Krzysztof Ogiolda: W ramach Opolskiego Salonu Nauki pan profesor wygłosił w Centrum Aktywizacji Społecznej w Opolu wykład „O życiu jako zjawisku chemicznym”. Zanim jeszcze zdążyłem go wysłuchać, przypomniała mi się sytuacja z dzieciństwa. Mama, próbując mnie zachęcić do jedzenia, opowiadała, że mój organizm jest jak chemiczna fabryka. To, co jem, przetwarza się na to, czego organizm potrzebuje, a w dodatku w czasie jedzenia zrobi mi się ciepło. Mama nie była chemikiem, więc się upewniam, czy to była dobra intuicja?
Prof. Jacek Lipok: Zdecydowanie tak. Od momentu, w którym zaczynamy przeżuwać pokarm, działają enzymy trawienne, najpierw te obecne w ślinie, które działają w środowisku zasadowym. Zaczynamy przetwarzać substancje chemiczne, które stanowią składniki żywności, potem pokarm wędruje w kierunku żołądka, gdzie zachodzą kolejne przemiany chemiczne. W ustach, jak powiedziałem, mamy środowisko zasadowe. W żołądku – środowisko kwasowe. Następuje tu hydroliza kwasowa, czyli reakcja, która przebiega z udziałem wody i rozpuszczonych w niej substancji. W jej wyniku powstają nowe związki chemiczne, których cząsteczki są mniejsze niż te, które dotarły do żołądka. Żołądek jest więc reaktorem chemicznym.
A co dzieje się dalej?
– Najciekawsze rzeczy dzieją się w jelitach zasiedlonych przez mikroorganizmy, głównie bakterie tworzące mikrobiom jelitowy. Przez wiele lat nie uświadamialiśmy sobie, jak bardzo pożyteczną rolę pełnią. Organizmy te prowadzą własny metabolizm i produkują związki, które nasz organizm wykorzystuje. Dlatego też substancje te są transportowane przez błony śluzowe, włączane w krwioobieg. A później rozprowadzane po całym organizmie. W jelitach zachodzą bardzo subtelne przemiany chemiczne. Sprawiają one, że powstają precyzyjnie zdefiniowane substancje, wykorzystywane do różnych celów, w różnych częściach organizmu.
A co z ciepłem, które odczuwamy jedząc?
– Efektem wielu reakcji chemicznych zachodzących w naszym organizmie jest wydzielanie się ciepła. W związku z tym każda reakcja ma swoją specyfikę. Czasem musimy podgrzać probówki, żeby reakcja się rozpoczęła. Czasem wystarczy zmieszać reagenty. I czujemy ciepło wydzielające się w toku reakcji. Wracając do ciepła i jedzenia, to jest duże uproszczenie. Ponieważ w procesie trawienia powstają składniki, które dalej uczestniczą w przemianach chemicznych, w wyniku których powstaje ciepło. Często są to związki, które docierając do każdej komórki są nośnikami energii. Ciepło nie powstaje w jednym miejscu, np. w żołądku, jak w kotle pieca.
W czasie dyskusji po wykładzie jeden ze słuchaczy postawił problem „wszechwładnej chemii”, która tak się w naszym życiu rozpanoszyła, że nauczyliśmy się jeść byle co. Czasem nie wiadomo, czy zakłady produkujące żywność jeszcze nas żywią, czy już trują. Słuchając go, pomyślałem, o tzw. chińskich zupkach, które wiele osób, zwłaszcza dzieci, lubi…
– Chemia nie jest wszechwładna. Mimo to w świetle naszej dyskusji z pewnością jest wszechobecna. Dlatego, że bez niej nie można mówić o istnieniu dowolnego bytu materialnego. A tym bardziej świata przyrody. Więc jeśli cokolwiek jest zbudowane z materii złożonej z atomów i cząsteczek, ma swój wymiar chemiczny.
To może jednak jest wszechwładna?
