Únor 2007

Objev za milion dolarů

Martin Uhlíř

V dobách našich pradědečků, kdy toho ještě nebylo tolik probádáno, existoval ve vědě mnohem větší prostor pro individualitu: velké objevy bývaly spojovány s konkrétními tvářemi jednotlivců – vzpomeňme na Mendělejeva, Marii Curie či Einsteina. Ale dnes? Poznání zpravidla postupuje vpřed po malých krůčcích, „velká jména“ jako by se v časech týmové práce vytrácela. Loňský rok ovšem ukázal, že na podivuhodné příběhy spojené s výraznými osobnostmi není skoupá ani současnost.

Objevem roku 2006 se podle prestižního časopisu Science staly výsledky třídílné práce ruského matematika Grigorije Perelmana. Talentovanému rodákovi z Sankt Petěrburgu se podařilo rozluštit hádanku, která trápila matematiky celé století. Už v roce 1904 ji formuloval francouzský vědec Henri Poincaré a od té doby vzdorovala všem pokusům o vyřešení – stala se jakousi vzpříčenou kostí v krku odborníků, kteří se zabývají topologií, speciálním odvětvím geometrie. Perelman vzpříčenou kost odstranil téměř mimochodem, tématem jeho práce byl vlastně jiný, byť související problém. Ruský vědec dokázal vyhodit do povětří bariéry, které svazovaly celý jeden vědní obor, a zároveň naznačil, jak lépe matematicky popsat některé přírodní systémy, například proudění kapalin.

Matematik ze Sankt Petěrburgu by nyní mohl za svou práci získat rovný milion dolarů. Počátkem nového milénia totiž jistá soukromá matematická nadace v USA slíbila tuto částku vědci, který nalezne řešení zmíněné hádanky – podá nezpochybnitelný důkaz tzv. Poincarého předpokladu. Jen málokdo se ale domnívá, že by Perelman cenu skutečně převzal. Svérázný badatel, který je nejen skvělým matematikem, ale také dobrým houslistou, už několikrát ukázal, že nestojí ani o publicitu, ani o hmotné statky. Svoji senzační práci nepublikoval se všemi náležitostmi, tedy v recenzovaném odborném časopise. Místo toho ji prostě umístil na vědecký server na internet, jako by mu na jejím dalším osudu už nezáleželo. Přesto za ni měl dostat Fieldsovu medaili, analogii Nobelovy ceny v matematice. Jenže ji odmítl a do Madridu, kde měl ocenění převzít z rukou španělského krále, loni v létě vůbec nepřijel.

V nedávném interview pro časopis New Yorker teprve čtyřicetiletý Perelman dokonce řekl, že se už nadále matematice nehodlá věnovat, protože je rozčarován chováním svých kolegů. Co konkrétně jej pobouřilo, nesdělil, není to však těžké uhodnout: Perelman neformuloval svůj převratný postup do posledního detailu, často jen naznačoval, kudy se při dokazování Poincarého předpokladu ubírat. Cestu pak v mnohasetstránkových publikacích museli prošlapat jiní – matematici působící na předních amerických a čínských univerzitách. Někteří z nich poté začali tvrdit, že prvenství ve skutečnosti náleží právě jim. Perelman, nyní nezaměstnaný muž žijící v Sankt Petěrburgu u své matky, se s nimi nepře.

Jablko ve čtyřech dimenzích

Plné pochopení Poincarého předpokladu je vyhrazeno jen matematikům, o jistý vhled se však může pokusit i laik. Představme si, že přes jablko přetáhneme pás gumy tak, aby jej beze zbytku pokryl. Kdybychom pak nechali pás podél povrchu jablka zvolna smršťovat, v ideálním případě by se scvrkl do jediného bodu, aniž by se guma přetrhla a aniž by se od povrchu jablka musela oddělit. Pokud bychom ale týž gumový pás nějak natáhli na povrch uzavřeného prstence, do bodu by se nikdy smrštit nemohl – musel by se roztrhnout, aby se mu to podařilo.

Vlastnost povrchu, která umožňuje „gumovému pásku“ smrštit se do jediného bodu, nazval Poincaré jednoduchou konektivitou. Povrch koule tuto vlastnost má. Povrch koule je dvojrozměrný, koule sama trojrozměrná – co když ale celý problém posuneme o jednu dimenzi výše? Kouli pak budeme chápat jako trojrozměrný povrch čtyřrozměrného útvaru. Bude se taková koule rovněž vyznačovat jednoduchou konektivitou? Poincaré předpokládal že ano.

