Глобальне потепління і перець чилі. За що присудили Нобелівські премії з медицини та фізики

Кращими в галузі медицини в 2021 р. визнані двоє американських вчених Девід Джуліус і Ардем Патапутян, які отримали нагороду за відкриття рецепторів, що реагують на температуру і дотик.

А ось у галузі фізики премію цього року присудили відразу трьом ученим — американцеві японського походження Сюкуро Манабе, німцеві Клаусу Хассельману і італійцеві Джорджо Парізі за проривне відкриття в розумінні комплексних фізичних систем і моделювання клімату Землі.

Нобеля з медицини приправили гострим перцем

Премію в галузі фізіології і медицини присуджує Королівський Каролінський медико-хірургічний інститут Стокгольма, в його Нобелівську асамблею входить 50 осіб. У цілому Нобелівська премія з медицини вручалася вже 111 раз, її лауреатами до 2020 р. включно ставали 222 людини, з них лише 12 жінок.

Нобелівську премію дуже рідко дають за досягнення, що відкриті зовсім недавно. Частіше за все потрібно досить довгий термін, протягом якого стає зрозуміло, наскільки вагомий внесок у розвиток науки внесло те чи інше відкриття. Медична номінація 2021 р. не стала винятком: у ній були відзначені відкриття, зроблені авторами 20-30 років тому.

Давно було зрозуміло, що інформація про температуру або доданий тиск передається від клітин шкіри в мозок по нервах. А самі нервові імпульси — це електричні сигнали. Але за допомогою яких механізмів клітина генерує ці сигнали, відомо не було. Девід Джуліус і Арден Патапутян змогли відповісти на це питання. Саме їх відкриття нобелівське журі визнало проривним. Як наголошується в пресрелізі, дослідження лауреатів розкрили один із секретів природи, пояснивши молекулярну основу сприйняття тепла, холоду і механічного впливу, що має фундаментальне значення для нашої здатності відчувати і взаємодіяти з внутрішнім і зовнішнім середовищем.

У своїх дослідженнях Девід Джуліус використовував капсаїцин — гостра речовина з перцю чилі, що викликає відчуття печіння. Воно дозволило виявити в нервових закінченнях шкіри рецептор, який реагує на тепло. Ардем Патапутян задіяв чутливі до тиску клітини, щоб відкрити новий клас рецепторів, що реагують на механічні подразники в шкірі і внутрішніх органах.

До появи результатів робіт цьогорічних лауреатів в нейробіології не існувало розуміння того, яким чином дотики, холод і тепло викликають сигнали в нервовій системі людини. Це відкриття, в свою чергу, допоможе в лікуванні багатьох станів, включаючи хронічну біль. А сама технологія потенційно може застосовуватися в різних галузях — від медицини до віртуальної реальності і роботобудівництва.

Обидва вчених живуть і працюють у Каліфорнії. Девіду Джуліусу 66 років, він фізіолог у Каліфорнійському університеті в Сан-Франциско. В останні десятиліття вивчає молекулярні механізми, що допомагають людям відчувати дотик і біль. Група вчених під його керівництвом виявила ціле сімейство чутливих до температури рецепторів, що дозволяють нервовим волокнам визначати високі і низькі температури, використовуючи властивості натуральних продуктів, зокрема, гострого перцю.

Ардему Патапутяну 65 років, він народився в столиці Лівану Бейруті. В юності переїхав у Лос-Анджелес, де захистив дисертацію в Каліфорнійському технологічному інституті в Пасадені. Зараз працює в медичному інституті Говарда Хьюза. У його лабораторії вдалося виявити і описати іонні канали, які активуються змінами теплової енергії і, таким чином, функціонують як молекулярні термометри людського організму.

Раніше, в 2020 р., Джуліус і Патапутян удвох отримали премію Кавлі в області нейронаук практично з тим же формулюванням. А ось Нобелівка з медицини в минулому році дісталася двом американським вірусологам Гарві Альтеру і Чарльзу Райсу, а також їх колезі з Британії Майклу Хаутону за відкриття вірусу гепатиту С.

Нобелівка з фізики присуджена за моделювання земного клімату

Премію в галузі фізики присуджує Шведська королівська академія наук. У цілому Нобелівська премія з фізики вручалася вже 114 раз, її лауреатами до 2020 р. включно ставали 215 осіб, з них лише чотири жінки. Першим лауреатом премії в 1901 р. був німецький вчений Конрад Рентген, його нагородили за відкриття випромінювання, названого його ж ім'ям.

В останні кілька років Нобелівська премія з фізики була "космічною": в 2017-му нагороду присудили за "вирішальний внесок у детектор LIGO і за спостереження гравітаційних хвиль", в 2019-м — за теоретичні відкриття в галузі космології та "відкриття екзопланети на орбіті навколо сонцеподібної зірки", а в 2020-м — за роботи, які присвячені чорним діркам.

Цей рік став винятком. Нобелівський комітет присудив премію за модель клімату Землі, а також вивчення фізичних систем. Премія буде розділена на дві частини. Одну отримає італійський вчений Джорджо Парізі з Римського університету Ла Сапієнца "за відкриття того, як порядок і флуктуації взаємодіють у фізичних системах від атомів до планет". Другу половину нагороди розділять між собою американець Сюкуро Манабе і німець Клаус Хассельман "за фізичне моделювання клімату Землі і надійний аналіз глобального потепління".

Як і в медицині, в фізиці Нобелівську премію рідко дають за досягнення, що відкриті зовсім недавно. Японець і німець отримали премію за дослідження перших фізичних моделей клімату Землі, зроблених в 1960-х, які й лягли в основу нинішніх робіт. Так, старший метеоролог програми атмосферних і океанічних наук у Прінстонському університеті кліматолог Манабе продемонстрував, як підвищений рівень вуглекислого газу в атмосфері призводить до зростання температури на поверхні Землі. На думку членів Нобелівського комітету, його праці стали основою для розробки сучасних кліматичних моделей.

Фізик і метеоролог з Гамбурзького університету Клаус Хассельман створив модель, що зв'язала погоду і клімат. Його відкриття дозволили довести, що підвищення температури на планеті стало наслідком антропогенних факторів.

Італієць свою частину премії отримав за дослідження, які він провів у1980-х роках. Свого часу фізик-теоретик Джорджо Парізі виявив приховані закономірності в невпорядкованих матеріалах, чим вчинив найважливіший внесок у теорію складних систем, які знайшли застосування в математиці, біології та нейробіології.

У минулому році грошовий приз Нобелівської премії був збільшений з 9 до 10 млн шведських крон (близько 986 тис. євро). Вручення нагород у цьому році відбудеться не в рамках загальної урочистій церемонії в Стокгольмі, а окремо — в тих країнах, де живуть лауреати. У той же час рішення щодо Нобелівської премії миру, яку традиційно вручають у столиці Норвегії, ще не прийнято, — можливо, через пандемію коронавирусу в Осло провести церемонію не вдасться.