Създател на торове и химически оръжия

Един от най-противоречивите носители на Нобелова награда беше Фриц Хабер. Наградата за химия му е присъдена през 1918 г. за изобретяването на метод за синтез на амоняк, откритие от решаващо значение за производството на торове. Той обаче е известен и като „бащата на химическите оръжия“ поради работата си върху отровния газ хлор, използван по време на Първата световна война.

Смъртоносно откритие

Друг немски учен, Ото Хан (на снимката в центъра), е удостоен с Нобелова награда през 1945 г. за откритието си на делене атомно ядро. Въпреки че никога не е работил върху военното приложение на това откритие, то води директно до развитието ядрени оръжия. Ган получи наградата няколко месеца след като над Хирошима и Нагасаки бяха пуснати ядрени бомби.

От Фридман до Обама: най-противоречивите нобелови лауреати

Пробив, който беше забранен

Швейцарският химик Пол Мюлер печели медицинска награда през 1948 г. за откритието си, че ДДТ може ефективно да убива насекоми, разпространяващи болести като малария. Използването на пестициди някога е спасило милиони животи. По-късно обаче еколозите започнаха да твърдят, че DDT представлява заплаха за човешкото здраве и вреди на природата. Днес употребата му е забранена в целия свят.

От Фридман до Обама: най-противоречивите нобелови лауреати

Неудобна награда

Поради своите явни и загатнати политически нюанси, наградата за мир е може би най-противоречивата от всички Нобелови награди. През 1935 г. германският пацифист Карл фон Осиецки го получава за разобличаване на тайното превъоръжаване на Германия. Самият Осиецки е в затвора по обвинения в държавна измяна, а възмутеният Хитлер обвинява комитета в намеса във вътрешните работи на Германия.

От Фридман до Обама: най-противоречивите нобелови лауреати

(Възможна) награда за мир

Решението на Норвежкия комитет да присъди наградата за мир на американския държавен секретар Хенри Кисинджър и лидера на Северен Виетнам Ле Дук То през 1973 г. беше подложено на остри критики. Нобеловата награда трябваше да бъде символ на признание за постиженията в постигането на примирие по време на войната във Виетнам, но Le Duc Tho отказа да я получи. Войната във Виетнам продължи още две години.

От Фридман до Обама: най-противоречивите нобелови лауреати

Либертарианец и диктатор

Защитникът на свободния пазар Милтън Фридман е един от най-противоречивите носители на Нобелова награда за мир по икономика. Решението на комисията през 1976 г. предизвика международни протести заради връзките на Фридман с чилийския диктатор Аугусто Пиночет. Фридман всъщност посети Чили година по-рано и критиците твърдят, че неговите идеи са вдъхновили режим, при който хиляди са били измъчвани и убити.

От Фридман до Обама: най-противоречивите нобелови лауреати

Напразни надежди

Наградата за мир, която беше споделена през 1994 г. между палестинския лидер Ясер Арафат, израелския премиер Ицхак Рабин и израелския външен министър Шимон Перес, трябваше да послужи като допълнителен стимул за мирно разрешаване на конфликта в Близкия изток. Вместо това по-нататъшните преговори се провалят и Рабин е убит от израелски националист година по-късно.

От Фридман до Обама: най-противоречивите нобелови лауреати

Зловещи мемоари

Активистката за правата на човека Ригоберта Менчу, която защитава интересите на народа на маите, получи наградата за мир през 1992 г. „за нейната борба за социална справедливост“. Впоследствие това решение предизвика много спорове, тъй като се твърди, че в нейните мемоари са открити фалшификации. Нейните изображения на жестокостите на геноцида на коренното население на Гватемала я направиха известна. Мнозина обаче са убедени, че тя все пак е заслужила наградата.

От Фридман до Обама: най-противоречивите нобелови лауреати

Преждевременно възнаграждение

Когато Барак Обама получи наградата за мир през 2009 г., мнозина бяха изненадани, включително и той самият. След като беше президент по-малко от година по това време, той получи наградата за своите „огромни усилия за укрепване на международната дипломация“. Критиците на Обама и някои поддръжници смятат, че наградата е била преждевременна и той я е получил, преди да има шанс да направи реални ходове.

