Чорні дірки та ніж із какашок: за що дали Нобелівські та Шнобелівські премії у 2020 році

Отже, коротко про те, за що нагороджували у 2020 році:

• за відкриття вірусу гепатиту C;
• за дослідження чорних дірок;
• метод редагування геному CRISPR/Cas-9;
• за «чистий поетичний голос»;
• за боротьбу із голодом.

А премію з економіки імені Альфреда Нобеля дали розвиток теорії аукціонів. Про це, а також про підсумки Шнобелівської премії 2020 читайте наприкінці статті.

Премію в цій галузі отримали три особи, які після довгих років наполегливої роботи змогли виявити збудника гепатиту С. Сам собою гепатит С — запальне захворювання печінки, яке в 70% випадків стає хронічним. Приблизно у 20% людей із хронічним гепатитом протягом кількох десятків років розвивається цироз, а потім рак печінки, що призводить до смерті. За оцінкою ВООЗ , у світі живе 71 мільйон людей із хронічною формою гепатиту C.

Вірус гепатиту C передається через кров. Харві Алтер, один із нобелівських лауреатів, у 1970-х працював у Клінічному центрі при NIH (Національні інститути здоров’я США) та намагався виявити збудника, аналізуючи випадки зараження після переливання крові. Він шукав у зразках печінки та крові вже відомі віруси, що дають схожу клінічну картину, але так і не знайшов, а тому припустив, що інфекцію провокує якийсь невідомий, ще не відкритий вірус. Те, що це саме інфекція, підтвердив експеримент із шимпанзе, яким вводили сироватку крові хворих людей, — у тварин протягом кількох днів також з’являлися ознаки невідомого гепатиту.

У ідентифікації збудника важливу роль відіграв і британський вчений Майкл Хаутон. Саме він та його команда шість років аналізували фрагменти ДНК, отримані з крові заражених пацієнтів. Вчені щеплювали ці фрагменти бактеріям, розводили з них цілі колонії, що містять копії ДНК, і намагалися виділити ту, що належить вірусу. Вони перевірили сотні мільйонів фрагментів, перш ніж знайти один із них, який відреагував на антитіла до вірусу. Стаття про це вийшла в журналі Science у 1989 році . Так у медиків з’явився спосіб перевіряти кров на наявність збудника гепатиту C і частота заражень в результаті переливання крові різко впала з 30% до 1,1%.

Заслуга третього лауреата, американського вірусолога Чарльза Райса, полягає у організації досліджень вірусу. У своїй лабораторії він разом із колегами вивчав його на модельних клітинних лініях, а також на модельних тваринах — генно-модифікованих мишах. На стадії ембріонального розвитку їм прищеплювали клітини печінки людини, щоб вони ставали сприйнятливими до вірусу гепатиту C. Саме в цій лабораторії тестували перші ліки, які пізніше пройшли клінічні випробування і врешті-решт вийшли на ринок. Наразі 95% пацієнтів, які отримують курс лікування, повністю одужують.

Премію за дослідження чорних дірок Нобелівський комітет розділив між двома роботами, теоретичною та практичною.

Половина нагороди дісталася Роджеру Пенроузу з Оксфордського університету за доказ того, що освіта чорних дірок — прямий наслідок загальної теорії відносності. Чорна діра – це область простору-часу, межі якої не здатні залишити навіть об’єкти, що рухаються з максимальною швидкістю – швидкістю світла. Тобто ми за визначенням не можемо отримати жодних даних про те, що відбувається всередині чорної діри, інформація про це не залишає обрії подій.

Ідея гравітаційної сингулярності виникла з особливих «екзотичних» рішень рівнянь ОТО. Ейнштейн не вірив, що такі об’єкти насправді можуть існувати, і вважав їх математичним курйозом. Але через десять років після смерті вченого, в 1965 році, Роджер Пенроуз написав статтю, в якій математично довів, що чорні дірки справді можуть виникати і детально їх описав. Гравітаційна сингулярність, що створювала область дуже сильного тяжіння, виходила в результаті колапсу (сильного стиснення) масивних об’єктів. Наприклад, щоб чорна дірка сформувалася з об’єкта з масою, що можна порівняти з масою Землі, його радіус не повинен перевищувати одного сантиметра. Пенроуз розробив математичний апарат, яким вчені досі користуються дослідження характеристик гравітаційних сингулярностей.

