Свет в голове, зеркальная химия и тайны Вселенной

С 5 по 12 октября в Стокгольме и Осло объявляли лауреатов Нобелевской премии 2026 года. Научные награды были распределены в первые три дня нобелевской недели. 5 октября стали известны победители в области физиологии и медицины, 6 октября — физики, а 7 октября — химии. Всего премии присуждают в шести номинациях, включая литературу, укрепление мира и экономические науки.

Нынешний год для Нобелевской премии юбилейный. Впервые её вручили в 1901 году, и в 2026-м исполнилось 125 лет со дня первой церемонии. По этому случаю Нобелевский фонд увеличил денежное вознаграждение на один миллион шведских крон. Теперь размер каждой премии составляет 12 миллионов крон (1,2 миллиона долларов). Если в одной номинации побеждают несколько учёных, эту сумму делят между ними.



Сами награды лауреаты получат 10 декабря, в годовщину смерти Альфреда Нобеля. Помимо денежного вознаграждения, каждому из них вручат золотую медаль и именной диплом.

В этом году научных Нобелевских премий удостоились шесть исследователей. Их открытия относятся к совершенно разным областям знания, однако объединяет одно — учёные исследовали явления, которые прежде оставались практически недоступными для наблюдения и эксперимента.


ФИЗИКА. КАК АНТАРКТИЧЕСКИЙ ЛЁД ПОМОГАЕТ РАСКРЫВАТЬ ТАЙНЫ ВСЕЛЕННОЙ

Нобелевскую премию по физике получил американский учёный Фрэнсис Халзен за решающий вклад в создание нейтринной обсерватории IceCube и открытие высокоэнергетических нейтрино астрофизического происхождения.

Его работа позволила превратить огромную толщу антарктического льда в инструмент для исследования самых далёких и энергичных процессов во Вселенной.



Давно известно, что во Вселенной существуют естественные ускорители частиц, способные придавать им энергию, в миллионы раз превышающую возможности земных лабораторий. Однако многие вопросы об этих источниках остаются без ответа. Где они находятся? Какие процессы в них происходят? Каким образом частицы приобретают столь огромную энергию?

Нейтрино способны помочь учёным разобраться в этих загадках. В отличие от многих других частиц, возникающих в тех же условиях, они путешествуют через космическое пространство, практически не меняя направления движения и не теряя энергии. Благодаря этому нейтрино могут сохранять информацию о месте своего происхождения.

Ещё в 1988 году Фрэнсис Халзен предложил использовать для их обнаружения антарктический лёд. Он исходил из того, что столкновение нейтрино с атомным ядром приводит к появлению заряженных частиц, движение которых сопровождается короткой вспышкой света. В прозрачном льду такую вспышку можно зарегистрировать при помощи специальных датчиков.

Южный полюс оказался особенно подходящим местом для подобных экспериментов. Толща чистого ледникового льда позволяет улавливать слабые световые сигналы, а геологическая стабильность региона и отсутствие посторонних помех создают благоприятные условия для наблюдений.

Идея Халзена постепенно получила поддержку других исследователей. Уже через несколько лет начались первые испытания датчиков во льду. Но для полноценной работы требовалось создать установку совершенно другого масштаба.

Дело в том, что космические нейтрино сверхвысоких энергий встречаются чрезвычайно редко. Чтобы зарегистрировать достаточное количество столкновений, необходимо наблюдать за огромным объёмом вещества.

Так появилась обсерватория IceCube — гигантская установка, использующая целый кубический километр антарктического льда. Её строительство завершилось в 2011 году.

Вскоре исследователи обнаружили первые высокоэнергетические нейтрино, а ещё через несколько лет представили доказательства того, что некоторые из зарегистрированных частиц прибыли из-за пределов Солнечной системы. Это позволило приступить к поиску конкретных космических источников нейтрино.

Председатель Нобелевского комитета по физике Марк Пирс высоко оценил научную настойчивость Халзена и его способность объединить вокруг сложнейшего проекта международную команду исследователей и инженеров.

«Его упорство и научное видение проложили путь к новому виду астрономии», — отметил Пирс.

Сегодня IceCube продолжает регистрировать взаимодействия нейтрино. Полученные данные помогают изучать экстремальные условия, в которых рождаются высокоэнергетические частицы. Не исключено, что в будущем обсерватория позволит обнаружить и совершенно неизвестные прежде космические явления.


ХИМИЯ. ПОЧЕМУ МОЛЕКУЛЫ ВЫБИРАЮТ ОДНУ СТОРОНУ

Нобелевскую премию по химии разделили французский исследователь Анри Каган и японский учёный Кэнсо Соаи.

Награду они получили за открытия, благодаря которым учёные научились управлять химическими реакциями и создавать молекулы нужной формы. Это особенно важно при разработке лекарств, поскольку даже незначительные различия в строении молекул могут влиять на их действие.

