Σε «πρωτομάστορες» που «ξεκλειδώνουν» τους μηχανισμούς επιδιόρθωσης του dna μας και σε «κυνηγούς» που εξολοθρεύουν παράσιτα ή αναζητούν φευγαλέα σωματίδια απονεμήθηκαν την εβδομάδα που μας πέρασε τα βραβεία Νομπέλ από τη Σουηδική Ακαδημία Επιστημών. Με έναν τίτλο που καταλύει θαρρείς τα όρια μεταξύ Χημείας, Βιολογίας και Μηχανολογίας, η επιτροπή απένειμε το εφετινό Νομπέλ Χημείας στις «Μηχανιστικές Μελέτες Επισκευής του DNA» και στους τρεις πρωτεργάτες του νέου αυτού επιστημονικού πεδίου: στον Σουηδό Τόμας Λίνταλ, στον Αμερικανό Πολ Μόντριχ και στον Τούρκο Αζίζ Σανζάρ. Το Νομπέλ Φυσιολογίας-Ιατρικής μοιράστηκε σε δύο επιστημονικές ανακαλύψεις: στη θεραπεία της ελονοσίας με αρτεμισίνη, από την κινέζα φαρμακολόγο Γιούγιου Του, και στη θεραπεία της λεμφικής φιλαρίασης και της ογκοκέρκωσης με αβερμεκτίνη, από τον ιάπωνα βιοχημικό Σατόσι Ομούρα και τον ιρλανδό παρασιτολόγο Γουίλιαμ Κάμπελ. Στην επιστήμη της Φυσικής επιβραβεύθηκε η επιμονή δύο επιστημονικών ομάδων, μιας στην Ιαπωνία με αρχηγό τον Τακαάκι Κατζίτα και μιας στον Καναδά με αρχηγό τον Αρθουρ Μακ Ντόναλντ, να εξηγήσουν τις παράξενες, όπως φαινόταν έως τότε, συμπεριφορές των νετρίνων.

ΧΗΜΕΙΑΣ
Οι μηχανικοί του DNA
Η ζωή όλων μας ξεκινάει από το ζευγάρωμα 23 χρωμοσωμάτων ενός σπέρματος με 23 χρωμοσώματα ενός ωαρίου. Το υλικό «πλεξίματός τους» –το γενετικό μας υλικό –έχει τη μορφή νήματος μήκους περίπου δύο μέτρων, που είναι όλο φωλιασμένο μέσα στο πρώτο κύτταρο του σώματός μας. Από εκεί και μετά, και μέχρι να φτάσουμε στην πλήρη ανάπτυξή μας, τα κύτταρά μας πολλαπλασιάζονται συνεχώς μέσω αλλεπάλληλων «διαιρέσεων σε δύο όμοια αντίγραφα» και το κορδόνι του DNA μας φθάνει σε μήκος που αν το απλώναμε θα αρκούσε να πάει και να ‘ρθει ως τον Ηλιο 250 φορές!
Ο δρ Τόμας Λίνταλ

Αυτό το υπέροχο «νήμα της ζωής» θεωρήθηκε αρχικά από τους βιολόγους ως ασυζητητί σταθερό –πώς αλλιώς μπορούσαν να αναπτύσσονται τόσοι πολυκύτταροι οργανισμοί; Ομως ο σουηδός μεταδιδακτορικός φοιτητής στο Πανεπιστήμιο Πρίνστον των ΗΠΑ Τόμας Λίνταλ είχε στα τέλη της δεκαετίας του ’60 ένα εργαστηριακό «ατύχημα» που τον συντάραξε: παραζέστανε ένα μόριο RNA (ξαδελφάκι του DNA) και εκείνο γρήγορα διαλύθηκε. Τότε ήταν που ο Λίνταλ πρωτοαναρωτήθηκε αν και το DNA ήταν ασταθές. Η υποψία του επιβεβαιώθηκε χρόνια αργότερα, όταν είχε πια επιστρέψει στο Ινστιτούτο Καρολίνσκα της Στοκχόλμης. Τα πειράματά του τον έπεισαν ότι το DNA γερνάει, υφιστάμενο χιλιάδες ατυχήματα καθημερινά. Αλλά τότε πώς επιβιώνουμε; Το συμπέρασμα του Λίνταλ ήταν πως θα υπάρχουν «μοριακά συνεργεία» που επιδιορθώνουν καθημερινά τις βλάβες του DNA μας.