От Фридман до Обама: най-противоречивите нобелови лауреати

Посмъртно отличие

През 2011 г. Нобеловият комитет обяви Жул Хофман, Брус Бойтлер и Ралф Стайнман за лауреати по медицина за техните открития в изследването на имунната система. Проблемът беше, че Стайнман беше починал от рак няколко дни по-рано. Според правилата наградата не се присъжда посмъртно. Но комисията все пак го присъди на Щайнман, оправдавайки го с факта, че смъртта му все още не беше известна по това време.

От Фридман до Обама: най-противоречивите нобелови лауреати

"Най-големият пропуск"

Нобеловата награда е спорна не само заради това кой я е получил, но и защото някой никога не я е получил. През 2006 г. членът на Нобеловия комитет Геир Лундестад каза, че „безспорно е най-големият пропуск в нашата 106-годишна история това, че Махатма Ганди никога не е получил Нобеловата награда за мир“.


Според установената традиция Нобеловите награди за 2017 г. в „научни“ категории не бяха присъдени на отделни учени, а на групи от изследователи, състоящи се от 2-3 души. Но в две „хуманитарни” дисциплини наградите се оказаха лични.

Нобелова награда по физика за 2017 г. за откриването на гравитационните вълни

Той беше получен от американските физици Райнер Вайс, Кип Торн и Бари Бариш, под чието ръководство беше реализиран проектът LIGO в САЩ.

Нобелови лауреати за 2017 г.: Райнер Вайс, Кип Торн и Бари Бариш (физика)

Основните й елементи са две обсерватории в щатите Вашингтон и Луизиана, отдалечени на 3002 км една от друга. Тъй като скоростта на разпространение гравитационни вълниравна на скоростта на светлината, "гравитацията" покрива това разстояние точно за 10 милисекунди, което прави изчисленията по-лесни. Обсерваториите са интерферометри на Майкелсън, комбинирани с два мощни лазера. Използването им позволява да се установи посоката на източника на гравитационните колебания и да се определи тяхната сила.

На 14 септември 2015 г. гравитационна вълна от сблъсъка на две масивни черни дупки, които се намират на разстояние 1,3 милиарда светлинни години от слънчева система. Тогава беше възможно да се регистрира с помощта на обсерваториите LIGO, като по този начин се потвърди експериментално самото присъствие на гравитационни вълни. Трябва да се отбележи, че тяхното съществуване е предсказано от Алберт Айнщайн още през 1915 г. в рамките Обща теорияОтносителност.

Но теорията е едно, а практиката съвсем друго, реши Нобеловият комитет и съвсем заслужено присъди наградата на трима американски физици.

Откриването на гравитационните вълни е наистина фундаментално, тъй като може да стане отправна точка за развитието на комуникационни системи, базирани на гравитационното взаимодействие, а в далечното бъдеще създаването на превозни средства за пътуване (включително междузвездни) през „грешната страна на пространство”, които са многократно описвани от писатели на научна фантастика.

Нобелова награда за химия за 2017 г. за развитието на криоелектронната микроскопия

Тя бе присъдена на швейцареца Жак Дюбоше от университета в Лозана, американеца Йоаким Франк от Колумбийския университет и британеца Ричард Хендерсън от Кеймбридж.

Нобелови лауреати за 2017 г.: Жак Дюбоше, Йоахим Франк и Ричард Хендерсън („Химия“)

Въпреки факта, че работят в различни организации, учените си сътрудничат помежду си. В резултат на това те успяха да постигнат изображения с безпрецедентно висока разделителна способност на биомолекули, за които използваха специални разтвори. Същността на метода на криомикроскопията е бързото замразяване на изследвания биоматериал в течен азот или етан без кристализация. Това ви позволява да видите вирус, митохондрия, рибозома или отделен протеин точно такива, каквито са в действителност. Използвайки електронни микроскопи и специални техники за изобразяване, учените са създали карти на редица протеини с разделителна способност от около 2 ангстрьома (2 микрона).

В получените изображения могат да се разграничат отделни въглеродни или кислородни атоми, които са част от протеини и ензимни комплекси. Това постижение не може да бъде надценено, защото предоставя на биохимиците отличен изследователски инструмент.

