Co nevidí ani NMR spektroskopie a co nevidím jen já, týden v domě duchů a mám strom

Já se věnuji NMR spektroskopii, takže se samo sebou rozumí, že jsem trochu autista. Přeci jen jsem měla možnost věnovat se skutečné chemii plné barev, výbuchů a reálných výsledků, na které si lze sáhnout, ale já jsem se místo toho vydala vstříc oboru, který varuje již svým názvem. Nukleární magnetická rezonance. Pro běžné chemiky super metoda, co zobrazí molekulu v podobě čar, ze kterých lze odečíst její struktura, pro nás na Weizmanu aplikovaná kvantová mechanika. Ano, NMR spektrometr vám dovoluje provádět a vyhodnocovat kvantově-mechanické experimenty. Ale nikdo o tom nemluví – protože pak už by to nechtěl dělat vůbec nikdo.

    Asi nejohranější věta všech vědeckých abstraktů v poli NMR je tvrzení, že NMR spektroskopie je jeden z nejmocnějších nástrojů ke studiu struktury a vlastností molekul, s bohatým využitím v chemii, biologii, fyzice, materiálových vědách a medicíně. Nevím, kdo s touhle větou začal, ale mohlo by se to tesat. Z NMR spektra jste totiž schopní – dobře vy možná ne, tak my jsme schopní – zjistit nejen to, jak molekula vypadá a to včetně toho, jak je složená v prostoru, ale třeba i to, s jakými jinými molekulami se váže (kamarádí), jak silná tato interakce (přitažlivost) je, jak rychle molekula reaguje a jakým způsobem. (Vy samozřejmě můžete tuto doménu ovládnout zrovna tak, stačí vyluštit spoustu spekter na NMR-Challenge.com, která se blíží ke dvou milionům odeslaných odpovědí; konec komerční přestávky, zdravím Dana Browna.) Člověk by tak i rozuměl vysoké pořizovací ceně NMR spektrometru, protože se snad i zdá, že jiný přístroj v laboratoři nepotřebujete.

    Až na to, že vůbec. Pokud by NMR spektroskopie vystupovala v Iliadě, mohla by být tím pověstným trójským koněm, na povrchu ověnčená spektry a rychlými výsledky, skrývající ve svém břiše onu kvantovou mechaniku, superpozice, reálné a imaginární části spekter, komplexní kosinové funkce a eigen funkce. Ale zrovna tak by mohla být Achilleem. A ten, kdo koupal NMR spektroskopii v lektvaru mocnosti ji držel za její citlivost.

    NMR spektroskopie je totiž zhruba tak citlivá jako empatický kámen. No dobře, to jsem jí ukřivdila, ale je to jednoduše její největší slabina. Vodíkové experimenty jsou ještě v pořádku, ale trochu se zapojíte u necitlivých jader jako je uhlík a dusík – základní stavební kameny všeho živého na světě, takže to jakože musíte měřit. Uhlík a dusík nejenom že se v magnetickém poli neradují tolik jako vodík, ale například takový uhlík je v devětadevadesáti procentech zastoupený v hmotě okolo nás jako NMR neaktivní izotop a když cokoli měříte v NMR spektrometru, povídáte si vlastně s pouhým jedním procentem atomových jader ze svého vzorku. Takže pokud chcete měřit uhlíky, potřebujete toho vzorku klidně k deseti miligramům, pokud to nechcete měřit sto let a jednu zimu. To byste ostatně i mohli, ale větší problém je, že člověk třeba dělá nějakou syntézu a nemůže si dovolit v každém kroku vyhodit deset miligramů látky anebo, hůř, je ta látka vzácná nebo izolovaná z kytky přivezené přes půl světa a to rozhodně nebudete chtít nacpat nenasytný teřich NMR spektrometru takovým pokladem. (Nicméně, NMR je metoda nedestruktivní, váš vzorek vyjede po skončení experimentu v pořádku ven zrovna tak jako pacient v nemocnici, jen musíte odpařit rozpouštědla, což pro vaší látku může znamenat značný diskomfort. Jedinou destruktivní složkou při NMR měření je lidský faktor.) Můžete samozřejmě použít látky méně a nechat spektrometr měřit – takzvaně akumulovat signál – a jít domů na víkend. NMR mašina totiž nechává pomocí svých kvantově mechanických triků předvádět atomová jádra takzvanou spinovou gymnastiku (je to taková spartakiáda atomových jader) a ve správnou chvíli zaznamenat proud v cívce, který cvičící spiny vyprodukovaly. A vy můžete cvičební soustavu projet jednou a zaznamenat signál, anebo klidně 1024 krát nebo 2048 krát a signál se vám bude akumulovat s každým průchodem. A jelikož spiny jsou taky trochu autisti jako my, co je zkoumáme, odcvičí vždycky stejně (pokud to nastavíte správně, hahaha) a vy tak akumulujete signál. Na rozdíl od toho šum si tam náhodně poskakuje a požírá sám sebe, takže s každým průchodem pulzní sekvencí vám signál roste rychleji než šum. Ráno přijdete do práce a pík je tam.

