Im śmielsze założenie, tym dłużej i staranniej trzeba je weryfikować. 
Zwykle zakładaliśmy, że rzeczywistość jest bogatsza niż jej opisy 
w literaturze naukowej. Wiele razy się to potwierdziło.

Rozmowa z prof. dr. hab. Lechosławem Latos-Grażyńskim, 
chemikiem metaloporfiryn

Fot. Stefan Ciechan Prof. dr hab. Lechosław Latos-Grażyński (ur. 1951), specjalista w dziedzinie chemii bionieorganicznej, chemii metaloporfiryn, spektroskopii NMR. Związany z Wydziałem Chemii Uniwersytetu Wrocławskiego, gdzie ukończył studia i uzyskał stopnie doktora (1978), doktora habilitowanego (1986) oraz tytuł profesora (1991). Współpracował z Wydziałem Chemii Uniwersytetu Kalifornijskiego (Davis). Obecnie kieruje Zespołem Chemii Porfiryn i Metaloporfiryn UWr. Współautor 110 prac naukowych opublikowanych w renomowanych czasopismach naukowych. Należy do pierwszej dziesiątki najczęściej cytowanych chemików pracujących w Polsce. Laureat Nagrody FNP w zakresie nauk ścisłych za rok 1998.

Upływa pierwszy rok trzyletniego subsydium profesorskiego, jakie otrzymał Pan wygrywając konkurs ogłoszony (po raz drugi) przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej. W roku 1998 został Pan laureatem Nagrody FNP, zwanej Polskim Noblem. Fakty te mówią o wartości i perspektywach prowadzonych badań. Na co przeznacza Pan subsydium?
– Przede wszystkim na doinwestowanie laboratoriów. Jest to bardzo kosztowne. Jeden, bardzo podstawowy, nieodzowny element wyposażenia, kosztuje 10 tys. zł, a takich elementów jest, naturalnie, wiele. Ponadto ufundowałem dwa stypendia dla moich doktorantów, którzy, dzięki temu dodatkowi do stypendium doktoranckiego, będą mogli skoncentrować się na pracy naukowej. W następnych latach będę dalej rozbudowywał laboratoria, żeby móc przeprowadzać eksperymenty, o których przedtem mogłem tylko marzyć. Subsydium pomyślano tak, że dysponentem pieniędzy jestem tylko ja, więc jeżeli np. uznam, że na jakąś bardzo interesującą konferencję powinno pojechać więcej osób z mojego zespołu, mogę je wysłać bez żadnych korowodów administracyjnych. Naturalnie, jest to duża odpowiedzialność. Muszę zważyć, co jest ważniejsze, pilniejsze, bo pieniędzy na wszystko nie wystarczy (subsydium FNP jest mniej więcej równoważne dobremu grantowi w Polsce), ale nie planowałem ich, więc jest to duży zastrzyk i silny pozytywny bodziec do dalszych badań. Już w ubiegłym roku mogłem dzięki subsydium przedstawić za granicą nasze najnowsze wyniki. Zaś Nagroda FNP była zamknięciem pewnego etapu. Teraz mogę rozpocząć nowy.

– Proszę powiedzieć, co zostało zamknięte, a co się otwiera?
– Na szczęście, naukowo nic nie zostało zamknięte. Bardzo ważne było odkrycie, wraz z dr. hab. Piotrem Chmielewskim i dr Krystyną Rachlewicz, tzw. odwróconej czy zmutowanej porfiryny (obie nazwy są w użyciu), czyli takiej cząsteczki tego związku, która ma zamienione miejscami jeden atom węgla i jeden atom azotu. Ma taką szczególną budowę, o której możliwym istnieniu nie wiedziano wcześniej.

– Porfiryny, o ile wiem, są ważnymi związkami w organizmach żywych, także w organizmie człowieka?
– Tak jest. Wszyscy wiemy o hemoglobinie. Otóż, występujący w niej hem jest związkiem porfiryny z żelazem, żelazoporfiryną. W wielu zjawiskach życiowych biorą udział żelazoporfiryny. Poznawaniem całej ich biochemii, tego, jak wiążą tlen, jak powodują syntezę nowych związków itp., itd., zajmowałem się na samym początku mojego „życia porfirynowego”. Później wpadłem na pomysł, żeby zobaczyć, co się stanie, gdy zaczniemy te porfiryny modyfikować, ingerować w budowę molekuł, próbować w nich coś „przestawiać”. Nie było to zupełnie nowe, ale podeszliśmy do tego oryginalnie. Zastępowaliśmy zawsze obecny azot innymi pierwiastkami i mieliśmy szczęście, bo powstał związek, w którego cząsteczce węgiel jest w środku, zaś azot na zewnątrz, inaczej niż zwykle bywa. Japończycy, którzy równocześnie z nami opublikowali podobne wyniki, nazwali go „porfiryną z czeskim błędem”.

