Возможность созидать. за что дали научные нобелевские премии — «наука»
Открытия, удостоенные Нобелевских премий 2016 года в области естественных наук — медицины, химии и физики, связаны с возможностью созидания новых сущностей — молекул, клеток, материалов. Они так фантастичны, что на данный момент кроме того тяжело определенно заявить, что конкретно может оказаться в будущем. Но в полной мере быть может, что это те базы, каковые перевернут отечественный мир в будущем столетии.
.
медицина и Физиология
В современной науке редко бывает, дабы ученый, взявшийся за тему, которая сначала не обещает необычных международного признания и открытий, спустя многие годы наконец получает собственного. Но в 2016 году слава настигла японского биолога Ёсинори Осуми, взявшего Нобелевскую премию за исследования аутофагии.
Сам термин был придуман вторым нобелевским лауреатом — Кристианом де Дювом, что в середине 1950-х годов изучал строение клеток, среди них и клеток человека. Он открыл особенные органоиды, другими словами особенные структуры в клетках, каковые создавали внутриклеточную переработку больших молекул в более небольшие. Эти органоиды он именовал лизосомами, что с греческого возможно перевести как «телорастворители» (λ?σις — растворяю, soma — тело).
Процесс самоедства клетки он, соответственно, назвал аутофагией (α?τ?ς — сам, φαγε?ν — имеется). А в первой половине 70-ых годов XX века де Дюв взял Нобелевскую премию за открытие этих самых лизосом.
Ёсинори Осуми заинтересовался данной темой во второй половине 80-х годов, в то время, когда ему было уже 44 года. К тому времени существовало вывод, что лизосомы являются этакой компостной кучей для ненужных макромолекул клетки. Но не было ответа на вопросы, из-за чего эта куча не растет беспрерывно и из чего клетка сооружает себя.
Появилось предположение, что идет не просто утилизация ненужного материала, но и повторное применение его.
Но как — этого не было человека, кто знал.
Осуми справедливо сделал вывод, что начать изучать процесс нужно с клеток более несложных, и выбрал для этого одноклеточные грибы — дрожжи. Может показаться обидным для человека, но млекопитающие значительно ближе к дрожжам, нежели дрожжи, к примеру, к вирусам. У них имеется, как и в отечественных клетках, всевозможные органоиды и ядро, делающие разные функции.
Нобелевскую премию мира взял президент Колумбии
Рейтерс07.10.2016Кто приобретает Нобелевские премии мира?
Expressen07.10.2016Нобелевская премия Обамы
Rzeczpospolita29.08.2016Как Парижское соглашение по климату поменяет мир
10.10.2016
Осуми проводил испытания как вдоволь кормя клетки, так и заставляя их поститься. Обнаружилось, что в тех клетках, каковые испытывали недостаток пищи, процесс аутофагии активизировался и клетка, по сути, поедала себя и отстраивала себя же заново, в известной мере молодея, поскольку разрушались прежде всего жизнедеятельности клетки и продукты распада. То, что забраковано, подлежит вторичной переработке.
Данный процесс защищает любую клетку — и здоровую, и злокачественную. Он растолковывает развитие болезней у долгоживущих клеток: их лизосомы смогут не успевать разбирать «молекулярный мусор», что отравляет им жизнь. Это же растолковывает устойчивость клеток злокачественных опухолей, и защиту вирусов, каковые обучились избегать лизосомной «разборки», попадая вовнутрь клетки.
Очевидно, нельзя впадать в эйфорию и вычислять, что наконец отыскано подтверждение того, что голодание увеличивает жизнь. Умеренность во всем — это без сомнений, но вот настоящий голод убивает а также вследствие того что процесс аутофагии не имеет возможности происходить вечно. Клетки разрушают сами себя, а также клетки сердечной мускулы, и наступает смерть.
Сокровище результатов Ёсинори Осуми содержится в том, что эксперты заметили, что происходит на протяжении этого процесса. Вопросов большое количество, но большое количество и новых возможностей. Стало лучше ясно, как функционирует микромир, из которого мы и состоим, как оказать помощь ему благополучно существовать.
Двадцать семь лет трудов не пропали бесплатно, и доктор наук Осуми продолжает собственную работу, которая касается любой клетки на данной планете.
