Приходится смириться: Нобелевскую премию присуждают не только за реальные достижения. Ее вручают еще и за умение создавать интригу, продвигать свои открытия, доказывать причастность к политической и научной моде.
Нынешние лауреаты вполне соответствуют этой тенденции. Биология? Выбраны одни из самых «медийных» направлений — стволовые клетки и генная медицина. Литература? Писатель не просто пишет, но и за мир борется, отстаивает права женщин. А уж про премию мира и говорить нечего.
Наивно требовать от Нобелевского комитета полной объективности. Полной объективности не бывает даже в синхрофазотроне. Конечно, случается, что не дают премию кому-то, кто ее явно заслуживает, но не бывает, чтобы ее дали тому, кто ее не заслужил. Главная задача Нобелевской премии — не столько оценка достижений, сколько привлечение внимания к научно-гуманитарной теме. Пиар — он и есть пиар.
Мы решили сыграть по тем же правилам, то есть использовать Нобелевскую премию как повод поговорить о глобальных трендах.
Химия
Полтора миллиона с запахом аммиака
В клипе австралийского композитора Филипа Майерса по серому кругу ходят волны. Когда вступает виолончель, волны меняют форму. Так окисляется угарный газ на платине. Клип посвящен физико-химику Герхарду Эртлю, описавшему подоплеку видеоряда в одной из своих статей. Нобелевскую премию — с формулировкой «За изучение химических процессов на поверхности твердых тел» — Эртлю вручили в этом году, через одиннадцать лет после выхода музыкального диска On Platinum.
Премия за волны и узоры — своеобразный привет из 70-х, когда «самоорганизацию вещества» в химии и физике взяли на вооружение философы с математиками. Самая цитируемая статья Эртля (377 упоминаний по версии Google Scholar) начинается с отсылок к работам нобелевского лауреата Ильи Пригожина, автора знаменитой книги «Порядок из хаоса», и Белоусова с Жаботинским, придумавших колебательные реакции — своего рода способ увидеть в колбе фракталы, самоподобные геометрические структуры. Любопытные, но балансировавшие на грани физики и лирики идеи Эртль попробовал применить к области, имеющей больше общего с химическим производством, чем с научной философией.
Сфера интересов Эртля — катализ, способ влиять на скорость химической реакции. Тема для Нобелевского комитета не новая. Еще в 1918 году в Стокгольм за медалью отправился Фриц Габер, изобретатель главной промышленной реакции — синтеза аммиака каталитическим способом. Этого газа с неприятным запахом (точнее, конкретного способа его получать) хватило на целых три Нобелевских премии. Вторую вручили в 1931 году инженеру Карлу Бошу, улучшившему состав катализатора. Третья досталась Эртлю. Заслуга последнего — в описании того, как это происходит на самом деле. Или, точнее, выглядит на молекулярном уровне.
Синтетический аммиак позволил предотвратить голод и продлил Первую мировую, — этот распространенный среди технократов тезис делает выбор шведских академиков понятнее. Без аммиака немецким военным не хватило бы взрывчатки, сельскому хозяйству удобрений, а медикам лекарств. Дело в том, что каждый атом азота в синтетических веществах, будь то тротил или виагра, начинает свой путь по автоклавам и колбам с процесса Габера: два газа — водород и азот — превращаются в аммиак на поверхности катализатора.
Инженер Бош занимался поиском катализатора вслепую. Согласно одной из версий, ему пришлось перебрать 20 тыс. составов, чтобы заменить осмий с ураном — дорогой и не слишком эффективный вариант, предложенный Габером. В современной химии такое считается дурным тоном — реакции моделируют, чтобы хотя бы отсеять заведомо провальные варианты. Чаще всего модель описывает интермедиат, то есть промежуточный продукт — неустойчивый агрегат из молекул, который должен распасться на новые вещества. Присутствие катализатора делает задачу почти нерешаемой: интермедиат содержит кусок твердой поверхности, а тот устроен куда сложнее, чем молекулы газа.
Ответ нашелся неожиданно: то, что трудно рассчитать, после появления сканирующих электронных микроскопов оказалось легко разглядеть. Для Герхарда Эртля результатом разглядывания стала классификация «дефектов поверхности» — мест, где атомы сгруппированы иначе, чем в глубине кристалла. Дефекты, вопреки названию, оказались самой полезной для химии вещью. Молекулы газа, как выяснилось, предпочитают «испорченные» места остальным, так возникают будущие реакционные центры. Кроме того, электронные микроскопы позволяли увидеть сами молекулы на поверхности — или то, во что они превратились после встречи с «дефектами». После этого описать механизм реакции было делом времени.