Οι επόμενες τρεισήμισι δεκαετίες πέρασαν για τον Λίνταλ με μια διαρκή αναζήτηση των πρωτεϊνών που απάρτιζαν το «κασελάκι των εργαλείων επισκευής του DNA». Το 1974 εντόπισε το βακτηριακό ένζυμο που αφαιρεί τα υπόλοιπα κατεστραμμένης κυτοσίνης από το DNA –που «πετάει τα σκουπίδια έξω» –αλλά για να φθάσει ο επίμονος Σουηδός στο να αναπαραγάγει εργαστηριακά τον όλο μηχανισμό «εκτομής βάσης» (που αφαιρεί από το DNA τις βάσεις που έχουν υποστεί χημική αλλοίωση) χρειάστηκε 22 ακόμη χρόνια: το κατάφερε το 1996.
Γενετική κοπτοραπτική

Ο δρ Αζίζ Σανζάρ

Οι εργασίες του Λίνταλ είχαν πλέον ανοίξει διάπλατα μια νέα πόρτα στη γενετική, στην οποία εισόρμησαν πολλοί νέοι και ενθουσιώδεις ερευνητές. Μεταξύ αυτών ήταν ο φοιτητής του Πανεπιστημίου Στάνφορντ, Πολ Μόντριχ, και ένας κούρδος γιατρός από την Τουρκία, ο Αζίζ Σανζάρ, που έκανε το διδακτορικό του στο Πανεπιστήμιο του Τέξας, στο Ντάλας. Μέσα από απανωτές επιστημονικές δημοσιεύσεις –που είχαν χρονιά κορύφωσης το 1983 –ο Σανζάρ αποκάλυψε έναν δεύτερο μηχανισμό επιδιόρθωσης, τον «μηχανισμό εκτομής νουκλεοτιδίων». Μέσω αυτού, τα κύτταρα μπορούν να διορθώνουν βλάβες που προκαλούνται από μεταλλαξιγόνους παράγοντες, όπως η υπεριώδης ηλιακή ακτινοβολία.


Ο δρ Πολ Μόντριχ

Ο Πολ Μόντριχ περιέγραψε με τη σειρά του έναν τρίτο μηχανισμό γενετικού μπαλώματος, τον «μηχανισμό επιδιόρθωσης σύζευξης βάσεων». Πρόκειται για εξειδικευμένο μηχανισμό επιδιόρθωσης λαθών κατά την αντιγραφή του DNA ενόσω επιτελείται η διαίρεση των κυττάρων. Η σύζευξη των βάσεων μεταξύ γειτονικών αλυσίδων DNA είναι μια διαδικασία που μοιάζει με την ένωση διαφορετικών φερμουάρ μεταξύ τους: ένα λάθος ταίριασμα αρκεί για να μπλοκάρει το σύστημα. Στην πράξη, η όποια αδυναμία αυτού του μηχανισμού να διορθώσει τα λάθη σύζευξης είναι που προκαλεί καταστάσεις όπως ο καρκίνος του παχέος εντέρου.

Τελικά, σήμερα, όπου η γενετική έχει αποκτήσει πρωταγωνιστικό ρόλο, οι εκατοντάδες ερευνητές που αναζητούν ίαση από τον καρκίνο αναγνωρίζουν ότι οι εργασίες των τριών προαναφερθέντων είναι το θεμέλιο και η αφετηρία τους. Δίκαια λοιπόν ο 77χρονος Τόμας Λίνταλ (Ινστιτούτο Φράνσις Κρικ, M. Βρετανία), ο 69χρονος Πολ Μόντριχ (Ιατρικό Ινστιτούτο Χάουαρντ Χιουζ και Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου Ντιουκ, ΗΠΑ) και ο επίσης 69χρονος Αζίζ Σανκάρ (Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας, ΗΠΑ) μοιράστηκαν το εφετινό Νομπέλ Χημείας.

