Нобелевские премии - 2017 показали, где наука совершила прорыв и даже революцию, а заодно познакомили мир с теми, кто за этим стоит
Американец Кип Торн, лауреат Нобелевской премии по физике, известен не только как ученый, но и как консультант знаменитого фильма "Интерстеллар". В Голливуде он теперь свой человек
Фото: Ringo Chiu, Reuters
Нобелевская неделя, как всегда, полна сюрпризов: ни один из экспертных прогнозов о будущих лауреатах так и не сбылся. По умению держать интригу Нобелевский комитет даст фору даже звездам шоу-бизнеса. Напомним: ежегодно, в преддверии вручения этой самой престижной премии мира, эксперты и букмекеры пытаются угадать — кому же достанется заветная медаль. И чаще всего не угадывают. Так было в этот раз, к примеру, с премией по медицине и физиологии.
Медицина: биологические часы
В нынешнем году компания Clarivate Analytics (бывшее подразделение Thomson Reuters), выдающая самые авторитетные нобелевские прогнозы (аналитики опираются, в частности, на цитируемость ученых), ставила на трех фаворитов: Льюиса Кэнтли — за открытие сигнального пути фосфоинозитид-3-киназы и выяснение его роли в росте опухолей, Карла Фристона — за вклад в анализ данных, полученных в результате визуализации мозга, и, наконец, на Юань Чанга и Патрика Мура — за открытие вируса герпеса человека 8-го типа. Нобелевский комитет прогнозы посрамил: премия досталась группе ученых из США — Майклу Янгу, Джеффри Холлу и Майклу Росбашу, которые открыли молекулярные механизмы, контролирующие циркадный ритм. За непонятными терминами — явление, знакомое каждому человеку.
— Нобелевская премия всегда удивляет,— рассуждает научный редактор авторитетного портала Indicator.ru Алексей Паевский.— К примеру, премию по физиологии и медицине не смог предсказать никто — эксперты почему-то даже не смотрели в эту сторону. А ведь она абсолютно заслуженна.
"Огонек" попросил прокомментировать суть открытия Александру Пучкову, старшего научного сотрудника лаборатории нейробиологии сна и бодрствования Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН.
— Все просто: практически у всех живых существ на планете есть внутренний ритм, которому они подчиняются и который синхронизирован с сутками,— объясняет эксперт.— Например, мы бодрствуем днем и спим ночью, подчиняясь этому ритму.
По словам Пучковой, ученые постарались разобраться, как работает этот ритм — экспериментировали на мушках-дрозофилах. Оказалось: у мушек есть гены, которые "регулируют" друг друга, стимулируя или подавляя активность, и это вписывается в 24-часовой цикл. Причем речь не только о сне — тем же ритмам у человека подчиняется температура тела, давление крови, обмен веществ... По сути, даже если посадить человека в пещеру, где не видно ни Луны, ни Солнца, он все равно будет подчиняться циркадным ритмам.
Но дело, конечно, не только в том, что стал понятен сам механизм — у открытия есть и вполне практическое приложение. Это вообще одна из особенностей Нобелевской премии по медицине и физиологии: очень часто она имеет прикладное значение, так же как и премия по химии.
— Открытие молекулярных механизмов циркадных ритмов оказалось важно не только для фундаментальной науки,— говорит Александра Пучкова.— Ученые сегодня пытаются разобраться, как на эти ритмы влияет наследственность или как с ними связаны различные болезни. Например, оказалось, что нарушение привычной суточной ритмики — фактор риска развития диабета 2-го типа и других заболеваний. А борьба с джетлагом при пересечении часовых поясов? А помощь сменным работникам, бодрствующим по ночам? Сфера для практического применения открытия необъятна.
Занятный факт: эксперименты на мушках-дрозофилах проходили еще в 1970-х, а премию ученые получили только сегодня, спустя 40 лет. Журналисты, естественно, сразу же отыскали всех лауреатов, так вот один из них, Джеффри Холл, теперь живет с семью собаками и коллекцией "харлеев" в американской глуши, в штате Мэн, в городке под названием... Кембридж — такие вот странные научные пересечения. Джеффри, естественно, искренне удивился премии: он, мол, никогда на нее не надеялся. Да и кто надеется?
— Исследования — это суровая дорога, наполненная трудом, и в основном, вслепую,— заявил новый нобелевский лауреат репортерам.
