Знание-сила, 2006 № 12 (954)

Нобелевские лауреаты

В 2006 году Нобелевские премии получили Джордж Смут и Джои Мозер (физике), Эндрю З.Файр и Крэйг Мэлло (медицина), Роджер Корнберг (химия), а также турецкий писатель Орхан Псмук (литература) и банкир из Бангладеш Мохаммед Юнус (Нобелевская премия мира)

Заглядывая вглубь Вселенной, мы можем, в конце концов, увидеть мироздание таким, каким оно было вскоре после Большого Взрыва! В самом начале Вселенная была раскаленной и непрозрачной. Она представляла собой плотную плазму, в которой частицы света — фотоны — постоянно сталкивались с частицами вещества. Лишь когда Вселенная "остыла" до 3000 кельвинов (ей было тогда 380 тысяч лет от роду) электроны и протоны объединились в атомы водорода. Теперь вещество утратило способность захватывать фотоны. В "безвидном" прежде мире вдруг, как по библейскому сценарию, вспыхнул свет. Этот "первородный" свет, теперь остывший до 2,7 кельвинов, навсегда остался в глубинах мироздания. Он получил название реликтового излучения. Его существование предсказал в 1948 году великий российский физик Г.А.Гамов, эмигрировавший на Запад.

Вспышка реликтового излучения — этого "эха Большого Взрыва" — высветила множество неоднородностей, возникших к тому времени в юной Вселенной. Это и были зародыши будущих галактик и галактических скоплений. Свет рассеивался на этих сгустках, терял свою энергию и слегка остывал. Расчеты показывали, что карта распределения реликтового излучения должна быть испещрена пятнышками — флуктуациями температуры, которые выдавали картину распределения вещества в тогдашней Вселенной. Исследование этого излучения могло приоткрыть нам далекое прошлое мира, узнать о том, как шло становление Вселенной.

Однако, чтобы увидеть мир "на заре туманной юности", требовалась особо чувствительная аппаратура. В ноябре 1989 года на орбиту был выведен инфракрасный телескоп СОВЕ, что позволило через три года составить карту реликтового излучения. На ней явственно проступали небольшие, порядка 0,001 %, различия температуры реликтового излучения, приходящего с разных направлений. Взглянув на открывшийся узор, астрофизик Джордж Смут сказал, что видит "морщины времени на лике Бога".

В октябре 2006 года американские ученые Джордж Смут из Калифорнийского университета и Джон Мазер из НАСА, возглавлявшие проект СОВЕ, получили Нобелевскую премию по физике за открытие неоднородности реликтового излучения и доказательство того, что Большой Взрыв, действительно, был.

Эндрю З.Файр из Стэнфордского университета и Крэйг Мэлло из Массачусетского университета получили Нобелевскую премию за открытие РНК-интерференции. РНК — это та молекула, которая служит посредником между ДНК, хранящей наследственную информацию, и белком, получающимся на основе этой информации. Знаменитая двойная спираль ДНК, открытая Уотсоном и Криком, сама непосредственно не участвует в синтезе белков. На ее основе создается молекула РНК, состоящая уже из одной цепочки, и вот она-то и передает инструкции, содержащиеся в ДНК, в белок-синтезируюший аппарат клетки. Это основная догма молекулярной биологии. Некоторые биологические факты, обнаруженные в начале 1990-х годов, однако, не укладывались в эту догму. Попытка ввести дополнительные количества гена, кодирующего красный пигмент в цветки петунии, привела к парадоксальным результатам. Цветки не только не стали краснее, они вообще утратили пигмент. Крэйг и Мэлло в 1998 голу опубликовали r журнале "Нэйчур" работу, в которой обнаружили очень странный эффект. Нематода Cenorabditis elegans, которой ввели РНК, содержащую инструкцию для синтеза одного из мышечных белков, ничем не отличалась от обычной нематоды. Точно так же никакого эффекта не дало введение "антисенс"-РНК, молекулы, комплементарной информационной РНК и образующей в паре с ней двухцепочечную РНК. Однако введение смеси "сенс" и "антисенс" РНК привело к появлению у нематоды характерных судорожных движений, как если бы ген этого мышечного белка был выключен. Крэйг и Мелло выдвинули гипотезу, что двухцепочечная РНК, образующаяся при встрече и гибридизации "сенс" и "антисенс" молекул РНК, обладает способностью "выключать" гены, несущие ту же наследственную информацию, что и двухцепочечная РНК. В серии блестящих экспериментов догадка подтвердилась — те гены, двухцепочечную РНК которых вводили ученые в нематоду, у нематоды выключались. Последующие исследования показали, что в клетке существуют специальные белковые комплексы для борьбы с двухцепочечной РНК. Первый из них, Dicer, опознает ее и разрезает на фрагменты. Другой, RISC, присоединяется к этим фрагментам, и использует одну из цепей "пойманной" двухцепочечной РНК как "приманку" для комплементарной РНК. Таким образом, эти ферменты вылавливают и уничтожают все РНК, несущие те же участки кода, что и двухцепочечная. Обнаруженное явление назвали РНК-интерференцией. РНК-интерференция найдена у растений и животных, и служит им естественной защитой от вирусов и мобильных генетических элементов, в жизненном цикле которых встречается двухиепоченая РНК. РНК-интерференция играет важную роль в регуляции экспрессии генов. На основе этого явления ученые надеются получить лекарства, "выключающие" гены, ведущие к развитию таких болезней, как рак, сердечно-сосудистые и многие другие заболевания.

Роджер Корнберг из Стэнфордского университета получил Нобелевскую премию по химии 2006 года за детальное описание механизма транскрипции у эукариот. Эукариоты — это организмы, имеющие клеточное ядро, от пекарских дрожжей до человека. Оказалось, что аппарат транскрипции, переносящий наследственную информацию с молекул ДНК на молекулы РНК, одинаков у всех эукариот. Роджер Корнберг с коллегами получили детальные кристаллографические реконструкции всего процесса построения информационной РНК шаг за шагом, позволяющие увидеть даже отдельные атомы. Транскрипционный комплекс образуют около 60 молекул, каждая из которых состоит из нескольких тысяч атомов. Эта сложная машина копирует примерно 10 "букв" ДН К в секунду, создавая молекулу информационной РНК с очень большой точностью. Кроме того, транскрипционный комплекс снабжен внутренним механизмом "проверки правописания" и исправления ошибок. Полученные группой Роджера Корнберга детальные знания процесса построения информационной РНК обязательно найдут широкое применение в медицине, ведь очень многие заболевания человека связаны с нарушением этого процесса.

Нобелевским лауреатом был и отец Роджера Корнберга, Артур Корнберг. Он получил Нобелевскую премию в 1959 году за открытие механизма копирования молекул ДНК.

Александр Каменский