Premiile Nobel s-au născut din voinţa inventatorului dinamitei, savantul şi industriaşul suedez Alfred Nobel (1833-1896), graţie unei clauze menţionate în testamentul său redactat la Paris, în 1895, cu un an înainte de a muri. An de an acestea au răsplătit cei mai performanţi cercetători, iar 2016 nu face excepţie.
Nobelul pentru medicină
Japonezul Yoshinori Ohsumi a câştigat premiul Nobel pentru fiziologie şi medicină pentru descoperiri privind mecanismele de autofagie, procesul de consumare a propriilor componente celulare de către un organism. Autofagia este, în mod esenţial, programul de reciclare internă a corpului – celule neviabile sunt identificate, iar părţi folositoare sunt descompuse pentru a genera energie sau pentru a crea noi celule. Este un proces crucial în prevenţia dezvoltării cancerului şi, menţinând un metabolism sănătos, ajută la protejarea de boli precum diabetul.
Perturbările din procesul autofagiei au fost legate de boala Parkinson, diabetul de tip 2, cancer şi alte afecţiuni care apar odată cu îmbătrânirea. Mutaţiile produse în genele autofage pot cauza boli genetice. Cercetări intense au loc în prezent pentru a dezvolta medicamente care să declanşeze procesul autofagiei în diferite boli.
Cuvântul autofag provine din două cuvinte greceşti care înseamnă „autodevorare”. Acest concept a apărut în anii ’60, când cercetătorii au observat că celula îşi poate distruge propriile conţinuturi prin împrejmuirea în membrane, formând vezicule sub formă de săculeţi, care erau transportate într-un compartiment de reciclare, numit Lizozom, pentru degradare. Au existat dificultăţi în studierea fenomenului, deoarece procesul nu era cunoscut integral, până când, după o serie de experimente inovatoare de la începutul anilor 1990, specialistul în biologie celulară Yoshinori Ohsumi a folosit drojdie de panificaţie pentru a identifica gene esenţiale în mecanismul autofagiei. Cercetătorul a elucidat apoi mecanismele care stau la baza procesului de autofagie şi a arătat că procese sofisticate similare identificate datorită experimentelor cu drojdie se petrec şi în organismul uman, la nivel celular.
Autofagia nu era un subiect la modă când cercetătorul se afla la începutul carierei sale, subliniază Ohsumi. „Nu sunt foarte competitiv, aşa că am căutat mereu subiecte noi de studiu, chiar dacă nu erau atât de populare”, a declarat cercetătorul într-un interviu din 2012. „Dacă ai un soi de bază pentru cercetare, anume studii noi, vei avea mult de lucru”, adaugă Ohsumi.
Nobel pentru fizică
Fizicienii David Thouless, Duncan Haldane şi Michael Kosterlitz au primit, marţi, 4 octombrie, Premiul Nobel pentru fizică pe 2016, pentru descoperiri legate de stări neobişnuite ale materiei cuantice, care se observă, de pildă, la nivelul fenomenului de superconductibilitate (n.r. – fenomen în care rezistenţa electrică a unui material conductor devine zero, dacă temperatura sa este mai mică decât o anumită valoare specifică materialului, numită temperatură critică).
Cei trei oameni de ştiinţă au dezvoltat un cadru matematic în domeniul topologiei pentru a explica aceste proprietăţi ciudate. Descoperirile acestora duc la posibilitatea proiectării unor noi materiale, cu noi proprietăţi.
„Le mulţumim pentru studiile lor de pionierat, acum aşteptăm să găsim alte stadii exotice ale materiei”, declară membrii Academiei Regale Suedeze de Ştiinţă, potrivit Reuters.
La începutul anilor ’70, Michael Kosterlitz şi David Thouless au răsturnat teoria de la vremea respectivă, conform căreia supraconductibilitatea sau suprafluiditatea nu pot avea loc în straturi subţiri ale materiei. Fizicienii au demonstrat ca supraconductibilitatea ar putea avea loc la temperaturi scăzute şi, de asemenea, au explicat mecanismul şi fazele de tranziţie, care duc la dispariţia fenomenului supraconductibilităţii la temperaturi mai ridicate.