Другу половину нагороди отримали американські вчені Райнхард Генцель та Андреа Гез за відкриття надмасивної чорної дірки у центрі Чумацького Шляху.

Дослідницькі групи під їх керівництвом незалежно одна від одної вели спостереження за зірками біля об’єкта Стрілець A* (саме там чорна діра). Їхньою метою було вивчити траєкторії світил і довести, що орбіти сформовані гравітаційним впливом невеликого, але надмасивного об’єкта. Команда Генцеля використовувала телескопи Європейської південної обсерваторії у Чилі, команда Гез отримувала дані з телескопа обсерваторії Кека на Гаваях.

Спостерігати за зірками, що знаходяться в центрі Чумацького Шляху, дуже складно, оскільки вони погано «переглядаються» через газопилові хмари в рукавах галактики. З іншого боку, сигнал спотворює земна атмосфера. Обидві дослідні групи, застосувавши свої способи, різними шляхами дійшли подібних результатів і опублікували в 2008 року.

Нобелівську премію з хімії здобули вчені, які зробили, на думку комісії, найбільший внесок у створення та розвиток CRISPR/Cas9 — методики редагування геному. Це американка Дженніфер Дудна та француженка Еммануель Шарпант’є. Спочатку вони розвивали свої ідеї окремо, але потім об’єднали зусилля та представили «генетичні ножиці» — інструмент, здатний швидко і досить точно замінювати ділянки ДНК у клітині, повністю їх вирізати чи вставляти необхідні фрагменти.

Це сталося менше десяти років тому, у 2012 році, але генна інженерія з того часу вже зробила великий ривок. Стали з’являтися перші методики генної терапії важких спадкових захворювань, що ґрунтуються на «генетичних ножицях».

Про результат роботи CRISPR/Cas9 чули навіть ті, хто не стежить за новинами науки. Саме цю технологію використав китайський вчений Цзянькуй Хе для редагування геному двох дівчаток-близнюків. Новина про народження перших генно-модифікованих людей з’явилася наприкінці 2018 року і пронеслася смерчем у всьому світі. На жаль, ніхто не знає, як втручання вченого позначиться на дітях. Метою було зробити їх стійкими до ВІЛ, але як з’ясувалося після народження близнюків, щось пішло не так. «Генетичні ножиці» зробили розріз, проте виправлена версія фрагмента ДНК чомусь не стала на місце цього розрізу. До того ж, у обох дівчаток відредагованими виявилися не всі клітини. Як це позначиться на їхньому здоров’ї та житті, поки що незрозуміло.

Досвід китайського вченого хоче повторити росіянин Денис Ребриков. Правда, Цзянькуй Хе діяв нелегально (в результаті його засудили на три роки в’язниці), а Ребриков має намір зробити все за правилами і спочатку отримати дозволи у всіх необхідних інстанціях. Творці методики CRISPR/Cas9 (у тому числі Шарпант’є) на початку 2019 року закликали наукову спільноту ввести мораторій на проекти з редагування ДНК людського ембріона з подальшим його підсадженням до матері. В окремих країнах експерименти на людських ембріонах дозволяються, але лише за умови їхнього обов’язкового знищення після двох тижнів розвитку.

Зараз у багатьох лабораторіях по всьому світу вчені експериментують з генною модифікацією різних тварин, рослин і мікроорганізмів. Редагування ДНК є потужним інструментом, але іноді передбачити результат його роботи буває складно. Самі нобелівські лауреатки визнають, що знадобляться довгі роки, щоб відточити техніку лікування хвороб на рівні окремих генів за допомогою CRISPR/Cas9.

