Objev, který neunikl pozornosti nobelisty, postdoktorandský pobyt na Stanfordu, zavedení dvou nových fyzikálních veličin a ambiciózní vize. Martin Srnec toho má za sebou hodně. Jak nyní využije štědrou Akademickou prémii?
Viděli jsme se před třemi lety. Vedl jsem s ním svůj úplně první rozhovor přes Zoom v době covidu. V paměti mi utkvělo, že Martin Srnec je kromě špičkového odborníka také velký sympaťák. Protipandemická opatření jsou pryč a tentokrát jdu za ním osobně na jeho pracoviště. Ve foyer Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR mě vítá vysoký usměvavý chlapík: „Tak se konečně setkáváme naživo.“
V loňském roce obdržel Akademickou prémii, finančně nejštědřejší podporu, jakou lze v Akademii věd získat. Až třicet milionů korun na šest let může čerpat jen několik málo jednotlivců a každému z nich se postupně v našem časopise věnujeme v samostatném článku. Jenže kolik se toho od doby, kdy jsme otiskli minulý text, změnilo? Bude o čem psát tentokrát?
„Pokud usoudíte, že ne, máte moje svolení mě vynechat,“ usmívá se Martin Srnec.
„Nebojte, to se nestane,“ ujišťuji nejen jeho, ale i sám sebe. V roce 2020 jsem psal, jak molekuly překonávají energetickou bariéru při chemických reakcích a jak ji ovlivňuje nová termodynamická veličina, kterou právě se svým týmem zavedl, tzv. asynchronicita. Pro laika to zní poměrně složitě. Ale přece se nebudu opakovat…
„Od té doby jsme zavedli jednu další veličinu,“ podotýká Martin Srnec. Takže to bude ještě složitější, říkám si. „A nazvali jsme ji frustrace,“ pokračuje vědec a já zpozorním. Myslím, že bude o čem psát.
Jak to chodí mezi lidmi
Martin Srnec je výpočetní chemik. Netráví čas v bílém plášti v laboratoři, ale v civilním oblečení v kanceláři za počítačem. Teorie o asynchronicitě však nezůstala jen abstraktním kancelářským konceptem. Lze ji totiž laboratorně ověřit.
„Někteří zahraniční experimentální chemici měli k naší teorii od počátku rezervovaný přístup. Za poslední rok ji testovali – ne snad za účelem mi sdělit, že je to něco úžasného – ale spíše motivovaní ukázat, co je to za blbost. Pro mě bylo obrovské zadostiučinění, když nakonec uznali, že náš koncept funguje,“ vypráví vědec.
A pokračuje historkou ze zahraniční konference. Není totiž sám, kdo přišel s teorií týkající se (zjednodušeně řečeno) přenosu atomu vodíku při chemických reakcích. Na Princetonu působí chemička Sharon Hammes-Schiffer, která má vlastní úspěšnou teorii. Je ale tak komplikovaná a závisí na takovém množství proměnných, že ji nakonec nikdo kromě ní nedokáže použít. Na zmíněné konferenci byla ovšem hlavní řečnicí, přednášela pětačtyřicet minut.
„Hned po ní jsem šel na pódium já. Měl jsem k dispozici jen patnáct minut a samozřejmě nemám takovou suverénní americkou angličtinu. Po mé přednášce se rozhostilo ticho. Prostor pro diskuzi. Ale nikdo se na nic nezeptal. Jen jeden pán, který s ní spolupracuje, vstal a řekl: ‚No a teď mi povězte, v čem je vaše teorie lepší než ta její‘.“
„Naše tělo je ohromná komplexní soustava chemických reakcí, které jsou propojené. Některé pomáhají uskutečnit reakce, jež by jinak neproběhly. I syntéza aminokyselin či bílkovin prostě vyžaduje přísun energie.“
Martin Srnec
Jak to chodí mezi molekulami
V kuloárech pak ovšem kolegové českou teorii ocenili. Je totiž koncepčnější a jednodušší pro praktické použití. A to se počítá. Třebaže jde o základní výzkum, cílem je vytvořit systém, databázi a jakási vodítka, která by pomáhala syntetickým chemikům uskutečnit různé reakce. Asi je čas se vypravit trochu do hloubky tématu, abychom se vůbec dostali k té frustraci…
Každá chemická reakce má určitou bariéru – jakýsi kopec, který před ní leží a musí jej překonat, aby se na druhé straně dostala do údolí. Právě na výšce kopce závisí, zda a jak bude reakce probíhat. Jeho výšku pak mohou ovlivňovat třeba enzymy nebo jiné katalyzátory. Pokud je na druhé straně za kopcem nížina, cíl tedy leží energeticky níže než start, reakce probíhá spontánně. Jinými slovy, molekulám vyhovuje cílový stav více než ten stávající a chtějí se přeměnit. Pak už stačí jen dodat správný impulz. Extrémní případ: k přeměně střelného prachu pomůže pouhá jiskra.