    S tímto přístupem jsou dva zásadní problémy. Zaprvé je to zoufale neefektivní a nemusím čelit bombovým anonymům na VŠE, abych tušila, že je to i neekonomické. Některé pulzní sekvence (cvičební soustavy) jsou poměrně náročné na spotřebu dusíku a helia, takže když to pouštíte nazdařbůh, tak jste vlastně jako Madonna v muzikálu Evita v té scéně, jak se vykláněla z okénka jedoucího vlaku a vyhazovala peníze (má oblíbená). A taky si nezaměří nikdo jinej. Ale mnohem větší problém je – a ten se týká i našeho dokonalého vodíku –, že ono chvíli trvá, než se NMR spektrometr k něčemu rozhoupe a zaznamená signál, a pokud se něco děje příliš rychle, tak to není schopný vidět. Takže doufám, že se teď shodneme na tom, že pokud chceme NMR zlepšit, musíme zvýšit její citlivost.

    Toho lze dosáhnout dvěma inovativními způsoby – spinovou hyperpolarizací (což je to, co jsem všem naslibovala, že budu dělat) a vývojem SSFP sekvencí (což reálně dělám a miluju). SSFP stojí pro Steady-State Free Precession a je taková nevzhledná zkratka, kterou nikdo moc nepoužíval a tak Lucio vyvinul alternativní experiment a pojmenoval ho PISS (Phase Incremented Steady-State), což je sice zkratka zapamatovatelná, ale zase vyvolává dost povyku a chodí vám poté emaily z konferencí, že by vám to i přijali, když to přejmenujete (!). Tak tam někam dáte pomlčku, třeba PI-SS (s čímž sice dobijete Evropu, ale nevím, jak moc to es-es ladí izraelskému uchu). Pro ty, co se ztrácejí tedy vysvětlím, že piss v angličtině znamená chcát. Ano, je potřeba si to přiznat, vlastně tu měřím chcance. Ale chcance dokážou zkrátit dobu, po kterou musíme akumulovat signál v necitlivé NMR spektroskopii, naprosto zázračně a vidíme signál v rámci minut a ne hodin. I u těch necitlivých uhlíků a dusíků.

    Upřímně, já jsem ta poslední, která se může NMR posmívat, že něco nevidí. Asi nevyzradím státní tajemství, když řeknu, že já taky moc dobře nevidím a to ani děje rychlé, ani pomalé ni dokonce statické. Ale nemohu to kvantifikovat, protože nemám potuchy o tom, jak ostře vidíte vy (což je možná dobře, protože kdybych to věděla, tak bych vás možná nesnášela, hahaha). Ale je to jak to je a já si ostatně nemám na co stěžovat, protože jsem studovala ve škole se zdravýma (a ještě jsem jim to tam natřela), takže doopravdy tu nebudu lomit rukama, protože – jak říkáme doma – to jsou lidé chudáci, to my jsme ještě chlapíci. Pojďme se raději podívat na taková vtipná přiznání nás, co nevidíme zrovna jako rys, a taky na nějaké moje trapásky na toto téma, ať se zasmějeme.

Když je v Praze takové to sněhové bahno, obecně marast a zima, tak mi nevadí, že mám tu a tam (a tam a tu, no vlastně všude) šmouhy na botách, protože spoléhám na to, že si ostatní lidé řeknou, že to asi nevidím a nebudou mě za to soudit.

