Стали известны имена новых нобелевских лауреатов

Нобелевская премия по физиологии или медицине 2016 года присуждена первооткрывателю механизмов аутофагии, японскому ученому Ёшинори Осуми (Yoshinori Ohsumi).

Аутофагия — фундаментальный процесс, при котором отслужившие свое клеточные компоненты подвергаются деградации и утилизации, это так называемый “клеточный ресайклинг”. Как понятие аутофагия возникла в 1960-х, когда исследователи обнаружили, что клетки организма способны разрушать свое содержимое, заключая его в мембраны, образующие мешочки, или пузырьки, которые транспортируются к месту утилизации и деградации, в специальные клеточные органеллы лизосомы, где есть ферменты для расщепления белков, углеводов и липидов. Нобелевскую премию за открытие лизосом в 1974 году получил бельгийский ученый Кристиан де Дюв (Christian de Duve), кстати, он автор терминов “аутофагия” и “аутофагосомы”, которые являются разновидностью лизосом. Однако о механизмах этого явления почти ничего не было известно до тех пор, пока в начале 1990-х Ёшинори Осуми в своих экспериментах на пекарских дрожжах не выявил гены, необходимые для аутофагии. Как выяснилось чуть позже, подобные механизмы используются и клетками человека. Открытие Осуми привело к смене парадигмы понимания процесса утилизации клеткой своего содержимого и к осознанию фундаментальной важности аутофагии для многих физиологических процессов, таких как адаптация к условиям голода или реакция на инфекцию. Мутации по генам аутофагии — а их на сегодняшний день известно 15 — могут вызвать, в частности, болезнь Паркинсона и диабет 2-го типа. 

71-летний Ёшинори Осуми в настоящее время профессор Токийского технологического института (Tokyo Institute of Technology), в 1988 году, вернувшись в Японию после трехлетней стажировки в Рокфеллеровском университете (Rockefeller University) в Нью-Йорке, создал свою исследовательскую группу в Токийском университете (University of Tokyo), где начал изучать деградацию белков в вакуолях, органеллах — аналогах лизосом в человеческом организме. Параллельно он получил на дрожжах ряд мутантов по ферментам вакуолярной деградации. Так были открыты гены аутофагии, а в последующих экспериментах было показано, что аутофагия контролируется каскадом белков и белковых комплексов, каждый из которых регулирует определенную стадию формирования аутофагосом. Запускать этот каскад могут стрессовые факторы. Как отмечает пресс-релиз Нобелевской ассамблеи Каролинского института (The Nobel Assembly at Karolinska Institutet) в Стокгольме, которая присуждает премии по физиологии или медицине, аутофагия, помимо прочего, играет важную роль в эмбриональном развитии и клеточной дифференциации. Убирая поврежденные белки и органеллы, она помогает преодолевать негативные последствия старения. 

Лауреатами Нобелевской премии по физике 2016 года стали ученые, раскрывшие секреты экзотических состояний материи в квантовом мире, топологи Дэвид Таулесс (David J. Thouless), Дункан Холдейн (F. Duncan M. Haldane) и Майкл Костерлитц (J. Michael Kosterlitz).

Все три лауреата — уроженцы Великобритании, в настоящее время — граждане США. Таулесс — почетный профессор Вашингтонского университета в Сиэтле (University of Washington, Seattle), Холдейн работает в Принстонском университете (Princeton University), Костерлиц — в Брауновском университете (Brown University). Нобелевская премия присуждена им “за теоретические открытия топологических фазовых переходов и топологических фаз материи”. Это чисто теоретические исследования на стыке математики и физики, и, как отметил на пресс-конференции представитель Нобелевского комитета Торс Ханс Ханссон (Thors Hans Hansson), “там прекрасная математика, а сами работы вдохновили людей на множество исследований, нашедших применение в материаловедении и электронике”. Профессор Ханссон проиллюстрировал суть топологии на хлебобулочных изделиях, принеся с собой в зал Шведской королевской  академии наук, где проходит объявление имен новых лауреатов, булочку с корицей, бублик и крендель-бретцель. “Между ними много общего, но для тополога они несопоставимы: булочка цельная, у бублика одна дырка, у бретцеля — две. И что бы вы ни делали, как бы ни сжимали их, меняя форму и размеры, количество дырок будет неизменным. Это называется топологической инвариантностью”, — пояснил Ханссон. Топология позволяет визуализировать свойства материи и описывать их математическими формулами. Следовательно, нарушения этих свойств также могут быть выявлены на основании закономерностей топологии, и это имеет прикладное значение. 

Лауреаты по физике этого года использовали математические методы для изучения сверхпроводимости, сверхтекучести или магнитных тонких пленок, применяющихся в качестве запоминающих элементов в вычислительной технике. Благодаря этим пионерским работам стал возможен поиск новых экзотических состояний материи, применимых при создании новых материалов и электронных устройств. Иными словами, топология, являясь ответвлением математики, стала практическим инструментом, что и нашло признание Нобелевского комитета. В начале 1970-х Майкл Костерлитц и Дэвид Таулесс опровергли принятые представления, показав, что сверхпроводимость и сверхтекучесть не могут иметь места в тонких слоях. Однако при низких температурах сверхпроводимость может существовать благодаря фазовому переходу, который делает ее невозможной при высоких температурах. В том же году Дункан Холдейн показал возможность использования топологических понятий для описания свойств цепей из малых магнитов, обнаруживаемых в некоторых материалах.