Najpierw zobaczył światło, którego nikt nie chciał zobaczyć

9 sierpnia 1945 roku Osamu Shimomura miał szesnaście lat i pracował w fabryce około 15 kilometrów od Nagasaki. Nauki szkolnej właściwie już wtedy nie było, bo uczniów zmobilizowano do pracy na rzecz wojennego przemysłu. Tego ranka zobaczył lecące w stronę miasta bombowce, a chwilę później przez okna fabryki wdarł się błysk tak silny, że na kilkadziesiąt sekund przestał widzieć. Potem przyszła fala uderzeniowa, a kiedy wracał do domu, zaczął padać „czarny deszcz”. Jego biała koszula zrobiła się szara. Babcia natychmiast kazała mu się wykąpać i Shimomura po latach przypuszczał, że być może właśnie ten odruch ograniczył skutki skażenia. Pierwsze wielkie światło w jego biografii oznaczało zniszczenie. Drugie, wiele lat później, miało pomagać podglądać samo życie.

Po wojnie wcale nie czekała na niego prosta droga do kariery naukowej. W latach 1946-1947 próbował dostać się do trzech uczelni i trzy razy został odrzucony. Jego szkolne wyniki były słabe, co trudno uznać za wielką niespodziankę, skoro ostatni rok szkoły spędził głównie w fabryce. Dopiero w 1948 roku przyjęto go do Nagasaki Pharmacy College, działającego prowizorycznie w dawnych wojskowych barakach, ponieważ wcześniejsze budynki uczelni zniszczyła bomba atomowa. Nie marzył nawet szczególnie o farmacji. Po prostu była to możliwość, która się pojawiła. Trzy lata później ukończył szkołę jako najlepszy student swojego rocznika. Jest w tym pewna elegancka ironia – oceny na świadectwie, przez które nie chciały go trzy uczelnie, najwyraźniej nie był problemem. Problemem był sposób, w jaki go wcześniej oceniano.

Dziesięć miesięcy nad substancją, której inni nie potrafili ujarzmić

Prawdziwa naukowa przygoda zaczęła się w laboratorium profesora Yoshimasy Hiraty na Uniwersytecie w Nagoi. Shimomura dostał zadanie oczyszczenia i skrystalizowania lucyferyny małego świecącego skorupiaka, znanego wówczas jako Cypridina. Problem polegał na tym, że substancja była wyjątkowo nietrwała, a wcześniejsze próby trwały już latami bez powodzenia. Shimomura pracował nad nią dziesięć miesięcy. Kiedy w końcu uzyskał kryształy, z radości przez trzy dni nie mógł spać. W swojej noblowskiej autobiografii napisał później, że właśnie wtedy odzyskał wiarę we własną przyszłość i przekonał się, iż bardzo trudne problemy można rozwiązać wielkim wysiłkiem.

To osiągnięcie otworzyło mu drogę do laboratorium Franka Johnsona w Princeton, a stamtąd na wyspę San Juan u wybrzeży stanu Waszyngton. Tam czekała na niego niepozorna meduza Aequorea, której brzeg parasola świecił zielonym światłem. I zaczęła się jedna z najbardziej pracochłonnych historii w nowoczesnej biochemii. Shimomura, jego rodzina i współpracownicy przez lata zbierali tysiące meduz dziennie, wycinali ich świecące obrzeża i próbowali ustalić, co właściwie jest źródłem światła. W ciągu wieloletnich badań zebrano około 850 tysięcy tych zwierząt.

Najważniejsze odkrycie znalazło się obok tego, którego szukał

Shimomura początkowo wcale nie polował na GFP. Chciał znaleźć substancję odpowiedzialną za bioluminescencję meduzy. W 1962 roku jego zespół opisał białko nazwane akworyną, które w obecności jonów wapnia emituje światło. Podczas jego oczyszczania zauważył także ślad innego białka, fluoryzującego na zielono. Tak pojawiło się GFP – zielone białko fluorescencyjne. Odkrycie zostało opublikowane w 1962 roku, ale przez kolejne trzy dekady GFP pozostawało właściwie piękną biochemiczną ciekawostką bez oczywistego zastosowania.

I tu nauka urządziła sobie jeden ze swoich ulubionych żartów. To, co początkowo wyglądało na produkt uboczny eksperymentu, stało się jednym z najważniejszych narzędzi biologii molekularnej. W latach 90. Martin Chalfie pokazał, że gen kodujący GFP można wykorzystać w innych organizmach jako biologiczny „znacznik”, a Roger Y. Tsien wyjaśniał mechanizm fluorescencji i rozwijał kolejne odmiany białek fluorescencyjnych. Dzięki nim można dosłownie obserwować wnętrza żywych komórek, gdzie powstają określone białka, dokąd wędrują i kiedy geny stają się aktywne. GFP pozwoliło zaglądać w procesy wcześniej praktycznie niewidzialne – od rozwoju neuronów po mechanizmy rozprzestrzeniania się komórek nowotworowych.

Nobel po niemal pół wieku

W 2008 roku Osamu Shimomura, Martin Chalfie i Roger Y. Tsien otrzymali wspólnie Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii „za odkrycie i rozwój zielonego białka fluorescencyjnego, GFP”. Shimomura miał wtedy osiemdziesiąt lat. Od pierwszych doświadczeń z meduzami minęło prawie pół wieku.

Najciekawsze jest jednak coś innego. Shimomura wielokrotnie podkreślał, że nie rozpoczął tych badań po to, żeby stworzyć nową technologię medyczną ani zdobyć praktyczne zastosowanie. Chciał wiedzieć, dlaczego meduza świeci. Tyle. W czasach, kiedy od nauki coraz częściej oczekuje się harmonogramu wdrożenia, patentu, produktu i tabelki z przewidywanym zwrotem z inwestycji, jego historia brzmi niemal wywrotowo. Czasami największy pożytek przynosi bowiem badanie, którego użyteczności na początku nie potrafi przewidzieć absolutnie nikt.

Dlaczego warto o nim pamiętać?

Nie tylko dlatego, że dostał Nobla. Historia Osamu Shimomury jest znakomitą obroną ciekawości, badań podstawowych i cierpliwości wobec problemów, których rozwiązania nie widać na początku drogi. A przy okazji dobrze studzi nasze zamiłowanie do prostych opowieści o sukcesie. Shimomura miał ogromną determinację, ale miał również nauczycieli, którzy dostrzegli jego możliwości, laboratoria, które otworzyły przed nim drzwi, i współpracowników, którzy później przekształcili jego odkrycie w potężne narzędzie nauki. Talent potrzebuje uporu, lecz czasami potrzebuje także kogoś, kto zamiast kolejnego „nie” powie zwyczajnie: spróbuj.

Ciekawostki

• Shimomura urodził się 27 sierpnia 1928 roku w Fukuchiyamie, a zmarł 19 października 2018 roku w Nagasaki.
• Podczas wieloletnich badań jego zespół zebrał około 850 000 meduz Aequorea.
• Pierwsza partia około 10 000 meduz dała zaledwie mniej więcej 5 miligramów oczyszczonej akworyny.
• Po przejściu na emeryturę w 2001 roku nie porzucił eksperymentów – przeniósł aparaturę do domu i urządził tam własne Photoprotein Laboratory.
• Kiedy o piątej rano zadzwoniono do niego ze Sztokholmu z wiadomością o Noblu, uznał, że telefon ze Szwecji o takiej porze raczej nie może oznaczać niczego zwyczajnego.

Józef Michałek – Radio Awangarda