Астронет: А. В. Селиверстов, А. П. Крашенинников, А. А. Карабутов/Физический факультет МГУ За что дают Нобелевские премии: науки о природе http://www.variable-stars.ru/db/msg/1199981

За что дают Нобелевские премии: науки о природе
10.10.2004 17:43 | А. В. Селиверстов, А. П. Крашенинников, А. А. Карабутов/Физический факультет МГУ

4 октября началась очередная, 104 Нобелевская неделя. Шведская Королевская Академия наук объявила лауреатов Нобелевской премии за 2004 год по физике и химии, а Каролинский медико-хирургический институт назвал учёных, внёсших вклад в развитие физиологии и медицины.

Во вторник премию по физике получили американцы Дэвид Гросс (David J. Gross), Дэвид Политцер (H. David Politzer) и Франк Вилчек (Frank Wilczek) "за открытие асимптотической свободы в теории сильного взаимодействия". Что это за странная свобода и почему она так интересна физикам?

Для ответа на этот вопрос вспомним вначале общие свойства остальных фундаментальных взаимодействий. Напомним, что всего их четыре: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое.

На уровне микромира "работают" три из них, ведь силой гравитации, действующей между элементарными частицами, можно пренебречь: притяжение, например, электрона к протону в атоме водорода за счёт электрического взаимодействия больше, чем за счёт гравитации, в 10 в сороковой степени раз! Законы электромагнитного, гравитационного и слабого взаимодействий похожи: с увеличением расстояния между частицами действующие между ними силы уменьшаются. До 1973 года учёные считали, что и ядерные взаимодействия подчиняются тому же правилу. Это, кстати, приводило к большим сложностям в расчётах и невозможности объяснить загадочный факт: составные части большинства элементарных частиц - кварки - невозможно наблюдать поодиночке. То есть мы знаем, что они есть внутри, например, протонов и нейтронов, но вытащить из протона один кварк не можем. Открытие Гросса, Политцера и Вилчека смогло объяснить этот парадокс: оказывается, сила притяжения при удалении кварков друг от друга растёт! Взаимодействовать кварки перестают, только сбившись в тесный коллектив - элементарную частицу: это и есть та самая асимптотическая свобода. Открытие непохожести сильного взаимодействия на остальные позволило построить теорию взаимодействия кварков (квантовую хромодинамику) и теорию строения элементарных частиц (так называемую Стандартную модель).

В понедельник были объявлены лауреаты Нобелевской премии по физиологии и медицине за 2004 год - нейрофизиологи из США Ричард Аксел (Richard Axel) и Линда Бак (Linda B. Buck). Свое главное открытие они сделали относительно недавно - в 1991 году, изучая систему обоняния животных и человека. Благодаря разработанной Л.Бак методике поиска генов, кодирующих белки-рецепторы запахов в слизистой оболочке носового канала, на сегодняшний день удалось обнаружить около 1000 генов, отвечающих на такие рецепторы.

Найти соответствующие гены раньше не удавалось: ведь они есть во многих тканях, однако работают не везде. Самих рецепторов множество, но вырабатываются они в очень малых количествах, при этом на один и тот же ароматический раздражитель могут среагировать, хотя и с разной силой, несколько белков. Помог факт уже известной на тот момент принадлежности рецепторов запаха к определённому классу белков и их сходство с фоторецептором родопсином.

Линда Бак предложила вести поиск сразу и по локализации работоспособных генов, и по отклику нейронов обонятельной луковицы головного мозга, и по типу синтезируемого белка. Такой комбинированный метод помог существенно сократить время, необходимое для исследований этого сложного вопроса. Оказалось, что нейроны обонятельной луковицы составляют своего рода матрицу гломерул, а конкретный запах мозгом воспринимается как возбуждение определенной комбинации нервных клеток в ней.

Впоследствии Л.Бак и ее коллеги создали детальную карту обонятельной системы. Им удалось распознать "коды", которые получает мозг в ответ на тот или иной запах, а также определить как при этом меняется поведение животного. Оказалось, что гены, отвечающие за синтез рецепторов запаха, составляют до трех процентов всего генома. Это говорит об огромной роли обоняния в жизни животных, поскольку, например, у крысы примерно один из ста генов может отвечать именно за эти ощущения. Человек также нуждается в обонянии: в различных ситуациях оно позволяет нам ощутить радость или прилив сил, отказаться от употребления несвежей пищи или спастись в случае пожара, заранее ощутив запах гари.

Новыми лауреатами Нобелевской премии по химии в среду стали израильтяне Аарон Цихановер (Aaron Ciechanover), Аврам Хершко (Avram Hershko) и американец Ирвин Роуз (Irwin Rose) из Калифорнийского университета, хотя область их исследования - скорее молекулярная биология: они исследовали процессы разложения белка в живых клетках. Открытая ими молекула "убиквитин" (от англ. ubiquitous - вездесущий) - своеобразный "маркер смерти", который указывает на то, что прикреплённый к нему белок нужно расщепить. Когда этот белок попадает в специальный клеточный органоид - протосому, то он "разбирается" на составные части (аминокислоты), а маркер отцепляется и может быть использован вновь. Примером действия убиквитина служит деление клеток, восстановление ДНК, важные части иммунной защиты, исчезновение жабр и хвостов у эмбрионов человека. Управление этим процессом может позволить лечить такие заболевания, как рак.

Нобелевская премия была учреждена в 1895 году шведским промышленником, химиком, изобретателем динамита Альфредом Нобелем (1833-1896). Согласно завещанию Нобеля в 1900 г. был основан благотворительный фонд, распоряжающийся его состоянием, назначение которого - "ежегодное награждение денежными призами тех лиц, которые в течение предшествующего года сумели принести наибольшую пользу человечеству". Первые премии были присуждены 10 декабря 1901 г. и с тех пор вручаются ежегодно в день смерти основателя фонда. Размер премии ежегодно растёт и в этом году составляет 10 млн шведских крон (1,1 млн евро).