​Прошедшая Нобелевская неделя открыла всему миру не только новые имена выдающихся ученых, но и те инновации, которые прокладывают человечеству путь в будущее.

Есть легенда, что в лабораторию к "отцу" электричества Фарадею пришла английская королева и спросила, зачем он проводит свои эксперименты. "Мадам, когда-то из этого изобретения вы будете получать налоги", - ответил исследователь. В те времена он удовлетворял свое любопытство за собственный счет. Сегодня наука делает это за счет государственный. Причем большие суммы вкладываются, на первый взгляд, в совершенно далекие от реальных потребностей исследования "в пробирке".

Что выйдет из этой пробирки, чаще всего не знает никто, в том числе и сами ученые. Хотя они-то прекрасно знают, что отрицательный результат не менее важен, чем положительный. Он отсевает неверные пути к истине. Знаменитый физик, лауреат Нобелевской премии Нильс Бор даже сформулировал принцип прорывных идей, которые открыли совершенно новые направления в науке: "Эта идея недостаточно сумасшедшая, чтобы быть верной".

Весь опыт науки учит: сумасшедшие идеи потом превращаются в масштабные инновации, открывают новые рынки. Нобелевская премия в области физиологии и медицины 2018 года присуждена профессору Техасского университета Джеймсу Эллисону и профессору Киотского университета Тасуку Хондзе за новые методы лечения рака. Как известно, главный защитник организма в борьбе с любыми угрозами здоровью - это иммунитет. Если появляются зачатки опухолей, он тут же включается в борьбу, распознает врага и подавляет.

Но опухоль коварна. Она может "взломать" иммунную систему и начать развиваться. Как? Этот механизм и показали в своих работах лауреаты. Оказалось, что опухоль может выделять вещества, которые делают ее невидимой для иммунитета, блокируя его работу. Разобравшись в этой уловке, ученые поняли, как можно снизить активность опухоли, чтобы иммунитет мог успешно с ней бороться. Это стало прорывом в онкологии, открыло принципиально новые методы лечения опасной болезни. На основании их исследований были разработаны лекарства, которые подавляют активность опухоли, активируют иммунитет для работы в привычном для него режиме.

- Важность этого открытия трудно недооценить, - сказал "РГ" главный онколог Минздрава России академик Андрей Каприн. - Сейчас происходит смена подходов к борьбе с раком. Во многих случаях хирургическое лечение заменяется на химиотерапию в комбинации с иммунотерапией. В Национальном медицинском исследовательском центре радиологии уже применяются методы иммунотерапии с активацией противоопухолевых функций иммунной системы пациента.

Лауреатами премии по физике стали трое ученых. Артур Ашкин награжден за создание оптических пинцетов, Жерар Муру и Донна Стрикленд - за разработку ультракоротких световых импульсов очень высокой интенсивности.

- Говоря образно, Муру и Стрикленд создали световую "пулю", - сказал "РГ" директор Физического института РАН, член-корреспондент РАН Николай Колачевский. - Речь идет об фемтосекундных импульсах длительностью 10 в минус 15-й степени секунды. В принципе такие лазеры известны давно, но у них слабая интенсивность. Ведущие лаборатории мира бились над тем, как ее повысить. Это могло открыть совершенно новые возможности в самых разных сферах, дать новые инструменты для фундаментальных исследований.

В принципе ученым было понятно, как создать ультракороткий импульс огромной интенсивности, сосредоточив в нем энергию нескольких АЭС. Но что делать с такой "суперпулей"? Ведь последовательность столько мощных "выстрелов" просто разрушит и сам лазер, и среду, с которой он должен работать.

- Муру и Стрикленд предложили очень неожиданный и оригинальный метод, - пояснил Колачевский. - Он состоит из нескольких этапов. Сначала мощный импульс сильно растягивают по времени, и тогда его мощность резко падает. Затем его направляют в рабочую среду, и уже в ней вновь усиливают до нужной интенсивности. После всех этих манипуляций сжимают до фемтосекунд, усиливая в тысячи раз. Для такой "механики" ученые применили набор различных изощренных инструментов.

Сегодня метод получения ультракоротких высокоинтенсивных импульсов стал классикой. На его основе создаются лазерные ускорители, которые обещают неожиданные открытия в изучении вещества, в том числе и в экстремальных состояниях. Например, такие работы ведутся в Объединенном институте высоких температур РАН под руководством академика Владимира Фортова. Кстати, Жерар Муру предложил с помощью своих лазеров бороться с космическим мусором. Сейчас эта идея уже серьезно рассматривается специалистами.

Впервые об оптическом пинцете мир узнал в 1987 году, когда американец Артур Ашкин с помощью лазерного луча зафиксировал живую бактерию, не нанося ей вреда. Это инструмент, позволяющий захватывать и с огромной точностью манипулировать микроскопическими объектами. Чуткие лазерные "пальцы" способны оперировать не только с частицами, атомами и молекулами, но и с вирусами, бактериями и даже живыми клетками, не повреждая их. По словам Колачевского, оптические пинцеты Ашкина создали уникальные возможности для наблюдения и управления механизмами жизни. Они стали одним из главных инструментов в нанотехнологиях, когда надо манипулировать наночастицами - например, пересадить их в определенное место в микросхеме, собирать из них объемные структуры. Сейчас с их помощью исследуют структуру и работу белков, свойства спирали ДНК, микропотоки частиц в клетках.

Лауреатами премии по химии стали трое ученых. Это профессор Технологического института в Пасадене Фрэнсис Арнольд - за работы по эволюции ферментов, профессор Университете штата Миссури Джордж Смит и профессор Кембриджского университета сэр Грегори Винтер - за создание так называемого фагового дисплея для синтеза белков и новых фармацевтических, в том числе противораковых препаратов.