– Szczęście oznacza tu przypadek?
– I tak, i nie. Po prostu, wiele metod wcześniej stosowanych nie wykrywało tego przestawienia atomów w cząsteczce porfiryny. Nasze podejście, nasz rodzaj zainteresowania modyfikowanymi porfirynami i przygotowanie, polegające na długich cyklach przekształceń, doprowadziły do odkrycia. Kiedy opublikowaliśmy wyniki, wiele osób mówiło: „To jest tak proste, że aż za proste”. Rzeczywiście, ale nikt na to nie wpadł. Nam się udało wprowadzić do chemii typ molekuł, o których sądzono, że nie mogą istnieć. Są to molekuły, które potrafią wymuszać wiązanie: metal-węgiel.

– Czy występują one w naturze, czy powstają tylko w laboratorium?
– Chemicy raczej „budują” własne obiekty biochemiczne, występujące w organizmach, ale ten „podtekst” biochemiczny nie jest do naszych poszukiwań koniecznie potrzebny. Każda nauka rozwija się w ten sposób, że tak długo przyjmujemy coś za pewnik, aż przyjdzie ktoś z boku i zapyta, dlaczego. Wówczas okazuje się, że właściwie nie wiadomo dlaczego. I wtedy odsłania się nowy horyzont, poza którym nie ma nic pewnego, za to jest wiele do odkrycia. W chemii mówiło się np., że związki, w których tzw. paramagnetyczny nikiel łączy się bezpośrednio z węglem, są niezwykle rzadkie, o ile istnieją. Nagle okazało się, że nasza metaloporfiryna po prostu musi tworzyć takie połączenie. I to było bardzo podstawowe stwierdzenie z punktu widzenia praw chemii.

– Rozumiem, że to odkrycie w większym stopniu poprzedziła praca wyobraźni niż szukanie pośród pewników?
– Planowaliśmy, że otrzymamy pewną określoną molekułę, rzeczywiście trochę „wymyśloną”. Otrzymaliśmy inną, nieprzewidzianą i zaczęliśmy się zastanawiać, co to może być. Sformułowaliśmy hipotezę, potem dużo czasu zajęło przekonanie się, że hipoteza nie jest naiwna (była bardzo prosta), nie sytuuje się poniżej standardów przewidywania naukowego. Trzeba powiedzieć, że metaloporfiryny uzyskuje się w laboratoriach od lat, w bardzo dużych ilościach. Są przebadane i wydawało się, że nie można było niczego przegapić. I nagle przychodzimy my, choć nie jesteśmy specjalistami od syntezy porfiryn, nie jesteśmy w ogóle typowymi organikami, raczej zajmujemy się chemią nieorganiczną, bierzemy tę molekułę na warsztat, by przygotować się do badania występującego w niej atomu metalu i spostrzegamy, że jej struktura może być zupełnie inna niż dotąd sądzono. Później badania fizykochemiczne, prowadzone krok po kroku, potwierdziły nasze odkrycie. Potwierdziły je także prace innych grup badaczy. Jeszcze później znaleźliśmy następną nową molekułę, tzw. rozszerzoną porfirynę należącą do molekuł aromatycznych, bardzo stabilnych, która ma odwrócony jeden z tzw. pierścieni pirylowych. Może to powodować rozmaite skutki. Teoretycznie znów wydawało się to niemożliwe, a tak jest.

– Czy te odkrycia są wspomnianym odsłonięciem „nowego horyzontu”?
– Z punktu widzenia podstaw chemii – tak. Pokazaliśmy, że molekuły, którym przypisywano wyjątkową stabilność, mają zdolność przegrupowywania elementów swojej struktury. I to dosyć łatwo. Nowym obszarem poszukiwań jest teraz sprawdzanie, co z tego wynika.

