša čula bitna i da objektivnost koja dolazi iz naših čula je bitna i važna. Ali naša „subjektivnost“ igra veliku ulogu i ne možemo isključiti svrhu postojanja ove naše strane. Ako razmišljamo srednji put (i ovo ne želim da povežem ni sa jednom religijom ili filozofijom), onda moramo da našim čulima i duhu omogućimo da zajednički deluju.

Jakov: Da li ova tvoja misao dolazi iz subjektivnosti ili objektivnosti?

Mateja: Iz oba.

Mateja: Ako idemo dalje sa ovim primerom iz kvantne mehanike videćemo da, prva razmišljanja su bila o TST (tranzicionom stanju transfera) koja su bila neadekvatna za opis enzimski katalizovanih reakcija i da teorijske analize o proteinskoj dinamici i katalizi moraju se mnogo šire usvojiti. Dinamička teorija H-tunelovanja je konzistentna sa vrednostima KIE (kinetički izotopni efekat), otkrivajući da samo KIE merenje nije dovoljan indikator za prikaz klasično vs (prema) kvantno mehaničkom modelu H- transferovanja. Tako je pokazano da je VEGST (vibraciono osnovno stanje, tunelovanje) atraktivan mehanizam za prekid stabilne veze C-H, jer prevazilazi mnoge energecke teškoće koje se sreću u TST modelu.2) Druga istražavinja su bila vrlo atraktivna takodje, tako da je misao stara 80-tak godina bila pozitivna (tačna).

Sada je trend da svi regioni u enzimu, a ne samo aktivno mesto, doprinose vibracijama koje omogućavaju kvantno tunelovanje, dajući nam na taj način i odgovor zbog čega bi enzimi bili mnogo veći nego samo da imaju aktivno mesto.

Vibraciono posredovano kvantno tunelovanje je na primer, dobro opisano za H-transfer kod metala, a tako i za enzimsko posredovanje elektronskog transfera (proton je mnogo teži nego elektron (e), smanjujući verovatnoću da proton bude tunelovan, a to je jedan od razloga zašto H-tunelovanje nije bilo zadovoljavajući odgovor sve dok eksperiment nije pokazao drugačije). Mnogo ranije je pokazano da u nebiološkim sistemima je H-tunelovanje moguće na niskim temperaturama, ali u biološkim sistemima se ono odvija na sobnoj temperaturi.

Jakov: Tvoja razmišljanja o razvitku kvantne biologije još nisu jasna.

Mateja: Čekali smo 100 godina da jedna dobra misao došavši iz duha i uma bude ponovo uzeta u obzir.

Autor: Petar Podolski

ФУСНОТЕ:   [ + ]

1.  A new conceptual framework for enzyme catalysis; Hydrogen tunneling coupled to enzyme dynamics in flavoprotein and quinoprotein; Enzymes. Nigel S. Scrutton et al.
2. insights into enzyme catalysis; Ground state tunnelling driven by protein dynamics; Nigel S. Scrutton et al

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *