Доминацията на мъжете е смазваща тази година
Възможно ли е на 17 г. да получиш “Нобел” по физика или медицина, така както пакистанката Малала Юсуфзай взе “Нобел” за мир на тази крехка възраст? Разбира се, че не. Ето какво показва статистиката при тазгодишните носители. Най-млад от лауреатите на престижния приз през 2025 г. е 60-годишният Омар Яги, удостоен с “Нобел” по химия. Най-възрастен пък е неговият колега от триото носители – 88-годишният Ричард Добсън. Всички останали са в рамките на този възрастов диапазон. Защо научните “Нобели” обикновено отиват при изследователи с бели коси?
Обяснението е просто. За постигането на пробив, достоен за наградата, и в трите научни категории – физиология и медицина, физика и химия, са нужни години, дори десетилетия. Повечето от разработките на окичените с лаврите на успеха тази година са били започнати в началото на настоящия век и дори по-рано. Статистиката е още по-убедителна. До 1940 г. научните “Нобели” са били връчвани 20 или повече години след оригиналното откритие в 11% от случаите във физиката, 15% в химията и 24% в медицината. Но
след 1985 г. този срок засяга 60% от приза по физика,
52% по химия и 45% по медицина. Затова и напредналата възраст на победителите никак не изглежда случайна.
Ето до какви още изводи стигнаха наблюдателите след поредното обявяване на лауреатите през изтеклата седмица. Повече от половината носители и тази година са американци или работещи в САЩ чужденци. Доминацията на мъжете също е смазваща. От всичките 9 призьори в трите категории тази година жената е само една – нобелистката по медицина Мери Бранкоу, която е на 64 г. Другата интересна констатация е, че
шансът се увеличава според избора на област за изследване
Например при медицината особен интерес предизвикват генетичните изследвания. При физиката пък напред излиза проучването или на безкрайно малкото като физиката на елементарните частици, или на безкрайно голямото като Космоса. Химиците са по-свободни в избора си, защото при тях не се забелязват подобни ограничения. Общото и безспорното обаче е едно – и в трите области откритията на нобелистите през 2025 г. отварят перспективите за лечение на тежки болести, за по-нататъшното развитие на технологиите и за решаването на глобални проблеми като промените в климата и опазването на околната среда. Нека припомним накратко за какво става въпрос.
Медицина: Защита от защитниците, или как имунните клетки да не нападат своите
Имунната система ни пази от болести, но кой ни пази от собствената ни имунна система? Механизъм, който не ѝ позволява да атакува органите и тъканите в човешкото тяло, и пробив в процес, който води до контрол над автоимунните заболявания.
Така научните среди определят същността на разработките, заради които американците Мери Бранкоу и Фред Рамсдел – и двамата на 64 г., и японецът Шимон Сакагуши, на 74 г., бяха отличени с “Нобел” за физиология и медицина. Те са разкрили съществуването на особена категория Т-лимфоцити, които позволяват на имунната система да се бори срещу инфекциите и да атакува милионите патогени, които опитват да ни нападат, като в същото време предпазва здравите клетки на организма.
Според официалната формулировка става въпрос за “революционните им разработки върху периферната имунна толерантност”.
С изследванията си триото успява да идентифицира т.нар. регулаторни Т-лимфоцити – охранителите на имунната система, както и на гена Foxp3, който режисира развитието на този вид лимфоцити.
Откритията им вече са в основата на нови методи на лечение, които са в етап на клинични изследвания. Учените се надяват, че те ще доведат до настъпление не само срещу автоимунни заболявания, но също и до създаване на по-ефективни методи за борба с рака и за предотвратяване на сериозни усложнения след трансплантация на органи и на стволови клетки.
Шимон Сакагучи прави първото ключово откритие през 1995 г.
По онова време много негови колеги са убедени, че имунната толерантност се развива само благодарение на отстраняването на потенциално опасните имунни клетки в тимуса (където става, съзряването, диференцирането и “обучението” на Т-клетките на имунната система) посредством процес, наречен централна имунна толерантност.
Сакагучи обаче доказва, че имунната система е по-сложна, и открива неизвестен клас имунни клетки, а именно регулаторните Т-лимфоцити. Мери Бранкоу и Фред Рамсдел правят второ ключово откритие през 2003 г.
Те успяват да обяснят защо определена група мишки е особено уязвима на автоимунни заболявания. Двамата откриват мутация в ген, който назовават Foxp3, като показват също, че мутациите в човешкия еквивалент на този ген водят до рядкото автоимунно заболяване ИПЕКС синдром.
Две години по-късно Сакагучи свързва двете открития и доказва, че генът Foxp3 управлява развитието на клетките, които той е открил през 1995 г. Така става ясно, че регулаторните Т-клетки контролират другите имунни клетки и осигуряват толерантността на имунната система към собствените тъкани.