Суть работы Фрэнсис Арнольд эксперты премии назвали "революцией в эволюции". Законы естественного отбора, открытые Дарвином и действующие миллионы лет в природе, Арнольд сумела сжать в пробирке до нескольких часов.

- В каждом организме есть системы защиты, которые помогают ему выживать в самых сложных условиях, блокировать случайные мутации, поддерживая себя в стабильном состоянии, - рассказал "РГ" профессор МГУ Владимир Тишков. - А Фрэнсис Арнольд в экспериментах с ферментами, которые являются большими белковыми молекулами, фактически открыла все замки защиты. Она использовала полимеразную цепную реакцию (ПЦР), которая умножает число копий ДНК.

Смит и Винтер создали фаговый дисплей, который позволяет получать на основе мутантных генов набор мутантных белков, в том числе и ферментов, с заданными свойствами. Один из самых ярких и простых примеров, по словам Тишкова, - производство "умных" стиральных порошков. Они удаляют с вещей различные примеси за счет введенных в их состав специальных ферментов, которые получены с помощью тех самых методов, разработанных лауреатами.

Сегодня разработки Арнольд, Смита и Винтера массово применяются в самых разных областях промышленности и медицины. С их помощью создаются новые катализаторы для химии, они позволяют сделать производства более экологичным, применяются в фармацевтике для получения новых лекарств, в том числе и противораковых, а также в производстве возобновляемых видов топлива.

Юрий Медведев

Источники

Миллионы из пробирки
Российская газета # Спецвыпуск, 15/10/2018
Нобелевская неделя открыла человечеству инновации, формирующие будущее
Российская газета (rg.ru), 14/10/2018

Похожие новости

  • 12/10/2016

    Кто виноват в том, что наши ученые не получают Нобелевскую премию?

    ​В эти дни заканчивается вручение Нобелевских премий. Престижные награды уже успели разобрать японец (медицина), американцы (физика), европейцы (химия) и даже президент Колумбии (Нобелевская премия мира).
    860
  • 10/05/2017

    Константин Северинов - о битвах с непознанным и c Академией наук

    О том, насколько сильно влияет на Сколковский институт науки и технологий негативный контекст, связанный со скандалами вокруг Сколково, почему стоит учиться именно в Сколтехе, о битвах с непознанным и c Академией наук мы поговорили с Константином Севериновым, профессором Ратгерского университета (США), Сколтеха, руководителем лабораторий в СПбГУ, Институте биологии гена РАН и др.
    1361
  • 22/02/2018

    Академики Александр Сергеев и Владимир Фортов - об исторической значимости Демидовской премии

    ​9 февраля на вручении Демидовской премии 2017 года президент РАН академик Александр Сергеев и лауреат премии академик Владимир Фортов поделились своими мыслями об исторической значимости и авторитете премии, ее будущем и о том, как важно ученому быть признанным среди своих коллег.
    412
  • 16/01/2017

    Владимир Фортов: в России немало потенциальных Нобелевских лауреатов

    Президент Российской академии наук Владимир Фортов считает, что отечественная наука может и должна занимать достойное место в мире.Глава РАН стал лауреатом международной премии «Человек года – 2016» по версии Русского биографического института в номинации «Наука и образование».
    1279
  • 13/03/2018

    Научная Демидовская премия: энергетика экстремума

    ​В последнее время имя академика В.Е.Фортова было на слуху в основном как президента Российской академии наук, которую он возглавлял с 2013 по 2017 год - в самый непростой и драматичный период ее реорганизации.
    374
  • 06/02/2017

    Актуальные направления науки и техники ученых ТНЦ СО РАН

    ​Комплексные исследования ученых ТНЦ СО РАН представляют интерес как с фундаментальной, так и с практической точек зрения. Быть ученым, служить науке - это не только образ мысли, но и призвание, смысл жизни.
    1749
  • 26/10/2016

    Как Академия наук пережила мораторий

    ​​​26 октября, состоится научная сессия Общего собрания Российской академии наук. Тема сессии - "Генетические ресурсы растений, животных и микроорганизмов на службе человечества". Академический генофонд В повестке сегодняшнего дня Общего собрания РАН запланированы выступления вице-президента РАН Геннадия Романенко (в 1990-2013 годах - президент Российской академии сельскохозяйственных наук), министра сельского хозяйства РФ Александра Ткачева и руководителя Федерального агентства научных организаций (ФАНО) Михаила Котюкова.
    1580
  • 16/10/2017

    Академик Валерий Черешнев: куда же мы идем?

    ​Встречи с кандидатами в президенты РАН дали мне возможность не только представить, насколько масштабна и неповторима отечественная наука, но и увидеть ее особенности, болевые точки и  даже некоторую ее отдаленность от событий, происходящих в современном мире.
    737
  • 24/10/2017

    Анна Игнатьева: систему бизнес-акселераторов можно построить на базе новосибирских вузов

    ​Сегодня в регионах остро стоит вопрос нехватки квалифицированных кадров, необходимых для реализации стратегии Национальной технологической инициативы. Специалисты полагают, что необходимо задуматься о создании на базе вузов специальных акселерационных программ, которые могли софинансировать профильные министерства и предприятия реального сектора.
    530
  • 10/02/2016

    Академик Фортов: О реформе Академии – без гнева и пристрастия

    Президент РАН Владимир Фортов излагает свой взгляд на промежуточные итоги реформы: что получилось, что – нет, о непредвиденных последствиях, как оценить результаты усилий, в том числе и его личных, поскольку минувшие два года для него и его команды были без преувеличения временем борьбы за выживание РАН.
    2273