Denník N

Chemik Szolcsányi: Sme poskladaní zo súčiastok, ktoré vznikli pri veľkom tresku

Chemik Peter Szolcsányi. Foto N – Tomáš Benedikovič
Chemik Peter Szolcsányi. Foto N – Tomáš Benedikovič

Otázkam medzi nebom a zemou celkom nerozumiem. Medzi nebom a zemou je atmosféra. A nebo? Tam lietajú piloti, vraví v rozhovore pre Denník N chemik Peter Szolcsányi z STU.

S chemikom Petrom Szolcsányim z STU sme sa bavili o jeho novej knihe, o vášni pre chémiu, význame pachov v ľudskom živote a o tom, že partneri si musia voňať, o láske, ktorá je emocionálnym produktom neurochémie mozgu, o nezmyselnosti nadprirodzených vysvetlení, o definícii života, o úcte vedcov k faktom a ochote povedať „neviem“, o homeopatii, ktorá je iba predraženými tabletkami z cukru, či o pozoruhodných vlastnostiach vody: prečo má bod varu až 100 stupňov a či je ťažšia studená alebo teplá voda.

Mnohí vedci hovoria, že ľudia sú svojím spôsobom vyrobení z hviezdneho prachu. Sme naozaj výsledkom veľkého tresku?

Ak je naozaj pravda, že vesmír vznikol pri veľkom tresku, tak moja odpoveď je: samozrejme, že áno. Všetko, čo existuje, vrátane nás, je pozostatkom veľkého tresku. Sme zložité zhluky chemických prvkov a molekúl a ako takí sme poskladaní zo súčiastok, ktoré vznikli pri big-bangu.

Čo vo vás vyvoláva predstava, že niekde vybuchla hviezda a aj vďaka tomu sme tu my?

Podľa mňa je to úplne fascinujúce. Mám rozčítanú knihu s názvom The Stardust Revolution, ktorá opisuje históriu a evolúciu vesmíru od elementárnych častíc až po živé organizmy. Mám z nej doslova zimomriavky, dokonca aj teraz, keď sa o tom rozprávame (smiech). Ľudský mozog sa tomu zdráha uveriť, no je to vskutku úžasné: my sme naozaj recyklované produkty prvotnej chemickej reakcie.

Hovoríte, že sme zhluky chemických prvkov. Aj o láske vravíte, že je to biochemická reakcia. Niektorí ľudia však namietajú, že prírodné vedy celkom nepatria do oblastí, ako sú umenie, morálka, či tam, čo je takpovediac „medzi nebom a zemou“. Čo vy na to?

Podľa mňa to nie sú relevantné námietky, ale emocionálne apely. Pýtam sa: Odkiaľ teda naše subjektívne pocity lásky pochádzajú? Keď dostanem odpoveď, že je to tajomné a nadprirodzené, tak kladiem ďalšiu otázku: Ako ste to zistili?

Čo je to láska?

Pre každého môže byť láska niečo iné, no po chemickej stránke je to veľmi podobný proces. Ide o produkt neurochémie mozgu. Keď sa nám nejaká osoba páči, spúšťa sa určitá typická kaskáda reakcií. Dnes už poznáme niekoľko molekúl, ktoré s tým úzko súvisia. Zďaleka však nepoznáme všetky.

PETER SZOLCSÁNYI (1971) je chemik, vedec a učiteľ. Pôsobí na oddelení organickej chémie Slovenskej technickej univerzity v Bratislave. Študijné pobyty absolvoval na univerzitách v Oxforde, Cambridgei a Zürichu. Je autorom mnohých vedeckých a popularizačných článkov, nedávno mu vyšla kniha s názvom Súkromný život molekúl. Bloguje na Denníku N.

Ktoré to sú? Je to napríklad hormón oxytocín?

