Підсумки Нобелівського тижня: нова ера в біохімії і астрономії
У 2017 році престижні нагороди дісталися першовідкривачам таємниць живих клітин, ловцям гравітаційних хвиль, творцеві «естетичного всесвіту» і борцям із ядерною зброєю
Цього тижня Нобелівський комітет оголосив лауреатів п'яти найпрестижніших наукових премій в галузі медицини, фізики, хімії, літератури і захисту миру. Їхні відкриття допоможуть винайти нові більш ефективні ліки і розгадати загадки Всесвіту. Розмір премій, які заповів у кінці ХІХ століття шведський промисловець і винахідник Альфред Нобель, в нинішньому році було збільшено на 12,5%, до 9 млн крон (близько $1,1 млн). Mind пропонує ознайомитися з оголошеними на цьому тижні лауреатами 2017 року і їхніми досягненнями.
Медицина і фізіологія
Лауреати: американці Джеффрі Голл, Майкл Росбаш і Майкл Янг
Формулювання: «За їхні відкриття молекулярних механізмів, що лежать в основі циркадних ритмів»
Трьом американським ученим присудили Нобелівську премію за роз'яснення феномена «біологічного годинника» з періодом у 24 години. Їхні відкриття дозволили розгадати такі давні загадки, як: «Чому люди діляться на «сов» і «жайворонків», і «Чому листя мімози розкривається в денний час і закривається в нічні години, навіть якщо квітку тримати у повній темряві?».
У кожної клітини рослини, тварини або людини є самоналагоджувальний внутрішній біологічний годинник. Цей годинник прискорює і сповільнює фізіологічні процеси у залежності від часу доби. Так, наприклад, щодня о 7-й ранку організм може різко збільшувати швидкість обміну речовин, підвищити температуру і підсилювати кровообіг, готуючись до активної діяльності. А о 9-й вечора «клітинний годинник» може запускати протилежні процеси, які схиляють організм до сну.
У 1984 році Джеффрі Холу і Майклу Росбашу вдалося знайти перший основний механізм біологічного годинника. Ставлячи досліди на плодових мушках дрозофілах, вони виділили ген, названий period, що кодує білок, названий PER, який накопичується у клітинах протягом ночі, а потім руйнується протягом дня.
У 1994-му Майкл Янг виявив ще два механізми клітинних годинників, завдяки яким концентрація білка PER наростає і знижується циклічно з періодом у 24 години. Вчений виділив ген timeless, що кодує білок TIM для блокування активності гена period, а також ген doubletime, що кодує білок DBT для уповільнення накопичення PER. У подальших дослідженнях були знайдені інші гени та білки, які синхронізують біологічний годинник з сонячною активністю.
Хімія
Лауреати: швейцарець Жак Дюбоше, шотландець Річард Гендерсон і американець Йоахим Франк
Формулювання: «За розробку кріоелектронної мікроскопії для високоточного визначення структури розташування молекул у розчині»
Незабаром вчені будуть отримувати 3D-знімки живих клітин з настільки високою роздільною здатністю, що на них можна буде розгледіти окремі атоми в біологічних молекулах. Як сказано в прес-релізі Нобелівського комітету, це стало можливим завдяки методу кріоелектронної мікроскопії, «який просунув біохімію в нову еру». Революційний метод дозволить краще зрозуміти структуру білків і їхню взаємодію з іншими біомолекулами, що призведе до розробки більш досконалих ліків.
До 2013 року високоточні електронні мікроскопи були придатними тільки для вивчення мертвої матерії. Розглянути молекулярну будову живих клітин заважала їхня рухливість і нестійкість. Промінь електронного мікроскопа моментально випаровував воду з біологічного матеріалу, руйнуючи його структуру.
Троє вчених придумали і реалізували проривний метод дослідження живої матерії. Виявилося, що клітину можна моментально заморозити при температурі рідкого азоту, не пошкоджуючи структуру, отримати мікрознімки і створити з них тривимірну модель.
Дюбоше у 1980-х роках розробив революційний спосіб охолодження, при якому вода твердне навколо біомолекул, зберігаючи їх. Франк у період 1975-1986 років створив метод обробки зображень, що дозволяє реконструювати з двовимірних мікрофотографій молекул 3D-картини, а Хендерсон у 1990 році згенерував за допомогою електронного мікроскопа перше тривимірне зображення білка в атомарному розподіленні, довівши на практиці потенціал кріоелектронної мікроскопії.
Фізика
Лауреати: американці Кіп Торн, Райнер Вайс і Беррі Беріш
Формулювання: «За вирішальні внески у створення детектора LIGO і виявлення гравітаційних хвиль»
Нобелівська премія з фізики в 2017 році присуджена трьом ученим, які зіграли ключові ролі в найважливішій науковій події 2015 року – виявленні гравітаційних хвиль. Ця подія ознаменувала найбільший порив в астрономії з часів відкриття обертання планет Галілео Галілеєм. Тепер дослідники Всесвіту можуть не тільки дивитися в космос, але й чути його шепіт, який ставатиме все голоснішим по мірі підвищення точності вимірювальних приладів.