– Nie, bo ona nie wkroczyła nagle do naszego życia, ona już była i stała się istotą życia, jako zjawiska występującego w świecie przyrody. Problem dotyczy nie samej obecności, ale wykorzystania chemii. Jesteśmy bombardowani sloganami typu: Nie jedzcie tego czy owego, bo to sama chemia. Takie słowa skłaniają do bycia ostrożnym. A ja nie znam pożywienia, w którym nie ma chemii. Nawet najzdrowsze pieczywo jest pieczone ze zmielonych nasion roślin. A one zawierają całą gamę związków chemicznych.
Ale nie taką chemię mają chyba na myśli ci, co nas przed nią ostrzegają.
– Istotą problemu jest to, jakiego typu związki chemiczne. Do tego w jakim celu zostały dodatkowo wprowadzone do tego, co spożywamy. I w jakim stężeniu występują i jak są metabolizowane. Mamy do czynienia z pewnym procesem. Już tysiące lat temu nasi przodkowie podejmowali różne działania, by mniej żywności się marnowało. Suszenie, solenie lub wędzenie były rozpowszechnionymi sposobami konserwowania żywności. My oficjalnie odrzuciliśmy wędzenie dymem. Natomiast sól to druga obok cukru „biała śmierć”. Proszę pamiętać, zdrowy rozsądek jest zawsze najlepszym drogowskazem.
Ale obawiamy się, chyba słusznie, w perspektywie zdrowego jedzenia tej chemii, której używa się u początku produkcji i przetwarzania żywności, czyli na polach?
– W produkcji rolniczej powinniśmy rozróżniać dwie grupy substancji reprezentujących tę „chemię”: nawozy i regulatory wzrostu, które zwiększają plonowanie oraz środki ochrony roślin, których stosowanie zapobiega nadmiernym stratom plonu. To skala produkcji – konieczność wyżywienia rosnącej liczby ludzi oraz hodowanych zwierząt wymusza stosowanie tych substancji. Ważne jednak, żeby czynić to świadomie i odpowiedzialnie. Także w tym przypadku jestem daleki od demonizowania wszechwładnej chemii. Przecież to my ludzie, wykorzystując niewłaściwie zdobycze współczesnej chemii kreujemy jej negatywny wizerunek, działając z premedytacją kosztem innych. Na przykład ktoś chce więcej zarobić sprzedając więcej plonów, to choć jest informacja, że powinien uprawę opryskać tylko jeżeli jest rzeczywista potrzeba, zrobi to tak czy inaczej. Bez diagnozy. Dlatego, że będzie uważał, że przynajmniej nic mu tej uprawy „nie zeżre”. A potem spotykamy się z sytuacją, że „rolnik” mówi, że on tego, co zebrał z takiego pola, nie będzie jadł, to jest na sprzedaż. Podobne myślenie pozwala niektórym z nas wrzucać do pieca niemal wszystko co palne. Przecież komin jest na dachu mojego domu, więc ja tego nie wdycham. A sąsiad? Jego problem. To nie jest wina chemii. Chemia i tutaj jest neutralna. Jako narzędzie jest jak młotek leżący na stole warsztatowym. Ani dobra, ani zła. Dopiero w rękach złego człowieka może być nawet narzędziem zbrodni.
Procesy chemiczne wiążą się ściśle nie tylko z naszym odżywianiem. Ale także z ludzką miłością i związanymi z nią pragnieniami i wyborami…
– Organizmy komunikują się ze sobą także za pomocą związków chemicznych, które wydzielają. Po to, by te związki mogły zostać odpowiednio rozpoznane i zadziałać w organizmie, który je odbiera, muszą istnieć specjalne receptory. Są takie substancje, które my ludzie – obu płci – wytwarzamy jako metabolity i wydzielamy na zewnątrz ciała, najczęściej na skórę. I wszyscy – zarówno kobiety, jak i mężczyźni, jesteśmy wyposażeni w receptory tych związków.
To wtedy, kiedy mężczyzna tuląc kobietę, mówi jej: Ładnie pachniesz kochanie?