Физика: подтверждение Эйнштейна
Нобелевского лауреата по медицине и физиологии Джеффри Холла новость о присуждении премии застала в "медвежьем углу" Америки, где он живет с семью собаками и коллекцией "харлеев"
Фото: Robert F. Bukaty, AP
В отличие от премии по медицине... о прикладном значении открытия, которое получило премию по физике, вопрос пока не стоит. Зато научное трудно переоценить. Как говорят эксперты "Огонька", даже открытие бозона Хиггса в сравнении с ним кажется довольно скромным. Итак, за решающий вклад в детектор LIGO и наблюдение гравитационных волн Нобелевскую премию получили американцы Райнер Вайсс, Барри Бариш и Кип Торн. Каковы были их шансы? В ученом сообществе утверждают, что более 50 процентов, ведь только за прошедший год эти исследователи собрали с десяток других престижных научных премий...
— Гравитационные волны предсказал еще сто лет назад Альберт Эйнштейн на основе общей теории относительности,— объясняет участник коллаборации LIGO, профессор МГУ и научный директор Российского квантового центра Михаил Городецкий.— С конца 1960-х начались попытки обнаружить неуловимые волны экспериментально, и вот в 2015 году их впервые смогли напрямую наблюдать с помощью лазерных гравитационных антенн. Так что Нобелевскую премию вручили довольно оперативно — всего лишь пару лет спустя.
Понять суть исследования сложно без небольшого пояснения: оказывается, все тела во Вселенной, от планет до людей, под действием гравитационных волн, вызванных различными катастрофами в космосе, меняют свои размеры сотни раз в секунду. Такие изменения размеров специально созданных больших антенн (интерферометров) и регистрируют с помощью лазерных лучей. Наиболее сильные волны возникают в космосе, например, когда две тяжелые звезды вращаются, сближаясь, одна вокруг другой. И тут открытие, получившее премию, смыкается с одной из самых популярных научных тем последнего времени — черными дырами, ведь наиболее мощные волны получаются как раз при сближении нейтронных звезд или черных дыр — в последние секунды перед столкновением.
— Мы имеем дело, пожалуй, с последним подтверждением общей теории относительности,— говорит Михаил Городецкий.— Не то чтобы в ней еще кто-то сомневался, но такое подтверждение было необходимо. Оно расширяет наши знания о Вселенной, позволяет, как говорится, начать новую страницу. Не менее важно это открытие и для теории черных дыр. Раньше было известно про существование небольших черных дыр и, напротив, сверхмассивных черных дыр в центре галактики, а вот о промежуточных, размером порядка 20-30 солнечных масс, известно не было. Регистрация гравитационных волн доказала их существование, теперь мы знаем это достоверно.
Впрочем, по словам Городецкого, влияние проекта оказалось шире, чем можно было предполагать: создание антенн потребовало разработки многих теорий (например, теории твердого тела, фундаментальных шумов, квантовых измерений), а в экспериментальном плане были развиты вещи, которые ранее казались немыслимы, например сверхстабильные и сверхмощные лазеры, большие суперзеркала, сверхчистые материалы...
— Любой большой физический проект, который требует сложной реализации, становится толчком к развитию новых технологий, а они, в свою очередь, находят применение не только в науке, но и в технике,— подытоживает эксперт.
Интересно, что именно в этом открытии хорошо прослеживается русский след. В 2017-м россиянам не досталось ни одного из научных Нобелей (хотя среди возможных претендентов аналитики называли советского и российского астрофизика Рашида Сюняева), однако без наших ученых все же не обошлось. Над изучением гравитационных волн работала целая международная коллаборация — около 20 стран, более сотни научных институтов, порядка тысячи участников. Среди них были и российские группы — с физического факультета МГУ и из Института прикладной физики РАН в Нижнем Новгороде (его возглавляет новый президент РАН Александр Сергеев), а одному из пионеров гравитационных исследований в мире, недавно скончавшемуся российскому физику Владимиру Брагинскому, в 70-х годах даже предлагали возглавить всю коллаборацию. Что неудивительно: научный мир во многом глобализирован, все знают всех, и крупные открытия, по сути, делают объединения специалистов из самых разных стран (что, конечно, не отменяет национальных школ). Пример следующей премии — по химии — подтверждает эту тенденцию.
Химия: вглядываясь в невидимое
Ричард Хендерсон из Великобритании вместе с коллегами получил премию по химии — за разработку криоэлектронной микроскопии, позволяющей заполнить темные места на биохимических картах. Вглядываться в невидимое ему не привыкать
Фото: Frank Augstein, AP
Открытие, заслужившее премию по химии, по-своему не менее революционно. На сайте Нобелевского комитета так и написали: оно открывает новую эру для биохимии.