A pak jsou reakce, které jsou přesně obrácené – cíl leží výše než start. Jako byste chtěli přelézt kopec s cílem dostat se do úrodné nížiny, ale místo toho skončíte na druhé straně na vysočině, ale ta je výš než náš počátek. K vzteku. I takové chemické reakce probíhají, jen je třeba jim dodat nějakou energii. Ve složitém světě živých organismů to však nejde pouhým zahřátím ve zkumavce.
Typickým příkladem je třeba přenos energie pomocí ATP. Zjednodušeně řečeno jej lze přirovnat k přečerpávací elektrárně Dlouhé stráně. Při přebytku energie se voda přečerpá nahoru a při jejím nedostatku se vyrábí elektřina spontánním proudem vody dolů.
„Mým snem je spřažení dvou reakcí – spontánní a nespontánní. Tedy že by jedna, která sama probíhat chce, poháněla druhou, které se nechce, a to s pomocí asynchronicity,“ vysvětluje Martin Srnec. Poskytl by tak experimentálním chemikům konkrétní nástroj, jak připravovat dosud neexistující složité organické molekuly, a třeba i nová léčiva.
Frustrace z nerozhodnosti
Základ organických molekul – všeho živého – tvoří chemická vazba mezi uhlíkem a vodíkem. Při chemických reakcích v organismech většinou dochází k přesunu atomu vodíku z jednoho místa na druhé. Když se k nějaké molekule přimotá jiná, lačná po vodíku, logicky by si měla uloupit ten nejméně pevně připojený. Stejně jako v řetězu vždy praskne nejslabší článek. Jenže v chemické realitě tomu tak být nemusí. Proč, vysvětlili čeští vědci právě zavedením termodynamické veličiny asynchronicity. Nemusíme jít do složitých detailů, ale touhle veličinou příběh nekončí.
„Zjistili jsme totiž, že existuje další faktor. Zpravidla méně významný než asynchronicita, ale ne vždy,“ hovoří Martin Srnec o vědecké novince, kterou naznačil v úvodu. V podstatě jde o to, že někdy se příchozí molekula toužící po vodíku nedokáže rozhodnout, zda chce více proton nebo elektron. Vodík je nejjednodušší atom ve vesmíru a tvoří jej právě jeden proton a právě jeden elektron (nezávisle na případném počtu neutronů).
Většinou se molekula snaží odtrhnout nejprve jednu nebo druhou částici. Říkáme, že má například větší afinitu k elektronu – což znamená, že jej odtrhne a pak teprve přejde i proton. Jenže naše nešťastná molekula se nedokáže rozhodnout, zda chce více elektron, nebo proton a chuť na obě částice má stejnou. „A z toho pramení její frustrace, že se nedokáže rozhodnout,“ vysvětluje Martin Srnec, jak k názvu vědci dospěli.
I k tomuto tématu doplňuje historku. „Když chcete publikovat vědecký článek, recenzenti mohou mít odborné výtky. U nás jedna z nich byla spíš názvoslovná: ‚Proboha proč to nazýváte frustrací?‘. A já si řekl, jde přece o dosud nepopsaný fenomén, tak si ho můžeme nazvat, jak chceme,“ vypráví Martin Srnec.
„Jen pro zasmání, víme, že do hry vstupuje ještě jeden člen – faktor, který závisí na reakční cestě. Můj kolega, se kterým na tom intenzivně spolupracuji, říká: ‚Začali jsme asynchronicitou, pak byla frustrace, tohle vypadá na depresi‘.“
„My výpočetní chemici máme výhodu, že máme méně omezení než experimentátoři. Musíme ale nejprve do hloubky porozumět všem vztahům. Nejspíš bude nutné využít strojového učení.“
Martin Srnec
Inspirace a motivace
Sedíme v bývalé pracovně Rudolfa Zahradníka, všude na stěnách diplomy a ocenění prvního předsedy samostatné české Akademie věd. Už jen být v takové kanceláři je inspirativní a na člověka dýchá určitý pocit úcty a zodpovědnosti. Právě tady Martin Srnec denně pracuje, dnes je to jeho kancelář.
Na inspiraci se jej chci zeptat. I když ne na legendu české fyzikální chemie, potažmo české vědy vůbec, nýbrž na jeho vlastní zahraniční působení. V jeho odborném životopise totiž nelze přehlédnout, že jako postdoktorand působil na věhlasné Stanfordově univerzitě.
