У завершальному році XX століття Нобелівська премія з фізіології і медицині присуджена за відкриття в нейрофізіології-науці, сучасні досягнення якої допомагають краще зрозуміти, як організми взаємодіють з навколишнім середовищем. Лауреати-Арвід Карлссон (Arvid Carlsson), Пол Грінгард (Paul Greengard) і Ерік Кендел (Eric Kandel) - майже півстоліття намагалися розгадати процеси, що протікають в головному мозку. У результаті отримано нові ліки для боротьби із захворюваннями нервової системи.
У людському мозку більше ста мільярдів нервових клітин. І всі вони пов'язані між собою. Інформація від однієї з них до іншої передається хімічними речовинами (медіаторами) в особливих контактних точках (синапсах), яких у клітини тисячі. Відкриття лауреатів допомогли усвідомити, що збої при такій (синаптичної) передачі можуть призвести
до неврологічних і психічних хвороб. Арвід Карлссон, професор фармакології університету Гетеборга (Швеція), ще в 50-і роки встановив, що нейрогормон дофамін є медіатором і локалізується в базальних гангліях головного мозку, які контролюють рухи кінцівок. Експерименти на мишах, тратили здатність контролювати свої рухи при нестачі дофаміну, привели вченого до здогаду, що страшна хвороба Паркінсона у людини обумовлена тими ж причинами. Недолік дофаміну в організмі можна усунути, вводячи ізомер дофаміну-леводофу. «Хвороба Паркінсона смертельна, - каже Ральф Паттерсон, голова Нобелівського комітету Каролінського інституту в Стокгольмі, - але сьогодні мільйони протистоять їй, застосовуючи леводофу. Це-майже диво! »Дослідження Карлссона призвели до створення ліків (зокрема,« Прозак »), з успіхом застосовуються для лікування депресій. Біохімік Пол Грінгард, керівник лабораторії молекулярної і клітинної неврології Рокфеллерівського університету в Нью-Йорку, відзначений за відкриття механізму дії дофаміну і ряду інших медіаторів при синаптичній передачі. Діючи на рецептор клітинної мембрани, медіатор запускає реакції фосфорилювання особливих «ключових» білків. Змінені білки, у свою чергу, формують у мембрані іонні канали, по яких і передаються сигнали. Різні іонні канали клітини і визначають її відповіді на впливи.
Синаптична передача особливо важлива для мови, руху і сенсорного сприйняття. Робота Грінгард дозволила краще зрозуміти механізм дії багатьох відомих ліків та розробити нові. Дізнавшись про присудження йому Нобелівської премії, Грінгард пожартував: «Ми працювали стільки років без будь-якої конкуренції, тому що нас вважали не зовсім нормальними». Але зате цілком серйозно він має намір передати свою частину премії в університетський фонд для заохочення жінок, що працюють у біомедицині.
Ерік Кендел, професор Колумбійського університету (теж в Нью-Йорку), знайшов спосіб змінювати ефективність синапсів. Він прагнув зрозуміти, як фосфорилювання білків в синапсах впливає на навчання і пам'ять. «Ми стаємо самими собою завдяки тому, що навчаємося і запам'ятовуємо. На нас впливає життєвий досвід, здатний травмувати », - зазначає він. Інтерес до механізмів пам'яті розвинувся у нього під враженнями про війну, коли в 1939 р. родина 9-річного Еріка покинула рідну Відня, рятуючись від гітлерівців. «Зрозуміти, що відбувається з мозком людини, коли він пережив події, довічно врізалися в пам'ять, - найважливіше завдання», - вважає він.
У нервовій системі черевоногих молюска аплізіі, на якому Кендел вивчав механізми навчання і пам'яті у тварин, всього 20 тис. клітин. Її простий захисний рефлекс, що оберігає зябра, певні стимули закріплювали на кілька днів. Кендел показав, що зміни в синапсах-основа запам'ятовування. Слабке зовнішній вплив формувало короткочасну пам'ять-на десятки хвилин. У клітці запам'ятовування починається з описаного Грінгард фосфорилювання білків в синапсах, яке веде до надлишку в них медіатора і посилює рефлекс. Для розвитку довгострокової пам'яті, що зберігається іноді до кінця життя організму, зазвичай необхідні більш сильні й тривалі стимули. При цьому в синапсі синтезуються нові білки. Якщо ж ці білки не виробляються, відсутній і довгострокова пам'ять. Кендел уклав, що в синапсах фактично і зосереджена пам'ять. У 90-і роки він відтворив роботу з аплізіей на мишах, що відносяться, як і людина, до класу ссавців, і переконався, що описані процеси властиві і нашій нервовій системі. Ці дослідження, що стали класикою нейрофізіології, дали ключ до лікування хвороби Альцгеймера та інших захворювань, пов'язаних з втратою пам'яті. Сам же Кендел, що знайшов, як кажуть його колеги, «фізичне втілення пам'яті», дуже скромний: «Від моєї роботи до клінічної віддачі-величезна дистанція».