ΙΑΤΡΙΚΗΣ – ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑΣ
Οι παρασιτοκτόνοι
Το εφετινό Βραβείο Νομπέλ Φυσιολογίας – Ιατρικής απονεμήθηκε εξ ημισείας σε δύο επιστημονικές ανακαλύψεις: στη θεραπεία της ελονοσίας με αρτεμισίνη και στη θεραπεία της λεμφικής φιλαρίασης και της ογκοκέρκωσης με αβερμεκτίνη. Κατά το σκεπτικό της Επιτροπής Βραβείων Νομπέλ, «οι δύο αυτές ανακαλύψεις πρόσφεραν στην ανθρωπότητα νέα και ισχυρά μέσα για την καταπολέμηση εξοντωτικών νόσων που πλήττουν εκατοντάδες εκατομμύρια ανθρώπων κάθε έτος». Σημειώνουμε ότι η ελονοσία πλήττει περίπου 450.000 ανθρώπους ετησίως, η ογκοκέρκωση απειλεί με τύφλωση περισσότερους από 17 εκατομμύρια ανθρώπους τον χρόνο στη Λατινική Αμερική, στην Αφρική και στην Υεμένη, ενώ η λεμφική φιλαρίαση (ελεφαντίαση) στιγματίζει με ανημποριά και φριχτό πρήξιμο τα πόδια περισσότερων από 100 εκατομμύρια από τους φτωχότερους κατοίκους του πλανήτη μας κάθε χρόνο. Και οι τρεις αυτές ασθένειες προκαλούνται από νηματοειδή παράσιτα που μεταδίδονται με τσιμπήματα εντόμων.
Η ανακάλυψη της αρτεμισίνης


Η δρ Γιούγιου Του

Η 84χρονη σήμερα Γιούγιου Του βρισκόταν στο Πεκίνο το 1967, όταν οι Βιετκόνγκ ετοίμαζαν τη μεγάλη τους αντεπίθεση στο Βιετνάμ. Ωστόσο τα μηνύματα από τους συμμάχους της Κίνας (αντάρτες Βιετκόνγκ του Νότιου Βιετνάμ και στρατός του Βόρειου Βιετνάμ) ήταν ιδιαίτερα ανησυχητικά: «Μας θερίζουν τα κουνούπια» έλεγαν. «Εχουμε περισσότερους νεκρούς από την ελονοσία παρά από τις σφαίρες των Αμερικανών». Οπότε ο πρόεδρος της Κίνας Μάο Τσε Τουνγκ ανέθεσε σε μια ομάδα φαρμακολόγων το «Εργο 523», την αποστολή δηλαδή να βρουν αντίδοτο στην ελονοσία. Μέλος της ομάδας ήταν και η Γιούγιου Του, που άφησε την τετράχρονη κόρη της σε ένα βρεφοκομείο και πήγε στη ζούγκλα της επαρχίας Χαϊνάν για να μελετήσει την ασθένεια.

