Знання віків і сьогодення. За що дають Нобеля у науці

Перед самовпевненим натиском науково-тех­ніч­ного прогресу сьогодні легко забути, що якихось 150 років тому люди лікувалися переважно травами, зіллям. Деякі найвідоміші медикаменти, зокрема аспірин, морфін і дигіталіс, донині виготовляють або з рослин, або на базі їх екстрактів. Тож нікого не мав би здивувати факт, що найновіший засіб від малярії артемізинін робиться з рослини, яку в Китаї із цією метою використовують уже понад 2 тис. років. Найдавніший рецепт, яким для створення артемізиніну скористалася його відкривачка — китаянка Ту Юю, знайдено у «Книзі рецептів на невідкладні випадки», створеній у 340 році до н. е. Ґе Гуном. Завдяки цьому припису вона змогла виділити активну речовину лікарської рослини. Артемізинін відіграв ключову роль у зменшенні наполовину (з 2000 року) смертності від малярії. За це фармацевт Ту Юю отримала частину цьогорічної Нобелівської премії в галузі фізіології та медицини. Вона розвинула ідею, котра виникла ще під час роботи над таємним китайським проектом, метою якого було захистити північнов’єтнамських солдатів від малярії під час війни. Таким чином доктор Ту стала рятівником галузі, де наявні медикаменти вже втрачають свою ефективність, бо паразити, які викликають малярію, розвивають опірність до наявних ліків. Інші лауреати премії в галузі медицини — американець Вільям Кемпбелл і японець Сатоші Омура заслужили нагороду тим, що винайшли інший засіб, авермектин, який застосовується проти деяких червів-паразитів. Його теж отримано із живого організму — бактерії Streptomyces, тисячі штамів якої доктор Омура виростив у 1970-ті. Він шукав можливості розробки нових ліків, адже ця бактерія стала основою для одного з перших антибіотиків — стрептоміцину. Його роботу продовжив згодом доктор Кемпбелл, котрому пощастило з одним із Омуриних компонентів: виявилося, що той знищує червів-нематодів певного виду, який спричинює філяріатоз і річкову сліпоту. Нині один із «нащадків» авермектину — івермектин вважається настільки важливим, що його внесено до списку основних лікарських засобів Всесвітньої організації охорони здоров’я, котра каталогізує найнеобхідніші, базові медикаменти.

Читайте також: Стали відомі лауреати Нобелівської премії з хімії

Премію в галузі хімії одержали троє вчених (швед Томас Ліндаль, американець Пол Модріч і турок Азіз Санджар) за спільне дослідження того, як ДНК живих організмів зберігає закодовану інформацію неспотвореною навіть у несприятливих зов­нішніх умовах. ДНК постійно зазнає хімічних та фізичних впливів. Її мутації або пошкодження викликають рак. Вони ж таки, схоже, становлять одну з причин старіння тварин та передачі спадкових захворювань на кшталт муковісцидозу й гемофілії. Для боротьби з такими явищами клітини «лікують» свою ДНК різними білками, які відновлюють уражені ділянки ще до того, як почнуться проблеми. Доктор Ліндаль виявив один вид такого пошкодження. Він з’ясував, що молекула ДНК нестабільна. Її руйнують різноманітні хімічні процеси, зокрема й такі, що в них цитозин (одна з азотистих основ, завдяки яким відбуваються зберігання й передача генетичної інформації) спонтанно перетворюється на небажану сполуку під назвою «урацил». Вирахувавши швидкість пошкодження, Ліндаль зрозумів, що взагалі-то багатоклітинне життя мало б бути неможливе: ДНК у клітинах розпадалася б занадто швидко. Але, позаяк багатоклітинні форми життя існують, повинні бути і якісь механізми відновлення пошкоджених основ. Ставлячи досліди над бактеріями, він виявив два білки, які й виконують цю відновлювальну роботу. Зараз уже відома ціла низка таких білків із функцією ексцизійної репарації основ як у складних організмах, так і в одноклітинних. Вони здатні «ремонтувати» понад 100 різних видів пошкоджень ДНК.