Představa čtyřrozměrných útvarů vzdoruje běžné lidské imaginaci, v matematice však lze popsat těleso v prostoru o libovolném počtu dimenzí. Přesto se Poincarého předpoklad nedařilo dokázat celých sto let. Uspěl teprve Grigorij Perelman. První část práce, v níž důkaz podal, publikoval v roce 2002, teprve loni se ale vědecká komunita shodla, že se ruský matematik nemýlí.

Tajemství odhozené kosti

Perelmanův příběh zní jako z románu o výstředním osamělém vědci, který bádá v ústraní, aby posléze překvapil svět. Ovšem i další pátrání po tom, co převratného se loni ve vědě událo, ukazuje, jak důležitou roli mohou i dnes hrát jednotlivci. Zvlášť pokud věří, že dokáží to, co nikdo před nimi. Zhruba před 45 tisíci lety přišli do Evropy naši předkové, první anatomicky moderní lidé zvaní kromaňonci. Čekali je tu tehdejší Evropané – robustní jedinci s ustupujícím čelem, velkými nadočnicovými oblouky a lebkou protaženou v předozadním směru. Celý kontinent tehdy patřil právě těmto zvláštním tvorům, jimž dnes říkáme neandertálci.

Jak střetnutí obou lidských druhů probíhalo, nevíme. Jisté je jen to, že neandertálci nebyli zase takoví barbaři, jak se dříve zdálo. Velikost mozku je sice dost ošidným ukazatelem inteligence, přesto nelze mávnout rukou nad tím, že mozek neandertálce byl v průměru dokonce o trochu větší než mozek současného člověka. K čemu pradávný Evropan tak obrovský orgán používal? Neandertálci zřejmě mluvili artikulovanou řečí, i když možná ovládali chudší rejstřík zvuků než současní lidé. Měli také bohaté rituální představy a dokázali se učit od svých kromaňonských soupeřů.

Proč tedy zhruba před 27 tisíci lety vyhynuli? Skutečně uměli mluvit? A mohli se s kromaňonci křížit? Přesnější odpověď na tyto otázky by už brzy měla nabídnout genetika. Uplynulý rok totiž naznačil, že vědci zřejmě do dvou let dokáží přečíst kompletní genom neandertálce. Ještě nedávno by něčemu takovému uvěřil snad jen hodně zapálený divák Jurského parku.

Existují dva důvody, proč by DNA neandertálců měla navždy vzdorovat pokusům o dešifrování: především její molekuly z kostí během tisíců let buď úplně zmizí, nebo se přinejmenším rozpadnou na miliony krátkých úseků, asi jako kdyby někdo rozstříhal na malé kousky text knihy. Za druhé jsou kosti kontaminovány DNA těch, kdo s nimi manipulovali – paleontologů, antropologů, kurátorů sbírek a podobně. Odlišit dědičnou informaci současných lidí od té pradávné lze jen velmi obtížně, protože se vzájemně velmi podobají.

Velkou zásluhu na tom, že se zdánlivě nemožné nakonec zřejmě stane skutečností, má Svante Pääbo, švédský genetik působící v Německu. Pääbo prohledával muzea po celém světě tak dlouho, až v jednom z nich nalezl svatý grál svého oboru: neandertálskou kost, která stále ještě obsahovala původní DNA, ačkoli její nositel zemřel už před 38 tisíci lety. Navíc to byla kost na první pohled tak obyčejná a nezajímavá, že na ni téměř nikdo nesahal. Prostě ji v muzeu v Záhřebu odložili do krabice spolu s dalšími kostmi pravěkých tvorů a víc se o ni nestarali. Kontaminace je proto minimální. Pääbo navíc našel novou metodu, jak se s poškozením pravěké dědičné informace vyrovnat.

Luštění genomu neandertálce umožnil také pokrok techniky. Objevil se nový americký přístroj, který dokáže číst malé útržky DNA uchované v kostech mnohem lépe než jiná zařízení. Cesta k bližšímu poznání našich neandertálských bratranců se tím definitivně otevřela.

Oživlé ledovce

Díky genetikům budeme tedy brzy lépe rozumět tomu, co se odehrávalo v Evropě během poslední doby ledové. Naproti tomu důležitý objev vědců zabývajících se klimatem, publikovaný loni na jaře, naznačuje, jaká budoucnost patrně čeká svět za několik století – v době, kdy ledu už na světě zřejmě příliš mnoho nezůstane.