Нагадаємо, в минулому році дослідники проекту LIGO (Лазерно-інтерферометричної гравітаційно-хвильової обсерваторії) оголосили, що навчилися вловлювати брижі простору-часу. За допомогою двох гігантських детекторів вони зафіксували гравітаційну хвилю, яка летіла до нашої планети 1,3 млрд років і 14 вересня 2015 року потрясла Землю, змусивши її розтягуватися і стискатися, подібно желейній масі.
Райнер Вайс заклав основу в проект LIGO – в 1970-х роках він проаналізував джерела можливих сторонніх шумів, здатних вплинути на вимірювання, і спроектував детектор (лазерний інтерферометр), що обробляє ці помилкові сигнали. Беррі Беріш і Кіп Торн допомогли втілити його ідеї в життя, організувавши будівництво та налагодивши роботу обсерваторій LIGO.
Література
Лауреат: англійський письменник японського походження Кадзуо Ісігуро
Формулювання: «За емоційно сильні романи, в яких він розкрив безодню під нашим ілюзорним відчуттям зв'язку зі світом»
Кадзуо Ісігуро народився в 1954 році в японському місті Нагасакі, але в п'ятирічному віці переїхав з родиною до Великобританії і завжди писав лише англійською. Після закінчення школи він отримав ступінь бакалавра англійської мови і філософії в Кентському університеті, а також магістра мистецтв в університеті Східної Англії.
Успіх до Кадзуо Ісігуро прийшов 1983 року, відразу після публікації його першого роману «Там, де в серпанку пагорби», в якому розповідається про життя людей в Нагасакі в перші повоєнні роки. 29-річний автор був висунутий на грант як один з «кращих молодих британських письменників».
Другий його роман – антиутопія про життя клонованих людей «Художник хиткого світу» (1982) – став книгою року в Британії. За нього Кадзуо Ісігуро був нагороджений премією «Уітбред». Третій роман – «Залишок дня» (1989) – приніс автору Букерівську премію і був екранізований в Голівуді. Головні ролі у фільмі виконали Ентоні Хопкінс і Емма Томпсон. Останній, сьомий за рахунком роман «Похований велетень» вийшов у 2015 році.
У своїй творчості Кадзуо Ісігуро досліджує теми, що стосуються часу, пам'яті, а також самообману. Оголошуючи про присудження йому Нобелівської премії, постійний секретар Шведської академії Сара Даніус назвала Кадзуо Ісігуро «письменником великої гідності, який створив власний естетичний всесвіт». Вона висловила надію, що вручення головної літературної нагороди дійсно хорошому письменнику нарешті порадує світ. У минулому році «Нобелівка з літератури» дісталася американському музиканту Бобу Ділану, обуривши багатьох критиків.
Премія миру
Лауреат: Міжнародна компанія з ліквідації ядерної зброї (ICAN)
Формулювання: «За роботу, направлену на привернення уваги до катастрофічних гуманітарних наслідків будь-якого застосування ядерної зброї та за її новаторські зусилля із досягнення заборони на таку зброю на основі домовленостей».
ICAN – це створена 2007 року коаліція з 468-ми неурядових організацій із 101 країни світу, яка базується в Женеві. Останні десять років вона б'є на сполох у зв'язку із загрозою ядерної зброї і тисне на уряди, домагаючись її глобальної заборони. Мета організації – знешкодити всі наявні у світі ядерні арсенали, що складаються з приблизно 15 000 одиниць «зброї судного дня».
Поки що суттєвих досягнень у організації два. Вона згуртувала в єдину силу супротивників ядерної зброї, що діяли раніше розпорошено. У липні цього року рух ICAN домігся того, що 122 країни ООН адаптували нову міжнародну угоду по оголошенню ядерної зброї протизаконною. Договір набуде чинності, як тільки його ратифікують 50 або більше країн. Після цього за здійсненням заборони ядерної зброї в країнах, що уклали угоду, стежитимуть міжнародні судово-виконавчі органи.
«Чим більше країн ми переконаємо приєднатися до міжнародної угоди, тим сильніше ми налаштуємо громадську думку проти ядерної зброї, і тим складніше буде ядерним державам захищати своє право на володіння такою зброєю», – пояснює Беатріс Фін.
Поки що жодна з дев'яти ядерних країн – США, Росія, Британія, Китай, Франція, Індія, Пакистан, Північна Корея та Ізраїль – не приєдналася до ініціативи щодо заборони ядерної зброї. На переконання ICAN міжнародне співтовариство повинно схиляти їх до цього. Ці дев'ять країн витрачають понад $105 млрд на рік на посилення своїх ядерних арсеналів, збільшуючи загрозу військової катастрофи. На думку ICAN, світ став би кращеим якби ці гроші витрачалися на охорону здоров'я, освіту і відновлення територій після природних катастроф.