Groots bouwen met de kleinste onderdelen. Wetenschappers bewegen moleculen richting leven. Maar wat beweegt hen? Deze aflevering: Syuzanna Harutyunyan
Vlak voordat buiten een zomerse regenbui losbarst, loop ik het Feringa Building op het Zernikecomplex in Groningen binnen. Het atrium van dit splinternieuwe gebouw, dat de natuur- en scheikundeopleidingen van de Rijksuniversiteit huisvest, doet denken aan een hypermoderne kas, inclusief glazen plafond. Het contrast met het oude universiteitsgebouw, een typische jaren 60-blokkendoos met systeemplafonds, kan haast niet groter. Met een glimlach denk ik terug aan 2010, toen ik er een chemiepracticum volgde. Op een ochtend was ons lab afgesloten met waarschuwingslinten. Iemand had een verdwaald blok asbest gevonden. We stonden al weken te klooien met zwavelzuur en chloroform op die zaal. Beetje asbest kon er ook nog wel bij.
Als ik op de vierde verdieping van het nieuwe gebouw uit de lift stap, bots ik tegen een muur van warme lucht. “We zijn pas net verhuisd en het klimaatsysteem werkt nog niet goed”, zegt Syuzanna (“zeg maar Syuzi”) Harutyunyan als ik haar kantoor binnenloop. Daar is het gelukkig koel. De chemicus laat me haar uitzicht zien. “Elke ochtend kan ik mijn studenten naar binnen zien wandelen.” De binding met haar onderzoekers is belangrijk voor Harutyunyan. Haar deur staat altijd open. Het liefst letterlijk, maar voor nu moeten studenten het doen met zwaaien door de glazen muur. “Eerst moet de airco gefixt zijn.”
Harutyunyan is hoogleraar homogene katalyse. Kleine (opfris)cursus: een katalysator is een stof die de snelheid van een chemische reactie opkrikt, maar niet zelf wordt opgebruikt. In een automotor, bijvoorbeeld, zet een katalysator giftig koolstofmonoxide om in CO2. En in je lichaam hebben enzymen een katalysatorfunctie. Ze knippen bijvoorbeeld grote koolhydraten op in kleinere suikermoleculen.
Omslag in Moskou
Katalyseonderzoek was niet bepaald haar droombaan. Als kind wist de van oorsprong Armeense Harutyunyan namelijk één ding zeker: ze zou dokter worden. Hartchirurg om precies te zijn. “Maar in Armenië zijn de toelatingsexamens bikkelhard. Ik kwam 2 punten tekort.” Met frisse tegenzin koos Harutyunyan farmacologie. “Ik wilde alleen helemaal geen apotheker worden. Ik kreeg spijt dat ik niet opnieuw toelatingsexamen had gedaan voor geneeskunde.”
Als iemand zegt dat iets onmogelijk is, wil ik bewijzen dat het wél kan
Haar teleurstelling sloeg om in enthousiasme toen de begeleider van haar masteronderzoek vroeg of Harutyunyan naar Moskou wilde gaan. Een collega had tijdelijk hulp nodig bij de synthese van moleculen. In Rusland ontmoette ze professor Yuri Belokon. “Door hem veranderde mijn kijk op de chemie volledig. Hij vroeg of ik wilde blijven als promovendus in zijn groep.” Daarna was het ook Belokon die Harutyunyan koppelde aan professor Ben Feringa (die nu inderdaad werkzaam is in een naar hem vernoemd gebouw). Daarop kwam ze in 2003 naar Nederland voor een tijdelijk onderzoeksproject. Na een uitstapje in het farmaceutische bedrijfsleven (“Dat was niet mijn ding. Ik miste de vrijheid, kon mijn nieuwsgierigheid niet achterna. Wel veel van opgestoken.”) kwam Harutyunyan in 2010 terug naar de faculteit als universitair docent. Toen haar eerste PhD’er in 2014 promoveerde, nodigde ze Belokon uit. “Hij is lange tijd mijn belangrijkste mentor geweest.”
Stapels lege boekjes
Ze is op haar plek als chemicus. Toch kijkt Harutyunyan in het ziekenhuis altijd even om zich heen. “Dan zie ik artsen aan het werk en denk ik: wat had ik hier graag bij gehoord. Ik had het geweldig gevonden.” Een korte overpeinzing volgt. “Hm, eigenlijk betwijfel ik of dat wel klopt. Vroeger had ik mijn route naar hartchirurg helemaal uitgestippeld. Maar zo zit ik helemaal niet in elkaar, weet ik nu.”
Harutyunyan wijst naar de verhuisdoos in de hoek van haar verder nog vrij lege kantoor. “Daar zitten mijn notitieboeken in. Het lukt me niet om ze weg te doen. De stapel wordt alsmaar groter. In ieder boek zijn hooguit drie bladzijden beschreven”, bekent de onderzoeker. “Meestal met reflectie op het afgelopen jaar. Dan zie ik in dat dingen een tikkeltje chaotisch zijn. Vervolgens maak ik een plan en neem ik me voor het deze keer écht te volgen. Daarna vergeet ik dat het boek bestaat en zie ik mijn schrijfsels nooit meer terug.” Ook nu zit er een boekje in Harutyunyans tas. “Ze worden wel ieder jaar kleiner”, zegt ze lachend. “Ik ben helemaal geen planner.”
Tegendraads
Als het op haar studenten aankomt, is de onderzoeker alerter. Ze wil dat zij het naar hun zin hebben en slagen. Dan is haar eigen dag ook goed. In de collegezaal geeft Harutyunyan het liefst les aan bachelorstudenten. “Die komen nog gewoon naar me toe en zeggen: je hebt het verkeerd. Ze durven tegendraads te zijn en out-of-the-boxvragen te stellen, zijn nog onbekend met de restricties over wat wel of niet mogelijk zou zijn.”
