Nevtrini in popravljanje DNK

Dobro jutro z Znanstvene redakcije Radia Študent! Ob jutranji kavi se bomo tokrat posvetili Nobelovim nagrajencem s področij fizike in kemije.

Japonski fizik Takaaki Kajita in kanadski fizik Arthur B. McDonald sta letošnja prejemnika Nobelovih nagrad za fiziko. Znanstvenika sta ugotovila, da nevtrini - nevidni, neotipni in zgolj posredno zaznavni delci, ki prehajajo skozi kateri koli material, med svojim potovanjem spreminjajo svoj tip oziroma identiteto. Kako je to prispevalo k znanosti? Nevtrini, katerih obstoj je bil sprva napovedan zgolj teoretično, nastajajo pri jedrskih reakcijah, denimo tistih v soncu in zvezdah, v zemeljskem jedru in reaktorjih.

Kar jih naredi edinstvene, je njihova redkost interakcij z drugimi delci in skorajda svetlobna hitrost njihovega potovanja. To pomeni, da lahko prepotujejo velike razdalje, ne da bi pri tem v kar koli trčili. Skozi vaše telo jih tako v vsakem trenutku prehaja na milijone, tudi prehajanje skozi naš planet jim ne povzroča nikakršnih težav.

Poleg fotonov so nevtrini najštevilčnejši delci v vesolju. Zaznava se jih posredno, preko njihovih redkih interkacij z drugimi delci, njihove detekcije pa temeljijo na podlagi verjetnosti trka. Detektor nevtrinov - kot na primer japonski Super-Kamiokande [kamijokande] - sestavlja velika komora, napolnjena s 50.000 tonami zelo čiste vode. Skozi takšno komoro z vseh smeri prihaja ogromno nevtrinov, zato je večja verjetnost, da pride do trka z atomom vode. Prav trk proizvede delce, ki so jih naši detektorji zmožni zaznati.

Na podlagi teh pri trku nastalih delcev so znanstveniki in znanstvenice tako že odkrili, da nevtrini obstajajo v treh različnih tipih oziroma identitetah. Kot smo že na začetku omenili, pa gre letošnjima nagrajencema zasluga za odkritje, da nevtrini med svojim potovanjem svoj tip oziroma identiteto tudi spreminjajo. To pomeni, da nevtrini čutijo časovni vpliv in se gibljejo s hitrostjo, počasnejšo od svetlobne. Zaradi tega ne morejo biti brez mase, četudi je ta izredno majhna. Odkritje mase nevtrinov je pomembno, ker nam zaradi njihove vseprisotnosti in številčnosti spremeni pogled na celotno vesolje.

Nobelovo nagrado za kemijo pa so si za odkritje in mapiranje različnih mehanizmov popravljanja DNK, ki ščitijo genetsko informacijo, enakovredno razdelili trije znanstveniki.

Celice se iz dneva v dan obnavljajo in zamenjujejo z novimi. DNK se vsak dan podvaja in prepisuje, pri čemer zaradi podvrženosti sevanju in reaktivnim molekulam ter naključjem lahko pride do napak. To lahko vodi do nastanka različnih bolezni, med katere sodi tudi rak.

Kljub nenehnemu prepisovanju in podvajanju je DNK v zdravih celicah videti nedotaknjena. To je na bakterijskih celicah prvi spoznal švedski raziskovalec Tomas Lindahl z Inštituta Francis Crick v Združenem kraljestvu, za kar si je prislužil tretjino letošnje nagrade. Lindahl je odkril molekulski mehanizem odstranitve napačnih baz, v katerem napake popravijo encimi glikozilaze, ki odstranijo napačno bazo v paru, medtem ko jo encimi polimeraze nadomestijo s pravo bazo.

Turški znanstvenik Aziz Sancar z Univerze v Severni Karolini v ZDA si je svoj košček nagrade prislužil za mapiranje mehanizmov, ki jih celice uporabijo pri popravljanju DNK, ki je poškodovana zaradi izpostavitve ultravijolčnemu sevanju ali rakotvornim snovem.

Tretji nagrajenec je ameriški biokemik Paul Modrich z Medicinskega inštituta Howard Hughes in Univerze Duke v ZDA, ki je  pokazal, kako celice popravijo napake na ravni DNK, do katerih pride med celično delitvijo. Ena izmed njih je na primer neujemanje baznih parov. Modrich je odkril mehanizem, ki prepozna neujemanje, razpre DNK in zamenja del nukleotidnega zaporedja.