Нобелівську премію з літератури вручили 77-річній американській поетесі Луїзі Глюк. Вона мало відома в Росії: російською повністю переведено лише одну її повну збірку віршів, «Дикий ірис» (вийшов у перекладі Бориса Кокотова). Однак у США вона отримала безліч престижних нагород, включаючи Пулітцерівську премію та Національну книжкову премію.

Глюк нагородили «за чистий поетичний голос, який зі своєю суворою красою перетворює індивідуальний досвід на універсальний».

Премію за сприяння встановленню миру в усьому світі надано Всесвітній продовольчій програмі (World Food Programme, WFP) — міжнародній міжурядовій гуманітарній організації при ООН. Норвезький Нобелівський комітет відзначив її зусилля щодо боротьби з голодом, внесок у покращення умов для врегулювання конфліктів та провідну роль у діях, спрямованих на те, щоб голод не використовувався як зброя у війні чи конфліктах. Лише у 2019 році WFP надала продовольчу допомогу 100 мільйонам людей у 88 країнах.

Премія з економіки, хоч фінансується не зі спадщини Альфреда Нобеля, дотримується всіх принципів «традиційних» Нобелівських премій і передбачає виплату сумісного за розміром грошового призу. У 2020 році її вручили американським економістам Полу Мілгрому та Роберту Вілсону за розвиток теорії аукціонів та винахід нових форматів аукціонів.

Хоча аукціони — дуже давній спосіб торгівлі, механізм прийняття рішень, що лежить у його основі, тривалий час залишався погано вивченим. Вілсон та Мілгром вивчали типи аукціонів, на яких продають речі з неясною справжньою вартістю. У таких випадках у покупців великий ризик потрапити до «пастки переможця» — запропонувавши найвищу ціну за товар, залишитися в збитку. Вілсон довів, що на таких аукціонах учасники, як правило, занижують ставки, оскільки не мають повної інформації про цінність товару і бояться опинитися в такій «пастці».

Через десять років Мілгром, вивчаючи аукціони різних форматів, з’ясував, де найменше ризик потрапити до «пастки переможця». Виявилося, що такі ситуації є рідкістю для англійських аукціонів, де продавець призначає товару мінімальну стартову ціну, яка потім підвищується з фіксованим кроком у міру виникнення пропозицій з боку учасників. Тут же вирішується проблема заниження ціни товару, характерна для голландських аукціонів: у них стартова ціна, навпаки, максимальна і потім знижується доти, доки не з’являється людина, яка готова цю ціну заплатити. На відміну від цього типу торгів, англійська модель пропонує зрозуміти покупцю, скільки конкуренти готові заплатити за товар, і дозволяє оцінити його вартість більш реалістично.

Заниження ціни невигідне для продавця, а покупцеві важливо не залишитись у збитку — тобто не заплатити за товар більше, ніж можна від нього отримати. З цього Мілгром зробив висновок, що для самого продавця вигідно, щоб покупець отримав максимум інформації про товар до початку аукціону.

Крім цього, Вілсон та Мілгром розробили кілька нових форматів аукціонів, один з яких використовується в США для продажу радіочастот приватним компаніям.

У середині вересня відбулася церемонія вручення не такої престижної, але веселої премії – «за досягнення, які спочатку змушують сміятися, а потім замислитись». Вона проходить уже 30-й раз, і нагороди переможцям вручають лауреати оригінальної Нобелівської премії.

Номінацій лише десять, пробіжимося по всіх роботах.

Матеріалознавство . Приз вручили за спростування етнографічного міфу, що інуїти могли робити ножі зі своїх фекалій, та був робити цими ножами сани і упряж з останків тварин. Команда з Кентського державного університету спробувала зробити такий ніж та з’ясувала, що при зазначеному застосуванні він швидко починає втрачати форму та плавитися.

Фізика . Премія пішла Івану Максимову та Андрію Потоцькому з Технологічного університету Суінберна «за експериментальне визначення того, що відбувається з формою живого дощового хробака, коли він вібрує з високою частотою». Статтю опубліковано в журналі Nature.