– To jest zapach absolutnie unikatowy, wyrafinowana chemia. Wzajemne dopasowanie, czyli rozpoznanie przez oboje uczestników sygnału wywołanego przez grupę związków chemicznych, które w określonym stężeniu i momencie docierają do receptorów. To inicjuje cały szereg procesów, które kończą się przemianami zachodzącymi w mózgu. Wydzielają się substancje np. oksytocyna, które sprawiają, że dobrze się czujemy. Wtedy chcemy, by ta chwila trwała. Nazywamy to chemicznym zauroczeniem.
To czy my w ogóle świadomie wybieramy drugą osobę jako tą kochaną? A może chemia robi to niejako za nas?
– Ilekroć mam okazję, podkreślam: Początek – aktywacja receptorów i zauroczenie to jest chemia. Natomiast miłość jest uczuciem zbyt złożonym, by zależało ono tylko od nawet najbardziej wyrafinowanych związków chemicznych. To jest wejście w sferę psychiki, zmiana systemu wartości itd. O chemii będziemy mówić w fazie zauroczenia. Natomiast jeśli nasze relacje ograniczą się jedynie do tego, prawdziwe uczucie się nie rozwinie. Zauroczenie może być zalążkiem pięknej miłości. Mimo to uważam, że kształtowanie tego uczucia wymaga już naszych świadomych wyborów i złożonych decyzji.
Mówi się, że wydzielamy naturalne feromony. Co to takiego?
– Są to substancje wydzielane przez organizmy i działające na inne organizmy tego samego gatunku. Mogą wywoływać niemal natychmiastowe zmiany zachowania. Z drugiej strony mogą też zmieniać metabolizm i gospodarkę hormonalną organizmów przez dłuższy okres czasu. Mają różny charakter chemiczny w zależności od środowiska życia. Dla organizmów żyjących na lądzie np.: owadów, ptaków, także nas ludzi, feromony są substancjami przynajmniej częściowo lotnymi, które mogą rozprzestrzeniać się w powietrzu. Ale jeśli mówimy o organizmach wodnych, np. rybach, algach, ich feromony rozpuszczają się w wodzie by mogły być transportowane.
Kiedy wychodziłem z domu na wykład pana profesora, mój pies patrzył na mnie wzrokiem pełnym przywiązania. Jego wierność też ma „swoją chemię”?
– Międzygatunkowe oddziaływania chemiczne są przedmiotem wielu badań w obszarze chemii ekologicznej. A konsekwencje takich oddziaływań są często bardziej złożone i niezwykle użyteczne. Wspomnę tylko o antybiotykach z grupy penicylin. W naturze zabezpieczają rozwój kolonii grzyba przed porastaniem przez bakterie, a uratowały miliony ludzkich istnień. Wracając jednak do pytania. Osobiście nie prowadziłem tego typu badań. Mimo to istnieją wyniki doświadczeń, które wskazują, że takie chemiczne relacje pomiędzy człowiekiem i jego ulubieńcem są możliwe. Tym bardziej, że chodzi o psy, które podobnie jak my są ssakami. Stąd wiele aspektów metabolizmu jest bardzo zbliżonych. Oddziaływania receptorowe są również podobne co do istoty procesu. Często zresztą mówimy, że zwierzęta intuicyjnie wyczuwają, czego od nich oczekujemy. Sądzę, że ta intuicja ma także swój wymiar chemiczny. Dlatego nasz nastrój jest manifestowany stanem metabolicznym. A psy świetnie czytają sygnały pozawerbalne, Między innymi naszą mimikę i profil chemiczny. Mają znacznie czulszy węch niż ludzie. To z kolei wskazuje, że ich system receptorów jest również lepiej rozwinięty. W związku z tym chemia może mieć tu także istotne znaczenie.