Ještě před několika lety se zdálo, že se ledovce chovají spořádaně; protože se globální teplota zvyšuje jen zvolna, nezrychluje se příliš ani ubývání ledových mas. Hladina moří sice stoupne o několik metrů, ale až v horizontu tisíciletí. Jenže loni vyšlo najevo, že pevninské ledovce začaly tát mnohem rychleji, než jim pozvolný růst teploty předepisuje. Udivující rychlostí totiž nyní sklouzávají z pevniny do teplejšího moře. Například grónský ledovec Kangerdlugssuaq, který se v roce 2000 šinul vstříc Poseidonově náruči rychlostí šest kilometrů za rok, o pět let později už „cválal“ víc než dvojnásobným tempem. Podobně se chovají i další grónské ledové masy a totéž se odehrává i v západní Antarktidě.

Pokud se zneklidňující proces, kterému zatím příliš nerozumíme, nezpomalí, mohou ledovce Grónska a západní Antarktidy vzít za své už během několika set let. Hladina moří by se pak zvýšila o pět až deset metrů. Půl miliardy obyvatel planety (při dnešních hustotách osídlení) by se ocitlo bez domova.

Jaká tedy byla věda v roce 2006? Nabídla zajímavé objevy a perspektivy, přišla se znepokojivým varováním – zřetelný návod, jak se bránit globálnímu oteplování a dalším hrozbám, ale neposkytla. Zaznamenala pokrok v oblasti biomedicínského výzkumu – nedošlo však k žádnému výraznému průlomu v oblastech, které by nejvíce zajímaly obyvatele rozvojového světa; účinné a levné vakcíny proti AIDS, malárii a tuberkulóze stále zůstávají hudbou budoucnosti.

Věda loni...

Netradiční lék. Stranou větší pozornosti tisku došlo k průlomu, který může změnit tvář farmaceutického průmyslu: Evropská lékařská agentura (EMeA) v červnu schválila první lék získaný pomocí geneticky modifikovaných zvířat. Přípravku ATryn, jenž zabraňuje srážení krve, se tak otevírá cesta na evropský trh. Je určen pacientům s dědičnou vadou, která způsobuje, že se u nich snadno vytvářejí krevní sraženiny. Bude jim podáván při operacích a během porodů. Zdrojem léku je mléko koz narozených s lidským genem v dědičné výbavě. V současnosti se ekvivalentní lék získává z lidské krevní plazmy; jedno modifikované zvíře v budoucnu za rok vyprodukuje množství přípravku, k jehož výrobě je nyní zapotřebí 90 tisíc odběrů krve.

Na cestě k neviditelnosti. Fyzikové loni vyrobili první „plášt“ propůjčující neviditelnost. Zatím má vady: funguje jenom v mikrovlnném oboru spektra, není to plášť, ale pouze prstenec, a neukrývá objekty úplně stoprocentně. Představuje nicméně první důkaz, že elektromagnetické vlny lze ohnout tak, aby „obtékaly“ určitý objekt a neodrážely se od něj. Až se podaří zvládnout technologii i pro viditelné světlo, možná se člověk skutečně bude moci stát neviditelným – s jedním omezením: z vnitřku „pláště“ neuvidí ven.

Unikátní ryba. Všichni obratlovci vybavení končetinami (čtyřnožci) se vyvinuli z lalokoploutvých ryb, které před nějakými 370 miliony let kolonizovaly souš. Dosud ovšem paleontologům scházely přesvědčivé fosilie těchto prvních kolonizátorů. Loni publikovali američtí vědci nález 375 milionů let staré ryby Tiktaalik roseae, která zřejmě stála na samém počátku dobývání souše. Její přední ploutve už obsahovaly funkční pohyblivé „zápěstí“ a „loket“ a tvořily tak přechod mezi rybí ploutví a přední tlapou suchozemského živočicha. Ryba dorůstající délky až tří metrů zřejmě žila v mělké vodě a dokázala se pohybovat i mimo vodní živel.

…a letos

V roce 2007 má být po šesti letech zveřejněna nová zpráva Mezinárodního panelu pro změnu klimatu, organizace, která shromažďuje a analyzuje vědecké poznatky týkající se globálního oteplování. Předchozí zpráva z roku 2001 předpovídala, že se do konce století oteplí o 1,4–5,8 °C. Nová studie by mimo jiné měla toto značně široké rozpětí upřesnit.

Výčet dalších očekávaných událostí by mohl být dlouhý, zvolme jen namátkou: Astronomové netrpělivě očekávají údaje z nové družice COROT, která bude pátrat po planetách obíhajících kolem jiných hvězd a možná nalezne druhou „Zemi“. Genetici se těší na konečné verze kompletních genomů řady druhů primátů – gorily, makaka, orangutana a dalších. Astrofyzici mají publikovat výsledky dvou světových observatoří pátrajících po gravitačních vlnách, které by dle teorie měly vznikat například při výbuších supernov – dosud se žádnou gravitační vlnu přímo zachytit nepodařilo.

(Respekt, www.respekt.cz)