"Šių metų Nobelio premijos atnešė ir džiaugsmo, ir netikėjimo. Svarbus darbas buvo pagerbtas, tačiau buvo stebėtinas nutylėjimas
MOKSLININKAI kai kuriais atvejais elipsiniu būdu vadina Nobelio premiją „kelione į Stokholmą“. Ne šiais metais, taip nėra. „Baltųjų kaklaraiščių“ apdovanojimų ceremonija koncertų salėje, puikus banketas rotušėje ir-tiems, kurie gali išlaikyti tempą,-ne mažiau puikus neoficialus vakarėlis vieno iš Stokholmo universitetų studentų sąjungoje. garbė), kaip ir pernai, atšaukiamos. Tačiau turbūt tai nesumažins šių metų laureatų džiaugsmo. Jie jau bus devyni debesyje, iškovoję garsiausius mokslo apdovanojimus.
Fizikos prizas atiteko trims tyrinėtojams, kurie studijavo sudėtingas, chaotiškas ir, atrodo, atsitiktines sistemas ir sukūrė būdus, kaip numatyti jų ilgalaikį elgesį. Pusę SKR10 mln. Apdovanojimų (apie 1,1 mln. USD) pasidalino Syukuro Manabe iš Prinstono universiteto ir Klausas Hasselmannas iš Maxo Plancko meteorologijos instituto Hamburge. Kita pusė atiteko Giorgio Parisi iš Sapienza, pagrindinio Romos universiteto.
Pasak Švedijos Karališkosios mokslų akademijos Nobelio fizikos komiteto, daktarai Manabe ir Hasselmannas padėjo Žemės klimato modeliavimo pagrindus, kurie paskatino „kiekybiškai įvertinti kintamumą ir patikimai numatyti visuotinį atšilimą“. Dr Parisi buvo apdovanotas už atradimus, susijusius su „sutrikimų ir fizinių sistemų svyravimų sąveika nuo atominės iki planetinės skalės“.
Šiluma ir šviesa
Septintajame dešimtmetyje atmosferos mokslininkas daktaras Manabe suvedė besivystančias Žemės atmosferos dinamikos ir termodinamikos supratimo kryptis, kad pirmą kartą patikimai prognozuotų, kad dvigubai padidėjęs anglies dioksido kiekis taip pat padidintų planetos paviršiaus temperatūrą. Jo darbas paskatino sukurti fizinius Žemės klimato modelius ir padėjo pagrindą šiandien naudojamiems klimato modeliams.
Maždaug tuo pačiu metu mokslininkai, tokie kaip Edvardas Lorenzas iš Masačusetso technologijos instituto, orą pradėjo apibūdinti kaip chaotišką sistemą-kitaip tariant, kažką, kuris turėjo tiek daug tarpusavyje sąveikaujančių komponentų, tokių kaip temperatūra, slėgis, drėgmė ir vėjo greitis , kad net ir nedideli pradinių sąlygų skirtumai vėliau gali sukelti milžiniškų skirtumų. Šiame aprašyme orai sparčiai keitėsi ir iš esmės tapo nenuspėjami net po kelių dienų ateityje.
Aštuntajame dešimtmetyje daktaras Hasselmannas sukūrė modelius, parodančius, kaip oras, nepaisant chaotiško ir nenuspėjamo trumpalaikio laikotarpio, gali duoti patikimų modelių, leidžiančių numatyti Žemės klimatą daug ilgesnį laikotarpį. Apibūdindamas savo darbą, jis padarė analogiją Brauno judėjimui, stumdomam žiedadulkių judėjimui vandenyje, kurį pirmą kartą mikroskopu pastebėjo botanikas Robertas Brownas 1827 m. Beveik po 80 metų Albertas Einšteinas teigė, kad lėtas zigzagavimas tokius grūdus būtų galima paaiškinti nuolatiniu jų bombardavimu daug mažesnėmis, greitai judančiomis vandens molekulėmis. Didelio masto klimatas taip pat gali būti vertinamas kaip daugelio mažesnių įvykių pasekmė.