Както се казва в прессъобщение на Нобеловия комитет, откритието на тримата носители на наградата за 2017 г. „премести биохимията в нова ера».

Сега структурата на ДНК може да се визуализира не схематично, а по-скоро да има реалистична картина „както е“, което със сигурност ще помогне за постигането на различни цели. Например, откриват се отлични перспективи при оценката на ефектите на лекарствата върху най-фините структури на тялото, както и при генетичната модификация. Новите техники за криоелектронна микроскопия се очаква да осигурят потенциално решаваща стъпка в разработването на лек за рак.

Нобелова награда за физиология за 2017 г. за изследване на биологичните ритми

Тя отиде при американските генетици Джефри Хол, Майкъл Росбаш и Майкъл Йънг.

Тези учени успяха да извършат пробивни изследвания в областта на т.нар. “циркадни” цикли, отговорни за периодите на сън и бодърстване при всички живи същества на планетата. За разлика от своите предшественици (а изучаването на биоритмите продължава от 18 век), Нобеловите лауреати откриха специален ген, който контролира биологичния часовник. Обект на изследване бяха обикновените плодови мухи, чиито поколения се сменят само за няколко дни, което е много удобно.

Биохимичните експерименти показаха, че откритият ген кодира специален протеин, като през нощта това вещество се натрупва в тялото, а през деня постепенно се разрушава.

Учените внимателно анализираха как това се случва при плодовите мушици и след това екстраполираха откритията си към по-сложни организми, включително хора. Както се оказа, биологичният часовник работи приблизително еднакво при всички живи същества, като регулира редица функции на тялото - температура, налягане, хормонални нива и в крайна сметка циклите на съня.

Резултатите обещават окончателно решение на проблема с безсънието, който измъчва десетки милиони хора. Освен това лекарството срещу нарушения на съня скоро ще бъде не вредни химикали, а напълно естествен протеин за хората (ако трябва да останете будни) или неговият разрушител (когато трябва да заспите). Освен това откриването на нобелови лауреати в близко бъдеще със сигурност ще подобри качеството на живот на хората, които работят нощни смени или имат гъвкави графици.

Нобелова награда за икономика 2017 за изследване на "поведенческа икономика"

Той отиде при американския икономист Ричард Талер за разработването на цял раздел от икономическата теория, който получи неофициалното наименование „икономика с човешко лице“.

Нобелов лауреат 2017: Ричард Талер („Икономика“)

Тази дисциплина изучава ирационалното поведение на хората и цели организации при избора на стоки и услуги. Отдавна е известно, че факторите при такъв избор включват не само преки ползи, но и социални, емоционални, когнитивни и дори религиозни аспекти. Всичко това не се взема предвид от повечето съвременни икономически теории, които изхождат от факта, че в основата на икономиката е изключително пряката полза. Нобеловият лауреат за 2017 г. убедително обоснова погрешността на този подход и също така доказа, че „полезността“ може да се намира не само в материалния план, но и в областта на чувствата.

Защо скъпите iPhone успешно се конкурират на световния пазар с обективно не по-малко качествени, но евтини Samsung? вкл. и на този въпрос отговаря поведенческата икономика на Ричард Талер

В рамките на поведенческата икономика Ричард Талер изучава подробно въпроси като евристиката на наличността, влиянието на тълпата (той въвежда понятието „информационни каскади“) и феномена на излишната увереност, който принуждава хората да правят обективно грешен избор на продукт или услуга. Надяваме се, че новата икономическа теория „с човешко лице“ ще направи възможно по-точното прогнозиране на развитието на потребителските пазари и икономиката като цяло.

Нобелова награда за литература 2017 за романи с "невероятна емоционална сила"

Присъдена на британския писател от японски произход Казуо Ишигуро за дълбокото му вникване в вътрешен святхора, които осъзнават „илюзорността на своите връзки със света“.

Нобелов лауреат за 2017 г.: Кадзуо Ишигуро („Литература“)

Както отбелязват литературните експерти, през 2017 г. Нобеловият комитет най-накрая се отказа от политизирането на литературната награда, както беше например преди две години, когато малко известната писателка Светлана Алексиевич получи Нобелова награда. Възможно е основната й заслуга, повлияла на избора на журито, да са откровено русофобските й творби и изказвания. За разлика от Алексиевич, Кадзуо Ишигуро е наистина признат майстор на прозата, вече получил наградата „Букър“ и издал произведенията си в милионни тиражи.

