Глобальное потепление и перец чили. За что присудили Нобелевские премии по медицине и физике

Лучшими в области медицины в 2021 году признаны двое американских ученых Дэвид Джулиус и Ардем Патапутян, которые получили награду за открытие рецепторов, реагирующих на температуру и прикосновение.

А вот в области физики премию в этом году присудили сразу трем ученым — американцу японского происхождения Сюкуро Манабе, немцу Клаусу Хассельману и итальянцу Джорджио Паризи за прорывные открытия в понимании комплексных физических систем и моделирование климата Земли.

Нобеля по медицине приправили острым перцем

Премию в области физиологии и медицины присуждает Королевский Каролинский медико-хирургический институт Стокгольма, в его Нобелевскую ассамблею входит 50 человек. В общей сложности Нобелевская премия по медицине вручалась уже 111 раз, ее лауреатами до 2020 года включительно становились 222 человека, из них лишь 12 женщин.

Нобелевскую премию очень редко дают за достижения, совершенные совсем недавно. Чаще всего требуется довольно долгий срок, в течение которого становится понятно, насколько весомый вклад в развитие науки внесло то или иное открытие. Медицинская номинация 2021 года не стала исключением: в ней были отмечены открытия, сделанные авторами 20–30 лет назад.

Давно было понятно, что информация о температуре или приложенном давлении передается от клеток кожи в мозг по нервам. А сами нервные импульсы – это электрические сигналы. Но с помощью каких механизмов клетка генерирует эти сигналы, известно не было. Дэвид Джулиус и Арден Патапутян смогли ответить на этот вопрос. Именно их открытие нобелевское жюри сочло прорывным. Как отмечается в пресс-релизе, исследования лауреатов раскрыли один из секретов природы, объяснив молекулярную основу восприятия тепла, холода и механического воздействия, которая имеет фундаментальное значение для нашей способности чувствовать и взаимодействовать с внутренней и внешней средой.

В своих исследованиях Дэвид Джулиус использовал капсаицин — острое вещество из перца чили, которое вызывает ощущение жжения. Оно позволило выявить в нервных окончаниях кожи рецептор, который реагирует на тепло. Ардем Патапутян задействовал чувствительные к давлению клетки, чтобы открыть новый класс рецепторов, что реагируют на механические раздражители в коже и внутренних органах.

До появления результатов работ нынешних лауреатов в нейробиологии не существовало понимания того, каким образом прикосновения, холод и тепло вызывают сигналы в нервной системе человека. Это открытие, в свою очередь, поможет в лечении многих состояний, включая хроническую боль. А сама технология потенциально может применяться в разных областях — от медицины до виртуальной реальности и роботостроения.

Оба ученых живут и работают в Калифорнии. Дэвиду Джулиусу 66 лет, он физиолог в Калифорнийском университете в Сан-Франциско. В последние десятилетия изучает молекулярные механизмы, помогающие людям ощущать прикосновение и боль. Группа ученых под его руководством выявила целое семейство чувствительных к температуре рецепторов, позволяющих нервным волокнам определять высокие и низкие температуры, используя свойства натуральных продуктов, в частности, острого перца.

Ардему Патапутяну 65 дет, он родился в столице Ливана Бейруте. В юности переехал в Лос-Анджелес, где защитил диссертацию в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене. Сейчас работает в медицинском институте Говарда Хьюза. В его лаборатории удалось выявить и описать ионные каналы, которые активируются изменениями тепловой энергии и, таким образом, функционируют как молекулярные термометры человеческого организма.

Ранее, в 2020 году, Джулиус и Патапутян вдвоем получили премию Кавли в области нейронаук практически с той же формулировкой. А вот Нобелевка по медицине в прошлом году досталась двум американским вирусологам Харви Олтеру и Чарльзу Райсу, а также их коллеге из Британии Майклу Хаутону за открытие вируса гепатита С.

Нобелевка по физике присуждена за моделирование земного климата

Премию в области физики присуждает Шведская королевская академия наук. В общей сложности Нобелевская премия по физике вручалась уже 114 раз, ее лауреатами до 2020 года включительно становились 215 человек, из них лишь 4 женщины. Первым лауреатом премии в 1901 году был немецкий ученый Конрад Рентген, его наградили за открытие излучения, названного его же именем.

В последние несколько лет Нобелевская премия по физике была "космической": в 2017-м награду присудили за "решающий вклад в детектор LIGO и за наблюдение гравитационных волн", в 2019-м ― за теоретические открытия в области космологии и "открытие экзопланеты на орбите вокруг солнцеподобной звезды", а в 2020-м ― за работы, посвященные черным дырам.

Этот год стал исключением. Нобелевский комитет присудил премию за модель климата земли, а также изучение физических систем. Премия будет разделена на две части. Одну получит итальянский ученый Джорджо Паризи из Римского университета Ла Сапиенца "за открытие того, как порядок и флуктуации взаимодействуют в физических системах от атомов до планет". Вторую половину награды разделят между собой американец Сюкуро Манабэ и немец Клаус Хассельман "за физическое моделирование климата Земли и надежный анализ глобального потепления".

Как и в медицине, в физике Нобелевскую премию редко дают за достижения, совершенные совсем недавно. Японец и немец получили премию за исследования первых физических моделей климата Земли, сделанных в 1960-х, которые и легли в основу нынешних работ. Так, старший метеоролог программы атмосферных и океанических наук в Принстонском университете климатолог Манабэ продемонстрировал, как повышенный уровень углекислого газа в атмосфере приводит к росту температуры на поверхности Земли. По мнению членов Нобелевского комитета, его труды стали основой для разработки современных климатических моделей.

Физик и метеоролог из Гамбургского университета Клаус Хассельман создал модель, связавшую погоду и климат. Его открытия позволили доказать, что повышение температуры на планете стало следствием антропогенных факторов.

Итальянец свою часть премии получил за исследования, которые он провел в 1980-х годах. В свое время физик-теоретик Джорджо Паризи выявил скрытые закономерности в неупорядоченных материалах, чем совершил важнейший вклад в теорию сложных систем, которые нашли применение в математике, биологии и нейробиологии.

В прошлом году денежный приз Нобелевской премии был увеличен с 9 до 10 миллионов шведских крон (около 986 тысяч евро). Вручение наград в этом году состоится не в рамках общей торжественной церемонии в Стокгольме, а отдельно — в тех странах, где живут лауреаты. В то же время, решение относительно Нобелевской премии мира, которую традиционно вручают в столице Норвегии, еще не принято — возможно, из-за пандемии коронавируса в Осло провести церемонию не удастся.