Apie 1980 m. Dr. Parisi rado kai kurias taisykles, reguliuojančias akivaizdžiai atsitiktinius reiškinius. Jis studijavo medžiagos tipą, vadinamą „sukamuoju stiklu“, kuriame, pavyzdžiui, geležies atomai atsitiktinai sumaišomi į vario atomų matricą. Geležies atomai elgiasi kaip maži magnetai, tačiau, esant normaliam įmagnetinto metalo gabalėliui, jų šiaurės-pietų poliai nukreipti ta pačia kryptimi, o sukamojo stiklo-ne. Dr Parisi sugalvojo būdą suprasti, kaip jie randa optimalią orientaciją. Jo matematinės idėjos ne tik padeda paaiškinti kai kurias sudėtingas Žemės klimato sistemas, kaip aprašė du jo kolegos laureatai, bet ir apšviečia kitus akivaizdžiai atsitiktinius reiškinius tokiose srityse kaip gyvūnų elgesys, neuromokslas ir mašinų mokymasis.
Šių metų fizikos premija yra pirmoji mokslinė Nobelio premija, skirta už klimato supratimą. Pasiteiravus, ar tai nebuvo labai subtili žinia pasaulio lyderiams prieš artėjantį COP26 klimato viršūnių susitikimą Glazge, apdovanojimo komiteto nariai teigė, kad premija skirta pačiam atradimui paminėti. Tačiau jie pridūrė, kad tai taip pat parodė, kad klimato modeliavimas ir visuotinio atšilimo samprata remiasi kietu fiziniu mokslu. Žmonės nebegali pasakyti, kad nežinojo, kaip ir kodėl Žemė įkaista.
Skambina pakeitimai
Chemijos premiją pasidalino Benjaminas Listas iš Maxo Plancko anglių tyrimų instituto Mülheime prie Rūro ir Davidas MacMillanas iš Prinstono universiteto. Jų laimėtas darbas, paskelbtas 2000 m., Buvo atliktas nepriklausomai ir tuo metu vienas kitam nežinomas, tačiau turint omenyje tą patį tikslą. Tai turėjo nutraukti smaugimą fermentų ir pereinamųjų metalų laikymasis katalizės srityje.
Kai kurios cheminės reakcijos vyksta aštrumu. Tačiau daugumai, įskaitant daugelį pramoniniu požiūriu svarbių, reikia pagalbos rankos katalizatoriaus pavidalu. Evoliucija pateikė daugybę šių fermentų, kurie yra didelės, sudėtingos ir kartais temperamentingos baltymų molekulės, tačiau kurių pranašumas yra tas, kad jie gali sukurti grynas to, kas vadinama optiniais izomerais, versijas. Tai yra molekulės, turinčios dvi formas, kurios yra veidrodinės viena kitos nuotraukos. Tai svarbu vaistų pramonėje, nes skirtingos versijos, žinomos kaip enantiomerai, gali turėti skirtingą poveikį organizmui. Be to, jei pasirinksite tinkamus fermentus, dažnai galima atlikti kelių etapų reakcijas tik keliais etapais.
Pereinamieji metalai yra tie, kurie yra periodinės lentelės viduryje-pavyzdžiui, varis, nikelis ir geležis. Jų atomų branduolius supančių elektronų apvalkalų struktūra yra sudėtinga, o tai reiškia, kad jie yra chemiškai universalūs. Tai daro juos gerais katalizatoriais. Kai kurie pereinamojo metalo pagrindu padaryti katalizatoriai yra patys metalai. Dažniau tai yra mažos molekulės, apimančios pereinamojo metalo atomą. Pereinamojo metalo katalizatorius gali būti lengviau valdyti, nei fermentus, tačiau paprastai jie negali atskirti enantiomerų. Be to, pereinamojo metalo junginiai dažnai yra toksiški ir turi visas iš to išeinančias pasekmes aplinkai. Ir daugiapakopės reakcijos, susijusios su jais, gali būti ilgai trunkančios.