Поєднавши несумісне
Нобелівську премію з хімії за 2000 р. за відкриття та вивчення електропровідних полімерів розділили американські дослідники Алан Хігер (Alan J. Heeger), професор фізики і директор Інституту полімерів і органічних рідин Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі, і Алан Макдіармід (Alan G. MacDiarmid ), професор хімії Пенсільванського університету у Філадельфії, а також японський вчений Хідекі Сіракава (Hideki Shirakawa), професор хімії в Інституті матеріалознавства університету Цукуба. Лауреати скоїли цей відкриття понад 20 років тому, але тільки зараз світове наукове співтовариство змогло оцінити його видатне значення.
Кожен школяр знає, що полімери, на відміну від металів, не проводять електричний струм. Однак нові нобелівські лауреати довели, що це не так. Як би розвиваючи тезу про те, що для науки немає нічого неможливого, вони поєднали в одному матеріалі несумісні властивості. Як же синтезували провідні полімери? Основна заслуга лауреатів полягала в тому, що вони «вгадали» структуру молекули органічного провідника. Така молекула повинна складатися з атомів вуглецю, з'єднаних по черзі одинарними і подвійними хімічними зв'язками. Крім того, в ній мають бути присутні так звані «потенційно заряджені групи». Наприклад, якщо в таку молекулу впровадити функціональну групу, легко розлучаються зі своїми електронами, в полімері утворюється багато вільних носіїв електричного заряду. І тоді цей полімер буде проводити струм майже так само добре, як звичні нам алюміній або мідь.
Провідні полімери отримали широке поширення в самих різних областях: з них роблять антистатичну підкладку для фото-, відео-та іншої плівки, захисні екрани для моніторів (наприклад, в персональних комп'ютерах), «розумні» вікна, вибірково фільтруючі сонячне випромінювання. Останнім часом їх стали застосовувати у світлодіодах, сонячних батареях, екранах міні-телевізорів і мобільних телефонів. Ще більш захоплюючими виглядають перспективи-на основі електропровідних полімерів вчені сподіваються створити «молекулярні транзистори», які дозволять у недалекому майбутньому «втиснути» суперкомп'ютери, що займають нині величезні шафи, в наручний годинник або прикраси.
Матеріали, що змінили світ
Нарешті-то досягнення російської науки по достоїнству оцінені світовим науковим співтовариством. Нобелівської премії з фізики за 2000 р. удостоєний віце-президент Російської академії наук, голова Президії Санкт-Петербурзького наукового центру РАН, директор Фізико-технічного інституту ім. А.Ф. Іоффе РАН, академік Жорес Іванович Алфьоров.
Присудження Нобелівської премії академік РАН Ж.І. Алфьорову, на думку багатьох російських вчених, має змінити ставлення до науки в країні, сприяти підвищенню її статусу та, головне, - забезпечити їй пристойну державну підтримку. Ж.І. Алфьоров розділив премію з американськими колегами-Гербертом Кремером (Herbert Kroemer), професором фізики Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі, і Джеком Кілбі (Jack S. Kilby) з фірми Texas Instruments в Далласі. Так оцінено їх внесок у створення принципово нових напівпровідникових матеріалів, які стали основою сучасних комп'ютерів, інформаційних технологій та електроніки. Вища наукова нагорода присуджена за відкриття і розробку опто-та мікроелектронних елементів, так званих напівпровідникових гетероструктур-багатошарових компонентів швидкодіючих діодів і транзисторів (найважливіших складових частин електронних пристроїв).
Г. Кремер в 1957 р. розробив транзистор на гетероструктурах. Шістьма роками пізніше він і Ж.І. Алфьоров незалежно один від одного запропонували принципи, які лягли в основу конструкції гетероструктурних лазера. У тому ж році Алфьоров запатентував свій знаменитий оптичний інжекційні квантовий генератор. Дж. Кілбі вніс величезний внесок у створення інтегральних схем.
Фундаментальні роботи лауреатів зробили принципово можливим створення волоконно-оптичних комунікацій, в тому числі Інтернету. Лазерні діоди, засновані на гетероструктурних технології, можна виявити в програвачах CD-дисків, пристроях для прочитання штрих-кодів і багатьох інших апаратах, які стали невід'ємними атрибутами нашого побуту. Швидкодіючі транзистори використовуються в супутниковому зв'язку і мобільних телефонах.
| Усього російські вчені десять разів отримували Нобелівські премії, з них п'ять-з фізики: П.А. Черенков, І.Є. Тамм і І.М. Франк (1958), Л.Д. Ландау (1962), Н.Г. Басов і А.М. Прохоров (1964), П.Л. Капіца (1978), Ж.І. Алфьоров (2000). Нобелівськими лауреатами з фізіології і медицині стали І.П. Павлов (1904) і І.І. Мечников (1908), з хімії-М.М. Семенов (1956), з економіки-Л.В. Канторович (1975). Премії миру удостоєний А.Д. Сахаров (1975). Найбільше премій з науки у США-152. Далі йдуть Великобританія (58), Німеччина (56), Франція (21), Швеція (17), Швейцарія (14), Голландія (12). До нинішнього присудження ми ділили 9-10-е місця з Данією, а тепер піднялися на сходинку вище і «наздогнали» Австрію. |
Список використаної літератури:
Журнал "Екологія і життя". Стаття Ю.М. Елдишева, Є.В. Сидорова.