Все это выглядело бы внутрицеховой историей (пусть и заслуживающей самого серьезного признания: Герхард Эртль до Нобелевской получил с десяток международных премий), когда бы не всеобщий интерес к «порче» молекулярных структур, известный под названием нанотехнологий. Кристаллы с периодическими дефектами на поверхности приобрели популярность в электронике и оптике — на их основе планируют создавать материалы с аномальным преломлением света и даже квантовые компьютеры. Работы Эртля цитируют, к примеру, на сайте IBM, а в абстрактном интересе к аммиаку сотрудников этой корпорации заподозрить трудно.
Конкретная нобелевская работа Габера обернулись, в частности, повышенным интересом к урану: радиоактивный металл был нужен как компонент катализатора. До ядерной бомбы и связанной с ней новой физики оставалось три десятилетия, и вряд ли последствия можно было просчитать заранее. Результаты Эртля куда разнообразнее — тем интереснее ждать, что из них выйдет.
Физика
Спины с поля битов
Если взглянуть на график роста емкости электронных носителей информации, то можно увидеть перелом, произошедший в 1997 году. Кривая резко пошла вверх. Этот скачок — один из результатов открытий, сделанных лауреатами нынешнего года Альбертом Фером и Петером Грюнбергом. В 1988 году они одновременно открыли эффект гигантского магнитного сопротивления (GMR), а 10 лет назад IBM превратила их выкладки в стандартную технологию. Теперь редкий компьютер обходится без нее.
Любопытно, что непосредственного отношения к жестким дискам в прямом смысле слова — самим металлическим пластинам с намагниченными участками — GMR не имеет. Эффект используют в считывающей головке: он делает ее чувствительнее к малым колебаниям магнитного поля. Чем выше чувствительность, тем в меньшую область можно заключить отдельный бит информации. Это и позволяет увеличить плотность хранения данных.
Исходная идея проста: проводимость различных веществ, как обнаружил еще Кельвин в 1857 году, изменяется в магнитном поле. Это связано с поляризацией электронов: поле упорядочивает их спины (или магнитные моменты — в старых учебниках их иногда сравнивают с «направлением вращения» электрона), а «выстроенные» частицы иначе рассеиваются на узлах кристаллической решетки. Грубая аналогия — юла вместо мяча на футбольном стадионе: попасть ею в ворота куда труднее.
Простое магнитное сопротивление — свойство ферромагнетиков вроде железа или кобальта. Нанотехнологии позволили добавить к нему эпитет «гигантское»: Фер и Грюнберг догадались заменить однородный материал «сэндвичем» из чередующихся слоев магнитного и «немагнитного» веществ нанометровой толщины. Спины в соседних слоях выстраиваются параллельно или антипараллельно — в зависимости от того, включено поле или выключено. Как результат, путешествие электронов сквозь слои «затруднено» в присутствии поля и «облегчено» в его отсутствие.
На этом разговор про открытие можно было бы закончить: эффект убедителен, а его приложения эффектны. Однако и здесь сработала цепная реакция научных поисков: если управлять спинами так легко, то странно ограничивать жизненное пространство метода одними «складами байтов». Грюнберг с Фером считаются основателями спинтроники — идеи заменить электронные устройства, построенные на изменениях заряда, их магнитными аналогами. Среди прочего человечеству обещают процессоры на магнитных транзисторах — более быстрые и менее энергоемкие. А заодно, разумеется, квантовые компьютеры со спинами в качестве квантовых битов, способные — за счет «альтернативной логики» — решать задачи, традиционным вычислительным машинам в принципе недоступные. И много чего еще.
Физиология и медицина
Эти трое придумали, как изменить генетику у животных
Чтобы успешно изменять свойства любого организма, нужно вмешиваться в работу генов, а еще лучше — изменять сами гены. Трое ученых разработали технологию такого вмешательства. Один придумал, как вставить ген в нужную клетку в нужное место, второй впервые попробовал вылечить таким способом клетку с дефектным геном, а третий нашел те самые, нужные — стволовые — клетки и изобрел способ внести их обратно в организм. Причем, когда ученые только начинали работать, им часто отказывали в финансировании, поскольку их идеи казались «слишком фантастическими».
Нобелевская премия по физиологии и медицине присуждена американцам Марио Капеччи и Оливеру Смитису, а также британцу Мартину Эвансу. Все началось еще в 70-е годы, когда Мартин Эванс стал работать с клетками эмбриональной опухоли (карциномы). Идея была в том, чтобы выделить и вырастить в лаборатории стволовые клетки организма, то есть такие клетки, которые могут превратиться в любую ткань, орган или даже в целый организм.
