Trzej wybitni uczeni – prof. Marcin Nowotny, prof. Bartosz Grzybowski i prof. Adam Łajtar – zostali laureatami Nagród Fundacji rzecz Nauki Polskiej. Najważniejsze wyróżnienie naukowe w Polsce przyznano po raz 31.
Nagrodami Fundacji na rzecz Nauki Polskiej honorowane są osoby ze szczególnymi osiągnięciami i odkryciami naukowymi, które przesuwają granice poznania i otwierają nowe perspektywy poznawcze, wnoszą wybitny wkład w postęp cywilizacyjny i kulturowy naszego kraju oraz zapewniają Polsce znaczące miejsce w podejmowaniu najbardziej ambitnych wyzwań współczesnego świata. Wysokość nagrody wynosi 200 tys. zł.
Nagrody FNP przyznawane są od 1992 r. Do grona dotychczasowych 110 laureatów dołączyło właśnie trzech kolejnych (w tej edycji nie przyznano nagrody w obszarze nauk matematyczno-fizycznych i inżynierskich).
Prof. Marcin Nowotny, szef Laboratorium Struktury Białka w Międzynarodowym Instytucie Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie, otrzymał nagrodę w obszarze nauk o życiu i o Ziemi za wyjaśnienie molekularnych mechanizmów rozpoznawania uszkodzeń DNA oraz ich naprawy.
Opisał strukturę, scharakteryzował funkcję i wyjaśnił mechanizm działania kilku kluczowych dla biologii komórki białek i kompleksów białkowych, które wchodzą w interakcje z kwasami nukleinowymi i uczestniczą w naprawie DNA. Jedną z grup enzymów uczestniczących w naprawie DNA, którą opisał prof. Nowotny, są tzw. resolwazy, czyli białka zaangażowane w jedną ze ścieżek naprawy DNA – tak zwaną rekombinację homologiczną DNA. Jest to ważny proces zachodzący w komórkach wszystkich organizmów zawierających DNA, od wirusów po ludzi, polegający na wymianie pewnych fragmentów DNA pomiędzy dwoma homologicznymi (podobnymi lub identycznymi) cząsteczkami tego kwasu. Rekombinacja homologiczna jest uniwersalnym, wszechobecnym mechanizmem stosowanym przez komórki m.in. do dokładnej naprawy pęknięć obu nici DNA, które są wyjątkowo niebezpieczne dla komórki. Aby spełniła swoje zadania, nie może być niedokładna ani powodować mutacji. W swoich badaniach prof. Nowotny do określania struktury białek i ich kompleksów z DNA wykorzystuje najnowsze metodologie biochemiczne w połączeniu z krystalografią rentgenowską, a ostatnio także mikroskopią elektronową w reżimie kriogenicznym (cryo-EM).
Badania naukowe, dotyczące działania białek naprawiających DNA, nie tylko zwiększają nasze zrozumienie tego, co dzieje się wewnątrz komórek, ale mają też duże znaczenie praktyczne. Ponieważ uszkodzenia DNA przyczyniają się do powstawania i rozwoju m.in. nowotworów i chorób neurozwyrodnieniowych, białka naprawiające te uszkodzenia i utrzymujące stabilność genomu, mogą stać się celami do tworzenia leków, skutecznych w leczeniu tych chorób. Z drugiej strony, wiadomo że komórki nowotworowe mają zakłócone mechanizmy naprawy DNA, przez co są bardziej wrażliwe na jego uszkodzenia, nie potrafią sobie z nimi radzić i umierają. Wiele z obecnie stosowanych leków przeciwnowotworowych uszkadza DNA i w ten sposób doprowadza do śmierci komórek nowotworowych. Możliwość jeszcze mocniejszego zablokowania mechanizmów naprawczych w komórkach nowotworowych, zwiększyłaby skuteczność działania leków onkologicznych. Jest to stosunkowo nowa koncepcja i obiecująca ścieżka rozwoju leków przeciwnowotworowych.
Prof. Bartosz Grzybowski z Instytutu Chemii Organicznej PAN w Warszawie i Ulsan National Institute of Science and Technology w Ulsan w Republice Korei został wyróżniony w obszarze nauk chemicznych i o materiałach za opracowanie i empiryczną weryfikację algorytmicznej metodyki planowania syntezy chemicznej.
