JAUNĀ ALĶĪMIJA

 

Eksaktās dabas zinātnes ir jaunas. Modernās ķīmijas sākumi meklējami 18. gadsimta otrā pusē, kas, salīdzinot ar visu dokumentēto vēsturi, ir pavisam nesen. Bet cilvēka dziņa pētīt, saprast, iepazīt dabu ir tikpat veca kā cilvēce. Arī senos un viduslaikos bijušas gaišas galvas un zinātnes entuziasti. Un, tāpat kā tagad, līdzās tīro atziņu meklējumiem bija arī tieksme atziņas izlietot dažādu praktisku mērķu sasniegšanai. Pieminot alķīmiķus, iztēlē parādās dīvainas figūras, rīkojamies ar kausēkļiem un retortēm, meklējot „filozofu akmeni”, kas parastos metallus pārvērš zeltā, vai dzīvības eliksīru, kas atjauno vai pat uzbuŗ mākslīgu cilvēciņu – homunkulu.

Viduslaiku alķīmiķi mākslīgu zeltu neieguva, dzīvības eliksīru nepagatavoja, bet gan sakrāja daudz vērtīgu atziņu par vielām. Alķīmiķu darba vērtība ir pamatatziņās, novērojumos par vielām un to pārvēršanas iespējām. Tas bija labs pamats īstajai, eksaktajai ķīmijai vēlāk. Un tad 19. gadsimta ķīmija varēja deklarēt, ka metalli nav pārvēršami, un biologi pamatoja mācību, ka dzīvs var rasties tikai no dzīva. 19. gadsimta otrā pusē un 20. gadsimta sākumā izveidojās jauna zinātnes nozare –bioķīmija, kas soli pa solim noskaidroja dzīvo būtņu vielisko sastāvu un vielu maiņas procesus. Un tagad, mūsu gadsimta vidū, dzīvā šūniņa parādās jau lielā mērā izprasta kā negaidīti sarežģīta organizācija, kur vielu maiņu norises rit apbrīnojamā kārtībā. Sevišķi apbrīnojama ir diferenciācija, organisma pakāpeniskā izveidošanās no dīgļšūnas. Daudzi 19. g.s. biologi bija pārliecināti, ka šo procesu mērķtiecīgā saskaņa nav izskaidrojama ar vielu fizikālām un ķīmiskām īpašībām, t.i. ka dzīvo šūniņu vada kādi īpaši „dzīvības spēki”. Šāds vitālistisks uzskats tomēr pamazām zaudē savas pozīcijas, jo daudzas agrāk nesaprastās fizioloģiskās norises bioķīmija un biofizika tagad izskaidro bez „dzīvības spēku” palīdzības.

Divdesmitā gadsimtā dzimst „jaunā alķīmija”, kas atklāj un pētī matērijas pašorganizēšanās spējas. Viens no „jaunās alķīmijas” paveidiem ir t.s. molekulārā bioloģija, kas pētī dabisko lielmolekulu īpašības un funkcijas šūniņās un sintezē arī mākslīgas lielmolekulas. Jaunie alķīmiķi vēl nesapņo par maza mākslīga cilvēciņa radīšanu retortē, bet tiem gan ir padomā līdzekļi, kā novērst dažādus organiskus defektus, pat ietekmēt iedzimtību. Ne vien kāda organisma, bet pat vienkāršākas baktērijas vai sēnītes mākslīga izgatavošana laboratorijā vēl nav iespējama, un vēl nav paredzams, kad tā būs iespējama.

Jaunā „alķīmija” smeļas spēkus no dažādiem avotiem. Pirmkārt, bioķīmijas progress ir sensacionāls. Piem., bioenerģetiskie procesi, t.i. kā šūniņa atbrīvo enerģiju no dažādām barības vielām, gandrīz pilnīgi noskaidroti. Katrā šūniņā ir organisko biokatalizātoru jeb enzimu sistēmas. Enzimi jeb fermenti ir proteīni, lielmolekulāras vielas, kas šūniņu sīkstruktūrās sakārtoti zināmā kārtībā. Barības vielu mazās molekulas slīd gar enzimiem kā rūpniecības produkti pa slīdošu lenti. Bet arī paši enzimi tiek izgatavoti šūniņās, un apmēram pēc tāda paša principa. Enzimi, tāpat kā visi proteīni, veidoti no aminoskābēm. To sakārtošanā un saistīšanā liela nozīme t.s. nukleīnskābēm. Šo daļiņu virsmā aminoskābes tiek sakārtotas cita pie citas un saķēdētas kopā, izveidojot proteīnu lielmolekulas. Kādā kārtībā tām jāsavienojas, to nosaka nukleīnskābes, sevišķi t.s. deoksiribonukleinskābe jeb saīsināti DNA, kas nāk no šūniņu kodoliem. DNA ne vien diriģē enzimu sintezēs, bet noteic visas iedzimtās pazīmes. DNA lielmolekulas ir līdzīgas virvēm, katrā ir divas vārpstas, apvītas viena ap otru. Vārpstas var pa daļai attīties vaļā, un uz katra zara var tikt „nokopētas” jaunas lielmolekulāras vielas, kas, piemēram, var „aiznest ziņas” tālāk šūniņā par to, kādi enzimi jāgatavo. Bez tam šūniņa ir arī vēl citāda veida nukleīnskābes, proteīni, vitamīni u.t.t., kam tur dažādas funkcijas. Ļoti nozīmīga ir sistēmas vienība: piem., DNA noteic proteīnu sintēzes, bet pašas DNA izgatavošanai vajadzīgi enzimi, t.i. proteīni. Jaunie „alķīmiķi” tomēr vēl nav spējuši izgatavot nedz sintētisku DNA, nedz mākslīgus enzimus. Tomēr pagatavoti ir dažādi t.s. polinukleotidi un poliaminoskābes, kas zināmā mērā līdzīgas dabiskām lielmolekulām. Interesanti, piemēram, tas, ka daži polinukleotidi var pa daļai aizstāt nukleīnskābes kā „diriģenti” proteīnu biosintezēs.

