Нобелевский уровень. Удивительные открытия, сделанные русскими

Первого октября открывается нобелевская неделя: объявят лауреатов самой престижной в мире премии в области физиологии и медицины, физики, химии. Уже 50 лет списки номинантов и шорт-листы до последнего момента держатся в строгом секрете, поэтому узнать, среди кого сейчас выбирают, нет никакой возможности. Агентства научной информации составляют рейтинги, пытаясь измерить популярность того или иного открытия по формальным критериям. В них регулярно фигурируют наши соотечественники и выходцы из России. РИА Новости рассказывает об ученых, достойных Нобелевской премии.

Остров стабильности

В 2002 году физики из России и США синтезировали на ускорителе в Дубне изотоп тяжелого радиоактивного химического элемента.

Он занял 118-е место в таблице Менделеева и назван оганесоном в честь главного первооткрывателя — академика Юрия Оганесяна, научного руководителя Лаборатории ядерных реакций имени Г. Н. Флерова ОИЯИ (Дубна).

Оганесон — самый тяжелый из известных химических элементов. Он чрезвычайно редок и никогда не наблюдался в природе. Период его полураспада менее миллисекунды. За четыре года экспериментов удалось получить всего четыре изотопа 294Og — единственного на сегодня.

Химические свойства и структура оганесона неизвестны. Предполагают, что он относится к благородным газам и напоминает радон. О том, как поведет себя его стабильная форма, высказываются только предположения. Элемент может быть твердым при комнатной температуре, легче, чем другие инертные газы, отдавать электроны с p-орбиталей. Если эти гипотезы подтвердятся, ученым придется пересмотреть периодические законы.

Группа Юрия Оганесяна участвовала в открытии 114, 115, 116 и 117-го химических элементов. Ученые экспериментально доказали существование «острова стабильности» — группы сверхтяжелых элементов с очень большим периодом полураспада, что делает возможным их существование в природе.


Юрий Оганесян, академик, научный руководитель Лаборатории ядерных реакций им. Г.Н. Флрова в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне

«Многоликая Вселенная»

Долгое время физики рисовали довольно простую картину рождения Вселенной. В результате Большого взрыва 15 миллиардов лет назад из чего-то бесконечно плотного возник огненный шар. Он постепенно остывал, и теперь Вселенная — это мертвый вакуум с рекордно низкими температурами. После взрыва сохранилось реликтовое излучение.

Около тридцати лет назад под влиянием открытий в области физики элементарных частиц эти взгляды пришлось существенно пересмотреть. Советский физик Алексей Старобинский высказал идею, что в первые мгновения после Большого взрыва произошло резкое растяжение Вселенной — инфляция.

Его коллега Андрей Линде значительно развил и упростил эту идею, используя наработки физика из США Алана Гута.

Из теории инфляции, в частности, следует, что мироздание родилось сразу таким, как сейчас, во всем многообразии. Более того, оно постоянно воспроизводит само себя во всех возможных формах. В этом смысле Вселенная бессмертна и бесконечно разнообразна. В ней есть место параллельным реальностям с другими мыслящими существами.

За создание инфляционной теории Андрей Линде (Стэнфордский университет, США), Алексей Старобинский (физический факультет МГУ имени Ломоносова) и Алан Гут (Массачусетский технологический институт, США) удостоились почти всех наград в области физики, за исключением Нобелевской премии. В 2015 году они стали лауреатами премии Кавли.


Физик Андрей Линде в своем кабинете в Стэнфордском университете

Рентгеновский лазер

Уникальная способность рентгеновского излучения проникать в плотную материю давно используется учеными. Облучая материалы, живую ткань, получают снимки внутренней структуры. Рентгеновский аппарат, рентгеноскопия, синхротронное излучение — это незаменимые аналитические методы, особенно при изучении структуры белковых молекул и ДНК.

В 1980 году советские физики из Института ядерных исследований в Новосибирске Анатолий Кондратенко, Ярослав Дербенев и Евгений Салдин открыли явление самоусиливающейся спонтанной эмиссии, обещавшей в далекой перспективе создание рентгеновского лазерного луча.

Эта разработка затянулась на десятки лет. За это время Кондратенко и Дербенев переключились на другие области, а Евгения Салдина в 1990 году пригласили в Исследовательский центр физики высоких энергий DESY (Германия) развивать свои идеи.

В 2017-м работа Салдина блестяще завершилась вводом в строй мощнейшего в мире рентгеновского лазера на свободных электронах — XFEL. Установка, кстати, на четверть оплачена из бюджета России.

Луч XFEL способен сфотографировать участки живой материи размером менее нанометра, не разрушая ее. Это снимает все барьеры для изучения структуры биологических молекул, позволяет расшифровать структуру любого белка за считаные часы. Подобная производительность резко ускорит прогресс в биологии и медицине.


Евгений Салдин (второй слева) с коллегами на церемонии вручения премии Общества друзей Гельмгольц-центра, 2012 год, Берлин

Ну, геном, берегись!

Изобретение редактора ДНК с помощью системы CRISPR-Cas — огромный прорыв в молекулярной биологии. Генетики обрели универсальное средство, позволяющее быстро разрезать молекулу с наследственной информацией, удалить оттуда какой-то участок или, наоборот, вставить, «выключить» ген.

Решающую роль в открытии новой технологии сыграл выпускник биологического факультета МГУ имени Ломоносова Евгений Кунин. С 1991 года он работает в США. Сейчас возглавляет исследовательскую группу в Национальном центре биотехнологической информации, Национальной медицинской библиотеке Национальных институтов здоровья.

Кунин — один из пяти биологов, на которых чаще всего ссылаются другие исследователи. Его называют в числе самых влиятельных ученых в своей области.

Более тридцати лет назад у бактерий в ДНК обнаружили повторяющиеся короткие последовательности нуклеотидов (CRISPR). Позже выяснилось, что это куски из геномов вирусов-бактериофагов (киллеров бактерий).

Благодаря работам Кунина и его коллег, которые изучали геном архей, обитающих в горячих источниках, стало понятно, что CRISPR представляют собой иммунную систему. Когда на бактерию нападает вирус, белки cas вырезают кусок его ДНК и вставляют в ДНК бактерии. Благодаря такому «каталогу врагов» следующая вирусная атака будет отбита еще на подступах.

Группа Евгения Кунина впервые высказала идею, что эта иммунная система не просто наследуется бактериями, но и передается горизонтальным переносом генов. Ученые предположили, что с помощью CRISPR и cas можно «глушить» гены не только у бактерий, что позже подтвердилось в том числе на организме человека. Источник


Научная группа эволюционной геномики в Национальном центре биотехнологической информации. Евгений Кунин — третий слева в первом ряду

* * *