В области медицины лауреатами самой престижной научной премии стали
Томас Зюдхоф, Джеймс Ротман и Рэнди Шекман. Их достижением стало
открытие механизма, который регулирует транспортировку веществ с помощью
везикулярного аппарата – своеобразной транспортной системы в клетке
живого организма.
Каждая живая клетка является производителем молекул, которые выводятся в
окружающую ее среду и составляют множество веществ, среди которых все
гормоны, а также нейромедиаторы и многие другие биологически активные
вещества. Молекулы этих веществ переносятся в специальных контейнерах,
которые именуются везикулами. С помощью транспортных везикул
осуществляется обмен молекулами между всеми компонентами живой клетки,
что обеспечивает существование не только ее, но и организма в целом.
Фото с сайта nobelprize.org
Ученые смогли объяснить механизм управления транспортировкой на
молекулярном уровне, а также установили причины доставки веществ к
конкретным компонентам клетки в нужное время. Способ выдачи точных
«приказов» везикулам о времени и месте доставки молекул открыл Томас
Зюдхоф. Набор генов, отвечающих за транспортировку веществ в везикулах,
был открыт Рэнди Шекманом. Джеймс Ротман смог доказать существование, а
также объяснил принципы работы белковой «машины», которая дает
возможность везикулам соединяться с точкой доставки гормонов и других
биологически активных веществ.
Томас Зюдхоф является профессором Стэнфордского университета. Также в
этом году он стал лауреатом Ласкеровской премии, а ранее был награжден
Премией Кавли. Рэнди Шекман был главным редактором одного из самых
популярных и авторитетных научных журналов на планете – Proceedings of
the National Academy of Sciences. В данное время он является профессором
Университета Калифорнии. Джеймс Ротман – профессор знаменитого
Йельского университета в Нью-Хейвене.
Для научного сообщества вручение премии Ротману, Зюдхофу и Шекману
стало несколько неожиданным. Изначально эксперты даже не включали их в
тройку основных претендентов на получение награды. Предпочтение
отдавалось исследователям методов борьбы с раком.
В 2012 году лауреатами Нобелевской премии в области медицины стали Джон
Гёрдон, являющийся профессором Кембриджского университета, а также
Синья Яманака – профессор Киотского университета. Они смогли открыть
способ перепрограммирования «взрослых» стволовых клеток в универсальные
молодые, которые способны превращаться в любой тип ткани организма
человека. Тогда Нобелевский комитет заявил, что Гёрдон и Яманака
совершили настоящую революцию в знаниях человечества.
Физика
Фото с сайта nobelprize.org
Если в случае премии за достижения в медицине мировое сообщество до
последнего момента не догадывалось, кому она будет вручена, то в случае с
физикой все сводилось к простому обсуждению, дадут ли награду Питеру
Хиггсу – 84-летнему физику-теоретику из Великобритании. Премию Хиггс разделил
с Франсуа Энглером – физиком из Бельгии. Их достижение может в корне
изменить видение устройства мира глазами ученых, а также даст большой
толчок развитию человечества.
Все началось в далеком 1964 году, когда была опубликована научная
статья двух бельгийских физиков – Франсуа Энглера и Роберта Браута. В
ней была описана теория масс элементарных частиц. В том же году Питер
Хиггс опубликовал собственную статью, в которой постулировал, что
Стандартная модель должна включать дополнительную скалярную частицу с
нулевым спином, наличие которой бы объяснило наличие массы всех
элементарных частиц. Эта идея была активно подхвачена несколькими
другими физиками, а новая предполагаемая частица в 1972 году получила
название бозона Хиггса. Важность этой частицы настолько велика, что
нобелевский лауреат Леон Ледерман назвал ее «частицей Бога»: ведь можно с
уверенностью сказать, что именно квант поля Хиггса является основанием
материи во Вселенной.
На протяжении нескольких десятилетий существование бозона Хиггса
сводилось к чистой теории, так как технический прогресс был недостаточно
развит для создания необходимого оборудования, а также способов
исследования и установления реальности частицы. Все изменилось с
появлением Большого адронного коллайдера, испытания в котором 4 июля
2012 года дали сенсационные результаты, которые были позже опубликованы
представителями CERN – европейской организации по ядерным исследованиям.
По обнародованным данным, при столкновении двух протонов детекторы CMS
коллайдера зафиксировали появление новой частицы с массой 125-126
ГэВ/с2. После почти полугодовых исследований весной 2013 года состоялось
официальное заявление, что найденная частица является бозоном Хиггса.
Ее открытие позволяет внести изменения в Стандартную модель.
Среди прочих кандидатов на премию в области физики был Мишель Майор,
который вместе с Джеффри Марси и Дилье Келозом в 1995 году совершил
открытие первой экзопланеты – планеты, находящейся за пределами
Солнечной системы и вращающейся вокруг другой звезды.
Еще одним номинантом на Нобелевку, по оценкам специалистов, был японец
Хидео Хосоно, который по чистой случайности в 2008 году открыл
сверхпроводник LaAsFeO, имеющий критическую температуру в 28 кельвинов.
Большие шансы на получение Нобелевской премии по физике специалисты
пророчили и нашему соотечественнику, академику РАН Юрию Цолаковичу
Оганесяну который является научным руководителем лаборатории ядерных
исследований в ОИЯИ (Объединенном институте ядерных исследований) в
Дубне. Оганесян сформулировал и фундаментальные принципы появления
трансфермиевых элементов в реакциях «холодного слияния». Именно
благодаря Оганесяну, а также научным экспериментам под его руководством
по слиянию кальция-48 и актинидных мишеней ученым удалось синтезировать
тяжелые элементы с номерами 113, 114, 115, 116, 117, 118. За свой вклад в
науку Оганесян был награжден Государственной премией СССР, а также
премией Курчатова, фон Гумбольдта, Флерова и множеством медалей и
орденов в странах, которые являются участницами ОИЯИ.