Dr Listas ir daktaras MacMillanas rado būdą, kaip gauti geriausią iš abiejų pasaulių: mažų molekulių katalizatoriai, kuriuose nėra metalo atomų, gali paversti grynus enantiomerus ir dažnai supaprastinti daugiapakopes reakcijas. Tai turi reikšmingų pramonės padarinių.
Dr Listas dirbo prie fermento, vadinamo aldolaze A. Tai katalizuoja vadinamąją aldolio reakciją, kuri yra svarbus būdas sukurti molekulinius ryšius tarp anglies atomų. Aldolazė A yra sudaryta iš 350 aminorūgščių, baltymų statybinių blokų, tačiau šį darbą atlieka tik trys: lizinas, glutamo rūgštis ir tirozinas. Likęs fermentas yra pakuotė. Todėl jis susimąstė, ar galėtų išskirti aktyvų fermento centrą ir vis dėlto išsaugoti jo veiklą. Tiesą sakant, jam sekėsi geriau. Jis parodė, kad aldolio reakciją gali katalizuoti viena aminorūgštis - prolinas. Ir, svarbiausia, tai išlaiko fermentų sukeltos reakcijos enantiomerinį grynumą.
Dr MacMillan atėjo iš kitos problemos pusės. Jis norėjo pašalinti metalą (šiuo atveju varį) iš katalizatoriaus, dalyvaujančio kitame procese-Dielso-Alderio reakcijoje. Tai būdas sujungti dvi molekules į šešių anglies žiedą. Vienas iš reagentų į žiedą prideda keturis anglies atomus, o kitas du. Šešių anglies žiedų yra visur organinėje chemijoje, ir, įdėjus į reagentus skirtingas šonines grupes, galima sukurti daugybę jų. Dr MacMillanas nustatė, kad jis gali katalizuoti Dielso-Alderio reakcijas, naudodamas tam tikros rūšies metalo neturinčią molekulę, vadinamą imidazolidinonu, kad suaktyvintų dviejų anglies atomų komponentą, o tai reiškia, kad jis entuziastingai reaguoja su keturių anglies junginių komponentu.
Šių dviejų darbų rezultatas yra laukas, vadinamas asimetrine organokatalize (asimetrinė pavadinimo dalis, nurodanti jo gebėjimą generuoti grynus enantiomerus), kuri dabar yra banguoja per pramoninę chemiją. Ir kadangi pramoninė chemija, viena ar kita forma, yra pagrindinė ekonominė veikla, ji taip pat nematomai banguoja per visą gyvenimą.
Jausmas ir jautrumas
Idėja, kad yra penki pojūčiai, siekia bent jau Aristotelį. Bet tai ne visai tiesa. Keturi pojūčiai yra akivaizdūs, jei tik todėl, kad kiekvienas yra susijęs su tam tikru organu: regėjimas akimis, klausa ausimis, skonis liežuviu ir kvapas nosimi. Tačiau penktasis klasikinis pojūtis - prisilietimas - pasiskirsto visame kūno paviršiuje, nors ir yra sutelktas pirštų galiukais.
Be to, prisilietimas yra tik vienas iš tokių paskirstytų pojūčių. Kiti sąmoningai suvokia skausmą, šilumą ir šaltį. Ir šiuolaikinis mokslas parodė, kad yra ir nesąmoningai suvoktų pojūčių, bendrai žinomų kaip propriocepcija. Jie stebi kūno ir jo dalių padėtį ir judėjimą. Šių metų Nobelio fiziologijos ar medicinos premija skirta dviejų iš šių paskirstytų pojūčių-temperatūros ir mechaninės stimuliacijos-molekulinių mechanizmų atradėjams.