Ten až v neskoršej fáze. Oxytocín je molekula, ktorá je telu vlastná a produkujeme ju, aj keď nie sme zamilovaní. U novopečených mamičiek okrem iného spúšťa laktáciu a materinské inštinkty. Oxytocín doslova zaplavuje mozog matky po pôrode a ona začne dieťa považovať za bytostnú súčasť svojej existencie. To nie je nič nadprirodzené, to je konkrétna molekula v chemickej interakcii s inými zlúčeninami. Podobne bez vazopresínu by muž nemal prirodzenú tendenciu fyzicky ochraňovať svoju rodinu.

Štúdium neurofyziológie mozgu je ešte stále v začiatkoch. Mozog je dodnes asi najmenej zmapovaný ľudský orgán, pritom je úplne fundamentálny. Človeka si vieme predstaviť bez žlčníka, jednej obličky, časti pečene alebo s umelým srdcom. Ale nikto na svete nemôže existovať bez mozgu. To, čo nás robí konkrétnymi ľuďmi, je práve náš mozog. Z anatomického hľadiska môžeme prísť o prsty, uši, oči, jazyk, a stále sme to my. Mozog je však to, čo nás jednoznačne definuje. Nie srdce, to je obyčajná pumpa, ktorá nemá s láskou ani našou osobnosťou nič spoločné. Ak sa mozog zmení, či už po úraze, mozgovej porážke, vinou užívania drog, alebo v dôsledku genetickej predispozície, stávame sa inými ľuďmi.

Hovoríte, že súčasťou lásky sú aj pachy: aby sa partneri milovali, musia si istým spôsobom voňať. Čo to znamená?

Asi nikoho nepriťahuje úplne každý človek, hoci je aj atraktívny. Musí tam byť istá kompatibilita, vrátane tej čuchovej. Podľa mňa ide o jeden z dôvodov, prečo si ľudia, ktorí sa po fyzickej stránke priťahujú, nie vždy vyhovujú aj ako partneri.

Video: Prečo je voda nenormálna? Táto hodina chémie vás bude baviť
Autorka: Martina Koník

Prečo by z evolučného hľadiska mala mať vôňa taký dôležitý význam pri výbere partnera?

Existujú isté biomolekuly, ktoré sa volajú MHC komplexy (skratka pre hlavný histokompatibilný komplex, pozn. red.). Sú to obrovské proteíny na povrchu bielych krviniek, ktoré slúžia na rozpoznávanie patogénov. Ich štruktúra odráža náš genetický status. Platí, že čím sú naše DNA variabilnejšie, tým viac sú si molekuly bielych krviniek odlišné. Zistilo sa, že najčastejšie si voňajú ľudia, ktorých MHC komplexy sú najodlišnejšie. Prečo? Hypotéza hovorí, že evolúcia takýmto spôsobom „zabezpečí“ stretnutie sa ľudí, ktorých potomok zdedí to najlepšie z oboch rodičov. Tým sa zvyšuje jeho fitness (biologická zdatnosť, schopnosť konkrétneho človeka odovzdať svoje gény ďalším generáciám, pozn. red.). Bude to adaptabilnejší človek, ktorý pravdepodobnejšie prežije prípadné nástrahy života (adaptácia je proces, pri ktorom sa daný organizmus prispôsobuje podmienkam, v ktorých žije, pozn. red.).

Vec komplikuje to, že vnímanie vôní sa u žien mení podľa fázy menštruačného cyklu. Ovulujúca žena uprednostňuje mužov iných pachov ako žena počas menštruácie. Čo sa týka žien, ktoré sú na antikoncepčných tabletkách, ich hormonálne stavy sú odlišné od fyziologického normálu. Taká žena, ak chce otehotnieť, tabletky vysadí. Čo sa z toho dá vyvodiť? Že jej muž môže časom prestať „voňať“.

K týmto javom dochádza na nevedomej úrovni?

Presne tak. Nevieme povedať, prečo nám nejaký človek vonia, ale vieme, že to tak je.

Keď sa ľudia zoznamujú na internete, môžu si rozumieť. Ale pokiaľ sa osobne nestretnú, nezistia, či sa k sebe nehodia, lebo si nemusia voňať?