Jest jednym z pierwszych naukowców na świecie zajmujących się chemią organiczną, który uznał, że nadszedł czas na wykorzystanie metod obliczeniowych i opracowanie narzędzi, które mogą przewidzieć realne i wyraźnie lepsze drogi do syntezy trudnych cząsteczek organicznych. Ideę tę rozwijał przez kilkanaście lat, od czasów doktoratu na Uniwersytecie Harvarda, efektem czego było stworzenie, opartego o teorię sieci, sztuczną inteligencję i głębokie uczenie maszynowe (deep learning), jak również elementy chemii kwantowej, oprogramowania Chematica oraz Allchemy. To programy, które gromadzą i uczą się ogromnej liczby typów reakcji chemicznych i ich powiązań, a następnie znajdują optymalne ścieżki syntezy pożądanych związków. Dzięki dostępowi do katalogów firm produkujących związki chemiczne, algorytmy te są m.in. w stanie wskazać drogę najprostszej syntezy konkretnego złożonego związku z tanich i łatwo dostępnych substratów. Potrafią też zaplanować syntezy bardzo skomplikowanych i nigdy przedtem nieotrzymanych związków naturalnych, a dla wcześniej syntezowanych cząsteczek, potrafią wskazać rozwiązania „obchodzące” istniejące patenty. To prawdziwy przełom w tej dziedzinie – metodyka opracowana przez prof. Grzybowskiego prowadzi do osiągnięcia pożądanego celu, jakim są skuteczne i wydajne drogi otrzymywania cząsteczek, których synteza w innym przypadku wydawałaby się prawie niemożliwa. Chematica i Allchemy to swojego rodzaju „kolektywny mózg chemiczny”, który nie tylko planuje optymalne ścieżki syntezy, ale znajduje też reakcje typu „one-pot” (czyli zachodzące w jednym naczyniu reakcyjnym). Sprzyja to ekonomizacji całego procesu. Oprogramowanie znalazło już zastosowanie w przemyśle i jest obecnie wykorzystywane w co najmniej 30 globalnych firmach chemicznych i farmaceutycznych.
Największą praktyczną wartością opracowanej metodologii jest znalezienie realnych i opłacalnych dróg otrzymywania skutecznych i wysokiej jakości farmaceutyków do leczenia obecnie nieuleczalnych chorób. Drugim, równie ważnym, zastosowaniem jest planowanie syntez, tak by w jak największym stopniu wykorzystać odpady z jednych procesów jako materiały do innych – w ten sposób wpisując się w światowe zapotrzebowanie na „chemię zieloną” i „chemię zamkniętego obiegu”. Dodatkowo algorytmy nie ograniczają się tylko do planowania syntez z użyciem już istniejącej wiedzy chemicznej. Odpowiednio poinstruowane maszyny potrafią uczyć się tzw. kroków mechanistycznych, które odwzorowują elementarne ruchy elektronów, będące podstawą każdej reakcji chemicznej. Łącząc takie elementarne kroki, Allchemy jest w stanie odkrywać zupełnie nowe typy reakcji.
Prof. Adam Łajtar z Wydziału Archeologii Uniwersytetu Warszawskiego został laureatem w obszarze nauk humanistycznych i społecznych za interpretację źródeł epigraficznych, ukazującą religijne i kulturowe aspekty funkcjonowania średniowiecznych społeczności zamieszkujących Dolinę Nilu.
