Naukowcy potwierdzili 67-letnią hipotezę. „Niemożliwe” odkrycie

Zespół naukowców z University of California Riverside potwierdził hipotezę, która została określona w 1958 r. przez Ronalda Breslowa, amerykańskiego chemika i dotyczyła witaminy B1. Nowe odkrycie może mieć duży wpływ na proces wytwarzania m.in. leków.

Publikacja: 04.05.2025 15:00

Zespół naukowców potwierdził biochemiczną hipotezę, która może mieć wpływ na proces produkcji leków

Zespół naukowców potwierdził biochemiczną hipotezę, która może mieć wpływ na proces produkcji leków i paliwa

Foto: Adobe Stock

Ronald Breslow, chemik z Columbia University, w 1958 r. wysunął hipotezę, że witamina B1 może przekształcić się w karben, aby napędzać przemiany biochemiczne w organizmie. Mimo że naukowiec przedstawił swój pomysł w przekonujący sposób, karbeny były uznawane za bardzo niestabilne cząsteczki, zwłaszcza w wodzie. W związku z tym przez lata nikt nie potrafił udowodnić, że faktycznie istnieją w środowisku biologicznym.

Zespół naukowców dokonał niemożliwego

Karben to cząsteczka zawierająca atom węgla z sześcioma elektronami walencyjnymi. Tymczasem, aby węgiel zachował stabilność, musi mieć wokół siebie osiem elektronów. Z powodu swojej budowy karben jest chemicznie niestabilny, wysoce reaktywny i natychmiast rozkłada się w wodzie. Naukowcy już od wielu lat podejrzewali, że witamina B1 może tworzyć w naszych komórkach strukturę podobną do karbenu, aby przeprowadzać ważne procesy w organizmie. Problemem była jednak reaktywność i niestabilność cząsteczki, a zważywszy na to, że ciało człowieka w większości składa się z wody, nie było wiadomo, jak może wyglądać ten proces.

W najnowszym badaniu naukowcom udało się osiągnąć coś, co przez długi czas było uważane za niemożliwe, a mianowicie ustabilizować reaktywną cząsteczkę w wodzie. To jednak nie wszystko. Badacze nie tylko wytworzyli stabilny karben w wodzie, ale również go wyizolowali, a następnie zamknęli w probówce i obserwowali przez miesiące. Okazało się, że cząsteczka pozostała w nienaruszonym stanie. Artykuł na temat ich odkrycia został opublikowany w „Science Advances”.

Czytaj więcej

Szympansom bliżej do zachowań ludzi, niż nam się wydawało. Nowe wyniki badań

„To pierwszy raz, kiedy ktoś był w stanie zaobserwować stabilny karben w wodzie. Ludzie uważali to za szalony pomysł. Ale okazuje się, że Breslow miał rację” – powiedział Vincent Lavallo, profesor chemii na UC Riverside i jeden z autorów artykułu.

W jaki sposób badaczom udało się ustabilizować reaktywną cząsteczkę?

Naukowcom udało się ustabilizować karben dzięki obudowaniu go specjalnym „pancerzem”. W praktyce badacze zsyntezowali w laboratorium cząsteczkę, której zadaniem była ochrona reaktywnego karbenu przed wodą i innymi cząsteczkami. W ten sposób powstała stabilna struktura, którą można było zbadać za pomocą spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego i krystalografii rentgenowskiej. Dzięki temu naukowcy udowodnili, że karbeny faktycznie mogą istnieć w wodzie. Pokazuje to również, że witamina B1 może przyjąć tę formę, aby pełnić swoje funkcje w organizmie.

Czytaj więcej

Naukowcy zbadali szkielet rzymskiego gladiatora. Przełomowe wyniki analiz

Odkrycie naukowców nie tylko rozwiązuje niemal 70–letnią biochemiczną zagadkę, ale może mieć również zastosowanie przemysłowe. Możliwość stabilizacji karbenów w wodzie prawdopodobnie pozwoli zastąpić nimi bardziej toksyczne i niebezpieczne substancje w reakcjach chemicznych. To z kolei w przyszłości przełoży się na czystszą, tańszą, wydajniejszą i bardziej ekologiczną produkcję wyrobów farmaceutycznych oraz paliw. 

„Woda jest idealnym rozpuszczalnikiem – jest jej pod dostatkiem, jest nietoksyczna i przyjazna dla środowiska. Jeśli uda się nam sprawić, aby te silne katalizatory działały w wodzie, będzie to duży krok w kierunku bardziej ekologicznej chemii” – powiedział chemik Varun Raviprolu z University of California w Los Angeles, jeden z autorów badania.

Wiedza, że takie cząsteczki jak karben mogą być generowane i przetrwać w wodzie, przybliża naukowców do naśladowania rodzaju chemii, która zachodzi naturalnie w komórkach człowieka. Profesor Lavallo przyznał, że istnieją jeszcze inne reaktywne związki, których nigdy nie udało się wyizolować. Być może dzięki zastosowaniu podobnych strategii, w końcu uda się je zobaczyć i zbadać. Naukowcy chcą również sprawdzić, dlaczego zastosowanie „pancerza” zmniejszyło reaktywność cząsteczki.

Ronald Breslow, chemik z Columbia University, w 1958 r. wysunął hipotezę, że witamina B1 może przekształcić się w karben, aby napędzać przemiany biochemiczne w organizmie. Mimo że naukowiec przedstawił swój pomysł w przekonujący sposób, karbeny były uznawane za bardzo niestabilne cząsteczki, zwłaszcza w wodzie. W związku z tym przez lata nikt nie potrafił udowodnić, że faktycznie istnieją w środowisku biologicznym.

Zespół naukowców dokonał niemożliwego

Pozostało jeszcze 89% artykułu
Materiał Partnera
Wzór na sprawiedliwość. Jak matematyka może usprawnić budżet obywatelski?
Nauka
Naukowcy zaobserwowali „piractwo lodowe” na Antarktydzie. Zachodzi szybciej, niż sądzono
Nauka
Przełomowe odkrycie naukowców dotyczące szpaków. Podważa wcześniejsze twierdzenia
Materiał Promocyjny
Budujemy cyfrową tarczę bezpieczeństwa surowcowego
Materiał Partnera
Fajans w dyplomacji. Jak ceramika z Włocławka zaistniała w polityce kulturalnej PRL?
Materiał Promocyjny
Między elastycznością a bezpieczeństwem