Физика
Лауреатами Нобелевской премии 2016 года по физике стали британец Дункан Хэлдейн и двое шотландцев — Дэвид Тулесс и Майкл Костерлиц «за теоретические открытия топологических фазовых топологических фаз и переходов вещества».
Это трио физиков изучили очень необычные явления в необыкновенных состояниях материи, таких как сверхтекучесть и сверхпроводимость, и двумерные пленки и одномерные нити. И дабы растолковать, что происходит в этом необычном мире, они стали использовать новый математический аппарат, в частности топологию.
Топология как раздел математики в общем случае изучает непрерывность, а в частном — свойства пространства при деформациях, но без разрывов. Нобелевский комитет, популярно излагая сущность открытий, растолковал это на примере готовой чашки и глиняного шара. Из шара возможно вылепить пиалу, но топологически это будут предметы одной категории.
А вот в случае если мы расплющим данный шар и продавим в нем дырку, перевоплотив в бублик, то возьмём тело второй категории. Из глиняного бублика возможно при известном старании, ужимая его в одном месте и растягивая в другом, вылепить чашку с ручкой. Отверстий возможно какое количество угодно, но имеется один закон: число отверстий в обязательном порядке целое, не может быть полторы дырки у бублика.
Так топология сочетается с квантовой физикой, поскольку квант — это определенная порция энергии. И математический аппарат, используемый в топологии, был очень продуктивным именно для изучения этого необычного мира, в котором квантовые физические явления становятся дешёвыми для наблюдений в отечественном макромире.
Мы привыкли слышать из научно-популярных передач о том, что в мире элементарных частиц и атомов существуют собственные необычные законы, каковые совсем не похожи на то, что мы замечаем около себя. Обстоятельство несложна — это температура, другими словами хаотические перемещения атомов. Чем выше температура, тем атомы подвижнее.
В случае если весьма горячо, то они теряют собственные электронные тучи, и тогда мы говорим, что материя получила состояние плазмы. Похолоднее — это пар либо газ, в то время, когда атомы вольно летают в пространстве, не создавая ни формы, ни определенного количества.
Еще холоднее, и вот уже пар конденсируется в жидкость, в то время, когда имеется определенный количество, но пока нет формы. На следующей стадии понижения энергии атомы планируют в законченные структуры — появляется жёсткое вещество. Но кроме того тогда атомы через чур очень сильно трепыхаются, дабы мы имели возможность заметить квантовые явления.
Но вблизи так именуемого безотносительного нуля, другими словами минус 273°С, начинают происходить необычные вещи. Более ста лет назад Каммерлинг Оннес понял, что в проводнике, охлажденном до таковой температуры, начисто исчезает электрическое сопротивление — ток может циркулировать вечно. За открытие явления сверхпроводимости он стал лауреатом Нобелевской премии 1913 года.
А спустя двадцать лет Петр Капица нашёл явление сверхтекучести.
Тяжело поверить, но если бы на море из сверхтекучего гелия опустить лодку, она тут же потонула бы, поскольку сверхтекучий гелий тут же начал бы подниматься по ее бортам и заполнил ее всю. Капица взял Нобелевскую премию за это открытие во второй половине 70-ых годов двадцатого века. К слову, и Лев Ландау, занимавшийся теоретическими изысканиями в данной области, также стал нобелевским лауреатом — в первой половине 60-ых годов двадцатого века.
Эти странности становятся вероятны, по причине того, что вблизи безотносительного нуля колебания атомов прекращаются — и квантовые явления наконец-то проявляют собственные свойства в отечественном мире. Хоть и в лабораторных условиях, но их возможно замечать.
Имеется и другие необычные процессы, каковые связаны с квантовыми особенностями материи и еt перехода из одного состояния в второе. В первой половине 80-ых годов XX века Дэвид Таулес, используя топологические способы, смог растолковать природу так именуемого квантового результата Холла, обрисовывающего электрическую проводимость узких проводящих слоев, которая может принимать лишь целые значения, возрастая в два, три, четыре и без того потом раз.
Ранее Дэвид Таулес и Майкл Костерлиц разрабатывали проблему фазовых переходов в Университете Бирмингема. Подобную работу вел в Москве и Вадим Березинский, что, к сожалению, не дожил до общего признания этих революционных идей. Со своей стороны, Дункан Холдейн изучал квантовые жидкости в узких полупроводниках, кроме этого используя топологическую математику.