Химия: какво могат да попиват молекулярните гъби
Разработени в края на миналия век, метало-органичните комплекси от молекули, известни повече с абревиатурата MOF (метало-органична рамка), представляват ново семейство от материали с нечувани свойства за поглъщане. Тази година “Нобелът” за химия отиде при трима учени с огромен принос в тяхното развитие и прилагане в практиката – японеца Сусуми Китагава, на 74 г., британец Ричард Робсън, на 88 г., и американо-йорданеца Омар Яги, на 60 г. Днес тези порести материали имат многобройни индустриални приложения – да улавят водата от въздуха в пустините, да вземат в плен въглеродния диоксид от вредните емисии, да складират на сигурно място токсичните газове, да катализират химичните реакции.
Новата форма на молекулярна архитектура, според определението на Шведската академия на науките, е смятана за един от най-големите научни пробиви на XXI век. Веществата, за които става дума, са наричани популярно молекулярни гъби. И това не е случайно. В един грам MOF вътрешната повърхност на контакт може да отговаря на ефекта на хиляди квадратни метри, или образно казано, на повърхност колкото футболен стадион. Хибридните структури, приличащи на надупчено сирене, са съставени от метални йони (алуминий, желязо, кобалт), носещи положителни електрически заряди, и от отрицателно заредени органични съединения на въглерод, кислород или азот. Могат да бъдат използвани почти всички метали от периодичната таблица, както и много разновидности на органични молекули. До момента са синтезирани над 130 000 структури на MOF с различни качества.
Началото е поставено от Ричард Робсън още през 1980 г. Тогава британският химик комбинира медни йони с органична молекула с безкрайно название – тетрацианотетрафенилметан. В комбинация тези вещества формират подредена кристална структура, която се повтаря в голям мащаб подобно на атомите на въглерода в диамантите. Но за разлика от тях, кристалът на Робсън притежава неизчислимо количество кухини. Новите конструкции обаче са крехки и лесно се разпадат, затова мнозина химици са скептични, че те ще намерят практическо приложение. И тук се намесват Китагава и Яги, които между 1992 и 2003 г. получават резултати, доказващи, че новата форма на молекулярна архитектура е далеч повече от обикновена лабораторна причудливост. През 1997 г. японецът асоциира йони на кобалт, никел и цинк с пиридин и показва, че полученият кристал се стабилизира в присъствие на вода, както и че неговите кухини могат да абсорбират метан, азот и кислород в газообразно състояние.
Яги също от години работи върху новия тип молекулярни вериги, които той нарича метало-органична рамка, като се съсредоточава именно върху тяхната стабилност. Съединението от ароматни молекули и оксиди на цинка, което той постига през 1999 г., изумява света на химията – то остава стабилно при 300 градуса по Целзий, но основното му достойнство е огромната площ, която се крие във вътрешните му кубически пространства. По всеобщо мнение метало-органичните съединения са “материалът на XXI век”.
Физика: квантова система като една човешка длан
Един от централните въпроси във физиката е свързан с максималния размер на системите, които могат да демонстрират квантово-механични ефекти. Лауреатите на “Нобела” по физика – британецът Джон Кларк, французинът Мишел Деворе и американецът Джон Мартинис (и тримата учени работят в САЩ), са провели експерименти с електрически вериги и са демонстрирали макроскопично квантово-механично тунелиране и квантизиране на нивата на енергия в система, която може да бъде държана в ръка. “Нобеловата награда по физика тази година открива възможности за разработка на следващото поколение квантови технологии. Включително квантовата криптография, квантовите компютри и квантовите датчици”, посочва Нобеловият комитет.
Любопитен факт е, че тримата учени провеждат своята серия експерименти с електрическите вериги в края на 80-те години на миналия век. Но последиците от тяхното откритие показват ефектите десетилетия по-късно. Много електронни устройства, които се използват днес, се основават на техните изследвания, включително най-модерните свръхкомпютри.
Квантовата механика изучава поведението на микроскопичните тела в микроскопичния свят. Тя описва как се държат частиците, като електроните например, в субатомната действителност. Тримата лауреати са изучавали как тези частици нарушават правилата, като например преминават през енергетични бариери, което традиционната физика смята за невъзможно. Именно това явление се нарича квантово тунелиране. Благодарение на него електронът успява да преодолее препятствията. Голямата заслуга на Кларк, Деворе и Мартинис обаче е, че те успяват да докажат, че тунелирането може да се възпроизведе не само в квантовия свят, но и в електрически вериги от няколко сантиметра. Тяхната работа е в основата на свръхпроводящите кюбити (квантови бити) – един от ключовете на технологиите на бъдещето.
Между другото, до 2020 г. 67-годишният Мартинис е бил ръководител на лабораторията за квантов изкуствен интелект на “Гугъл”. Той е смятан за един от най-влиятелните съвременни учени и е бил част от групата изследователи, които през 2019 г. създават “квантовия суперкомпютър”. Устройството използва свойствата на субатомните частици (по-малки от атома като електрони, протони и неутрони) и е способно да решава за секунди задачи, които на обикновените компютри биха отнели хиляди години.
Освен работата си в Йейл 72-годишният Мишел Деворе също е главен научен сътрудник към отдела по квантов изкуствен интелект на “Гугъл”.
