Cztery miliardy lat temu na Ziemi powstała pierwsza żywa cząsteczka. Nie było tlenu, a więc i warstwy ozonowej. Mocne światło jako promieniowanie UV decydowało o „być albo nie być”. Naukowcy odtwarzają te warunki, a pytaniom o początki życia towarzyszą odkrycia, które mogą ratować nam życie w przyszłości. Dr inż. Rafał Szabla, wyróżniony za wybitne osiągnięcia laureat programu START 2019 Fundacji na rzecz Nauki Polskiej, sprawdza, jakie zmiany zachodzą w DNA pod wpływem światła. Taka wiedza może udoskonalić terapie fotodynamiczne nowotworów.

Na początku było światło

Współcześnie większość promieniowania UV pochłania warstwa ozonu w atmosferze. Jednak na młodej Ziemi nie było ani tlenu ani ozonu. Światło wpłynęło w znaczny sposób na chemię, która mogła wytworzyć biocząsteczki. Chcę dowiedzieć się, jak to się działo ? tłumaczy naukowiec z Instytutu Fizyki PAN w Warszawie.

Te informacje mają, o dziwo, znaczenie praktyczne dla innych dziedzin nauki. Można je wykorzystać w chemii medycznej. Okazuje się bowiem, że DNA i białka należą do najbardziej fotostabilnych cząsteczek. Oznacza to, że zachowują swoje właściwości, mimo że są poddane działaniu promieni. Naukowcy uczą się tak zmieniać materiał genetyczny – na przykład komórek rakowych ? aby można je było zniszczyć poprzez naświetlanie.

Wydaje się, że takie badania to fantastyczna zabawa. Owszem, tak bywa. Dr Rafał Szabla wraz z międzynarodową grupą naukowców współtworzy „zabawkowy” model komórki, która mogłaby powstać na Ziemi. Głównie jednak zajmuje się opisem zjawisk z zakresu mechaniki kwantowej. Symuluje reakcje, jakie mogłyby zachodzić u zarania życia. Potrzebne mu obliczenia musi wykonywać jednocześnie kilka połączonych ze sobą komputerów w ramach tzw. klastra. Fotochemia cząsteczek to nauka, która bada zachowanie cząstek pod wpływem światła w trudnej do wyobrażenia skali. Naukowcy analizują zmiany zachodzące w niesłychanie krótkim czasie – podczas 10-12 sekundy czyli jednej milionowej milionowej sekundy.

Wujek oświecił

Inspiracją dla Rafała był wuj, nauczyciel pracujący w szkole podstawowej w małej miejscowości Łomnica Zdrój. Wuj uwielbiał doświadczenia. Dziesięcioletni Rafał nie mógł uwierzyć, że wystarczy posypać solą kostki lodu, żeby te stopniały, a jednocześnie temperatura wody spadła o 10 stopni Celsjusza!

To było tak fascynujące, że całe popołudnie powtarzałem doświadczenie i próbowałem, czy uda mi się uzyskać jeszcze niższą temperaturę i czy jest jakaś granica. Potem wujek tłumaczył mi, jak uzyskać wodór z kwasu. Były reakcje, w których próbówka głośno „szczekała” i mnóstwo innych ciekawych doświadczeń, które skłoniły mnie do czytania książek i eksperymentowania w domu – opowiada badacz.

Kiedy miał 13 lat, trafił na popularnonaukowy dokument o badaniu pochodzenia życia na Ziemi. Stamtąd dowiedział się o eksperymencie Stanleya Millera z 1953 roku, kiedy to uczony zmieszał w specjalnej aparaturze pierwiastki chemiczne, stworzył warunki panujące na młodej Ziemi i uzyskał… proste aminokwasy, z jakich zbudowane są białka w organizmach żywych. To wydarzenie na długo zapadło w pamięć nastolatka. Aż w końcu chemia i biotechnologa splotły się w pasję i pracę Rafała Szabli.

Dodatkową fascynacją badacza jest astrofizyka i astrochemia. Przejął też od swojego wuja pałeczkę popularyzatora. Jako student Politechniki Wrocławskiej organizował razem z kołem naukowym chemików wykłady popularnonaukowe, przeprowadzał doświadczenia dla młodzieży. Na Festiwalu Nauki tłumaczył, dlaczego kupka soli po podpaleniu zachowuje się jak wulkan. Jego ulubione doświadczenia wiążą się ze światłem, obserwatorzy uwielbiają, kiedy zlewka chemiczna nagle zaczyna świecić na niebiesko.

Czuła struna

Doktorat w Czechach nieco oddalił Rafała od popularyzacji nauki. Na razie podąża znów w tym kierunku razem z czteroletnim synkiem. Odpalają na podwórku rakiety, wysyłają w powietrze helikoptery.

Interesuje go natura, chce poznawać świat. Nasze rozmowy trwają bardzo długo, bo każde pytanie „dlaczego” rodzi kolejne pytanie „dlaczego” – śmieje się badacz. Z pomocą żony udaje mu się łączyć życie rodzinne z pracą, mimo że około 3 razy w roku musi być w Stanach Zjednoczonych. Uwielbiają być z dziećmi na spacerach w lesie…

Jego roczna córeczka jeszcze nie może wykonywać doświadczeń, za to uwielbia słuchać, jak tata gra na gitarze. Muzyka – fuzja wymagającego jazzu i rozrywkowego rocka, to ważny rozdział w życiu Rafała. Od dzieciństwa uczył się w szkole muzycznej, a jako student dostał się na drugi stopień do klasy gitary w Szkole Jazzu i Muzyki Rozrywkowej we Wrocławiu. Sztuka wymagała wielogodzinnych ćwiczeń. Studia – rzetelnej nauki. Nie było miejsca na ?świeczkę i ogarek?…

Musiałem na coś się zdecydować. Po ukończeniu trzeciej klasy zrezygnowałem z edukacji muzycznej. Postanowiłem wyjechać na wymianę studencką. Ale wciąż gram na gitarze, choć zbyt rzadko, żeby robić to zawodowo i grać jazz. Kiedyś niezwykle inspirował mnie Mike Stern, gitarzysta jazz rockowy. Obecnie gram muzykę rockową. Do tej pory jednak lubię słuchać jazzu, choćby fantastycznych płyt saksofonisty Joshuy Redmana. Zawsze mnie zaskakują – mówi muzyk improwizujący, alter ego pilnego naukowca.

I tak oto, na fali sukcesów naukowych, w życiu nieprzeciętnego człowieka, doskonale harmonizując z życiem rodzinnym, spotykają się światło i muzyka. W końcu wszystko jest falą. Nawet emocje związane z nadzieją, że w przyszłości wiedza o pochodzeniu biocząstek i o mechanizmach towarzyszących powstawaniu życia, posłuży praktycznym dziedzinom nauki.

Więcej informacji:

• O badaniach Rafała Szabli w serwisie Nauka w Polsce
• Stypendia START 2019 wręczone
• Animacja o programie START
• Strona programu START

Przypominamy również o możliwości wsparcia stypendystów START tutaj

#JestemStartowcem

Autorką tekstu jest red. Karolina Duszczyk 

Fot. Magdalena Wiśniewska-Krasińska