Když mi na počítači ukazuje něco někdo, kdo se mi líbí, tak se nakloním mnohem blíž, než bych musela, abych si to „přečetla“, i když bych obsah mohla s klidem odtušit z druhé strany místnosti.

Když mi někdo ukazuje něco, co beztak vím, že nepochopím, jako nový matlab skript, tak se se sdělením, že na to nevidím, ani neobtěžuju.

Jednou jsem se snažila odtušit nějaké reakční schéma na hodině organické syntézy a profesor Veselý se na mě zmateně otočil se slovy „Jaká síra?“.

Teď jsem něco učila na magnetu novou doktorandku a až po dvou hodinách mi kolegové řekli, že celou dobu koukala do mobilu.

Nepoznám pohledem z okna jestli prší (obzvlášť přes ta čistá izraelská okna) a někdy si říkám, proč ta skupina blbců stojí v lobby. Pak pochopím, že oni si říkali, proč jde ta blbka ven.

Daleko déle mohu předstírat, že někoho nevidím, aniž by to bylo trapné. A když mě osoba, které se už dvacet minut zdárně vybíhám, osloví, mohu zvolat „Jééé, já jsem si tě vůbec nevšimla!“. A hádejte se.

    Na druhou stranu je celá řada věcí, které doopravdy nevidím nebo nevyhodnotím správně. Já vlastně nevím, jak to máte vy, ale já se na většinu věcí, co dělám vlastně ani nedívám. Lucio pořád hledá algoritmus, který by mu dostavěl snímky z MRI, když mají nízkou kvalitu obrazu, a přitom ani netuší, že takový algoritmus mu sedí ve vedlejší kanceláři. Já nedělám celý den nic jiného, Lucio. Díky tomu, že se moc nespoléhám na to, co vidím, umím dost cool věci. Poznám všechny kolegy podle kroků na bezkonkurenční vzdálenost, poznám, kdo se ve vedlejší kanceláře zvedl ze židle, umím naplnit NMR kyvetu o průměru pěti milimetrů potmě a - pokud vám to snad nepřijde hustý - umím takovou kyvetu naplnit i za zády a se správným objemem. Na druhou stranu je spousta věcí, co zase nevidím jako je rozdíl mezi šestkou a osmičkou v rozhraní topspinu 4, což je možná v pohodě u chemického posunu, ale u intenzity signálu mi rozdíl mezi deset na šestou a deset na osmou udělá doopravdy hodně, někdy na dálku mávám na někoho úplně jiného než si myslím a občas jednoduše hodím držku. Ale mimochodem, ten člověk co naprogramoval topspin 4, ten pozná, až zestárne… Hlavně že to všechno ladí ve sto padesáti odstínech šedi, jo, to přesně všichni u toho magnetu potřebujeme. (Mimochodem, barvocit mám naopak vytříbený.)

    A také mám vytříbené pohotové reakce. Třeba jsem šla na konferenčním večírku (ale ještě nebyla tma, nějaký podvečer v Kalifornii), kde jsem se zoufale snažila do nikoho nevrazit, a říkám si, proč na mě ten starej chlap mává? Byl to Lucio. Rychle úsměv, ani sval se nesmí pohnout, protože proč byste byli najednou překvapení, když na vás mává už pár metrů? Zase občas překvapím někoho já, když užuž na ulici otevírám pusu a v tu chvíli mi dojde, že to není ten člověk, co si myslím. Pak řeknu jen důrazné boker tov a peláším pryč, ale těm lidem je stejně jasné, že jsem si je s někým spletla a na kampusu dokonce i tuší s kým. A historka, která dneska sundala Marka ze židle, se odehrála v prádelně. To jsem si přišla se svoji várkou k pračce, co sdílíme v těch sto lidech, a viděla jsem, že z ní někdo s vlasy vyčesanými nahoru a zabalenými ve fialovém ručníku (respektive v lila ručníku, vyjádřeno ve CMYK tak 10 % C a 20 % M, zbytek vynulovat) zrovna prádlo vyndává. Měla jsem zrovna svoji autisticky nespolečenskou náladu a tak jsem si řekla „Počkám venku, než si to paní vyndá.“ Jenže paní se otočila a měla vousy a navíc to byl můj kolega Elton. Mohla jsem to poznat? Ano, ale můj mozek vzal zkratku – dlouhé vlasy, lila ručník. Dokresluju obraz. Rozteč ramen? Ta lýtka? Nevyhodnoceno. Je vidět, že s tím algoritmem nás čeká opravdu dlouhá cesta. Co ovšem všechny mate (včetně mě) je, že jsou tady lidé, které bezpečně rozpoznám na větší vzdálenost než zdraví lidé. A to se říká, že láska je slepá.

