VÍSINDI/Hvað veldur tíðni kolefnis? Talnaleikur sameinda KOLEFNISSAMBÖND gegna grundvallar hlutverki í efnafræði allra lífvera, jafnt plantna sem dýra. Þau gegna einnig mikilvægu hlutverki í allskonar neysluvarningi s.s. plastefnum, næloni og bensínvörum.

VÍSINDI/Hvað veldur tíðni kolefnis? Talnaleikur sameinda

KOLEFNISSAMBÖND gegna grundvallar hlutverki í efnafræði allra lífvera, jafnt plantna sem dýra. Þau gegna einnig mikilvægu hlutverki í allskonar neysluvarningi s.s. plastefnum, næloni og bensínvörum. Eins eru jafn vel þekkt efni og demantar, grafít og kol af mestu gerð úr mismunandi kristölluðum kolefnissameindum. Fjöldi kolefnisatóma í hverri sameind getur verið mjög mismunandi, allt frá einu og upp í fleiri hundruð atóm. Þó margt sé vitað um eiginleika kolefnisatóma var það ekki fyrr en alveg nýlega að vísindamenn við Indian Institute of Chemical Technology í Hyderabad tóku eftir því að tíðni kolefnis í lífrænum sameindum breytist á mjög reglubundinn hátt. Það sem kom vísindamönnunum sérstaklega að óvart var að fleiri lífrænar sameindir höfðu jafna tölu kolefnissameinda. Sameindir með 6, 8, 10 ... kolefnisatómum eru algengari en þær sem hafa 5, 7, 9 ... kolefnisatóm. Niðurstöðurnar, sem birtar voru 28. nóvember í breska vísindatímaritinu Nature, eru mjög áhugaverðar og benda til þess að enn óþekkt grundvallar lögmál séu hér að verki.

lest fólk hefur þá hugmynd af vísindamönnum að þeir sitji í tæknivæddum rannsóknarstofum fullum af blikkandi ljósum og sindrandi tölvuskjám. Flestar tilraunir eru tímafrekar og kostnaðarsamar og krefjast tæknilegrar og fjárhagslegrar samvinnu vísindamanna frá mismunandi löndum. Allt sem viðkemur vísindum virðist stórt, dýrt, flókið og tæknivætt. Fyrir mörgum áratugum og jafnvel öldum störfuðu vísindamenn öðruvísi en algengt er í dag. Starf þeirra líktist meir frímerkjasöfnum og einkenndist oft af tímafrekri skráningu mælinga og annarra söfnunargagna. Oft var þetta gert án þess að styðjast við formleg kenningakerfi og vísindamennskan var fyrst og fremst bókhaldsfærsla sem fólst í hlutlausri skráningu niðurstaðna athugana. Allar vísindagreinar fara í gegnum þetta söfnunar tímabil sem smám saman leiðir til þróunar kennisetninga sem leggja grundvöll að formlegri þróun þeirra. Margar vísindagreinar eru enn á því frumþróunarstigi sem einkennist fyrst og fremst af gagnasöfnum og skorti á formlegum grundvallar skilningi á viðfangsefninu.

Bæði eðlis- og eðlisefnafræði eru nú velþróaðar vísindagreinar sem styðjast við umfangsmikið kerfi kenninga og formlegrar þekkingar sem gefa vísindamönnum þann grundvöll sem rökrænt starf þeirra byggist á. Kennisetningar setja agabönd á hugsanahátt vísindamannsins sem geta auðveldlega dregið úr hugmyndaríki hans og ímyndunarafli. Þær geta einnig haft í för með sér "vísindalegt" sjálfsöryggi sem dregur úr efasemdum og spurningagleði sem saman hafa oft verið kveikjan að vísindalegum framförum. Aðferðir frímerkjasöfnunar og bókfærslu eru ekki einkennandi fyrir nútíma eðlis- og efnafræði. Engu að síður virðist sem einmitt þannig starfsaðferðir indversku vísindamannanna hafi leitt til uppgötvana sem ef til vill eiga eftir að hafa róttæk áhrif á þekkingarstoðir nútíma eðlisefnafræði.

Jagarlapudi Sarma, ungur doktors stúdent í efnafræði við Háskólann í Hyderabad, hefur á undanförnum misserum eytt miklum tíma í að blaða í þykkum efnafræðidoðröntum, þar á meðal sölubæklingum frá efnafyrirtækjum sem selja lífræn efnasambönd til iðnaðarfyrirtækja og rannsóknarstofnana. Við athugun þessara bæklinga tók Sarma eftir því að fjöldi þeirra sameinda sem hafði jafna tölu kolefnisatóma var meiri en þeirra sem hafði ójafna tölu. Fjöldi sameindanna í bæklingum og nokkrum gagnabönkum sem Sarma rannsakaði var um það bil 7 milljónir og því var það mikið verk að fá úr því skorið hvort það sem honum sýndist reyndist rétt eða ekki.

Ásamt tveimur öðrum efnafræðingum í Hyderabad fékk Sarma two efnafræðinga frá Swiss Federal Institute of Technology til liðs við sig til að gera kerfisbundna talningu á földa kolefnisatóma í meira en 10 milljón lífrænum efnasameindum. Niðurstöðurnar voru mjög áhugaverðar. Flestar efnasameindirnar hafa 12 -1 6 kolefni en tíðni sameinda með færri eða fleiri kolefnisatóm er langtum minni. Vísindamennirnir rannsökuðu sameindir sem höfðu kolefnisatóm á bilinu frá einu til 80. Dreifingin sem þeir fundu er sýnd á myndinni.

Sarma og félagar hans segjast ekki hafa skýringu á þessari sérstöku dreifingu en telja að hún orsakist að enn óuppgötvuðum eiginleikum efnatengsla á milli kolefnisatóma. Efnafræði kolefnis er flókin, en ólíkt flestum öðrum efnum geta kolefnisatóm samtímis tengst þremur öðrum atómum. Þessi atóm geta annaðhvort verið önnur kolefnisatóm eða aðrar tegundir frumefna. Það er þessi eiginleiki kolefnisatóma sem gerir þeim mögulegt að mynda jafn mörg og fjölbreytt lífræn efnasambönd, sem sum hver gegna grundvallar hlutverki í efnafræði lífsins. Eins og svo oft í sögu vísindanna er trúlegt að þessar tímafreku rannsóknir indversku og svissnesku vísindamannanna á þessum sameindum lífsins eigi eftir að styrkja kennilegar stoðir lífrænnar efnafræði.

Sverri

Ólafsson

MYNDIN sýnir tíðni lífrænna sameinda (lóðréttur ás) sem fall af fjölda kolefnisatóma í sameindinni (láréttur ás).