Чтобы понять значение их работы, достаточно посмотреть на собственные руки. Левая и правая ладони похожи друг на друга, словно отражения в зеркале, но полностью совместить их невозможно.



В живой природе эта особенность имеет огромное значение. Например, аминокислоты, из которых состоят белки нашего организма, могут существовать в двух зеркальных вариантах. Но при построении белков клетки используют только один из них. Это явление, когда в живых организмах преобладает одна из двух зеркальных форм молекул, называется гомохиральностью.

Долгое время химики не могли понять, почему в природе преобладает одна из двух зеркальных форм молекул. Ведь в лабораторных условиях при химических реакциях обе формы обычно образовывались в равных количествах.

Между тем для создания лекарственных препаратов чрезвычайно важно уметь контролировать этот процесс. Две зеркальные формы одного вещества могут по-разному взаимодействовать с организмом, и необходимое лечебное действие нередко обеспечивает только одна из них.

Первым приблизился к решению этой проблемы Анри Каган. В 1986 году он разработал способ управления химическими реакциями, который позволил получать преимущественно одну из двух зеркальных форм молекул.

Исследования продолжил Кэнсо Соаи. В 1995 году он предложил способ проведения химической реакции, который, по его расчётам, позволял получать молекулы только одной зеркальной формы. А в 2003 году ему удалось добиться этого на практике. Впервые учёные смогли воспроизвести в лаборатории явление, которое прежде наблюдалось только в живой природе.

«Анри Каган и Кэнсо Соаи предложили решение химической загадки, которой более ста лет: каким образом гомохиральность может возникать самопроизвольно. Разработанные ими химические реакции поразительны», — заявил председатель Нобелевского комитета по химии Хайнер Линке.

Открытия Кагана и Соаи не только помогли объяснить, почему в природе преобладает одна из двух зеркальных форм молекул, но и нашли практическое применение. Особенно важны они для фармацевтики, поскольку позволяют создавать лекарства с нужной структурой молекул, от которой зависит их действие на организм.


МЕДИЦИНА. КАК ВОДОРОСЛИ НАУЧИЛИ УЧЁНЫХ УПРАВЛЯТЬ МОЗГОМ С ПОМОЩЬЮ СВЕТА

Нобелевская премия по физиологии и медицине досталась трём исследователям — Петеру Хегеману, Георгу Нагелю и Карлу Дайссероту. Их отметили за открытия, которые привели к появлению оптогенетики — метода, позволяющего управлять активностью нервных клеток при помощи света.

Эта технология открыла перед нейробиологами возможности, о которых прежде можно было только мечтать. С её помощью исследователи могут выяснять, какие именно нервные клетки и нейронные цепи отвечают за воспоминания, эмоции, поведение и различные функции организма.

Ещё в XX веке учёные начали выяснять, какие участки мозга отвечают за наши действия, эмоции и поведение. Однако существовавшие методы позволяли лишь наблюдать за активностью нервных клеток, но не давали возможности точно определить, как они влияют на работу мозга.



В начале 2000-х годов Хегеман и Георг Нагель обнаружили в клетках водоросли необычный белок — каналродопсин. Его особенность заключается в том, что под воздействием синего света в белке открывается канал, через который внутрь клетки поступают электрически заряженные частицы — ионы. Их движение меняет электрическое состояние клеточной мембраны, позволяя клетке реагировать на освещение.

Учёные выяснили, что белок, обнаруженный у водорослей, способен делать чувствительными к свету и другие клетки. Это открытие использовал Карл Дайссерот. Он ввёл ген, отвечающий за выработку этого белка, в нервные клетки крыс и обнаружил, что под воздействием синего света они начинают передавать нервные импульсы. Результаты эксперимента были опубликованы в 2005 году.

А спустя два года Дайссерот сумел повторить опыт уже в мозге живых мышей. Так учёные получили возможность управлять активностью отдельных нервных клеток с помощью света. Новый метод назвали оптогенетикой, и вскоре его начали применять исследователи по всему миру.

Благодаря оптогенетике учёные смогли выяснить, какие группы нервных клеток отвечают за определённые воспоминания, эмоции и поведение человека. Это помогает лучше понять причины неврологических и психических заболеваний. Кроме того, исследователи пытаются использовать новый метод для восстановления зрения у людей, которые его частично или полностью утратили.

Председатель Нобелевского комитета по физиологии и медицине Пер Свеннингссон отметил, что оптогенетика открыла совершенно новые возможности для изучения мозга.

«Оптогенетика позволяет исследовать устройство мозга такими способами, о которых раньше мы могли только мечтать», — подчеркнул он.

Несмотря на значительный прогресс, многие механизмы работы мозга по-прежнему остаются неизвестными. Однако открытия нынешних нобелевских лауреатов позволили приблизиться к разгадке одной из самых сложных тайн человеческого организма.

---

Мария Седнева, по данным nobelprize.org
Иллюстрация: «За рубежом», Leonardo.ai