Неговата книга „Never Let Me Go“ е включена в стоте най-добри английски романа според списание „Time“ и няколко от произведенията на майстора са филмирани, по-специално романът „Бялата графиня“. Казую Ишигуро написа последната си книга „Погребаният гигант“ в модерния жанр на фентъзито, но получи Нобелова награда не за това, а сякаш за сумата от резултатите от работата си, което е съвсем справедливо и заслужено . Романите на този японско-британски писател са преведени на 40 езика, вкл. на руски.

Нобелова награда за мир 2017 за борбата срещу ядрените оръжия

Той беше представен на организация, наречена Международна кампания за забрана на ядрените оръжия - в английския акроним ICAN.

Този резултат беше изненада за мнозина, тъй като се очакваше Нобеловият лауреат за 2017 г. в областта на мира да бъде папа Франциск или германският канцлер Ангела Меркел. Нобеловият комитет успя да изненада наблюдателите, като избра ICAN в последния момент. Тази организацияобединява политиците публични личности, както и обикновените хора от 101-вата държава в света и цели пълната забрана на ядрените оръжия на Земята.

ICAN редовно провежда масови акции срещу ядреното разграждане на планетата, провежда образователна работа и лобира за антиядрени закони в различни страни. Крайната цел на организацията за свят без ядрени бомби изглежда донякъде утопична, но може би това е причината ICAN да получи Нобеловата награда за мир.

Миналата седмица беше обявено, че Нобеловата награда за химия за 2017 г. ще отиде при швейцареца Жак Дюбоше, американец немски произходЙоахим Франк и шотландецът Ричард Хендерсън за „разработването на техники за криоелектронна микроскопия с висока разделителна способност за определяне на триизмерните структури на биомолекулите в разтвор“. Тяхната работа направи възможно, като се започне през 80-те години на миналия век, да се тества и постепенно да се подобри този тип микроскопия до такава степен, че през последните години учените могат да изследват сложни биологични молекули в големи детайли. Нобеловият комитет отбеляза, че криоелектронната микроскопия е въвела биохимията в нова ера, запълвайки много празнини в знанията за молекулите на живота и живите системи.

Нека незабавно да отбележим, че едва ли е възможно криогенната електронна микроскопия да се нарече принципно нов и самодостатъчен метод за физическо изследване на материята. По-скоро това е вид трансмисионна електронна микроскопия (един от авторите на този метод, Ернст Руска, получава Нобелова награда през 1986 г.), която е специално адаптирана за изследване на микробиологични обекти.

В трансмисионен електронен микроскоп лъч от електрони преминава през проба, достатъчно тънка, за да бъде прозрачна за електроните (обикновено десети и стотни от микрона), които, преминавайки през пробата, се абсорбират и разпръскват, променяйки посоката на движение. Тези промени могат да бъдат регистрирани (в днешно време като детектор най-често се използва CCD матрица, чиито създатели Уилард Бойл и Джордж Смит станаха лауреати) и след анализ да се получи изображение на изследвания обект в равнина перпендикулярно на гредата. Тъй като присъщата дължина на вълната на електроните (десетки пикометри при енергии, характерни за електронните микроскопи) е много по-къса от дължините на вълните на светлината във видимата област (стотици нанометри), електронната микроскопия може да „види“ много по-фини детайли от оптичната микроскопия, включително включително флуоресцентна микроскопия с висока разделителна способност (HRFM), разработена от лауреатите Ерик Бециг, Стефан Хел и Уилям Мьорнер.

Почти е достигната максималната разделителна способност на електронните микроскопи - няколко ангстрьома (десети от нанометъра). Това дава възможност да се получат изображения, в които например се различават отделни атоми. За сравнение: границата на възможностите на HRFM е 10–20 nm. Но просто сравняването на различни методи въз основа на максимална разделителна способност е напълно безсмислено. Електронните микроскопи имат висока разделителна способност, но не винаги е възможно да се използва. Факт е, че пробата, в допълнение към смилането по време на подготовката, по време на самото изследване е подложена на доста сериозно облъчване с електронен лъч (грубо казано, колкото по-интензивен е лъчът, толкова по-малко грешки и по-добър резултат), докато се във вакуум (вакуумът е необходим, за да не разпръсква средата електрони извън пробата, като по този начин се внасят ненужни изкривявания). Такива условия са напълно неподходящи, ако трябва да изследвате сложни биологични молекули и обекти - те се увреждат в разредена среда и в тях има много доста слаби връзки, които просто ще бъдат унищожени по време на изследването.