Pach ľudského tela je jedna z vecí, ktorá hrá pri zoznamovaní kľúčovú rolu. Môže ísť o dôvod, prečo sa ľudia pri osobnom kontakte nebudú priťahovať, hoci vo virtuálnom priestore si rozumeli. Mimochodom, dnes už vieme internetom prenášať vône. A to by sa dalo perfektne využiť pri „chemickom“ online zoznamovaní. Prebiehalo by to asi tak, že počas skajpovania s druhou osobou by elektronický „nos“ prenášal moju vôňu zakódovanú do núl a jednotiek. Zariadenie na druhej strane by ju dekódovalo, elektronický „mixér“ by vôňu namiešal, pričom potenciálna partnerka by mala pri svojom monitore „výfuk“, ku ktorému by si pričuchla. Tipujem, že bežne sa takýmto spôsobom budú parfumy predávať o desať, pätnásť rokov.

Foto N - Tomáš Benedikovič
Chemik nám ukázal experimenty, pri ktorých sa dymilo. Foto N – Tomáš Benedikovič

Je veľa vecí, ktoré veda nevie stále vysvetliť. Keď bola reč o mozgu, jednou z nich je vedomie. Znamená to, že vedomie má nejaký nadprirodzený pôvod?

Nevidím tam žiadnu súvislosť.

Súvislosť je taká, že musí ísť o výsledok zásahu vyššej bytosti, ktorá nás vedomím obdarila, lebo vedomie je niečo také zložité, že ho nemohli vytvoriť prírodné javy, ktoré skúma veda.

To, že niečo nevieme s určitosťou vysvetliť, nijako neimplikuje nadprirodzený pôvod. Z toho, že dnes neviem niečo vysvetliť, vyplýva iba to, že to dnes neviem vysvetliť. Prečo? Lebo zatiaľ nemáme k dispozícii všetky potrebné informácie. Ja vlastne ani len netuším, čo je to boh. Nakoniec každý, kto ho do vysvetlení zavádza, má svoju vlastnú definíciu, čím je akákoľvek zmysluplná debata nemožná.

Presuňme sa od vedomia k pôvodu života. Aj tu platí, že za jeho vznikom hľadajú niektorí ľudia nadprirodzený zásah.

Vtedy sa ja pýtam, kde je dôkaz alebo experiment, aká je hypotéza a teória. Štvrtákom prednášam prebiotické aspekty syntézy aminokyselín, nukleozidov, DNA a RNA. Dnes už naozaj máme zmysluplné teórie, ktoré ukazujú, ako z anorganických molekúl – ktoré vznikli, či už tu na Zemi známymi geochemickými pochodmi, alebo boli „dovezené“ vesmírnym materiálom – vznikli organické zlúčeniny.

Dnes už vieme, že mnohé bioaktívne molekuly sú schopné samoorganizácie. Niekomu tu môže napadnúť zase niečo nadprirodzené, lebo ako sa už len voda, či niečo iné, môže samoorganizovať? Pričom skutočnosť je taká, že to dokážu aj aminokyseliny či nukleové kyseliny. Tie majú navyše tú úžasnú vlastnosť, že vyrábajú samy seba na základe fyzikálno-chemických princípov. Ak napríklad do vodného roztoku pridám stavebné jednotky RNA, tak ten reťazec začne z molekúl, ktoré mu ponúknem, produkovať seba samého. Je to takzvaná autokatalytická reakcia. Presne toto dokáže ribonukleová kyselina, a to bez akéhokoľvek zásahu človeka, o nadprirodzenom ani nehovoriac.

My ľudia sme komplexné zhluky takýchto molekúl, ktoré sa pri určitom kritickom množstve a pri vhodných podmienkach začínajú samoorganizovať. Otázkam v tomto kontexte, že „čo je medzi nebom a zemou“, preto vôbec nerozumiem. Medzi nebom a zemou je predsa atmosféra. A nebo? Nuž, tam lietajú piloti.