Οταν επέστρεψε στο Πεκίνο, η Γιούγιου Του έψαξε για τη λύση στα χειρόγραφα της παραδοσιακής κινεζικής ιατρικής –τα οποία αναζήτησε ταξιδεύοντας σε όλη τη χώρα. Είχε μελετήσει πάνω από 2.000 αρχαία γιατροσόφια για την ελονοσία και είχε επιλέξει για δοκιμή τα 380 από αυτά, όταν έπεσε πάνω σε ένα εγχειρίδιο 1.600 ετών με τον τίτλο «Συνταγές ανάγκης που πρέπει να φυλάει κανείς στο μανίκι του». Εκεί διάβασε για πρώτη φορά ότι το εκχύλισμα «γλυκιάς αρτεμισίας» (Artemisia annua, αψιθιά ή σκουληκόξυλο) καταπολεμά την ελονοσία.
Η Γιούγιου δοκίμασε την αψιθιά και όλα τα 380 προτεινόμενα φάρμακα σε ποντίκια και πιθήκους, χωρίς όμως τα αποτελέσματα που έλπιζε. Τότε της ήλθε η ιδέα: Η αρχαία συνταγή μιλούσε για εκχύλισμα, όχι αφέψημα αρτεμισίας. Αρα δεν έπρεπε να θερμάνει τους χυμούς της σε υψηλή θερμοκρασία. Ξαναδοκίμασε λοιπόν με κρύο εκχύλισμα και διαπίστωσε ότι ο αριθμός των παρασίτων της ελονοσίας στο αίμα των πειραματόζωων μειώθηκε δραματικά.
Επειτα από πολλές δοκιμές εντόπισε τη δραστική ουσία και δοκίμασε την αρτεμισίνη σε 21 ασθενείς, εκ των οποίων οι μισοί έπασχαν από την πιο θανατηφόρα μορφή ελονοσίας (προκαλούμενη από το παράσιτο Plasmodium falciparum) και οι άλλοι μισοί από την πιο κοινή και ηπιότερη (Plasmodium vivax). Και στις δύο περιπτώσεις, στο σύνολο των ασθενών, η αρτεμισίνη αφάνισε τα παράσιτα της ελονοσίας. Αλλά… ήταν πια αργά: η δεκαετία της Πολιτιστικής Επανάστασης βρισκόταν στην κορύφωσή της και τα ερευνητικά εργαστήρια των πανεπιστημίων της Κίνας έκλειναν το ένα μετά το άλλο. Η Γιούγιου αυτοεμβολιάστηκε εθελοντικά προκειμένου να πείσει για τη μη τοξικότητα της αρτεμισίνης, αλλά κανένας δεν την άκουγε. Τελικά μόλις το 1977 κατόρθωσε να δημοσιεύσει την εργασία της σε επιστημονικό περιοδικό και μόλις το 1982 αυτή μεταφράστηκε στα αγγλικά.
Εκτοτε περισσότεροι από 1 δισεκατομμύριο ασθενείς με ελονοσία έχουν θεραπευθεί με την αρτεμισίνη της Γιούγιου Του, σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας.
Η τύχη του «χαμηλοθώρη»


Ο δρ Σατόσι Ομούρα

Την ακριβώς επόμενη χρονιά από τη δημοσίευση της αρτεμισίνης στα κινεζικά, το 1978, ο καθηγητής Βιοχημείας του Πανεπιστημίου Κιτασάτο, Σατόσι Ομούρα, βρισκόταν στη λουτρόπολη Ιτο –κάπου στην ανατολική ακτή της Ιαπωνίας, κοντά στο Τόκιο. Είχε πάει εκεί για αναψυχή και βάδιζε στα καταπράσινα λιβάδια, κατά τη διάρκεια μιας παρτίδας γκολφ. Κατά τη συνήθειά του, είχε στην τσέπη του ένα πλαστικό σακουλάκι. Ετσι, όταν η ματιά του έπεσε σε έναν περίεργο σβόλο χώματος δεν άντεξε στον πειρασμό: τον έχωσε στο σακουλάκι του, ώστε να τον μελετήσει κάποια στιγμή στο εργαστήριό του. Ηταν σίγουρος ότι περιείχε μια αποικία ακτινομυκήτων –ένα είδος βακτηρίων που είναι πηγή δερματοπαθειών αλλά και αντιβιοτικών.

Από τις αναλύσεις που έκανε ο Ομούρα στον σβόλο χώματος, μπόρεσε να απομονώσει τον ακτινομύκητα Streptomyces avermitilis. Πειραματιζόμενος με αυτό το βακτήριο διαπίστωσε ότι ήταν… θανατηφόρο για όποιο μικροέντομο ερχόταν σε επαφή μαζί του.

Ο δρ Γουίλιαμ Κάμπελ

Το εύρημα του Ομούρα ανέλαβε να εξιχνιάσει περαιτέρω ένας παρασιτολόγος της φαρμακοβιομηχανίας Merck, ο Γουίλιαμ Κάμπελ. Οι επίμονες μελέτες του τον οδήγησαν στην εντομοκτόνο ουσία του βακτηρίου, την αβερμεκτίνη, που παραλύει το νευρικό και μυϊκό σύστημα παρασίτων, σκωλήκων και εντόμων. Η συνέχεια γράφτηκε με την ανάπτυξη από την ερευνητική ομάδα του Κάμπελ του φαρμάκου ιβερμεκτίνη (ivermectin), το οποίο έφερε τη λύτρωση για δισεκατομμύρια αγρότες από ακάρεα, αλλά και για πρώτη φορά την ίαση των ανθρώπων από ασθένειες οφειλόμενες σε παράσιτα. Σημειώνουμε ότι η ογκοκέρκωση φέρνει τύφλωση οφειλόμενη σε παρασιτικά σκουλήκια που μεταδίδουν με τα τσιμπήματά τους οι μύγες των τροπικών ποταμών, ενώ παρόμοιο σκουλήκι προκαλεί την ελεφαντίαση, με τον γνωστό τυμπανισμό των κάτω άκρων.

