От Большого взрыва до батареек. Что нужно знать о лауреатах Нобелевской премии 2019

Если бы вам предложили составить список самых знаменитых наград в мире, какие пункты вы бы в него включили? "Оскар"? "Пулитцер"? Да, вполне вероятно, но компанию им наверняка бы составила Нобелевская премия. Раз в год, благодаря ей выдающиеся ученые становятся практически рок-звездами, и сейчас как раз тот момент – с 7 по 14 октября Шведская королевская академия наук объявляет лауреатов премии в Стокгольме. Мы уже заем, имена ученых получивших "нобелевку" по физике, химии и медицине, но что следует знать об их работах?

Медицина

Нобелевскую премию по медицине или физиологии в этом году разделили три исследователя: британец Питер Рэтклифф, а также американцы Уильям Келин и Грегг Семенца. Они выяснили, как именно организм приспосабливается к низким уровням кислорода – способность, имеющая ключевое значение для выживания.

Уильям Келин, Питер Рэтклифф и Грегг Семенца (слева направо)

Каждой клетке нужен O2 для нормального функционирования, но его уровень переменчив. "Уровень кислорода в организме человека постоянно колеблется, в зависимости от того, кушает он или голодает, тренируется или отдыхает, и даже от того, напряжен он или расслаблен, – отмечает доцент кафедры медицины в Питтсбургском университете Садиш Рамакришнан. – Например, во время тренировок больше кислорода поступает к мышцам, чтобы обеспечить их энергией. Но другим органам, таким как печень, его достается меньше".

Семенца и Рэтклифф, работая отдельно, выяснили, какой механизм помогает нашим телам адаптироваться к подобным колебаниям. Они открыли, что клетки приспосабливаются при помощи белка HIF-1. Когда уровень кислорода падает, этот белок корректирует работу различных генов, замедляя в клетках процессы, требующие его потребления. Таким образом, HIF-1 позволяет им выжить при нехватке О2. Следом за этим Келин и Рэтклифф описали, как уровень кислорода регулирует количество вырабатываемого HIF-1.

Открытия, сделанные трио нобелевских лауреатов, всколыхнули сферу биомедицинских исследований. В дальнейшем ученые неоднократно убеждались, насколько важен этот механизм для здоровья человека. Например, выяснилось, что повышенный уровень HIF в различных тканях связан с метаболическими и сердечно-сосудистыми заболеваниями. Более того, оказалось, что этот белок помогает выживать раковым клеткам, и теперь его держат на прицеле фармацевтические компании, работающие над методами лечения данного заболевания.

Физика

Лауреатов Нобелевской премии по физике в этом году также оказалось трое, но награды были присуждены за два разных достижения. Так, американский исследователь Джеймс Пиблс получил ее за теоретические открытия в области космологии, а швейцарские астрономы Мишель Майор и Дидье Кело за открытие экзопланеты возле солнцеподобной звезды.

Важно

Целебные инновации. 7 прорывов, которые приведут медицину в будущее

Джеймс Пиблс, Мишель Майор и Дидье Кело (слева направо)

Для Пиблса путь к премии начался еще в 60-х годах минувшего века. Тогда он работал в команде физиков Принстонского университета, которая пыталась обнаружить микроволновое реликтовое излучение – излучение, оставшееся после рождения Вселенной в Большом взрыве. Параллельно его коллеги Арно Пензиас и Роберт Уилсон работали над очень чувствительным радиотелескопом для совершенно другого проекта. В процессе они наткнулись на некий странный сигнал. Он присутствовал постоянно, вне зависимости от времени суток или направления телескопа. И определить источник у них никак не получалось.

Тогда Пензиас и Уилсон обратились к команде из Принстона, которая и объяснила коллегам, что именно им удалось открыть. Вскоре они опубликовали научную статью, посвященную своей случайной находке, послужившей доказательством теории Большого взрыва. За это уже в 1978-м году они получили Нобелевскую премию, хотя именно Пиблс и его коллеги подсказали, насколько значимым оказался непонятный сигнал. Впрочем, этим заслуги новоиспеченного лауреата не ограничиваются.