Vieme definovať život? Existuje ostrá hranica medzi tým, čo je živé a čo nie?

Intuitívne ten rozdiel vnímame. Problém je s definíciami. Poznáme aspoň dvadsať definícií života. Existuje inšpiratívna kniha od Addyho Prossa, volá sa What is Life? Páči sa mi na nej, že ponúka viac otázok ako odpovedí. Obsahuje zaujímavé filozofické úvahy, ktoré sú podporené relevantnými biologickými a chemickými dátami.

Ja osobne ostrú hranicu medzi živým a neživým nepoznám. Sú vírusy živé? Vírus sa obvykle nevie replikovať bez toho, aby nebol súčasťou hostiteľského organizmu. Na druhej strane, keď je v hostiteľovi, množí sa ako o život, až tak, že hostiteľ niekedy zomrie. To je pre mňa sakramentský prejav života.

Foto N - Tomáš Benedikovič
Pri experimentoch sa menila farba tekutiny a horelo. Foto N – Tomáš Benedikovič

Zatiaľ nemáme univerzálnu definíciu života. Čo máme, sú desiatky rôznych interpretácií, spolu však dávajú zmysel.

Je výbavou vedca pokora pred dátami? Namiesto o nadprirodzených zásahoch hovoria často „neviem“.

Osobne vnímam slovo pokora skôr submisívne. Ja by som v tomto kontexte namiesto o pokore hovoril radšej o rešpekte. V zmysle „viem, ako veľa toho ešte neviem“. Veda je fascinujúce dobrodružstvo. Som toho názoru, že zatiaľ čo dobrý chemik má rešpekt, nekvalitný chemik sa bojí. Strach má ten, kto o danej veci veľa nevie a nedal si ani len námahu, aby to napravil. Rešpekt má, naopak, ten, kto o veci už čosi vie, a práve to v ňom vzbudzuje zvedavosť, že čo ešte príde, keď už to málo je také zaujímavé. Čo je teda vedecká pokora pre mňa? Byť v úžase pred niečím, čo ma presahuje svojou zložitosťou, efektivitou a životaschopnosťou. Nie preto, že je to transcendentné, ale preto, že som to zatiaľ nepochopil. Ale zároveň viem, že je to v princípe poznateľné.

Vedcom nie je ten, kto má biely plášť, ochranné okuliare či rukavice. Vedcom je v princípe každý, kto používa kritické zmýšľanie takým spôsobom, že robí experimenty a testuje hypotézy. Môže to byť aj farmár na poli. Na to netreba byť na univerzite, aby ste fungovali ako vedec. Malým vedcom je aj dieťa, ktoré sa hrá so stavebnicou Lego: pri skladaní kociek používa racionálne uvažovanie a metódou pokusu-omylu experimentálne overuje svoje predpoklady. Len my to tak nenazývame. Povieme, že dieťa sa hrá. Ale ono sa hrá vedecky korektným spôsobom.

Ste proti memorovaniu v chémii?

Samozrejme. Nielen v chémii, ale v každej prírodnej vede.

Dá sa chémia naučiť bez toho, aby som sa ju bifľoval?

Pochopiť sa dá iba tak, že sa ju nebudeme bifľovať. Jasné, že každý vedný odbor má nejaký súbor poznatkov, ktoré sú dané a musíte ich poznať. Nebudeme diskutovať, že 2 + 2 = 4. Tak sme si to zadefinovali a hotovo. V chémii sa zase nebudeme baviť, že sodík má značku Na. To nie sú veci na diskusiu, to sa treba naučiť. Ale keď sa tieto základné veci naučíme, ďalej ich používame logickým spôsobom. Učiť sa logické súvislosti spamäti je kontraproduktívne a hlúpe. Nedáva to zmysel. Ako má vedec prísť na nové myšlienky, keď sa len naspamäť nadrví nejaké fakty? Pri objavoch vedci nezriedka pracujú s faktmi nekonvenčným, ba priam kacírskym spôsobom.