Читайте також: Нобелівську премію в галузі фізики присудили дослідникам ядерного потенціалу та нейтронних процесів

Дослідження доктора Санджара показують, як клітини відновлюються після ураження внаслідок дії ультрафіолетового опромінення. Шкідлива дія ультрафіолету може викликати «злипання» сусідніх основ на ділянці ДНК, які після того вже не можуть сполучатися з елементами, розташованими на протилежному боці подвійної спіралі цієї молекули. Санджар допоміг дослідити хімічний механізм під назвою «ексцизійна репарація нуклеотидів» — видалення пошкодженого фрагмента ДНК й заміну його свіжим, функціональним. Тим часом доктор Модріч вивчав пошкодження, які трапляються в ході реплікації ДНК. Початкова молекула ДНК, що міститься в заплідненій яйцеклітині, копіюється трильйони разів протягом життя організму. Але перебіг цього процесу не завжди ідеальний. Модріч допоміг виявити систему репарації помилково спарених нуклеотидів (англ. mismatch repair), яка усуває неправильні зв’язки, що виникають між двома ланцюжками ДНК у процесі поділу клітин, і цим у тисячі разів зменшує імовірність дефекту. Контроль над паразитарними захворюваннями прямо пов’язаний зі здоров’ям людини. Розуміння механізму відновлення ДНК відкриває шлях до ефективнішого лікування. А ось премія в галузі фізики дісталася за куди більш теоретичне дослідження, хоча й дуже важливе, бо воно здатне допомогти з’ясувати, чому Всесвіт складається з матерії, а не є сумішшю рівних частин її та антиматерії, котрі, якби так воно й було, вже давно б анігілювалися. Це відкриття маси в субатомних частинках нейтрино. Премію отримали японець Такаакі Кадзіта й канадець Артур Макдональд.

Читайте також: У Стокгольмі назвали лауреатів Нобелівської премії з медицини

Думку про існування нейтрино висунули ще в 1930 році для пояснення неточностей у рівняннях ядерного розпаду. Вони існують у величезних кількостях: просочуються з ядра Землі, течуть від Сонця й летять через Галактику від далеких супернових. Але майже не вступають у взаємодію з частинками інших видів. «Зловити» нейтрино в лабораторії вдалось аж у 1956 році. Нейтрино бувають трьох видів: електронні, мюонні й тау-нейтрино. Спочатку вважалося, що нейтрино не мають маси, але зоставалися два нез’ясовані моменти. Перший, помічений іще в 1960-х роках, — що від Сонця надходить замала їх кількість. Теоретично сонячні нейтрино, які виникають у ході синтезу (що генерує енергію світила), повинні бути виключно електронними, і саме їх могли реєструвати перші детектори. Але, випробувавши у 2001 році складніше обладнання, доктор Макдональд виявив і раніше «відсутні» нейтрино: просто вони були не електронними. А за три роки до того доктор Кадзіта відкрив другу аномалію: під час зіткнення з атмосферою космічне проміння створює менше мюонних нейтрино, ніж очікували. Одне з пояснень, що розставило все на свої місця, мало такий вигляд: під час руху нейтрино переходять з одного виду в інший. А для цього теоретично вони повинні володіти певною масою. Тепер наявність у них маси визнана наукою, за що автори відкриття отримали премію. Як це пов’язано з існуванням Всесвіту? Пояснення випливає зі складної послідовності припущень і зводиться до того, що під час Великого вибуху утворилися набагато важчі нейтрино, ніж відомі нам нині. Вони розпадались асиметрично. При цьому утворювалося більше частинок матерії, ніж антиматерії. Саме тому з матерії складається Всесвіт. Такий висновок, може, і звучить занадто надумано, щоб під нього підвести наявну математичну базу. Але ж у 1930 році те саме можна було сказати і про існування нейтрино.

© 2011 The Economist Newspaper Limited. All rights reserved
Переклад з оригіналу здійснено «Українським тижнем», оригінал статті опубліковано на www.economist.com