– Użył Pan sformułowania: nagle z boku ktoś przychodzi, odkrywa coś, czego inni nie widzieli, choć patrzyli w to samo miejsce. Proszę bliżej opisać ten mechanizm. Jak Pan sam doszedł do badania porfiryn? Z boku?
– Poprzez metodę. Dwadzieścia lat temu interesowała mnie bardzo spektroskopia jądrowego rezonansu magnetycznego i tzw. układy paramagnetyczne. Wybrałem się do przodującej w tej dziedzinie grupy, na Wydział Chemii Uniwersytetu Kalifornijskiego w Stanach Zjednoczonych, którą kierował Alan L. Balchem (współpracujemy ze sobą do dzisiaj). Ci ludzie badali głównie proces aktywacji tlenu i pod tym kątem molekuły porfiryn. Stawiali sobie pytanie: jak w sposób kontrolowany organizm używa tlenu? Włączyłem się w te prace i miałem to, co lubię: spektroskopię NMR, tj. metodę oraz fascynujący obiekt badań. Wspomniałem o tym, że my, chemicy, tworzymy obiekty, czyli cząsteczki w laboratorium. Teraz dodam, że wspaniałym przeżyciem jest zsyntetyzować związek, który jest ważny w naturze, cząsteczkę, która występuje, powiedzmy, w białku. Można ją potem badać spektroskopowo, zobaczyć różne cechy jej reaktywności, porównać z wynikami uzyskanymi przez kogoś, kto bada ją właśnie w białku i przekonać się, że jest to ta sama molekuła tlenu.

– Zgodność wyników poszukiwania w naturze i badania molekuł w laboratorium czyni te wyniki bardziej uniwersalnymi?
– Tak. I pozwala myśleć o wykorzystaniu tej wiedzy w dalszych badaniach zjawisk zachodzących w organizmie. Jest to także poszerzanie i umacnianie samych podstaw chemii – nauki o związkach pierwiastków.

– W Stanach był Pan pierwszy raz na przełomie lat 70. i 80., a „życie porfirynowe” trwa nadal?
– W połowie lat 80. zaczęła mnie intrygować możliwość modyfikowania centrum cząsteczki porfiryny. Oznaczało to lata żmudnych badań w laboratorium. Okazało się, że takie modyfikacje prowadzą do połączeń o wiele stabilniejszych niż występujące w naturze. Oczekiwaliśmy takiego rezultatu i nie muszę tłumaczyć, jak wielką sprawił nam satysfakcję. Miało to również pewien nieoczekiwany skutek. Naszymi pracami zainteresowali się ludzie z zupełnie innej dziedziny, zajmujący się usuwaniem tiofenu z ropy naftowej, dlatego, że tiofen jest elementem tych układów, jakie badaliśmy. Zaczęła się praca „szerszym frontem”, z udziałem większej liczby osób. Wtedy pojawiła się „odwrócona porfiryna”.

– Najważniejsza?
– Co jest najważniejsze – czas pokaże. Dla mnie to ważne, ale człowiek przywiązuje się do bardzo różnych rzeczy, czasem wedle kryteriów dość subiektywnych, a później okazuje się, że przekroczenie małego progu miało większe znaczenie niż przeskoczenie płotu.

– „Odwrócona porfiryna” to z pewnością próg już przekroczony. Przed jakim płotem stoi Pan teraz?
– Nie widzę przed sobą jednego płotu. Tamto odkrycie ośmieliło nas do rozmaitych modyfikacji cząsteczek porfiryn i te badania bardzo żywo się rozwijają. Zresztą nie tylko u nas. Jeden z moich współpracowników, dr Jacek Wojaczyński, bada układy, w których parę porfiryn łączy się ze sobą – one „rozmawiają, widzą się”, przekazują sobie elektrony albo fotony światła itd. Motywacja w tym przypadku jest również praktyczna – są hipotezy mówiące o tym, że takie oligoporfiryny będą mogły służyć jako elementy elektroniki molekularnej, np. do zapamiętywania czy przekazywania informacji. Być może zastąpią w niektórych zastosowaniach używane dzisiaj kryształy krzemu. Inny pomysł to otrzymanie układów molekularnych zachowujących się jak małe silniczki. Prace są znacznie zaawansowane.

– Czy interesuje się Pan zastosowaniami?
– Interesuje mnie jedno z ewentualnych zastosowań, ale przede wszystkim interesuje mnie „sama chemia” takiej sytuacji, gdy mamy obok siebie porfiryny o różnych rodzajach aktywności, tworzące całą „fabrykę”. Pytanie naukowe brzmi: czy byłaby to suma działalności poszczególnych molekuł, czy coś jakościowo, istotnie, nowego?