Психологія . Американські вчені Міранда Джакомін та Ніколас Рул проаналізували , які риси обличчя можуть видавати в людині нарциса. На їхню думку, здатність розпізнавати та уникати людей із таким складом характеру — схильних маніпулювати оточуючими та експлуатувати їх — могла давати еволюційну перевагу. Виявляється, нарцисів видає форма брів.

Економіка . Над роботою, яка перемогла у цій номінації, працювала міжнародна група вчених — майже десять осіб. А вивчали вони, чи кількість поцілунків у губи залежить від величини розриву в доходах на рівні країни. Спойлер залежить. Чим більший розрив, тим більше поцілунків. Результати опублікували у журналі Scientific Reports.

Ентомологія . У цій сфері премію отримав колишній співробітник Каліфорнійського університету в Ріверсайді, нині пенсіонер Річард Веттер. У своїй статті, що вийшла 2013 року в American Entomologist, він відбив дивну ситуацію. Виявляється, багато ентомологів бояться павуків. В принципі вони вивчають не павуків, але можна було припустити, що довгі роки роботи з комахами, зовні на них схожими, допомагають позбутися арахнофобії. Виявилось, не все так просто.

Медицина . Психіатри з Амстердамського університету описали 42 випадки мізофонії — умовного психічного розладу, коли людина гостро реагує на звуки, які видаються іншими людьми. Саме людьми, саме іншими — цвіркотіння собак і звук власного дихання їм не турбують. До числа дратівливих факторів у деяких випадках входив стукіт пальців по клавіатурі та клацання авторучкою. Роздратування могло переходити в тривогу, гнів, а в когось провокувало нав’язливі думки і прагнення будь-що-будь знищити джерело звуку.

Акустика . Міжнародна група вчених, нагороджена призом у цій галузі, досліджувала , чи змінюється рев алігатора під впливом гелію. Передбачалося, що ці тварини по реву визначають розміри один одного: самки вибирають самців більше за себе. Вчені хотіли з’ясувати, чи є в подібних звуках формантні частоти, з яких складається тембр, — саме на них впливає гелій, що вдихається. Виявилося, що є: рев піддослідного алігатора ставав вищим, як і голос людини в подібній ситуації.

Менеджмент . Одна з небагатьох робіт, які не потрапили до жодного наукового журналу, але цілком гідні нагороди. Її отримали п’ятеро кілерів із Китаю. Одному з них замовили вбивство якоїсь людини, проте він найняв для цього іншого фахівця, той найняв третю, третю — четверту, а четверту — п’яту. Гонорар першого становив 2 мільйони юанів, але з кожним новим посередником сума зменшувалась, і п’ятому кілеру запропонували за роботу 100 тисяч. Він вважав такий гонорар недостатнім і домовився з жертвою інсценувати її вбивство, а гроші поділити. У результаті афера розкрилася, і всі кілери отримали невеликі тюремні терміни.

Встановлення миру . Премію отримали уряди Індії та Пакистану за те, що їхні представники дзвонять у двері один одному та тікають до того, як хтось вийде.

Медична освіта . Премія в цій галузі вийшла наймасовішою. Її присудили президентам Білорусії, Бразилії, Мексики, Росії, США, Туркменістану, Туреччини, а також прем’єр-міністрам Великої Британії та Індії. На прикладі пандемії COVID-19 усі вони проілюстрували, що життя людей більше залежать від політичних рішень, ніж від учених та лікарів.

* * *

Через пандемію церемонія нагородження Шнобелівських лауреатів відбулася онлайн. Вручення Нобелівських премій, яке зазвичай організовують у грудні, через два місяці після оголошення результатів, цього року взагалі не відбудеться у звичному вигляді. Дипломи та медалі лауреатам відправлять поштою, а замість урочистого заходу у Стокгольмі організатори влаштують веб-версію церемонії.