Разберемся: премия присуждена швейцарцу Жаку Дебуши, американцу Йоахиму Франку и Ричарду Хендерсону из Кембриджа (Великобритания) — за разработку криоэлектронной микроскопии для определения структуры молекул с высоким разрешением в растворе. Как поясняют в Нобелевском комитете, картинка — это, по сути, ключ к пониманию. Многие научные прорывы были связаны с успешной визуализацией объектов, невидимых для человеческого глаза. И вот здесь все упирается в технологию... Криоэлектронная микроскопия позволила заполнить темные места на биохимических картах — там, где слепым оказывается не только человеческий глаз, но и многие научные методы, например популярный рентгеноструктурный анализ.
— Криоэлектронная микроскопия была в моем личном шорт-листе на Нобелевскую премию,— говорит руководитель Группы флуоресцентных красителей для биотехнологий Института биоорганической химии Алексей Пахомов.— Это метод определения пространственной структуры сложных белков и их комплексов, ферментов, вирусов, к тому же в более-менее родной среде. Почему это важно? С научной точки зрения интересно проникнуть в структуру тех же белков, понять, как они функционируют в живых системах, знание о структуре в конечном счете позволяет понять, какова их роль в тех или иных физиологических процессах. Функция в биологии всегда начинается со структуры, так что знание о структуре — это нечто основополагающее. Благодаря этому мы можем понять, как устроено живое.
Практическое применение? Алексей Пахомов разводит руками: об этом рано пока говорить, сегодня открытие важно прежде всего для получения новых фундаментальных знаний, это инструмент для ученых в первую очередь. Но инструмент мощнейший.
Интересно, что криоэлектронная микроскопия — еще одна новая разработка, которая оперативно получила престижную премию, Нобелевский комитет, что называется, держит руку на пульсе.
— Это сравнительно молодой метод, первая структура была снята в 1990 году,— поясняет редактор научного портала Алексей Паевский.— Его используют все активнее, а в июне в МГУ даже прошла крупная конференция, посвященная именно криоэлектронной микроскопии. Вполне себе показатель.
Эксперт, правда, видит в этом методе перспективы не только для фундаментальной науки: возможность рассмотреть белки в их естественном состоянии, условно говоря, не в зоопарке, а в живой природе, может гипотетически помочь в разработке новых антибиотиков, максимально эффективно воздействующих на молекулярные машины — рибосомы — в бактериальных клетках.
— Нобель завещал присуждать премию за открытия, которые принесли наибольшую пользу человечеству, и сегодня премии по физиологии и медицине и по химии почти всегда имеют прикладное значение,— резюмирует Паевский.— Но и премия за фундаментальное открытие по физике тоже оправданна — само открытие невероятно важно. Могу сказать так: каждая из этих научных премий — абсолютно заслуженна.
Для лауреатов Нобеля в нынешнем году есть и дополнительный бонус. Понятно, что вклад в науку не измерить деньгами, но денежное измерение тоже важно: в 2012-м размер премии был уменьшен с 10 до 8 млн крон из-за финансовой турбулентности, теперь, похоже, стабильность восстановлена — в 2017-м победители получат по 9 млн крон, или 1,1 млн долларов США, каждый. Приятное дополнение к всемирной славе.
Человек из Нагасаки
Детали
Одна из самых неожиданных Нобелевских премий, по литературе, досталась 62-летнему уроженцу Нагасаки Исигуро Кадзуо
Фото: Toby Melville, Reuters
Исигуро Кадзуо представляет как бы две страны — родную Японию, откуда он уехал в возрасте 6 лет, и не менее родную Великобританию, где писатель с тех пор живет. Его награждение не столь неожиданно, как в случае с прошлогодним Бобом Диланом, но, похоже, снова вызовет споры — по крайней мере среди тех, кто рассчитывал на другого победителя. А вот с популярностью нынешнего лауреата, как, собственно, и с популярностью Боба Дилана, все совершенно бесспорно: его сравнивают с Набоковым и Конрадом, а роман Исигуро "Остаток дня" о пожилом английском дворецком был удостоен Букеровской премии и даже экранизирован. Популярной стала и экранизация другой его книги, антиутопии "Не отпускай меня" (2005), которая, кстати, тоже номинировалась на "Букера". Произведения Исигуро переведены более чем на 40 языков и изданы по всему миру, в том числе в России, где у него много поклонников. Литературоведы убеждены, что суть его творчества — в рефлексии, навеянной размышлениями о стыке Запада и Востока. Однако премию ему дали за другое, а именно — за "романы великой эмоциональной силы, в которых он показал бездну, таящуюся под нашим иллюзорным чувством связи с миром".