Разбирането, че без допълнителни подобрения електронният микроскоп не може да бъде адаптиран за изследване на биомолекули и живи системи, се появи почти веднага след изобретяването му. Например унгарският физик Ладислав Мартон пише за това три години след демонстрацията на принципа на действие на електронен микроскоп от Ернст Руска през 1931 г. (L. Marton, 1934 г. Електронна микроскопия на биологични обекти). В същата статия Мартън предлага и начини за решаване на този проблем. По-специално, той също така посочи, че замразяването на проби може да намали щетите, причинени от облъчване с електронен лъч. Важно е да се отбележи, че въпреки че не е посочено в статията на Мартън, замразяването на пробата също помага чрез намаляване на топлинните вибрации на молекулите, което също подобрява полученото изображение.

През 70-те и 80-те години науката и технологиите достигнаха достатъчно ниво на развитие, за да преодолеят всички трудности. И това стана до голяма степен благодарение на усилията на тазгодишните носители на наградата.

Ричард Хендерсън беше първият, който изобрази асиметричен протеин с атомна разделителна способност, използвайки трансмисионна електронна микроскопия (с охладена проба). Той започва своите изследвания в средата на 70-те години. Освен това, първоначално Хендерсън се опита да получи структурата на няколко протеина от клетъчната мембрана, използвайки метода на рентгенов дифракционен анализ, който дори тогава можеше да даде разделителна способност от няколко ангстрьома. Бързо обаче стана ясно, че по този начин добър резултатне може да се постигне: изследваното вещество трябва да бъде в кристална форма, а мембранните протеини, извлечени от тяхната среда, кристализират слабо или напълно губят формата си. След това премина към електронна микроскопия.

Избран е специфичен протеин - бактериородопсин - и е решено да не се извлича от мембраната, а да се изследва директно в нея. Учените допълнително покриват пробите с разтвор на глюкоза, за да я предпазят от изсъхване във вакуум. Това помогна за решаването на проблема с поддържането на структурата. Тогава Хендерсън и колегите му се сблъскаха с вече описания проблем с разрушаването на проби под въздействието на електронен лъч. Комбинацията от няколко фактора помогна за решаването му.

Първо, бактериородопсинът се намира редовно в мембраната, така че внимателното разглеждане на тази закономерност в комбинация със снимане от различни ъгли значително помага при изграждането на картина. Това помогна за намаляване на интензитета на лъча и съкращаване на времето на експозиция, но подобряване на качеството. Още през 1975 г. беше възможно да се получи изображение на този протеин с разделителна способност от 7 ангстрьома (фиг. 3, вижте R. Henderson, P. N. T. Unwin, 1975. Триизмерен модел на лилава мембрана, получен чрез електронна микроскопия).

Второ, Хендерсън имаше възможност да пътува до различни места научни центровеи опитайте различни електронни микроскопи. Тъй като през онези години нямаше унификация, различните микроскопи имаха своите предимства и недостатъци: различни степени на евакуация на камерата, различни степени на охлаждане на пробата (това намалява щетите от електронно облъчване), различни енергии на електронния лъч и различна чувствителност на детектора. Следователно възможността за изучаване на един и същ обект на различни микроскопи направи възможно първо да се изберат „най-малко неблагоприятните“ условия за получаване на изображение и след това постепенно да се подобрят. Така Хендерсън натрупа данни и получи все по-точна структура на бактериородопсин. През 1990 г. е публикувана негова статия, която представя модел на този протеин с атомна разделителна способност (R. Henderson et al., 1990. Model for the structure of bacteriorhodopsin based on high-resolution electron cryo-microscopy).

