Начало / Технологии / Наука / Откритията с Нобели: Айнщайн бе прав, часовникът в нас и позиращи молекули

Откритията с Нобели: Айнщайн бе прав, часовникът в нас и позиращи молекули

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

Мощният сблъсък на две черни дупки е първият уловен източник на гравитационни вълни.

 

„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?

Всички процеси в организма ни се диктуват от гените, които задвижват биологичния часовник в съответствие със земния ритъм.

 

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

 

Учените могат да открият много повече за причините за заболявания, като наблюдават замразени молекули.

 

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.

 

Коментирайте чрез Facebook

Мнения, критики, неточности - пишете ни, не ни жалете!

За Филипа Радионова