Zo zit de chemicus zelf ook in elkaar. Ze houdt niet van paradigma’s. “Die horen niet thuis in de wetenschap. Als iemand zegt dat iets onmogelijk is, wil ik bewijzen dat het wél kan.” Het afgelopen decennium voegde ze daad bij woord. Bijna een halve eeuw bestond de overtuiging dat een bepaalde katalysator alleen product A kon maken en niet het chemische tweelingbroertje B. “Zo stond het in de tekstboeken, maar ik zag onregelmatigheden in de data en literatuur.” Harutyunyan bedacht een methode om product B toch te maken met die katalysator. “Een paar maanden geleden hebben we twaalf jaar onderzoek afgerond. Hoogtepunt was onze paper in Science waarin we laten zien dat het is gelukt.”
Schommelen
Minstens zo vaak slaagt zo’n missie overigens niet. In 2018 ging Harutyunyan samen met promovendus Matthijs ter Harmsel aan de slag met autokatalytische reacties. Bij zo’n chemische reactie heb je geen externe katalysator nodig, maar moedigt het product zijn eigen vorming aan. Die versnelt dus zelf de reactie. “Je kunt op twee handen tellen hoeveel autokatalytische reacties er bestaan. De meeste zijn per toeval gevonden. Ik dacht: als ze vindbaar zijn, zijn ze ook te ontwerpen.” Anderhalf jaar lang probeerde Ter Harmsel van alles in het lab. Het bleek een no-go.
Geen probleem, besloot Harutyunyan. “Ik had alweer een nieuw idee: kunnen we een katalytische chemische oscillator bouwen?” Iets dat oscilleert, vertoont een schommelbeweging. Denk aan eb en vloed, bloemen die open en dicht gaan en cellen die periodiek delen. Je kunt een chemische oscillator zien als mengsel van chemische reacties. In het mengsel stijgen en dalen de concentraties van de verschillende stoffen periodiek. Als je de stoffen een kleurtje geeft, zou je zien dat het geheel steeds van kleur wisselt. Harutyunyan: “Wat als één van die producten een katalysator is? Die kan dan een andere chemische reactie, die normaal gesproken niet oscilleert, periodiek aan- en uitzetten. Het klonk cool en niemand had zoiets nog gebouwd.” Of het ook nuttig was, zagen de onderzoekers later wel.
In 2023 verdedigde Ter Harmsel zijn thesis. Aantal publicaties in wetenschappelijke tijdschriften? Precies 0. Toch slaagde hij cum laude. “Wat niemand toen wist, is dat zijn paper ter review bij Nature lag”, zegt Harutyunyan trots. “Drie maanden na Matthias’ promotie stond zijn onderzoek in het blad.” Missie katalytische oscillator bouwen: geslaagd.
Geen academische spelletjes
Als Harutyunyan het mocht bepalen, zou ze samen met haar groep volledig opgaan in dit soort door nieuwsgierigheid gedreven onderzoek. “Maar het kan niet”, verzucht de chemicus. “De onderwerpen zijn fundamenteel, onzeker en gaan geen wereldproblematiek oplossen. Financiering krijgen is ontzettend lastig.” Voorlopig voldoet een 50/50-aanpak. De ene helft van Harutyunyans lab is een speeltuin, de andere helft is voor gebruikelijker katalyseonderzoek met enige zekerheidsfactor. “Zo hebben we altijd een optie om op terug te vallen, een veilige haven. Ik moet aan het voortbestaan van mijn groep denken.”
Het frustreert Harutyunyan dat ze als onderzoeker een spel moet spelen. “De academische wereld is een industrie geworden. Het gaat steeds minder over opwindende wetenschap en steeds meer over marketing. En je moet er wel aan meedoen, er is geen weg omheen. We zitten in een vicieuze cirkel en ik weet niet hoe we eruit komen. It drives me crazy.”
Ze vervolgt: “Als wetenschapper moet je creatief kunnen zijn. Er moet een kans bestaan dat je iets onverwachts vindt. In die context gebeuren de grote ontdekkingen.” Het ‘gedoe’ houdt Harutyunyan meer bezig dan ze zou willen. “Energie die naar de wetenschap kan gaan, gaat verloren aan het systeem overleven. En aan plannen. Je weet inmiddels dat ik niet dol ben op plannen.”
Wel bordspelletjes
Of het nu haar frustraties zijn of een nieuw creatief idee, Harutyunyan verwerkt haar hersenspinsels het liefst hardop. “Als iets heel opwindend is, móet ik dat aan iemand kwijt. Mijn man werkt ook als onderzoeker. Hij is sterrenkundige. Inmiddels weet hij een stuk meer over chemie dan ik van het heelal weet.” Haar oudste zoon kan het woord molecuul niet meer horen. “Ik denk dat ik iets te veel over scheikunde praat. Hij vindt sterrenkunde wel heel leuk…”
Hoe vervelend Harutyunyan de spelletjes in de academische wereld soms ook vindt, thuis is alles een competitie. “Mijn kinderen zijn Nederlands en dus opgegroeid met bordspellen. Ik niet.” Ze zag zichzelf niet als bordspelmens, maar dat is volledig veranderd. “Het is heerlijk om op te gaan in de game. De rest vergeet je. Het enige wat nog telt is winnen.”
Als ik Harutyunyans kantoor verlaat kijk ik nog eens naar de verhuisdoos vol lege notitieboekjes. Denkende aan mijn eigen stapel lege schrijfblokken, verlaat ik het Feringa Building. De regendruppels op het zadel van mijn fiets glinsteren in de zon. Zal ik onderweg naar huis een nieuw opschrijfboekje kopen?