– Wiele zagadnień, jakimi zajmuje się Pan i kierowany przez Pana zespół, pojawiało się „nagle, z boku”, wraz z towarzyszącą pytaniom potrzebą sprawdzenia czegoś, co wydawało się niemożliwe. Myślę, że do tego potrzeba wyobraźni, intuicji i wiedzy...
– Wiedzy nieustannie poszerzanej i upartej pracy, setek razy powtarzanych eksperymentów. Im śmielsze założenie, tym dłużej i staranniej trzeba je weryfikować. Zwykle zakładaliśmy, i nadal to robimy, że rzeczywistość jest bogatsza niż jej opisy w literaturze naukowej. Wiele razy się to potwierdziło. Ogólna konkluzja jest taka: porfiryny mają „podwójne życie”. Wiedziano dawno, że pełnią rolę katalizatorów w procesach chemicznych. Nie wiedziano jednak, że zmodyfikowane porfiryny działają niejako „na własny rachunek”, ich role są także zmodyfikowane. Warto to badać, bo jest po prostu niezmiernie ciekawe. Należy to badać ze względu na zagadnienia biochemiczne, na rolę porfiryn w zjawiskach życiowych. We współpracy ze wspomnianą grupą Uniwersytetu Kalifornijskiego próbujemy poznać proces degradacji hemu w organizmie. Każdy z nas nieraz „nabił sobie siniaka” i obserwował, jak z granatowego robi się zielony, żółty, a potem blednie i znika. Są to przejawy bardzo interesującej chemii żelazoporfiryn. Owe barwy pochodzą od produktów rozkładu hemu.

– Kresu „porfirynowego życia” nie widać?
– Na szczęście, nie. Po pierwsze dlatego, że wielu zagadek dotąd nie wyjaśniono, po drugie dlatego, że pojawiają się wciąż nowe metody, coraz lepiej temu służące. Sprzężenie chemii, biochemii, katalizy, spektroskopii i wielu innych rzeczy, jest niezmiernie obiecujące.

– Dzieje się to na pograniczu tradycyjnych dyscyplin?
– Niektórzy mówią o chemii bionieorganicznej lub biochemii nieorganicznej, ale nazwa nie jest taka istotna, bo w nauce nie ma ostrych podziałów. Pracuję na Wydziale Chemii i czuję się nieorganikiem, co wcale nie przeszkadza mi interesować się chemią organiczną i fizyczną, dogadywać się z biochemikami.

– Tyle razy mówił Pan o przewidywaniu, o czymś wyobrażonym, że muszę spytać, czy były w Polsce jakieś tradycje badania porfiryn?
– Zapoczątkowali je u progu XX wieku dwaj wybitny uczeni: Marceli Nencki, patron instytutu w Warszawie i Leon Marchlewski, rektor UJ. Marchlewski wyjaśnił m.in. pokrewieństwo chlorofilu w roślinach z jedną z porfiryn w organizmach zwierzęcych. Dzisiaj środowisko nasze jest stosunkowo niewielkie, nie możemy w Polsce uprawiać wszystkich dziedzin. Istnieje pewna tradycja ośrodka wrocławskiego, mianowicie duże zainteresowanie chemią koordynacyjną i osiągnięcia w tym zakresie. Jest to, najogólniej mówiąc, perspektywa patrzenia na związki od strony jonu metalu, ale łącznie z ich częścią organiczną. Mówi się o „wrocławskiej szkole chemii koordynacyjnej”. W jej obrębie zajmujemy się chemią koordynacyjną porfiryn, która, moim zdaniem, najwięcej obiecuje. W zgłoszeniu na konkurs o subsydium, przedstawiając nasze zamierzenia, wymieniłem przede wszystkim ten kierunek.

– Wszystko, co Pan powiedział, w pełni, jak sądzę, uzasadnia decyzję jurorów konkursu, którzy, zgodnie z dewizą FNP, wspomagają „najlepszych, żeby byli jeszcze lepsi”.
– Zamiast wspomagają, powiedziałbym – stymulują. Dają szansę, żeby swobodnie (oddech konkurencji czujemy nieraz na plecach) rozejrzeć się, zobaczyć, gdzie są progi do przekroczenia i płoty do przeskoczenia. Trzeba podkreślić, że dzisiaj jest to rozglądanie się po całym świecie, w którym nie jesteśmy bynajmniej ubogimi krewnymi, ale rzeczywiście partnerami. Dzięki subsydium mogłem np. wysłać do Niemiec mojego współpracownika dlatego, że dowiedział się o czyjejś pracy nad zagadnieniem, które akurat go interesuje. Może ten kontakt zaowocuje przekroczeniem jakiegoś progu, ale z pewnością będzie inspirujący dla całego zespołu. Dodam, że ważny jest także efekt promocyjny, to, że nas zauważono, dobrze oceniono i że zrobiła to Fundacja. Uważam, że w Polsce środowisko naukowe bardzo potrzebuje ośrodków oceniających niezależnych od koniunktury politycznej, finansowej, jakiejkolwiek, ośrodków innych niż rządowe. FNP spełnia taką właśnie rolę i to jest cenne.

Rozmawiała 
Magdalena Bajer

Uwagi.