Technology.bg Светът на технологиите
Седмицата на Нобеловите награди тече с пълна сила. И докато всички тръпнат в очакване дали Кралската академия в Швеция ще предизвика поредна полемика с призовете за мир и литература, тези за физика, химия и медицина вече получиха овациите си. Накратко:
Нобелова награда за физика получи потвърждаването на теорията за гравитационните вълни.
Тази за медицина е присъдена за доказателствата за биологичния часовник при живите същества, както и гените, които активират ритмите му.
Наградата за химия е присъдена на екип, успял за пръв път да снима живи молекули.
Физика: Смъртоносният танц на черните дупки
„Имало едно време, преди много, много хилядолетия, в една много, много далечна галактика, две масивни черни дупки. И те били обвързани в смъртоносен танц“.
Така започна обявяването на тазгодишната награда за физика членът на Кралската шведска академия на науките Олга Ботнер.
Двойката черни дупки се въртят една около друга в спирала, докато накрая се сливат и образуват огромна нова черна дупка с маса 62 пъти масата на Слънцето. Сблъсъкът им „разтърсва“ вселената и образува пулсиращи нагъвания във време-пространството, известни като гравитационни вълни. Преди регистрирането на въпросния случай те съществуват само на теория.
Докато достигнат Земята тези вълни вече са се превърнали в едва доловими трептения. Учените в две отделни обсерватории – в Луизиана и във Вашингтон, успяват едновременно да засекат тези трептящи свидетелства за колизията 1,3 млрд. години след като тя се е случила. Това първо доказателство за съществуването на гравитационни вълни идва след четири десетилетия на изчисления, симулации и технологични разработки.
Физиците Райнер Вайс и Кип Торн започват да работят по теорията за гравитационните вълни още през 70-те. Тогава тя е само предсказание на Алберт Айнщайн, част от неговата Обща теория на относителността. Двамата разработват уред, наречен лазерен интерферометър. Въз основа на неговия дизайн са и следващите разработки. Наследниците на интерферометъра могат да засекат свивания във време-пространството с ширина 1000 пъти по-малка от диаметъра на протон. Именно такива машини засичат за пръв път истински гравитационни вълни през 2015 г. А от тогава още три пъти.
Двете обсерватории в Луизиана и Вашингтон имат и друго общо, освен използваната технология. Те са част от LIGO – обединение от изследователски центрове с фокус върху теорията за гравитационните вълни. Създателят му Бари Бариш е физикът, който заедно с Вайс и Торн получи Нобеловата награда за физика за 2017 г.
Медицина: Не разбра ли, че трябва да си лягаш навреме?
Тик-так, време е за сън. Тик-так, няма ли да ставаш вече? Тик-так, настъпи часът за хранене. Който не се е уверил от личен опит в наличието на т.нар. биологичен часовник в тялото си, поне знае какво е на теория. Сега тази теория е подкрепена от доказателства. А откривателите на доказателствата са удостоени с Нобелова награда.
Нарича се циркаден ритъм и от него „страдат“ всички живи същества. Биолозите Джефри Хол, Майкъл Росбаш и Майкъл Йънг открили първото си доказателство, че часовникът е истински, в плодови мушици през 84-а. През годините след това изследванията им доразвили цяла карта с гени и молекули, които тиктакат в организмите в 24-часов ритъм.
В основата стои т.нар. периодичен ген, който пък кодира определен протеин да се натрупва през нощта и да се разгражда през деня. Един и същи цикъл се изпълнява на всички нива – организъм и клетка, в живите същества и растенията, паралелно с въртенето на Земята и лунните цикли. Около него се формират физиологичните ни функции, хормонални нива, кръвно налягане, телесната температура и пр.
Най-яркият пример за разстроен биологичен часовник се среща при смяната на часовата зона. Циркадният ритъм на тялото се разминава с този на външната среда и води до редица неудобства и проблеми. На същия принцип до нарушения в часовника води и лошият навик да се облъчваме със синя светлина от телевизори, компютри и телефони късно вечер и нощем. Периодичният ген не си пада по тях.
Химия: Никакви тайни в никое ъгълче на никоя клетка
До неотдавна опитите да бъде детайлно заснета жива молекула завършвали със… смърт. Докато не се появили биохимиците Жак Дюбоше, Йоахим Франк и Ричард Хендерсън, които получиха Нобел за разработената от тях криоелектронна микроскопия.
Предшественикът ѝ – електронната микроскопия, умъртвява тъканите. Докато не бил намерен начин материалът да бъде поставен във водна среда във вакуум и после да бъде светкавично замразен, така че да се запази структурата.
Новият метод на заснемане позволява не само детайлното разглеждане на замразената (но жива!) биомолекула. С него е възможно молекулите да бъдат замразявани и заснемани и в движение. Впоследствие 3D изображенията могат да се насложат и да се проследят протеклите процеси като на филм.
Усъвършенстването на процеса отнема близо 30 години и едва през 2013 г. за пръв път е направена подобна снимка на молекула с разделителна способност до ниво атом.
Не започвайте да си представяте замразени хора, които пътуват към далечна планета. Или поне не все още. Откритието обаче никак не е маловажно. С него могат да бъдат изследвани в детайл множество болестотворни процеси в организма, изменения на тъкани и клетки, вируси и бактерии. Ако до момента медицината се е фокусирала върху лечението на заболели органи и системи, сега може да проследи и проумее откъде и как се появяват на вътреклетъчно ниво: да проследи изменения в молекули и атомни конструкции в болните клетки. А това може с много да съдейства за разбирането на причините и съответно лечението.
„Скоро няма да има повече тайни. Вече ще можем да видим и най-сложните детайли на биомолекулите във всяко ъгълче на всяка наша клетка, във всяка капка телесна течност. Изправени сме пред революция в биохимията“, коментира председателят на Нобеловия комитет за химия, Сара Сногеруп Линсе.
***
Въпреки безспорните успехи на наградените през 2017 г. учени, раздаването на Нобелови награди за пореден път предизвика и критични коментари. Една от причините е, че често зад удостоените с награда лица стоят екипи от десетки други учени, които също са допринесли. Повече по темата четете следващите дни в Technology.bg.