Τώρα, πλέον, χάρη στους Ομούρα και Κάμπελ, οι ασθένειες αυτές τείνουν να εκλείψουν. Αιτιολογημένα λοιπόν μοιράζονται οι δυο τους το έτερον ήμισυ του βραβείου, άρα και τα χρήματα που το συνοδεύουν: 4 εκατ. σουηδικές κορόνες (430.000 ευρώ) έκαστος. Πάντως ο Σατόσι Ομούρα δεν φάνηκε και τόσο σίγουρος ότι το άξιζε: «Εχω μάθει τόσα πολλά από τους μικροοργανισμούς και έχω στηριχθεί τόσο σε αυτούς ώστε… θα προτιμούσα να δινόταν το βραβείο στους μικροοργανισμούς» δήλωσε ο 80χρονος καθηγητής στην ιαπωνική τηλεόραση.

ΦΥΣΙΚΗΣ
Οι απεσταλμένοι του Ηλιου

Ο δρ Τακαάκι Κατζίτα

Ο Ερατοσθένης ο Κυρηναίος (276-194 π.Χ.) με τη βοήθεια ενός πηγαδιού στη Νότια Αίγυπτο κατάφερε να προσδιορίσει με τα μέσα της εποχής την ακτίνα της Γης. Μια από τις πρώτες φράσεις του Αρθουρ Μακ Ντόναλντ όταν έμαθε για βράβευση του ιδίου και του Τακαάκι Κατζίτα θύμισε τον Ερατοσθένη, αφού, όπως είπε, «χρειάστηκε να κατέβουμε βαθιά στη γη για να παρατηρήσουμε και να καταλάβουμε κάτι που συμβαίνει στον Ηλιο». Αυτό μίκρυνε την απόσταση από το 240 π.Χ. αλλά μεγάλωσε την απόσταση από το 1933, όταν το περιοδικό «Nature», για μια εργασία που είχε λάβει, αποφαινόταν ότι «περιλαμβάνει εικασίες πολύ μακριά από το να κινήσουν το ενδιαφέρον του αναγνώστη» και φυσικά την απέρριψε. Η εργασία ήταν του Ενρίκο Φέρμι και περιείχε τη θεωρητική θεμελίωση γύρω από ένα σωματίδιο που το ονόμαζε «νετρίνο» με βάση τη συνήθεια για τα υποκοριστικά της ιταλικής γλώσσας, το απειροελάχιστο μέγεθός του αλλά και εξαιτίας της σχέσης του με το νετρόνιο. Οπως είπε στο «Βήμα» ο ομότιμος καθηγητής της Φυσικής κ. Χάρης Βάρβογλης, «Το νετρίνο προτάθηκε θεωρητικά στις αρχές της δεκαετίας του 1930 από τους Πάουλι και Φέρμι ως ένα ουδέτερο σωματίδιο με μικρή ή μηδενική μάζα, για να ερμηνευθεί το φαινομενικό έλλειμμα ενέργειας στη διάσπαση του νετρονίου σε πρωτόνιο και ηλεκτρόνιο. Κανένας δεν μπορούσε εκείνη την εποχή να φανταστεί ότι αυτό το μικρό σωματίδιο θα αποτελούσε το αντικείμενο τεσσάρων βραβείων Νομπέλ Φυσικής. Το νετρίνο παρατηρήθηκε για πρώτη φορά το 1956 από τον Αμερικανό Φρέντερικ Ράινς, ο οποίος για την ανακάλυψή του αυτή τιμήθηκε με το Νομπέλ Φυσικής του 1995. Το 1962 οι Αμερικανοί Λέντερμαν, Σβαρτς και Σταϊνμπέργκερ ανακάλυψαν ένα νέο είδος νετρίνου και βραβεύθηκαν με το Νομπέλ Φυσικής του 1988. Στα τέλη της δεκαετίας του 1960 ο Αμερικανός Ρέιμον Ντέιβις ανίχνευσε για πρώτη φορά νετρίνα ηλιακής προέλευσης και το 1987 ο Ιάπωνας Μασατόσι Κοσίμπα νετρίνα από την έκρηξη ενός υπερκαινοφανούς αστέρα. Οι δύο επιστήμονες τιμήθηκαν με το Νομπέλ Φυσικής του 2002. Τέλος το 1998 ο Ιάπωνας Τακαάκι Κατζίτα και το 2001 ο Καναδός Αρθουρ Μακ Ντόναλντ, οι εφετινοί νομπελίστες Φυσικής, διαπίστωσαν ότι τα νετρίνα δεν έχουν μηδενική μάζα. Εκτός από τις συνέπειες που αυτό είχε στη Φυσική στοιχειωδών σωματιδίων, έκανε το νετρίνο υποψήφιο ως το κύριο συστατικό της σκοτεινής ύλης που έχουν παρατηρήσει οι αστρονόμοι».