Foto N - Tomáš Benedikovič
Foto N – Tomáš Benedikovič

Čo to znamená, keď vedec pracuje, ako hovoríte, kacírsky?

Pozrime sa na nobelistov z ľubovoľných vedných oblastí. Mnohokrát to boli ľudia, ktorí išli proti danému myšlienkovému prúdu. Pred pár rokmi dostal Nobelovu cenu za chémiu Dan Shechtman, bolo to za kvázikryštály. Väčšina vedeckej komunity ho v čase objavu doslova ostrakizovala. Mal problémy v práci, lebo prišiel s netradičnou myšlienkou, že existuje také usporiadanie atómov, ktoré vraj nemohlo existovať. On si stál za svojím, kritiky sa nezľakol a neskôr za svoj objav dostal Nobelovu cenu.

Čo potom homeopatia? Homeopati tvrdia to isté: že sú to ostrakizovaní „kacíri“, ktorí idú proti vedeckému mainstreamu, a že raz sa ukáže, že mali pravdu.

Homeopatia je exemplárny príklad toho, že nie všetko, čo sa zdá byť kacírske a revolučné, je nutne aj pravdivé. Homeopati tvrdia, že podobné sa lieči podobným (podľa tohto princípu je napríklad cibuľa vhodným liekom na prechladnutie preto, lebo z nej slzíme a tečie nám z nosa podobne, ako keď máme nádchu, pozn. red.). Doposiaľ žiadne testy – a robia sa už desiatky rokov – nepotvrdili správnosť tejto, ani ďalších hypotéz, z ktorých homeopatia vychádza. Jediné, čo o tom dnes vieme povedať, je, že je to celé zle. Lebo ani jeden experiment zatiaľ nepreukázal, že by homeopatia naozaj fungovala.

Čo si ako chemik myslíte o takzvanej homeopatickej schopnosti pamäti vody, podľa ktorej sa do vody prenáša esencia účinnej látky, ktorá rastie s počtom riedení?

Našiel som si o tom pred pár rokmi zopár článkov. Budili dojem vedeckej práce v zmysle metodiky. Ale keď ste sa do nich začítali poriadne, zistili ste, že majú vážne metodologické nedostatky. Navyše, pozorované javy, ktoré prisúdili pamäti vody, sa dali interpretovať aj mnohými inými spôsobmi. Tie články vyšli výlučne v malých a obskúrnych časopisoch. Vo vede, podobne ako v športe, ide aj o prestíž. Najvýznamnejšie podujatia v športe sú olympiáda a majstrovstvá sveta. Vo vede máme prestížne časopisy, napríklad Science alebo Nature. Ak bude pamäť vody poznatok, ktorý je prevratný, s veľkou pravdepodobnosťou to nevyjde v časopise, ktorý je len regionálneho významu s malou čitateľskou obcou.

Bolo už mnohokrát dokázané, že homeopatické prípravky nemajú žiadne fyziologické účinky. Nemajú mať aké, pretože v každom homeopatickom prípravku je účinnej látky nekonečne málo na to, aby sa nejaký efekt vôbec mohol prejaviť. Navyše, mimoriadne tvrdenia vyžadujú mimoriadne dôkazy. Tie tu však neexistujú. Prečo by mala mať jedna molekula v desiatkach miliárd iných molekúl nejaký pozorovateľný efekt? Veď jej tam prakticky niet. Prečo nemajú efekt tie desiatky miliárd iných molekúl, ale tá jedna áno? Nedáva to zmysel. Homeopatiká považujem len za predražené cukrové tabletky.

Na druhej strane je pravda, že voda má fenomenálne vlastnosti a správa sa úplne anomálne. Už len bod varu vody a hustota ľadu sú absurdné. Povedali by sme, že také nemajú vôbec byť.

V akom zmysle sú absurdné?