„Je to hodně inspirativní místo. Těžko se to popisuje, ale člověk má pocit, že tam otáčí zeměkoulí,“ usmívá se Martin Srnec. V Praze jsou školy a fakulty rozeseté po celém městě. V USA stejně jako v Británii mají naproti tomu tradici univerzitních kampusů, kde jsou pracoviště či fakulty koncentrované na jednom místě. Mnoho lidí z příbuzných oborů se tak přirozeně potkává a tráví spolu i volný čas. Nejinak je tomu i na Stanfordu.
„Možná devadesát procent času spolu pouze pijí pivo nebo kávu, ale právě ve zbylých deseti procentech najdou řešení nějakého rébusu, protože je na koho se obrátit. Hele, mám takový a takový problém, nevím si s tím rady, nevíš, kdo by mi mohl pomoct?...“ popisuje vědec, jak to v tamní vědecké komunitě chodí.
Ne vše je tam ale zalité sluncem, třebaže jde o Kalifornii. „Americká podpora není tak štědrá jako evropská. Navíc v srdci Silicon Valley je opravdu draho. Jako postdoktorand jsem měl menší mzdu než řidič autobusu,“ vzpomíná na nelehké období Martin Srnec. A přidává i praktickou zkušenost, kterou si z USA přivezl. „Vedoucí, které jsem poznal, tam věnují mnoho soustředěného času svým podřízeným. Se svým šéfem jsme měli každý týden dvouhodinovou poradu mezi čtyřma očima. Ne vždy uděláte za sedm dní nějaký pokrok. Takže někdy jsem měl jen tři čísla za týden a říkal jsem si, o čem si sakra budeme povídat? A pak jsem s údivem po dvou hodinách odcházel s tím, že jsme se opravdu celou dobu bavili o těch třech číslech a mělo to význam.“
Koneckonců se svým bývalým školitelem ze Stanfordu spolupracuje dodnes. „Někdy se jako kolovrátek dokáže vracet pořád k jedné věci dokola a už jste z toho ubitý. Jednou jsem byl ve stresu, až jsem ztrácel trpělivost a trochu jsem ho odbyl. A on mi říká: ‚Hele, Martine, pamatuj si, že jsem pravděpodobně jediný člověk na světě kromě tebe, kterého to zajímá.‘ To mne hodně poučilo. Když někdo dělá práci, ke které mám blízko, a má z toho radost, tak mu věnuju pozornost.“
Prémie, aby bylo na prémie
Takové zkušenosti se budou hodit, protože Akademickou prémii by chtěl Martin Srnec využít především na rozvoj lidského kapitálu. Na rozšíření týmu. Přičemž najít správné osobnosti není nic jednoduchého. Věda je specifickým oborem lidské činnosti. „Musíte být odolný vůči neúspěchu. To je každodenní chleba. A i když se zadaří a jeden den jste z toho na obláčku, druhý den člověk rychle vystřízliví. Musíte se oklepat a jít dál. Na to není každý stavěný,“ uvědomuje si badatel.
Ale na lidech úspěch stojí a s nimi padá. „Jestli to jde, napište tam, že hledáme talentované studenty,“ říká vážně Martin Srnec a dodává, že práce ve vědě je i zábava.
A zrovna u něj tomu člověk snadno a rád uvěří. Loučíme se a já se ještě otáčím ve dveřích s posledním dotazem. Každého vědce se snažíme mít k článku i vyfoceného, chceme čtenářům představovat opravdové lidi z masa a kostí, a ne pouze abstraktní ikony. Martina Srnce jsme ale už fotili před třemi lety pro předchozí článek.
„Budete chtít nové fotky? Přece jen jsou to už tři roky…“
„Myslím, že už stárnu, tak mladší fotka bude vypadat fajn,“ nechce se nechat znovu fotografovat Martin Srnec. Na to jsem zvyklý, pánové se většinou neradi fotí.
„A nevadí, že budete mít na sobě v časopise stejné tričko jako minule?“ ptám se ještě pro jistotu.
„To vůbec nevadí. Lidi si řekou: ‚Hele, standardní vědec – převlíká se jednou za tři roky.‘“
Text: Viktor Černoch
Foto: Jana Plavec
Zdroj: Akademie věd ČR
Článek vyšel ve čtvrtletníku Akademie věd ČR A/Magazín.
Martin Srnec vystudoval Přírodovědeckou fakultu UK. Pracovní zkušenosti získal mj. na Stanfordově univerzitě nebo v Caltechu v USA. Od roku 2019 je vedoucím oddělení výpočetní chemie Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského. Je držitelem Ceny Otto Wichterleho, Ceny Wernera von Siemense a Ceny Učené společnosti ČR. V roce 2023 obdržel Akademickou prémii.
- Autor článku: ne
- Zdroj: Akademie věd ČR