Jakieś 10 lat temu w jednym z ogólnopolskich tygodników czytałem tekst o „chemii wiary”. O tym, że część osób ma mózg bardziej podatny na przeżycia mistyczne niż inni…
– Nie znam wyników badań naukowych na ten temat. Ale sama teza jest intrygująca. Podobnie jak kwestia hipnozy, o którą pytał jeden z uczestników wykładu. Jeżeli przyjąć, że hipnoza jest rzeczywistym, fizjologicznym stanem organizmu, to uważam, że dzisiejszy poziom analityki chemicznej i biomedycznej pozwoliłby na zbadanie zmian w mózgu osoby poddanej hipnozie. Jeśli hipnoza kojarzy się ze stanem głębokiego relaksu, to substancje, które temu relaksowi od strony chemicznej towarzyszą, powinny pojawić się w wyższym stężeniu. To jest intrygujące zagadnienie.
Można sobie wyobrazić, że istnieje chemiczne podłoże altruizmu. Właściwego ludziom, ale czasem także zwierzętom?
– Szukając odpowiedzi na te pytania, dobrze by było stworzyć interdyscyplinarne zespoły, w których pracowaliby razem chemicy, psychologowie, fizjologowie, lekarze i behawioryści.
Na wykładzie mówił pan, że nie ma już nauki w pojedynkę…
– Odnosiłem się do nauk eksperymentalnych i do problemów nie mieszczących się merytorycznie w jednej dyscyplinie naukowej. Chociaż zdarzają się monoautorskie prace teoretyczne i sporadycznie eksperymentalne. Bywa, że jedna osoba jest twórcą nowej koncepcji badań. Jednak, żeby rozwinąć ideę, szczególnie taką, która nie mieści się w ramach jednej dyscypliny, tworzymy interdyscyplinarne zespoły naukowe. Wtedy ścierają się odmienne punkty widzenia i powstaje twórczy ferment. Nauka najlepiej się wtedy rozwija.
Czasem złożone z przedstawicieli nauk na pozór dość odległych. W czym chemik może współpracować z prawnikiem?
– Na przykład w sprawach, w których istotną rolę odgrywają dowody materialne. Aby dowieść prawdziwości pewnych tez, potrzeba tzw. „twardych dowodów”. Dostarczają ich wyniki zobiektywizowanych pomiarów, które są domeną nauk eksperymentalnych. Chemicy bywają biegłymi. Albo ekspertami sądowymi. Jako specjaliści pomagają też w udowodnieniu obecności pewnych substancji. Wyobraźmy sobie, że osoba, która popełnia przestępstwo. Starała się też zatrzeć ślady. Jednak trudno usunąć ślady tak rzetelnie, żeby nic nie zostało. I wtedy zaczyna się praca chemików. Oni posługując się specjalnymi metodami poszukują np. DNA sprawcy, śladów krwi, płynów ustrojowych, fragmentów tkanek, specyficznych substancji, nietypowych materiałów itp. W ten sposób dostarczają dowodów.
Fotowoltaika, którą wielu z nas ma na dachach domów, jest naśladowaniem procesów, które znamy z przyrody, z życia organizmów?
– W tym przypadku jest to analogia do procesu fotosyntezy. W w nim zamienia się energię światła naszej gwiazdy dziennej – Słońca. W przypadku fotowoltaiki w prąd elektryczny. W przypadku organizmów, finalnie powstają wysokoenergetyczne związki chemiczne.
Które organizmy w tym procesie naśladujemy?
– Wszystkie te, które prowadzą proces fotosyntezy i które posiadają systemy barwników absorbujących światło, czyli sinice – bakterie fotosyntezujące, rośliny lądowe i wodne oraz niektóre protisty.
SYLWETKA
Prof. dr hab. Jacek Lipok to kierownik Katedry Farmacji i Chemii Ekologicznej Instytutu Chemii Uniwersytetu Opolskiego, członek Prezydium Zarządu Głównego Polskiego Towarzystwa Chemicznego oraz Zespołu Analizy Farmaceutycznej, Biomedycznej i Produktów Naturalnych Komitetu Chemii Analitycznej Polskiej Akademii Nauk.
***
Odważne komentarze, unikalna publicystyka, pasjonujące reportaże i rozmowy – czytaj w najnowszym numerze tygodnika „Opolska”. Do kupienia w punktach sprzedaży prasy w regionie oraz w formie e-wydania.