Нобелівська премія 2016: дріжджі-самогубці, бублики-нанороботи і президент Колумбії

Розмір премій, які наприкінці ХІХ століття заповідав шведський промисловець і винахідник Альфред Нобель, цьогоріч дорівнює 8 млн шведських крон, або приблизно $933 000. Forbes пропонує ознайомитися з лауреатами 2016 року, оголошеними цього тижня, та їхніми досягненнями.

 

 

 

 

Лауреат: японець Йошинорі Осумі

 

 

Клітини живого організму здатні самознищуватися для того, щоб убити бактерії та віруси, які потрапили в них після зараження, сприяти розвитку ембріона, усунути ушкодження, пов'язані зі старінням, або щоб швидко відреагувати на джерела стресу, як-от голод, і надати іншим клітинам організму паливо та будівельні блоки.

 

Коли вмикається режим самознищення, всередині клітини виділяються ферменти, які руйнують її внутрішні структури. Цей процес називається терміном «аутофагія», який походить від двох грецьких слів, що разом можна перекласти як «самопоїдання». Порушення аутофагії пов'язане з серйозними нервово-дегенеративними хворобами, інфекційними захворюваннями, цукровим діабетом і утворенням ракових пухлин.

 

Процеси самоканібалізму усередині клітин науковці почали спостерігати в мікроскоп ще в 1960-х роках. Однак розібратися в механізмах аутофагії ніхто не міг до початку 1990-х. Це вдалося зробити Йошинорі Осумі, який придумав обхідний шлях.

 

Замість того щоб розглядати живі клітини в мікроскоп, японський біолог зайнявся дослідженням дріжджів, працювати з якими значно легше. Йошинорі Осумі створив особливий вид дріжджів-мутантів, у яких він «вимкнув» гени один за іншим, поки не знайшов саме ті, без яких аутофагія не відбувалася. 1993 року Йошинорі Осумі назвав 15 основних генів, відповідальних за аутофагію, і довів, що в людини ці гени такі ж, як у дріжджів.

 

Японський біолог створив основу для детальнішого вивчення процесу аутофагії і розроблення способів контролю над ним. Це дає надію на появу ліків від безлічі хвороб, які вважають невиліковними, та «еліксирів молодості».

Лауреати: француз Жан-П'єр Соваж, шотландець Фрейзер Стоддарт і голландець Бернард Ферінґа
Формулювання: «за проектування і синтез молекулярних машин»

 

У звичному розумінні машина – це механічний пристрій, здатний виконувати певні операції (рухатися, обертатися, піднімати чи опускати вантажі) при поданні енергії. Завдяки науковому прориву в галузі хімії у світі мають з'явитися квадрильйони машин нового типу – молекулярного. Жан-П'єру Соважу, Фрейзерові Стоддарту і Бернарду Ферінґу вдалося змусити молекули утворювати один з одним механічні зв'язки й виконувати функції важелів і коліс.

 

«Щодня ми користуємося різними машинами: чи то автомобіль, чи кавовий апарат. Їх можна побачити і виміряти в сантиметрах чи метрах. Цим науковцям удалося створити мікромініатюрні технології. Ми порівнюємо потенціал цієї технології зі створенням кривошипно-шатунного механізму, який у XIX столітті призвів до промислової революції», – коментує присудження премії голова Нобелівського комітету з хімії Сара Сногеруп Лінсе.

 

Перший прорив у сфері молекулярних машин зробив 1983 року Жан-П'єр Соваж. Він придумав, як можна створити дві молекули у вигляді кілець і з'єднати їх між собою як ланки ланцюга.

 

Фрейзер Стоддарт зробив наступний крок. 1991 року він зумів нанизати кільцеподібну молекулу на вісь і показав, що вона може рухатися вперед-назад, подібно до колеса. До 1994 року він навчився повністю контролювати рухи цього молекулярного механізму.

 

Бернард Ферінґа просунувся ще далі. 1999-го він показав перший виготовлений з молекул мотор, здатний крутитися навколо осі в одному напрямку під дією світла і гальмувати, запобігаючи відкочуванню назад. 2004 року Бернард Ферінґа створив молекулярний ліфт, який піднімався на висоту 0,7 нанометра. А 2011 року дослідницька група під його керівництвом створила перший «наноавтомобіль» із чотирма молекулами-моторами, які виконують функцію коліс, що обертаються під дією електричних імпульсів.

 

Відкриття цих науковців призвели до зародження індустрії молекулярного машинобудування. Є надія, що вдасться створити чимало різноманітних корисних апаратів, зокрема роботів, здатних усувати неполадки у клітинах людського організму.

 

Науковці застосували маловідому, абстрактну й нехарактерну для фізики галузь математики – топологію – для опису властивостей матеріалів. Цей незвичайний підхід дав змогу виявити, що теоретично будь-яка речовина може переорганізовуватися у незвичайний стан. Звичайними вважають твердий, рідкий, газоподібний та іонізований стани. Сучасні фізики-теоретики впевнені, що існують і інші, потрібно тільки знайти їх.

Майкл Костерліц і Девід Таулесс у 1970-х роках за допомогою топології зробили опис двовимірного простору. Їхні викладки показують, що в супертонких шарах матерії під впливом певної температури можуть виникати явища суперпровідності та супертекучості. Дункан Галдейн у 1980-х роках застосував топологію для опису одновимірних об'єктів і пояснив властивості крихітних магнітів.

 

«Лауреати цього року відкрили двері у невідомий світ, в якому матерія може набувати дивних станів. Вони використовували складні математичні методи для дослідження незвичайних фаз або станів матерії, як-от суперпровідність, супертекучість і тонкі магнітні плівки», – йдеться в повідомленні Нобелівського комітету.

 

Пояснити сенс топології непосвяченим людям так важко, що член Нобелівського комітету Торс Гансон обмежився демонстрацією булочки, бублика і кренделя. «Для нас ці борошняні вироби дуже різняться за розміром, формою, смаком. Але якщо ви тополог, вас цікавить тільки одне – дірки. Бублик має одну дірку, а крендель – дві. Ви не можете мати половину дірки чи 2–2/3 дірки», – проілюстрував концепцію Торс Гансон.

За його словами, електрика в перші десятки років після її відкриття була незрозумілою і незвичайною сукупністю явищ, але нині її використовують всюди. Відкриття топологічних фаз матерії теж може через кілька десятиліть знайти практичне застосування. Є надія, що воно допоможе в розробленні надпровідників і квантових комп'ютерів майбутнього.

 

 

У повідомленні Нобелівського комітету зазначено, що війна урядових військ із повстанцями забрала життя не менш як 220 000 колумбійців і змусила 6 мільйонів осіб залишити свої домівки.

 

Нинішній президент Колумбії, який очолив країну 2010 року, допоміг завершити 50-річний збройний конфлікт. Проте Нобелівську премію варто сприймати як нагороду не тільки йому, а всьому народові Колумбії, який переступив заради миру через тяготи й образи, а також всім сторонам, які зробили внесок у мирний процес.

 

Як писав Forbes, 2012 року лідери найбільшого партизанського угрупування FARC сіли за стіл переговорів і 22 червня 2016 року схвалили умови миру, запропоновані урядом. 26 вересня Хосе Мануель Сантос підписав із FARC мирний договір, який поставив крапку у тривалій громадянській війні.