Απιαστα και πολυπληθή

Ο δρ Αρθουρ Μακ Ντόναλντ

Τα νετρίνα είναι τα πολυπληθέστερα από τα στοιχειώδη σωματίδια που φθάνουν στη Γη, μετά τα φωτόνια βέβαια. Δεν το αισθανόμαστε, αλλά 100 τρισεκατομμύρια από αυτά διαπερνούν το σώμα μας μέσα σε 1 δευτερόλεπτο. Για να αποδείξουν τη δράση τους όμως, οι… κυνηγοί τους χρειάζεται να δημιουργήσουν ανιχνευτές βαθιά στη γη. Για να αποφύγουν τη σύγχυση με τα φαινόμενα εξαιτίας της κοσμικής ακτινοβολίας, άλλων στοιχειωδών σωματιδίων δηλαδή, που όμως σταματούν κοντά στην επιφάνεια. Υπάρχουν τρία είδη νετρίνων, τα ηλεκτρονικά νετρίνα, μιονικά νετρίνα και τα νετρίνα ταυ.

Η ιαπωνική ομάδα βραβεύεται διότι αρχικά δημιούργησε το 1996 σε ένα παλαιό ορυχείο ψευδαργύρου έξω από το Τόκιο, 100 μέτρα κάτω από την επιφάνεια της γης, την πραγματικά πρωτοφανή για τότε εγκατάσταση Super-K, με 50.000 τόνους νερό και 13.000 ανιχνευτές της ειδικής ακτινοβολίας που εμφανίζεται όταν μέσα στο νερό το νετρίνο δημιουργεί κατά τη σύγκρουσή του ένα ηλεκτρόνιο ή ένα μιόνιο.
Στη συνέχεια το 2001 στο Οντάριο του Καναδά δημιουργήθηκε μια ακόμη πιο τερατώδης εγκατάσταση, πάλι σε ορυχείο. Το σύνολο της εγκατάστασης είχε ύψος όσο ένα δεκαώροφο κτίριο, χρειάστηκαν 1.000 τόνοι νερού, όπου όμως το υδρογόνο του περιείχε στον πυρήνα του και 1 νετρόνιο (βαρύ ύδωρ με κόστος 300 εκατ. δολάρια) και αργότερα προστέθηκαν 2 τόνοι πολύ καθαρού αλατιού, διότι το χλώριο διευκολύνει την ανίχνευση και τον διαχωρισμό των νετρίνων. Δουλεύοντας και μαζί οι δύο ομάδες κατάφεραν να ανακαλύψουν ότι το ηλεκτρονικό νετρίνο μετατρέπεται και σε μιονικό νετρίνο και σε νετρίνο ταυ. Αυτό ήταν αρκετό για να κάνουν τη μεγάλη ανακάλυψη: το νετρίνο έπρεπε να έχει και μάζα. Πόση; Μόλις τον Φεβρουάριο του 2014 βρήκαν με ακρίβεια ότι η μάζα του είναι 0,06 e V, δηλαδή (λιγότερο από) το 1 δισεκατομμυριοστό της μάζας ενός πρωτονίου.

ΕΝΤΥΠΗ ΕΚΔΟΣΗ