Nugalėtojais tapo David Julius iš Kalifornijos universiteto San Franciske ir Ardem Patapoutianas of Scripps Research, biomedicinos institutas San Diege. Dr Julius atliko novatorišką darbą dėl temperatūros. Jis ir daktaras Patapoutianas, veikdami savarankiškai, paspartino šį darbą. Po to daktaras Patapoutianas pradėjo ieškoti mechaninės stimuliacijos.
Dr Juliaus pasirinkta tyrimo priemonė, kurią jis pradėjo 1990 -ųjų pabaigoje, buvo kapsaicinas. Tai yra aitriosios paprikos veiklioji medžiaga. Dėl cheminio sutapimo (kaip buvo manoma ir dabar žinoma) kapsaicinas reaguoja su vienu iš organizmo šilumos receptorių baltymų ir taip jį stimuliuoja. Dr Julius nusprendė išsiaiškinti, kas yra šis baltymas. Norėdami tai padaryti, jis pagamino milijonus genetinės medžiagos fragmentų, skirtų baltymams, žinomiems kaip aktyvūs šilumos receptorių ląstelėse. Tada jis įvedė šiuos fragmentus į kitas ląsteles, kad paskatintų jas gaminti atitinkamus baltymų fragmentus. Tai atlikęs, jis ištyrė modifikuotų ląstelių jautrumą kapsaicinui.
Fragmentai, sukėlę jautrumą kapsaicinui, pasirodė, kaip baltymo, dabar vadinamo TRPV1, dalys. Tai priklauso baltymų, vadinamų jonų kanalais, klasei, kurie atlieka daug darbų organizme. Kaip buvo prognozuota, TRPV1 pasirodė jautrus karščiui. Kai temperatūra pakyla virš 43 ° C, kanalas per jį atsidaro, todėl praeina kalcio ir natrio jonai. Šis cheminis signalas stimuliuoja nervinį impulsą, kuris smegenims pasako apie temperatūros pokyčius.
Pasirodė, kad TRPV1 yra vienas iš kelių temperatūrai jautrių jonų kanalų, kai kurie registruoja šilumą, o kiti-šaltį. Tai buvo viena iš šalčiui jautrių veislių TRPM8, kurią vienu metu atrado dr. Julius ir dr. Patapoutianas.
Tada gydytojas Patapoutianas pažvelgė į lytėjimo pojūtį. Molekulinė biologija, pažengusi į priekį, sugebėjo dirbti su visais baltymais arba, tiksliau, su visų baltymų genais. Jis nustatė 72 baltymus, išreikštus mechaniškai jautrioje ląstelių linijoje, kurie atrodė, kaip galimi lietimui jautrūs jonų kanalai. Jis išbandė juos po vieną, nutildydamas juos koduojančius genus ir spustelėdamas gautas ląsteles. Pirmųjų 71 nutildymas neturėjo jokio poveikio. Tačiau 72 -asis pasirodė esąs baltymas, kurio jis ieškojo. Tą baltymą jis pavadino PIEZO1.
Gamtoje PIEZO1 randamas ne jutimo neuronuose, o tokiuose organuose, kaip šlapimo pūslė, kur svarbus jautrumas slėgiui. Tačiau daktaras Patapoutianas atrado panašų kanalą PIEZO2, kuris iš tikrųjų randamas nervų galūnėse. Būtent jis yra atsakingas už prisilietimą ir propriocepciją.
Tad žavus darbas. Ir svarbus. Žmonės gali suvokti pasaulį tik pojūčiais ir tik jausmais. Tačiau kai kuriems apdovanojimas buvo netikėtas. „Covid“ metais jie tikėjosi, kad apdovanojimai bus nukreipti kitur-galbūt pas mRNR vakcinos technologijos išradėjus. Tačiau, kaip ir Dievas, įvairūs Nobelio premijos komitetai paslaptingai daro jų stebuklus “. [1]
· · · 1. "And the winners are... The 2021 Nobel science prizes." The Economist, 9 Oct. 2021, p. 77(US).
Komentarų nėra:
Rašyti komentarą