Когда стало ясно, что эти клетки получены, Эванс решил, что неплохо бы попробовать «вставить» их обратно в организм. Успех эксперимента сулил необычайные перспективы, например создание так называемых химерных организмов с заданными свойствами. Удивительно, но и это получилось: клетки карциномы из культуры вводили в бластоцисту (ранняя стадия зародыша), которую потом имплантировали беременной мышке. Мышата рождались химерными, то есть часть клеток у них была материнской, а часть — из клеточной культуры.
К сожалению, такие мыши быстро погибали, потому что карцинома — болезнь с массой неприятных симптомов. И тогда Эванс решил, что нужно найти в организме клетки, которые тоже смогут размножаться в культуре, тоже смогут затем превращаться в любой орган, но будут при этом здоровыми. В 1980 году он приступил к экспериментам. Как это часто бывает, нужные клетки нашлись почти случайно — это была культура, которую использовали как контрольную, то есть проверочную, а сам эксперимент предполагалось проводить с какими-то другими клетками.
Неожиданно оказалось, что контрольный эксперимент и стал главным: клетки проявляли все признаки стволовых. Самое главное: они могли делиться и превращаться в любую ткань. Они получили название «эмбриональные стволовые клетки».
Годом позже Эванс с коллегами создал химерных мышей с использованием этих клеток. Еще чуть позже они с помощью ретровируса ввели в культуру чужеродный ген — он встроился в стволовые клетки, из которых опять-таки вырастили химерных мышей. Было доказано, что эмбриональные стволовые клетки можно использовать для того, чтобы вводить в организм любые гены, и это открывало возможности для генной терапии (когда вводят здоровый ген вместо больного), а особенно для моделирования на мышах различных человеческих болезней.
Единственным препятствием оставалось то, что ген встраивался в произвольное место хромосомы, а не в какое-то определенное. Эванс написал заявку на грант, в которой просил дать денег на исследования по введению генов в нужный участок с помощью так называемой гомологичной рекомбинации. Британская комиссия, раздающая гранты, сочла, что это авантюра: хромосом много, ген маленький, свое место он не найдет никогда.
Примерно в то же время другой нобелевский лауреат 2007 года, Марио Капеччи, на другом конце света подал ровно такую же заявку на грант в Национальный институт здоровья США (NIH). Результат был тот же, что и у Эванса: ему отказали. Капеччи к тому времени уже разработал уникальный способ внесения генов в ядро клетки: он просто протыкал тоненькой стеклянной пипеткой клеточную стенку и стенку ядра, а затем впрыскивал внутрь раствор нужной ДНК.
ДНК встраивалась в хромосомы как попало, поэтому он и собирался попробовать гомологичную рекомбинацию. Получив отказ от NIH, он, тем не менее, продолжил работу и всередине 80-х годов получил наконец желаемый результат: ему удалось вставить в «правильное» место хромосомы ген устойчивости к антибиотику неомицину.
Третий нобелевский лауреат, Оливер Смитис, применив ту же технику, сумел заменить мутантный ген в культуре стволовых клеток на здоровый. Так впервые были опробованы принципы генной терапии.
После этих успехов Капеччи разработал довольно сложную технологию отбора нужных клеток (не во всех же идет рекомбинация) и опробовал ее для получения химерных, а позже и полностью трансгенных мышей (то есть таких, каждая клетка которых несет чужеродный ген).
Сейчас метод, который придумали трое ученых, используется повсеместно. Чаще всего для получения так называемых нокаутных мышек. У этих животных заменяют здоровый ген дефектным, чтобы посмотреть развитие болезни. Учатся (и есть успехи) производить стволовые клетки из обычных клеток тканей.
На подходе генная терапия, о которой все слышали, но смутно представляют, что это такое. Так вот, генная терапия — это в основном не лечение генов, а лечение генами.
Допустим, в организме болезнь: диабет, инфаркт, опухоль, наследственное заболевание. В идеале лечение генами будет выглядеть следующим образом. Из нужной ткани организма берутся клетки. Их переводят в состояние стволовых (не эмбриональных стволовых, а стволовых — предшественников нужной ткани, сердечной например, островковых клеток поджелудочной и т. д). Затем в пробирке «плохой» ген заменяют на «хороший» или просто добавляют нужный. И последний шаг — вводят (буквально шприцем) обратно.
Например, в случае с инфарктом нужно, чтобы на месте поражения вырастал не рубец, а полноценная сердечная мышца. Значит, в клетки — предшественники этой мышцы нужно добавить гены, отвечающие за рост тканей. В результате рубец рассосется и сердце будет как новенькое.