Otrs avots, no kā jaunie alķīmiķi smeļas speķus, ir sintētiskā organiskā ķīmija. Izrādās, ka aminoskābes un nukleotidus var sintezēt ne vien ar pakāpenisku sarežgītu sintežu palīdzību, bet tie var rasties spontāni no samērā vienkāršām organiskām vielām. Tam visam liela nozīme arī problēmā par dzīvības izcelšanos. Izrādās, ka aminoskābes, to tālākie atvasinājumi (peptidi) un pat nukleinskābju „būvakmeņi” nukleotidi var rasties no tādu vienkāršu vielu maisījumiem kā amonjaks, oglekļa oksīdi, metāns, ūdens, u.c. Spontānās reakcijas, kuŗās rodas dažādas sarežģītas organiskas vielas, var notikt, piem., elektriskās izlādes ietekmē, apstarošanā ar ultravioletiem stariem vai vienkārši karsējot, klāt esot dažādām neorganiskām vielām. Zemes lodes pirmatnējā attīstības posmā šādas reakcijas bija pilnīgi iespējamas. Starp aminoskābju, nukleotidu u.c. organisku vielu maisījumu no vienas puses un dzīvo šūniņu no otras, protams, ir milzīgs bezdibenis, bet tas nav bijis nepārvarams. Dabai bija diezgan pacietības, lai neskaitāmos eksperimentos daudzu simtu miljonu gadu laikā atrastu arvien jaunus un jaunus grupējumus un veidus. Nukleotidi un aminoskābes ir mazas molekulas. Šīs mazās molekulas, ja tās attiecīgi aktivizē, var savirknēties lielās ķēžu molekulās, kam loti dažādas iespējas spontāni organizēties tālāk. Viena ķēde var savelties kamoliņā – tādas ir dažu enzimu lielmolekulas. Divas polinukleotidu ķēdes var apvīties viena ap otru – iznāk kaut kas līdzīgs dabiskai DNA. Daudzas proteīnu ķēdes var, piem., uz kāda minerāla gludās virsmas sagulties cita pie citas, izveidojot šķiedras un plēves. Attiecīgie speciālisti pārliecināti, ka tagad atrodamās nukleīnskābes un proteīni nav radušies zemes pirmatnējā attīstības posmā spontāni no augšminētām organiskām vielām, bet ir vēlākās evolūcijas produkts. Pirmatnējās lielmolekulas un to organizēšanās produkti ir visi gājuši bojā. Varbūt daži no šo lielmolekulu veidiem bija vairāk vai mazāk līdzīgi tagad sintētiski gatavotām poliaminoskābēm un polinukleotidiem.

Jaunajiem alķīmiķiem ir vairāki ieroči un mazākas ambīcijas nekā seno laiku alķīmiķiem, tāpēc arī tagad panākumi tik lieli. Ar tagadējās technikas palīdzību, ņemot palīgā x–starus, spektropolarimetrus, elektroniskās smadzenes u.c., samērā ātri atrisina nukleīnskābju un proteīnu struktūras noslēpumus. Ar elektronu mikroskopiem skata šūniņu uzbūves detaļas. Ar radioaktīvo izotopu palīdzību ātri izseko vielu maiņas procesiem audos. Daudz vēl ir neatrisinātu problēmu, bet tās atrisina citu pēc citas. Ja dažas, kā, piem., ļaundabīgo audzēju jautājumu, nav vēl izdevies atrisināt, tad tas pa daļai tāpēc, ka priekšplānā allaž izvirza praktisko lietošanu, bet trūkst pamatizpratnes. Seno laiku alķīmiķi neieguva ne mākslīgo zeltu, ne dzīvības eliksīru pa daļai tieši tādēļ, ka bija apsēsti ar derīguma principu. Tīrā zinātne nemeklē derīgumu, bet mēģina saprast dabas parādības. Praktiskie labumi tad nāk paši bez prasīšanas.

Dr. chem. B. Jirgensons