В това пионерско изследване Хендерсън показа, че криоелектронната микроскопия може да създаде изображения с разделителна способност толкова добра, колкото дифракцията на рентгенови лъчи, пробив по онова време. Вярно е, че този резултат значително използва факта, че бактериородопсинът се намира редовно в клетъчната мембранаи не беше ясно дали такава резолюция може да бъде постигната за други, „неправилни“ молекули.

Проблемът с обработката на слаби сигнали от произволно разположени биологично активни молекули беше разрешен от друг носител на Нобелова награда за 2017 г., Йоахим Франк. Основният му принос в криоелектронната микроскопия е създаването на алгоритми за анализиране на двуизмерни изображения, получени с помощта на криоелектронна микроскопия, които позволяват изграждането на висококачествен триизмерен модел. Подобни алгоритми вече са разработени за други микроскопски техники. Франк оптимизира и значително усъвършенства методите математически анализ, което позволява да се отдели полезна информация, получена от електронна микроскопия, от сигнали, дължащи се на шум. Шумът възниква в прецизните електронни устройства по различни причини: случайни колебания в тока и напрежението могат да се дължат на неравномерно излъчване на електрони във вакуумни блокове, неравномерни процеси на образуване и рекомбинация на носители на заряд (проводими електрони и дупки) в полупроводникови блокове, термично движение на токови носители в проводници (топлинен шум) или външен шум (въпреки факта, че всичко обикновено е добре изолирано).

Задачата се усложнява допълнително от това. Ако обектите, дори да са еднакви или приблизително еднакви, както трябва да бъде в такива изследвания, са неподредени, тогава те дават сигнали, които са малко по-различни по структура, които могат да се замъглят един друг. Освен това причината за такова замъгляване - дали е шум или грешки в алгоритъма - не е лесно да се определи. Принципът на обработка на данните е показан схематично на фиг. 5: множество плоски изображения на изследваната молекула се изчистват от шума и се въвеждат според „ъгли“, след това се изгражда профил с по-високо качество от изображения с близки ъгли и накрая от тези профили се изгражда триизмерен модел .

През 1981 г. Франк обобщава математически моделив първата версия на компютърната програма SPIDER (System for Processing Image Data from Electron microscopy and Related fields - Система за обработка на данни от електронна микроскопия и свързани области, първа публикация: J. Frank et al., 1981. Spider - модулен софтуер система за обработка на електронни изображения). Този софтуерен пакет все още съществува и се актуализира и до днес, освен това тези програми са безплатни за разпространение, което със сигурност улеснява работата на учените от цял ​​свят. Франк използва собствените си алгоритми, за да получи изображение на повърхността на рибозомата - клетъчна органела, състояща се от нишки РНК и свързани протеини, която служи за биосинтеза на протеин от аминокиселини въз основа на генетична информация.

Конзола "крио-"се появи в електронната микроскопия благодарение на третия лауреат Жак Дюбоше. Той разработи метод за бързо охлаждане водни разтворис проби (J. Dubochet, A.W. McDowall, 1981. Витрификация на чиста вода за електронна микроскопия). Освен това водата трябва да замръзне толкова бързо, че молекулите да нямат време да се подредят в кристална решетка, замръзвайки произволно (вижте аморфен лед). Това се постига чрез бързо потапяне на тънък филм от разтвор с проба в контейнер с течен етан, охладен до –160°C (фиг. 6). Правилният начинзамразяването може да се нарече ключът към успеха на целия метод, тъй като подредените ледени кристали могат да причинят електронна дифракция, изкривявайки информацията за изследваните молекули. Заради големия молекулно теглопротеини и нуклеинови киселини, тези молекули са тромави, така че при бързо замразяване те нямат време нито да променят позицията си, нито формата си. Тоест структурата на биологично активните молекули не се променя при бързо замразяване по този метод. Използвайки го, Dubochet е първият, който използва криоелектронна микроскопия за изследване на структурата на вирусите (фиг. 7, виж M. Adrian et al., 1984. Криоелектронна микроскопия на вируси).

През 90-те и 2000-те години криоелектронната микроскопия постепенно се развива и подобрява с напредъка в изчислителната мощност и прецизността на инструментите. Но истинският разцвет на криоелектронната микроскопия започва през 2012 г. Свързва се с появата на директни електронни детектори, базирани на CMOS (CMOS), които могат директно да улавят електрони, преминаващи през проба. Това направи възможно да се опрости дизайна на електронните микроскопи чрез премахване сложни системифокусиране и преобразуване на сигнала и намаляване на броя на възлите, които могат да въведат произволен шум. В резултат на това разделителната способност на метода на криоелектронната микроскопия се повишава до 2–3 ангстрьома (фиг. 8).