"Хотя теоретическая основа, подготовленная Пиблсом, обеспечила ключ к секретам реликтового излучения, она также поставила космологов перед еще большим вопросом, который вращается вокруг состава Вселенной", – считает астрофизик Майкл Коули из Квинслендского технологического университета.

Сегодня ученые полагают, что все, что мы видим на Земле, все звезды и планеты – лишь 5% от состава Вселенной. Еще 25% приходится на темную материю и целых 70% – темную энергию. Это придумал не Джеймс Пиблс, но своей работой он помог в формировании этой мысли, объединяющей множество ученых по всему миру.

Что касается Мишеля Майора и Дидье Кело, то плоды их труда можно увидеть в каждой новости об открытии новой экзопланеты. В 1995-м году дуэт астрономов наблюдал за солнцеподобной звездой 51 Пегаса, находящейся в созвездии Пегаса, а в процессе обнаружил экзопланету.

По массе этот далекий мир за пределами Солнечной системы вполовину меньше Юпитера, но крупнее его, а кроме того, он делает полный оборот вокруг своего светила всего за 4,2 дня. Позднее ученые обнаружат и другие похожие миры и станут называть их "горячими Юпитерами", но тогда это было удивительное открытие. Астрономы не предполагали, что столь крупная планета может так близко и так быстро вращаться вокруг звезды.

Важно

Вперед в прошлое. Как телескоп James Webb поможет заглянуть в глубокую древность Вселенной

Эта находка подстегнула любопытство ученых, и сегодня мы знаем о существовании более чем 4000 тысяч экзопланет. Этот список продолжает пополняться и, возможно, в будущем среди многочисленных миров далеко за границами Солнечной системы найдется хотя бы одна вторая Земля.

Химия

Чтобы увидеть наследие Джона Гуденафа, Стэнли Уиттингема и Акиры Есино, которые в этом году получили "нобелевку" по химии, далеко ходить не надо. Смартфон или ноутбук, на котором вы, вероятно, читаете этот текст, работает именно благодаря их разработке – литий-ионным батареям. От них же питаются многочисленные электрические и гибридные автомобили. Их даже используют для накапливания энергии на ветряных и солнечных электростанциях.

Джон Гуденаф, Стэнли Уиттингем и Акира Есино (слева направо)

Парадоксально, но эта разработка обязана появлением на свет нефтяному бизнесу. В 70-е годы во время нефтяного кризиса американская компания Exxon принялась искать альтернативы ископаемому топливу и привлекла для этого Стэнли Уиттингема. Уиттингем, работавший до этого в Стэнфордском университете, стал создавать для Exxon новые батареи.

Он собрал первый аккумулятор на основе металлического лития и дисульфида титана, но для данной технологии это стало только началом пути. Его творение было слишком взрывоопасным, чтобы считаться жизнеспособным. Кроме того, к концу 70-х Exxon решила забросить проект в свете снижения цен на нефть.

Однако работа Уиттингема уже заинтересовала других исследователей, среди которых был Джон Гуденаф. Он усовершенствовал технологию, удвоив мощность батареи, но окончательно до ума ее довел Акира Есино. В 1985-м году японский ученый, тогда работавший в компании Asahi Kasei Corporation, создал первую коммерческую литий-ионную батарею, достаточно легкую и износостойкую, чтобы рынок обратил на нее внимание.

Важно

Химия созидания. Как природа заполняла таблицу Менделеева со времен Большого взрыва

Творение Уиттингема, Гуденафа и Есино широко разошлось среди производителей электроники, а в начале 2000-х тогда едва открытая компания Tesla смогла подсадить на них автопром. Буквально сейчас литий-ионные батареи обосновываются в космосе – их устанавливают на МКС вместо устаревших никель-водородных. В настоящее время исследователи уже ведут поиски более совершенных батарей, но пока детище нынешних нобелевских лауреатов остается в авангарде.

Нобелевская неделя еще не закончилась. Только-только польская писательница и поэтесса Ольга Токарчук и австрийский писатель и драматург Петер Хандке стали лауреатами "нобелевки" по литературе. 11 октября станут известны обладатели премии мира, а 14 числа назовут имена людей, отметившихся достижениями в сфере экономики.