Нобелевская ассамблея Каролинского института (The Nobel Assembly at Karolinska Institutet) в Стокгольме присудила премию по физиологии или медицине этого года американцам Джеффри Холлу (Jeffrey C. Hall), Майклу Росбашу (Michael Rosbash) и Майклу Янгу (Michael W. Young) “за их открытия молекулярных механизмов, контролирующих циркадные ритмы”.
Циркадные, или суточные, ритмы — это ритмы биологической активности, связанные со сменой дня и ночи. Многие годы было известно о том, что различные организмы, включая человека, наделены внутренними, биологическими часами, благодаря которым они готовятся и адаптируются к смене фаз суточного ритма. С этими часами связаны важные физиологические процессы, а их “поломка” ведет к заболеваниям. Нынешние нобелевские лауреаты выявили механизмы биологических часов и показали, как они работают на молекулярном уровне и позволяют синхронизировать жизнь каждого организма с вращением Земли вокруг Солнца. Используя в качестве модели плодовую мушку, дрозофилу, Холл, Росбаш и Янг открыли гены, контролирующие суточный ритм, а также кодируемые ими белки. Открытие первого из генов циркадного ритма произошло в 1984 году, когда Джеффри Холл и Майкл Росбаш, работая в Брандейском университете (Brandeis University) в Бостоне, а Майкл Янг — в Рокфеллеровском университете (Rockefeller University) в Нью-Йорке, выделили ген под названием period. О нем уже было известно по работам других ученых, которые ранее установили, что мутация по какому-то одному из генов плодовой мушки нарушает ее циркадный ритм. Открыв ген period, Холл и Росбаш затем открыли кодируемый им белок, PER, уровень которого колеблется в течение 24-часового цикла.
Ученые предположили, что белок PER блокирует активность своего же гена по принципу обратной связи, то есть останавливает собственный синтез в соответствии с суточным ритмом. Однако для этого ему нужно попасть из цитоплазмы, где он находится, в клеточное ядро, где хранится генетическая информация. В 1994 году третий лауреат, Майкл Янг, открыл ген под названием timeless, продукт которого белок TIM связывается с белком PER, помогая ему проникнуть в ядро и замкнуть цепь обратной связи. Позже были открыты и другие белки, в частности белок, который активирует первый ген, period. Выявленные дополнительные белковые компоненты позволили продемонстрировать, как работает самоуправляющийся внутриклеточный механизм циркадного ритма. Биологические часы, изученные на дрозофиле, работают одинаково и у других многоклеточных организмов, включая человека.
Лауреатами Нобелевской премии по физике 2017 года стали первооткрыватели гравитационных волн Райнер Вейсс, Барри Бэриш и Кип Торн.
Прежде чем объявить имена лауреатов Нобелевской премии по физике этого года, представитель Королевской Шведской академии наук (The Royal Swedish Academy of Sciences), присуждающей награду по физике, сказал, что премией отмечено событие, которое “потрясло мир”. Премией награждены руководители двух международных коллабораций по детекции гравитационных волн, LIGO и VIRGO, обнаружившие следы далеких космологических событий. Существование гравитационных волн — возмущений на ткани пространства-времени под влиянием массивных объектов — было предсказано Альбертом Эйнштейном более 100 лет назад. Формулировка Нобелевского комитета по физике звучит так: Райнер Вейсс (Rainer Weiss), Барри Бэриш (Barry C. Barish) и Кип Торн (Kip S. Thorne) награждаются “за главенствующую роль в детекторе LIGO и наблюдение гравитационных волн”. Вейсс и Бэриш получат одну половину премии, Торн — другую. Все трое американцы. Вейсс около 40 лет назад предложил принципиальную конструкцию детектора, Бэриш и Торн довели ее до окончательного варианта. Самое первое наблюдение гравитационных волн Вселенной с помощью LIGO состоялось 14 сентября 2015 года, это было эхо столкновения двух черных дыр, произошедшего 1 миллиард 300 миллионов лет назад. Сигнал, принятый на Земле, был необычайно слабым, но обещающим революцию в астрофизике. Гравитационные волны — это совершенно новый способ наблюдения за самыми бурными событиями в космосе и выяснения пределов наших знаний о нем, сказано в заявлении комитета.
LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Obser-vatory), Лазерная обсерватория-интерферометр гравитационных волн, на которой впервые были обнаружены гравитационные волны, — это установка с двумя детекторами. Один находится в Ханфорде, штат Вашингтон, а другой в Ливингстоне, штат Луизиана. В этих детекторах по двум четырехкилометровым трубам, вместе образующим латинскую букву L, в вакууме проходят лучи лазера. В углу буквы L они сталкиваются. В отсутствие каких-либо возмущений две волны синхронизируются и взаимоуничтожаются. Но если в устройство попадает гравитационная волна, то одно плечо уменьшается или увеличивается не так, как второе, и тогда два лазерных луча создают характерную картину интерференции волн. Гравитационные волны наблюдали уже трижды, в том числе и на франко-итальянском детекторе VIRGO.
Коллаборация LIGO объединяет тысячи ученых из 20 стран, и среди них группа из Института прикладной физики РАН в Нижнем Новгороде, руководимая новым президентом Академии наук Александром Сергеевым.
Марина Аствацатурян
https://www.nobelprize.org
На фото: Джеффри Холл, Майкл Росбаш, Майкл Янг, Райнер Вейсс, Барри Бэриш, Кип Торн
Нет комментариев