Его теоретические предсказания были экспериментально обоснованы сейчас.
Все эти необычные материалы в необычных состояниях обещают революционный прорыв в области электроники нового поколения, включая квантовые компьютеры, и совсем необычной электротехники, основанной на применении сверхпроводников.
Химия
Нобелевская премия по химии за 2016 год досталась Жан-Пьеру Соважу, сэру Фрейзеру Стоддарту и Бернарду Феринге за проектирование так называемых молекулярных автомобилей. Молекулярные автомобили уже существуют везде, где имеется жизнь. Жизнь клетки снабжают эти самые молекулярные автомобили, и, так, Нобелевская премия по химии в 2016 году оказывается созвучной с Нобелевской премией по медицине.
История создания механизмов, собранных из единичных молекул, началась еще в первой половине 80-ых годов XX века, в то время, когда лауреат Нобелевской премии Ричард Фейнман предсказал теоретическую возможность строительства механизмов из молекул приблизительно через 20–30 лет. Но на практике создание таких автомобилей пошло иным методом.
В большинстве случаев молекулы соединяются так называемыми ковалентными связями, каковые образуются в следствии перекрытия пары валентных электронных туч. Но химики грезили создать связи между молекулами механического типа, к примеру как зубцы у шестеренок.
И вот в первой половине 80-ых годов XX века французские исследователи во главе с Жан-Пьером Соважем смогли создать механическое переплетение двух молекул, каковые сначала притягивались к иону меди. Молекулы соединялись около этого иона, что после этого удалялся, и получалось неповторимое зацепление двух колец. Это первенствовал ход к разработке молекулярных автомобилей.
Но чтобы автомобили трудились, их части должны двигаться относительно друг друга.
И в первой половине 90-ых годов двадцатого века несколько Жан-Пьера Соважа смогла сделать так, что одна молекула вращается около второй — при получении внешней энергии.
К тому времени исследователи во главе с Фрейзером Стоддартом собрали молекулярное кольцо, через которое проходила такая же молекулярная ось. В то время, когда эта конструкция приобретала тепловую энергию, кольцо начинало скакать от одного финиша оси к второму. В последующие десять лет эта несколько создала неестественную мышцу, которая имела возможность гнуть узкую пластинку из золота.
К слову, Жан-Пьер Соваж кроме этого изучил потенциал ротаксанов, и к 2000 году ему удалось создать молекулярную структуру, напоминающую мышцу, и ротаксан, в котором кольцо вращается в различных направлениях.
Во второй половине 90-ых годов двадцатого века создал собственный первый третий лауреат и молекулярный мотор — Бен Феринга. Ему удалось создать молекулу, которая вращалась не куда ей хочется, а куда нужно — в определенном направлении. В 2011 году несколько Феринги собрала структуру из четырех молекулярных моторов, укрепленных на молекулярном же шасси.
Эту конструкцию именовали «наномобилем».
Следующим достижением стали невиданные скорости вращения молекулярных моторов — до 12 млн оборотов в секунду. Размер для того чтобы мотора в 1000 раз меньше сечения людской волоса.
Несколько Бена Феринги раскручивала посредством молекулярных моторов более большие тела, наподобие стеклянных цилиндров, каковые были больше, чем эти моторы, в 10 тысяч раз. Но игрушками, хоть и очень интригующими, дело не ограничилось. В 2013 году был создан молекулярный робот на базе ротаксана, что может соединять молекулы аминокислот.
В первый раз стало возмможно не просто конструировать элементы наномира, но и заставлять их трудиться. Трудиться — значит жить. Биологический объект, в котором наступило химическое равновесие, легко мертв.
Это достижение еще лишь предстоит понять — человечество обучается создавать что-то, что способно строить новые молекулярные конструкции.
Очевидно, ученые еще лишь в начале пути, но уже на данный момент раскрываются необычные возможности, которыми необходимо лишь верно воспользоваться.
Подписывайтесь на отечественный канал в Telegram!
Каждый день вечером вам будет приходить подборка самых броских и занимательных переводов ИноСМИ за сутки.
Отыщите в контактах@inosmichannelи добавьте его к себе в контакты либо
перейдите, предварительно пройдя регистрацию, перейдите на страницу канала.