Литература
Королева без королевства
В разнообразии жизненного опыта вряд ли кто из представителей современной литературы может сравниться с этой английской дамой со строгим лицом, которая в эти дни празднует свое 88-летие. Дорис Лессинг удачно выпало родиться на окраине королевства, в Персии, а детство и юность провести еще дальше от центра — в Южной Родезии.
Когда несколько лет назад Дорис был предложен титул Дамы Британской империи, писательница отказалась от него «по причине отсутствия империи». Она имела право на этот демонстративный жест. Разорванный и непримиримый мир афро-английской культуры, кажется, и породил ту яростную страстность, с которой эта девочка из семьи английского офицера вошла в литературу.
Лондон, в котором она оказалась только к 30 годам, стал не только новой географической деталью ее биографии, но и новой судьбой. Ее первый роман «Трава поет» вышел в 1950 году, почти сразу после разрыва со вторым мужем и переездом в столицу. Слава пришла к ней немедленно. Лессинг изначально обладала даром страстного убеждения, и все, что попадало в круг ее художнического внимания, сразу оказывалось идеологически значимым для целых поколений читателей.
Она начинала как коммунистка и защитница черных. Это лишило ее права вернуться в Родезию, зато дало возможность дойти до советского читателя. Роман «Марта Квест» (1952), часть автобиографической серии «Дети насилия» (1952–1969), был переведен у нас и выдержал несколько переизданий.
Коммунизм Лессинг не исключал и других левых убеждений. Уже роман «Золотой дневник», вышедший в 1962 году, был признан классикой феминистической литературы. Дальше последовал цикл «Канопус в Аргосе» (1979–1983) с футуристическими аллюзиями о взаимодействии женского и мужского архетипов. Из-за присутствующих там богов-пришельцев Лессинг была немедленно классифицирована как писатель-фантаст. Однако ее фантастика — нечто среднее между суфизмом и социальной критикой. А цикл «Канопус в Аргосе» — классический пример теснейшего сплетения идеологических влияний. Идею форсированной эволюции подарил Лессинг великий гуру европейского суфизма Идрис Шах, который в свою очередь заимствовал ее у русских мистиков начала ХХ века Гурджиева и Успенского.
Впрочем, любые классификации, которые пытаются применить к ее творчеству критики, оказываются слишком тесными для Лессинг. Ее коммунизм был всегда больше политики, феминизм больше желания освободить женщину от пут гендерного рабства, а фантастика куда выше опыта техногенных мечтаний модного киберпанка.
Собрание сочинений Лессинг за 60 лет ее присутствия в мировой литературе, в сущности, есть собрание сновидческих иллюзий ХХ века. Она отказывалась от них с тем же мужеством и сознательной готовностью к переменам, как когда-то, 44 года назад, бросила курить.
Мир
Борьба за мир — это борьба с теплом
Премия мира в этом году досталась Альберту Гору и Межправительственной группе экспертов по изменению климата (МГЭИК). Нобелевский комитет таким образом отметил неустанную борьбу лауреатов с естественными природными процессами.
Комментировать и объяснять здесь особо нечего. Тема глобального потепления обсуждается ежедневно вот уже сколько лет. Единственное, что радует: в этом году нашей стране все-таки достался маленький кусочек «нобеля». Российский академик Юрий Израэль является вице-председателем МГЭИК, которой присуждена половина премии.
Экономика
Эффективность хозяйственных институтов
Реальная хозяйственная жизнь зачастую определяется не экономическими законами и соображениями целесообразности, а столкновениями частных интересов, тайными сговорами, эмоциями и пристрастиями. В действительности рыночная конкуренция не совсем свободная и честная, потребители не обязательно хорошо информированы о том, что выбирают, а продавцы и покупатели не всегда договариваются о сделках, поскольку зачастую сознательно друг друга дезинформируют.
На каких организационных принципах должны быть построены хозяйственные институты, чтобы они наиболее полно отражали интересы всех сторон, чтобы обмен был взаимовыгодным, чтобы участники рынка были в одинаковой мере заинтересованы в доступе к достоверной информации? На эти непростые вопросы отвечает теория механизмов распределения, начало которой положил Леонид Гурвиц. Эрик Маскин и Роджер Майерсон развили ее и дополнили. Их теория снабдила экономистов критерием, который помогает оценить, отвечает ли конкретная частная фирма или государственное учреждение тем целям, которые перед ними изначально поставлены.
Фото: Reuters; AFP/East News; EPA; AP; UPI Photo/Russian look