Voda je malá molekula, preto by mala vrieť pri veľmi nízkej teplote. Ona však vrie až pri sto stupňoch. To je anomálne. Ak napríklad v molekule vody vymeníte kyslík za síru, dostanete sírovodík. Ten je ťažší ako voda, a preto by mal mať aj vyšší bod varu. Ale nemá. Sírovodík má bod varu mínus 60 stupňov Celzia. Preto by voda mala mať ešte menej, ale ona má, naopak, ešte oveľa viac.

Prečo je to tak?

Lebo voda má takú unikátnu vlastnosť, že jej molekuly medzi sebou vytvárajú takzvané vodíkové väzby. To znamená, že kyslík jednej molekuly vody sa „prilepí“ na vodíky druhej molekuly vody. Samozrejme, urobia to všetky molekuly vody. Dôsledkom je, že kvapalnú vodu v skutočnosti netvoria jednotlivé malé molekuly vody, ale ich obrovské a ťažké klastre (zhluky), ktoré sú akoby nalepené na sebe. Pri vare teda odparujeme obrovský počet molekúl vody naraz. Preto má voda taký anomálny bod varu.

Pre život na tejto planéte je to obrovské šťastie. Keby voda vrela pri mínus 60 stupňoch, neexistovali by sme v tej forme, v akej existujeme. Tu je, samozrejme, otázka, čo je príčina a čo následok. Na uvedené vlastnosti vody sa zrejme adaptoval pozemský život. Ak by voda mala iné vlastnosti, aj my by sme boli asi iní.

Chémia lásky, prednáška Petra Szolcsányiho pre TEDx. Zdroj – Youtube

V súvislosti s vodou mi napadla otázka, ktorá mi už dlhšie behá po rozume: Ktorá voda je ľahšia, studená alebo teplá?

Moment, premyslím si… Teplejšia voda je ľahšia ako studená, preto studená voda klesá dolu a teplá stúpa hore. Je to rovnako ako so vzduchom. Dôvod je ten, že pri vyššej teplote sa molekuly pohybujú rýchlejšie, preto sú ďalej od seba a zaberajú väčší objem. Vďaka tomu klesá hustota, a preto teplá voda pláva nad studenšou vodou.

Paradoxne, voda v prírode zamŕza vždy zvrchu. Mimochodom, toto je ďalšia anomálna vlastnosť vody. Ľad je ľahší ako voda, preto pláva na hladine vody. Iba vďaka tomu ryby prežijú. Predstavte si, že by bol ľad ťažší ako voda. V takom prípade by klesal ku dnu a ryby by postupne vytláčal k hladine, až by sa udusili či zamrzli.

Prečo je však ľad ľahší ako voda? Pre drvivú väčšinu molekúl obvykle platí, že keď prechádzajú z kvapalného do tuhého skupenstva, proces je presne opačný: pevné skupenstvo je ťažšie, lebo je hustejšie. Ale ľad je, paradoxne, menej hustý ako voda. Vysvetlenie je také, že pri zmene skupenstva z kvapalnej vody do tuhého ľadu dochádza k preusporiadaniu klastrov molekúl. Medzi molekulami vody v ľade sú o kúsok väčšie vzdialenosti ako medzi molekulami vody v kvapalnej fáze, preto má ľad menšiu hustotu, takže je ľahší a pláva na hladine.

Povedzte nám niečo o vašej novej knihe Súkromný život molekúl. Čo sa v nej čitateľ dočíta a prečo vznikla?

Knižka je tematickým súborom popularizačných článkov, ktoré som písal pre časopis .týždeň počas ostatných desiatich rokov. Prečo vznikla? Chcel som mať články pekne pokope, aby som ich už nemusel prácne jeden po druhom hľadať (smiech). A čo v knihe čitatelia nájdu? Snáď zrozumiteľné vysvetlenie podstaty vecí, s ktorými sa dennodenne stretávajú, a to z hľadiska molekúl a ich reakcií. Či už je to jedlo a pitie, zoológia a botanika, alebo lieky a drogy. Celý svet v nás a okolo nás je úžasná chémia. V knihe je z nej z každého rožka troška.

Teraz najčítanejšie