Един пример практическо приложениекриоелектронна микроскопия в тази област може да се счита за изследване на вируса Zika (фиг. 10). По време на избухването на епидемията от Zika в Бразилия през 2016 г. изследователите имаха няколко месеца, за да получат информация за структурата на вируса с помощта на криоелектронна микроскопия (D. Sirohi et al., 2016. Крио-ЕМ структурата на Zika с разделителна способност 3,8 Å вирус).

Друг пример - тази година криоелектронната микроскопия направи възможно получаването на структурата на капсида на най-големия представител на семейството на херпесните вируси - човешкия цитомегаловирус (X. Yu et al., 2017. Атомна структура на човешкия цитомегаловирусен капсид с неговия закрепващ обвивен слой от pp150). Резултатите от изследването станаха основа за търсенето на възможни региони на вирусния капсид, които биха могли да станат молекулярни мишени за антивирусни лекарства.

Аркадий Курамшин

Нобеловата награда за химия за 2017 г. беше присъдена на Жак Дюбоше, Йоаким Франк и Ричард Хендерсън за тяхното разработване на криоелектронна микроскопия, която им позволи да разглеждат молекулите в живите организми с много детайли и с много висока резолюция.

Жак Дюбуш е швейцарец, работи в университета в Лозана, Швейцария, Йоахим Франк е американец от Колумбийския университет, Ню Йорк, САЩ, Ричард Хендерсън е британски учен от Кеймбридж (MRC Laboratory of Молекулярна биология, Кеймбридж, Обединеното кралство).

Подчертава се, че изследванията на лауреатите, продължили през 70-те - 90-те години на миналия век, са направили революционен пробив в биологията, тъй като са позволили да се погледне за първи път това, което преди е било напълно невидимо - към отделни биологични молекули и дори към атомите, които ги изграждат.

По същество учените са модернизирали електронната микроскопия. Преди това неживата материя е била наблюдавана с помощта на електронен микроскоп. Лауреатите го приспособиха за наблюдение на обекти от дивата природа. Те се научиха да ги замразяват във воден разтвор, така че биомолекулите да запазят формата и свойствата си и в същото време да бъдат „фиксирани“ в удобна за наблюдение форма.

В резултат на това с помощта на електронен микроскоп стана възможно получаването на триизмерни изображения на въпросните живи обекти. До 2013 г. разделителната способност на метода стана феноменална. Появиха се изображения на всякакви молекулярни протеини, като тези, които правят бактериите устойчиви на антибиотици. Възможно е дори да се „снимат“ вируси - например вирусът Zika. Което обещава следващата победа над него.


Изследователите, които са проникнали в микросвета, отбелязват: детайлната снимка на определен обект е най-краткият път към разбирането на неговата същност. Тоест към знанието. Ясно е, че Кралската шведска академия на науките, която присъжда Нобеловите награди, споделя това мнение.

ПОМОГНЕТЕ на KP

Настоящата Нобелова награда за химия е 109-та. Сред лауреатите, удостоени с това - най-почетните в света научна наградаот 1901 г. - 4 жени.

Британският учен Фредерик Санджър, включен в списъка на "100-те гении на нашето време", получава два пъти Нобеловата награда за химия - през 1958 г. и през 1980 г. Първият път беше за определяне на точната последователност на аминокиселините в молекулата на инсулина. Вторият – за разработване на метод за дешифриране на първичната структура на ДНК.

Миналата година наградата отиде при учени от Франция, САЩ и Холандия. Французинът Жан-Пиер Соваж, американецът сър Джеймс Фрейзър Стодарт и холандецът Бернард Л. Феринга бяха наградени „за разработването и синтеза на молекулярни машини“. Луреатите всъщност поставиха материалната основа на нанотехнологиите.