Specjalizuje się w papirologii (czyli nauce zajmującej się badaniem rękopisów sporządzonych na papirusie) oraz epigrafice (czyli dyscyplinie badawczej, która ma za przedmiot odczytywanie i analizowanie napisów – inskrypcji – wykonanych na materiałach twardych, takich jak kamień, metal czy drewno). Jego osiągnięcie polega na zadokumentowaniu, odczytaniu i zinterpretowaniu pod względem językowym, religijnym, społecznym i kulturowym blisko tysiąca inskrypcji, znajdujących się na ścianach tzw. Górnego Kościoła w Banganarti (Sudan Północny), odkrytego blisko dwadzieścia lat temu przez polskich archeologów. W czasach średniowiecznych Banganarti było ufortyfikowaną osadą, położoną około 10 kilometrów na południe od Dongoli, stolicy chrześcijańskiego królestwa Makurii. Centrum osady zajmował kościół. Początkowo był to tzw. Dolny Kościół, a następnie, po jego zniszczeniu w połowie XI wieku, wybudowany na jego ruinach Górny Kościół, który funkcjonował prawdopodobnie do około 1500 roku. Patronem Górnego Kościoła był Archanioł Rafał, czczony jako opiekun i wspomożyciel ludzi we wszelkiego rodzaju trudnościach, szczególnie problemach zdrowotnych, oraz ich pośrednik przed Bogiem. Innym, wyraźnie widocznym aspektem kultu Archanioła Rafała w Banganarti, była opieka nad makurycką rodziną królewską, rezydującą w pobliskiej Dongoli. Kościół w Banganarti był miejscem wiecznego spoczynku dla co najmniej jednego króla Makurii. Ocalałe wewnętrzne ściany kościoła pokryte są malowidłami oraz inskrypcjami, datowanymi na XII-XIV wiek. Absolutna większość z tych inskrypcji to graffiti wyryte w tynku pokrywającym ściany budowli przez wiernych odwiedzających to miejsce kultu jako wyraz ich pobożności, materialne świadectwo ich obecności przed Bogiem i zanoszonych do Niego modlitw. Inskrypcje z Banganarti są wspaniałym świadectwem kultury literackiej i życia duchowego mieszkańców chrześcijańskiej Nubii, zaś zawarte w nich informacje o autorach dostarczają kapitalnych danych do rekonstrukcji ich życia społecznego.
Większość inskrypcji z Banganarti zredagowana została pro grecku, tj. w języku sakralnym chrześcijan nubijskich, zaadoptowanym w czasach chrystianizacji Nubii w VI wieku i używanym, z licznymi modyfikacjami, do końca istnienia chrześcijańskiej kultury nubijskiej. Obok nich występują napisy w lokalnym języku staronubijskim oraz takie, w których oba języki – greka i staronubijski – ulegają zmieszaniu, czasami w obrębie tej samej wypowiedzi. Odczytanie tak zredagowanych tekstów wykracza daleko poza kompetencje filologa specjalizującego w jednym z tych dwóch języków. Dodatkową trudnością jest często niezadowalający stan zachowania napisów, posługiwanie się przez piszących skrótowymi formami wypowiedzi, a także nasza niedoskonała znajomość kontekstu historycznego, religijnego i kulturowego. Pomimo tych trudności, prof. Łajtar doskonale poradził sobie z materiałem. Dokonał wzorcowej edycji inskrypcji, obejmującej opis ich strony materialnej, transkrypcję w języku oryginału, tłumaczenie oraz komentarz. Edycję inskrypcji zaopatrzył w bogaty materiał ilustracyjny, składający się w dużej mierze z wykonanych własnoręcznie odrysów. W oparciu o edycję wyprowadził rekonstrukcję życia społecznego, religijnego i kulturowego chrześcijańskich społeczności zamieszkujących dolinę Nilu środkowego, którą umieścił na szerokim tle dziejów i kultury wschodniej części basenu Morza Śródziemnego w czasach średniowiecznych. Efektem tej pracy jest książka „A Late Christian Pilgrimage Centre in Nubia: The Evidence of Wall Inscriptions in the Upper Church at Banganarti”.
Uroczystość wręczenia nagród odbędzie się 7 grudnia i będzie transmitowana online na kanale FNP na YouTube.
Nagroda Fundacji na rzecz Nauki Polskiej jest nagrodą indywidualną, przyznawaną przez Radę FNP w drodze konkursu w czterech obszarach: nauk o życiu i o Ziemi, nauk chemicznych i o materiałach, nauk matematyczno-fizycznych i inżynierskich oraz nauk humanistycznych i społecznych. Kandydatów i kandydatki do tego wyróżnienia zgłaszają wybitni przedstawiciele i przedstawicielki nauki zaproszeni imiennie przez Zarząd i Radę Fundacji. Rada FNP pełni rolę Kapituły konkursu i dokonuje wyboru laureatów na podstawie opinii niezależnych ekspertów i recenzentów – głównie z zagranicy – oceniających dorobek kandydatów i kandydatek.
MK, źródło: FNP, fot. Magdalena Wiśniewska-Krasińska