    Jako člověk, který si tedy zvolil studium kvantové mechaniky, mám ráda vzory a rutinu, prostě když se věci opakují. Jak říkal můj školitel na doktorátu Martin – klidně blbě, hlavně stejně. Hrozně se mi tak líbí, když jsem v Izraeli už druhý rok a začínám chytat jeho rytmus. Minulý týden byl už můj druhý Tu Bišvat v Izraeli, což je Nový rok stromu. Je zvykem, že se staráme o naše rostliny, sázíme a jíme nějaké ovoce jako třeba datle, fíky nebo hroznové víno. Z této aliance zla volím to hroznové víno, které je ovšem mnohem lepší jako vzorek pro NMR spektroskopii v kapalné fázi, než ve fázi pevné. Mně to s těma kytkama moc nejde, to ony kdyby mohly, tak by si tady velmi postěžovaly na ten zástřih, co jsem jim zcela neodborně provedla v prosinci a na všechny ty ostatní věci. Ale jde mi získávat stipendia a tak jsem věnovala pár šekelů na sadbu stromu tady v Izraeli. Tentokrát šlo všechno hladce a obdržela jsem i svůj darovací certifikát a budu mít v Izraeli strom! De facto už druhý, protože loni jsem přispěla taky, ale na certifikaci čekám už rok (teda už jako by nečekám). A tak jsem koupila strom i pro Lucia a poslala mu oznámení na Floridu, kde teď měří (nebo co). Doopravdy ho to potěšilo. To jsem si ostatně myslela, protože Lucio je Blíženec a ti mají rádi spontánní a smysluplné dárky. Dobře, za poslední větu si odebírám doktorát z exaktních věd sama.

(A taky nemusím mít doktorát z matematiky, abych si spočítala, že nás ty stromy pravděpodobně oba přežijou. Teda, pokud je nebude zalévat někdo jako já.)

    Zasadit strom v Izraeli vám ale doporučuji už pro ten zážitek. V rámci Tu Bišvat jsou i takzvané sázecí ceremonie, kterých se můžete zúčastnit a strom i fyzicky zasadit. Takový zážitek je ovšem o poznání nákladnější a pro mě nedostupný hlavně z toho důvodu, že na kraj lesoparku, kde akce probíhá, je to asi dvě hodiny pěšky z nejbližší autobusové zastávky. Takže naše stromy zasadí nějaký profesionál, protože já jsem si nebyla schopná představit, jak se tam ksakru dostanu. Byla samozřejmě možnost, že by mě Lucio hodil autem při cestě na sadbu vlastního stromu, ale toho jsem si nedokázala zase představit odříkávat požehnání sazeče. Ale pokud jste fanoušek, ve fotbalové terminologii známý jako ultras, můžete se zúčastnit přes zoom. Tady se jede poměrně hi-tech. Což mi připomíná, že si musím odeslat přáníčko ke Zdi nářků. To jde taky online. Hospodin si asi koupil počítač. (Mám dojem, že to normálně tisknou a spalujou jako ta analogová přáníčka.)

    Nevím, jestli je to také nějaký vzorec nebo náhoda, ale s Luciem zmizela celá řada dalších kolegů a zhruba dva týdny to tam vypadalo jako v domě duchů, kde když mi upadla propiska, tak to prázdným prostorem zarezonovalo. Ale tenhle týden se vrací, jenom my nikdo nevíme kdy, takže už je tam zase fullhouse. Což není úplně ideální, protože je rvačka o magnety a na mě zbyl ten starý, co ho maminka pokřtila Kopčem.

PS: Byla to past, pořád se neobjevil…