В 2012 году лауреатами Нобелевской премии по физике стали американец
Дэвид Джей Вайленд и француз Серж Арош, которые разработали уникальные
экспериментальные методы манипулирования индивидуальными квантовыми
системами, как сообщалось на сайте Нобелевского комитета.
И Вайленд, и Арош независимо друг от друга разработали способы
управления отдельными элементарными частицами, при этом сохраняя их
квантово-механическую природу. Ранее это считалось невозможным. Данное
открытие позволит создать новый тип квантовых компьютеров, которые будут
в миллионы раз быстрее всех существующих ныне вычислительных машин.
Новые методы позволяют наблюдать, а также контролировать квантовые
частицы, не прибегая при этом к их разрушению.
Как отметили сами физики, школьная теория корпускулярно-волнового
дуализма не предполагает вмешательства классической механики в квантовую
физику. По этим причинам многие квантовые явления не удавалось
наблюдать и фиксировать напрямую, поэтому приходилось выстраивать
сложные цепочки экспериментов, которые косвенными методами доказывали ту
или иную теорию в квантовой физике.
Методы Вайнленда и Ароша имеют много сходств. Если Вайнленд помещал в
сложную ловушку ионы (заряженные атомы) и манипулировал ими, изменял их
параметры с помощью фотонов, то Арош помещал в ловушку фотоны, которые
заключались туда при бомбардировке ловушки атомами.
Химия
Фото с сайта nobelprize.org
В области химии специалисты также определили три работы – претендента
на Нобелевскую премию. Среди наиболее вероятных претендентов оказались
не только работы по классической химии, но и труды, которые граничат с
биологией.
Первым претендентом на премию считался Брюс Эймс из Калифорнийского
университета. Эймс разработал уникальный генетический тест, позволяющий
определить мутагенный потенциал любых химических соединений. Свой тест
Эймс разработал еще в 1970 году, после чего многократно совершенствовал
его.
Еще одно из наиболее вероятных направлений, которое, по мнению
экспертов, должно было получить награду, – нанотехнологии ДНК. В этой
области есть несколько специалистов, которые могли стать лауреатами.
Среди них Пол Аливисатос – один из главных специалистов, а также
первооткрывателей многих экспериментов с ДНК на наноуровне; Чад Миркин,
сумевший сложить наночастицы золота в многомерные структуры с помощью
программы, записанной в ДНК. Данное открытие предполагает возможность
полностью переделывать ДНК, удаляя оттуда «рваные» участки, которые, к
примеру, ответственны за появление рака у людей. Стоит также отметить
работы Надриана Зеемана, который разработал материал из фрагментов ДНК
со свойствами самовоспроизведения, что может найти свое применение в
современной хирургии, а также в военном производстве. Фаворитом считался
и российский химик Валерий Фокин, ныне работающий в исследовательском
институте Скриппса, Калифорния.
Однако эксперты ошиблись и в этом случае. Лауреатами Нобелевской премии по химии в 2013 году стали Майкл Левитт, Ариэ Уоршелл и Мартин Карплюс,
плодами трудов которых стали многомерные модели для изучения
комплексных химических систем. Работа Карплюса, Уоршела и Левитта еще в
1970-х годах позволила создать основу для разработки мощнейших
современных компьютерных программ, которые помогают человечеству понять
сложнейшие химические процессы. Их принцип изучения химических реакций
основан на совмещении квантовой и ньютоновской физики.
В прошлом году Нобелевскую премию в области химии получили ученые из
США Брайан Кобилка и Роберт Лефковиц. Их работа заключалась в изучении
рецепторов, которые сопряжены с G-белком. Они смогли пролить свет на то,
как клеткам организма удается воспринимать окружающую среду, как
функционируют сопряженные с G-белком рецепторы человека. Исследование
ученых помогло раскрыть тайну адаптации клетки к различным условиям, а
также связь между получением сигналов рецепторами и выработкой
адреналина и других гормонов. Кобилка и Лефковиц полагали, что каждая
клетка снабжена рядом рецепторов, которые принимают сигналы от гормонов,
однако как выглядят эти рецепторы и из чего состоят, никто описать не
мог. В 1968 году Лефковиц с помощью опытов с радиоактивным изотопом йода
обнаружил на клетках рецепторы, среди которых был и адренорецептор –
«датчик», принимающий информацию, переносимую адреналином по организму. С
помощью команды талантливых ученых Лефковиц смог выделить рецептор из
стенки клетки, что позволило подробнее его изучить, а также описать
принцип его работы. Кобилка, который пришел в группу Лефковица несколько
позже, открыл ген, который кодирует клеточные рецепторы. Более того, в
2011 году Кобилка совершил еще одно сенсационное открытие,
сфотографировав β-адренорецептор в тот момент, когда происходила его
активация и передача информации с помощью гормона в клетку.
Подведя итоги, можно сказать, что решения Нобелевского комитета в 2013
году отличаются незаурядностью, и предсказать потенциальных победителей в
своей номинации было действительно сложно. На момент написания статьи
еще не назван лауреат Нобелевской премии за содействие в установлении
мира во всем мире, однако, по оценкам многих экспертов, главным
претендентом является пакистанская правозащитница Малала Юсафзай,
которая борется за право получения исламскими женщинами полноценного
образования.