Нобеловата награда за химия за 2017 г. беше присъдена за разработването на криоелектронна микроскопия с висока разделителна способност за определяне на структурите на биомолекулите в разтвори. Лауреатите бяха от университета в Лозана, Йоахим Франк от Колумбийския университет и от университета в Кеймбридж.

Криоелектронната микроскопия е форма на трансмисионна електронна микроскопия, при която проба се изследва при криогенни температури.

Техниката е популярна в структурната биология, защото позволява наблюдение на екземпляри, които не са били оцветени или фиксирани по друг начин, показвайки ги в естествената им среда.

Електронната криомикроскопия забавя движението на атомите, влизащи в молекулата, което позволява да се получат много ясни изображения на нейната структура. Получената информация за структурата на молекулите е изключително важна, включително за по-задълбочено разбиране на химията и развитието на фармацевтичните продукти.

Много пробиви в науката са свързани с успешна визуализацияобекти, невидими за човешкото око. Оптичната микроскопия позволява да се докаже съществуването на микроорганизми, да се видят сперматозоиди и яйцеклетки, да се изследва частично клетъчната структура и дори да се видят хромозоми. Електронната микроскопия направи възможно преодоляването на физическите ограничения на оптичните телескопи, където вместо светлинен потоке използван електронен лъч.

Тя обаче имаше и своите недостатъци. Първо, мощен лъч електрони унищожи биологичния материал. На второ място, за да се ускорят електроните, те се нуждаят от вакуум - съответно лекарството трябваше да бъде във вакуум.

Следователно беше невъзможно да се изследват „живи“ проби с негова помощ.

Приносът на Йоахим Франк допринесе за широкото разпространение на метода. Още през 1975-1986 г. той разработи метод за обработка на изображения, който се състои в анализиране на двуизмерни изображения, получени с помощта на електронен микроскоп, и изграждане на триизмерни структури на изследваните обекти на тяхна база.

Жак Дюбоше предложи да се използва бързо охладена вода за запазване на пробите. Охлаждането на пробите като начин за запазването им се разглежда от учените от доста време. Въпреки това, когато водата замръзне и се образува кристална решеткаструктурата на пробите е разрушена. И в течна форма се изпарява във вакуумната камера на електронния микроскоп, което отново води до разрушаване на изследваните молекули.

Най-накрая беше намерен начин да се заобиколи фазата на кристализация и да се гарантира, че водата се превръща в стъкловидно състояние. Методът се нарича витрификация.

По време на витрификация водата успява да защити молекулите от разрушаване дори във вакуум.

Тези открития дадоха мощен тласък на развитието на електронната микроскопия. През 2013 г. учените успяха да изследват дори отделни атоми на материята.Такава висока разделителна способност позволява да се изследват рибозоми и митохондрии на клетки, йонни канали и ензимни комплекси.

През 2015 г. списанието Nature Methods определи криоелектронната микроскопия с единични частици за пробивния метод на годината.

Последните технически постижения в тази област позволиха на учените да се отдалечат от метода на рентгеновата кристалография, чийто основен недостатък е необходимостта от кристализиране на протеина, което може да бъде трудно за протеини със сложни структури. Научни списания последните годиниса пълни с подробни изображения на повърхността на вируса Zika и протеините, които причиняват резистентност към антибиотици. По-специално беше възможно да се види как бактериите Staphylococcus aureus устояват на действието на антибиотици и моментна снимка на структурата, с която коронавирусите проникват в клетките.

Въпреки бързия напредък в тази област, цената на оборудването и стандартизираните методи донякъде забавиха широкото приемане на технологията за криоелектронна микроскопия.

Сред претендентите за Нобеловата награда по химия беше руснак - водещ изследовател в Института по химическа физика (ICP) на името на. Н. Н. Семенова, заедно с колеги от САЩ, той направи значителен принос в областта на функционализацията въглерод-водород - индустрия, разработваща нови методи за синтез органични съединения. Също така в списъка с възможните победители бяха датчанинът Йенс Норсков за фундаментален напредък в областта на хетерогенната катализа върху твърди повърхности и екип от химици Цутому Миясаки, Нам-Кю Парк и Хенри Снейт за откриването на минерала перовскит и разработките, базирани на него .

През 2016 г. наградата отиде при Жан-Пиер Соваж, Стодарт и Бернар Феринга за изобретяването на молекулярни машини.