Lantanidi nisu nešto što bismo očekivali u živim ćelijama. No ponegdje ih ima.
Gdje i kako, piše dr. Stribor Marković.
Žene koje nose dio težine zgrade; arhitekturom opčinjeni stari Grci poigraše se bezbrojnim simbolikama i prozvaše ih Karijatide. Usud Karije iz Lakonije bio je težak: zaljubiti se u Dioniza značilo je uvijek nevolju na vratima. Sestre joj zabraniše ljubav, a zbog tog čina pretvoriše se u stijene dok Karija postade stablo oraha. Čežnja za ljubavi skrivena u bakinim orehnjačama ili baklavama vuče svoje korijene iz dubine same zemlje. U orahu skriva se i čežnja pronalaska još jednog od bezbrojnih odgovora na pitanje što podržava život na Zemlji. Neki od tih odgovora će nas iznenaditi.
Polaganje anorganske kemije uvijek je bio podvig. U predmetu u kojem prođeš cijeli periodni sustav elemenata imaš čast shvatiti kako je Zemlja obična igra kombinatorike i permutacija šačice od stotinjak i nešto više atoma. S nekim serijama je lako: litij, natrij, kalij, rubidij, cezij i francij se nauče s lakoćom za minutu dvije. Uvijek sam ona dva reda izdvojena iz periodnog sustava elemenata ostavljao za kraj; prvi red, lantanidi. Već su sama imena bila grozna. Tko je, do vraga, smislio riječ praseodimij? Lako sam ga zapamtio po prascima, gadolinij po gadovima, lantan po nazivu cijele skupine, prometij po Prometeju, samariij po samaru, a cerij po cerekanju. Iskreno priznajem da sam ih za ispit naučio najlošije, koliko god da su me duboko zaintrigirali. Mislio sam, nebitni su za biokemiju ti ogromni elementi. Mislio sam, život počiva na manjim atomima, jod s 53 protona bio je psihološka granica.
Bio sam u krivu i ovim se službeno ispričavam kreativnosti biologije. Bilo je jedan ujutro prije ispita i ostavio sam lantanide da mi se vrate kao bumerang u ograničenu glavu.
Zavoljeli su ga Cajuni, anglofoni naziv francuskog originala Cadien; frankofoni stanovnici koji su bili protjerani u Louisianu. U močvarama nove postojbine zaljubili su se u ukusan plod koji ih je podsjećao na ukusne orahe njihove drevne Francuske – pekan orahe. Postat će i jedan od njihovih kulinarskih simbola koje smo prigrlili i mi u doba planetarne dostupnosti svega. Pekan orasi ostali bi u kolektivnom ograničenju Lidlovog lisnatog tijesta da nije lantanida. Pekan orasi na latinskom se zovu Carya illinoinensis, Carya prema gradiću u Grčkoj ali i prema Kariji koju pohotni bogovi pretvoriše u orah. Godine 2011. biokemičare života šokirao je podatak kako rod Carya, uključujući i pekan, u sebi vrlo snažno akumulira lantanide. Raspored akumuliranja govorio je o specifičnom, a ne nasumičnom procesu: Ce > La > Nd, što znači da su najviše voljeli cerij, potom lantan i neodimij. Najslabije su gomilali lutecij. Što su ti spojevi značili za biljku? Započelo je traženje značenja lantanida u biologiji.
Prvo smo morali razbiti iluziju o nazivima. Lantanidi, uz elemente skandij i itrij, često se zovu rijetki zemni metali (rare earth elements, éléments de terres rares). Oni uopće nisu toliko rijetki i za biologiju, dio tih elemenata dostupan je jednako kao bakar ili cink. Lantanidi, osim lutecija, popunjavaju elektronima posebne orbitale, 4f. Njihova veličina i ta elektronska bizarnost čini ih gotovo erotski poželjnima enzimima gladnih metalnih katalizatora. Kemičari ih zovu Lewisove kiseline, sposobni su prigrliti elektronski par drugih atoma u snažniji zagrljaj. Nismo trebali čekati dugo da nađemo gdje je život iskoristio tu elektronsku erotiku. Methylorubrum extorquens su slatke bakterije ružičaste boje koje žive na listovima biljaka. Uz puči biljaka nalazimo povećanu koncentraciju alkohola metanola. Metanol je podosta inertan spoj i lantan te drugi lantanidi nalaze se u enzimu koji pomaže bakteriji da ugrabi metanol, pretvori ga u formaldehid (formalin) i tako ugradi u svoju biologiju. Posebni proteini, lanmodulini, omogućuju takvim bakterijama da „uhvate“ lantanide iz okoliša.
U vrućem vulkanskom blatu iz okolice Napulja otkrivena je vrsta Methylacidiphilum fumariolicum koja doslovce ne može rasti bez lantanida u podlozi. Raste u nama katastrofalnim uvjetima: na 60 °C uz vrlo kiseli pH od 2. Kao i pekan orasi, najviše vole cerij, lantan i neodimij i kroz enzime omogućuju bakteriji prehranu plinom metanom. Plin metan nastaje u zemlji i biološkim procesima, no njegovo korištenje nije jednostavno. Za kemijsku transformaciju metana potreban je poseban katalizator i samo su lantanidi svojim 4f orbitalama elektrona mogli podržati taj proces.
Lantanidi su omogućili životu na Zemlji da efikasno koristi molekule sastavljene od jednog ugljikovog atoma i u njenoj ranoj povijesti, pa i danas. Bez njih, život bi na našem planetu bio gladan ugljika. Jednako su presudni za ukupni život na Zemlji, a ostaju u sjeni drugih elemenata poput magnezija, kalcija, cinka i željeza. Još ne znamo kakvu ulogu lantanidi igraju u višim bićima, a vjerojatno ćemo to prvo pronaći kod biljaka. Za sada znamo neobičnu činjenicu kako lantan posebno voli GABA receptore u mozgu koji utječu na naše raspoloženje, no vrlo je dvojbeno koliko je i regulator njihove funkcije. Lantanide najviše nalazimo u ljudskim kostima gdje se, vjerojatno nasumično, ugrađuju s drugim elementima.
Lantanidi su našli svoju praktičniju primjenu. U „kremenu“ upaljača omogućuju nastanak iskri visoke temperature, a njihovo svojstvo da na povišenoj temperaturi stvaraju simpatičnu svjetlost koristilo se u XIX. stoljeću za plinske svjetiljke. Lantanidi se u medicini koriste u dijagnostici magnetskom rezonancom, a lantan karbonat koristi se kao lijek koji smanjuje apsorpciju fosfata kod pacijenata s previsokom razinom fosfata u krvi.
Od danas više nećete moći pobjeći rijetkim zemnim metalima. Čekat će vas u pekan orasima, skrivat će se u vašim neuronima, na listovima biljaka. Svi mi olako shvaćamo život i ono što ga podržava, velika slika života ostavi nas nijemima, treba prostora u duši da se prihvati. To znači porušiti unutrašnja ograničenja, mislite da je to lako? Podržalo vas je toliko puno toga, toliko puno neznanih junaka, naizgled nebitnih slučajnih osoba, zaboravili ste ih, zaboravio sam ih i ja. Kao kad svijeću zapalim onima kojima ne znam grob, tako se kroz lantanide zahvalim njima.
Ova priča je prenesena s FB profila dr. Stribora Markovića, datira od 25.9.2021.