În anii ’80, Thouless a explicat un experiment anterior ce viza straturile subţiri de conductibilitate electrică. Fizicianul a demonstrat că fenomenul de conductibilitate în acele straturi se poate măsură folosind teoria numerelor întregi. Astfel, materia cuantică se putea observa folosind instrumentul topologiei, în esenţă matematic.
Tot la acea vreme, Duncan Haldane a observat că topologia poate explica proprietăţile înlănţuirilor de mici magneţi în unele materiale.
Astăzi se cunosc numeroase faze de tip topologic ale materiei, atât în straturile subţiri ale materiei şi la nivel fibros, cât şi la nivel tridimensional.
Nobel pentru chimie
Premiul Nobel pentru chimie 2016 a fost acordat exaequo cercetătorilor Jean-Pierre Sauvage, de la Universitatea din Strasbourg, Franţa şi lui Sir J. Fraser Stoddart, de la Universitatea Northwestern, Evanston, Illinois, Statele Unite ale Americii, şi lui Bernard L. Feringa, de la Universitatea din Groningen, Olanda, pentru proiectarea şi producţia de maşini moleculare sau nanomaşini. Cercetătorii au dezvoltat molecule cu mişcări controlabile, care pot efectua o sarcină atunci când le este dată energie.
„Dezvoltarea tehnologiei computaţionale demonstrează modul în care miniaturizarea tehnologiei (n.r. – nanotehnologia) poate duce la o revoluţie. Laureaţii Premiului Nobel în Chimie din 2016 au miniaturizat maşini şi au împins astfel domeniul chimiei către o nouă dimensiune”, se arată în comunicatul de presă publicat pe site-ul oficial al prestigioasei distincţii Nobel.
Primul pas spre proiectarea unei maşini moleculare a fost făcut de Jean-Pierre Sauvage în 1983, când a reuşit să lege două molecule de formă inelară împreună, pentru a forma un lanţ, numit „catenă”. În mod normal, moleculele sunt unite prin legături covalente puternice, în care atomii împart electroni. În schimb în lanţ au fost legate printr-o legătură mecanică mai liberă. O maşină capabilă să efectueze o sarcină trebuie să fie compusă din piese care se pot deplasa una faţă de cealaltă. Cele două inele conexate au împlinit exact această cerinţă.
Al doilea pas a fost făcut de către Fraser Stoddart, în 1991, când a dezvoltat un „rotaxane” (n.r. – o arhitectură moleculară sincronizată mecanic compusă dintr-o moleculă în forma unei gantere care este înfiletată într-un macrociclu molecular, care este format din lanţuri de opt sau mai multe molecule, sau din 12 sau mai multe molecule). El a filetat un inel molecular pe un ax molecular subţire şi a demonstrat că inelul se poate deplasa în jurul axei. Printre lucrurile dezvoltate de acesta, bazate pe „rotaxane” sunt: un ascensor molecular, un muşchi molecular şi un cip de computer la nivel molecular.
Bernard Feringa a fost prima persoană care a dezvoltat un motor molecular; în 1999, el a reuşit să facă o pală de rotor moleculară să se rotească continuu în aceeaşi direcţie. Folosind motoare moleculare, el a rotit un cilindru de sticlă, care este de 10.000 de ori mai mare decât motorul şi, de asemenea, a proiectat o nanomaşină.
Laureaţii Premiului Nobel pentru Chimie 2016 au scos sistemele moleculare din impasul echilibrului făcându-le să se mişte în mod controlat. În termeni referitori la dezvoltare, motorul molecular se află la acelaşi stadiu în care era motorul electric în anii 1830, când inginerii au creat diferite pârghii şi roţi, fără să ştie că aceste invenţii vor duce la fabricarea trenurilor electrice, a maşinilor de spălat, a ventilatoarelor şi a maşinăriilor ce procesează alimentele. Nanomaşinile vor fi cel mai probabil folosite în dezvoltarea noilor materiale, senzori şi sisteme de stocare a energiei.
Laureaţii fiecărui premiu vor împărţi opt milioane de coroane suedeze (n.r. – sumă echivalentă cu 830.000 de euro).
