Величайшие открытия ученых 2025 года

Фото: Из открытых источников

Лауреатами Нобелевской премии 2025 года стали ученые, чьи работы затронули самые разные области знаний - от устройства иммунной системы до природы квантовой реальности.

Премию по физиологии и медицине получили Мэри Брунков, Фред Рамсделл и Шимон Сакагучи за открытие механизмов иммунной толерантности. В области физики награда досталась Джону Кларку, Мишелю Деворе и Джону Мартинису, доказавшим, что квантовые эффекты возможны в макроскопических системах.

В химии были отмечены Сусуму Китагава, Ричард Робсон и Омар Яги за создание металлоорганических каркасов. Нобелевскую премию по литературе получил Ласло Краснахоркаи за пророческую прозу, мирную премию - Мария Корина Мачадо за борьбу за демократию в Венесуэле, а награду по экономике - Джоэл Мокир, Филипп Агион и Питер Хоуитт за теорию экономического роста через инновации.

Медицина и тайны иммунной системы

Нобелевская премия по физиологии и медицине была присуждена за исследования, объясняющие, как иммунная система отличает «свое» от «чужого» и почему в норме она не атакует собственный организм. Лауреатами стали Мэри Брунков, Фред Рамсделл и Шимон Сакагучи, открывшие ключевую роль Т-регуляторных лимфоцитов в поддержании иммунного баланса.

Как устроена наша защита

В клиническом анализе крови обычно указываются эритроциты и лейкоциты. Первые переносят кислород и не участвуют в иммунных реакциях, тогда как вторые являются основой защитных механизмов организма. Лейкоциты подразделяются на несколько типов, каждый из которых выполняет свою задачу, подобно разным родам войск в армии.

Наиболее важную роль играют нейтрофилы и лимфоциты. Нейтрофилы вместе с моноцитами формируют врожденный иммунитет, который закладывался в ходе эволюции и передается из поколения в поколение. Этот уровень защиты срабатывает первым при встрече с бактериями и другими патогенами и жизненно необходим для выживания.

Лимфоциты отвечают за адаптивный иммунитет, который формируется уже в течение жизни. Он позволяет иммунной системе «обучаться» и тонко настраиваться под конкретные угрозы окружающей среды. При рождении человек получает лишь заготовку такого иммунитета, которая со временем превращается в индивидуальную систему защиты.

Т-клетки и их особая роль

Среди лимфоцитов выделяют Т- и В-клетки, каждая из которых, в свою очередь, имеет собственные подтипы. Именно один из таких подтипов и оказался в центре внимания Нобелевского комитета. Речь идет о Т-регуляторных клетках, или Treg, которые долгое время оставались загадкой для иммунологов.

Т-клетки являются частью адаптивного иммунитета и отвечают за распознавание конкретных патогенов, а также за защиту от онкологических заболеваний. Когда в организм попадает чужеродный агент, иммунная система выделяет его антиген и «показывает» его Т-клеткам с помощью специальных клеток-посредников. После этого запускается сложный процесс подбора рецептора, который идеально подходит к этому антигену, как ключ к замку.

Этот механизм удивителен тем, что Т-клеточный рецептор формируется уже после встречи с антигеном и больше не меняется. Именно так иммунная система запоминает врага и учится эффективно с ним бороться.

Опасность ошибки и проблема «свой - чужой»

При всей своей точности иммунная система может допускать ошибки. Иногда Т-клетки начинают распознавать собственные белки организма как чужеродные. Чтобы этого не происходило, в организме существуют специальные механизмы иммунологической толерантности.

Один из них связан с тимусом, или вилочковой железой, где происходит отбор Т-клеток. Те клетки, которые потенциально способны атаковать собственные ткани, уничтожаются еще до выхода в кровоток. Этот процесс получил название центральной иммунологической толерантности.

Однако, как показали исследования, этого механизма недостаточно. Даже прошедшие отбор Т-клетки могут со временем начать ошибаться. Именно здесь в игру вступают Т-регуляторные клетки.

Периферическая толерантность и открытие Treg

Т-регуляторные лимфоциты отвечают за периферическую иммунологическую толерантность. Если обычная Т-клетка начинает реагировать на собственные антигены, Treg быстро подавляют ее активность и запускают механизм самоуничтожения. Таким образом организм защищает себя от аутоиммунных заболеваний.

Шимон Сакагучи одним из первых доказал существование таких клеток в экспериментах на животных. Он показал, что отсутствие регуляторных Т-клеток приводит к развитию тяжелых аутоиммунных нарушений, а их введение способно предотвратить болезнь.

Позднее Мэри Брунков и Фред Рамсделл обнаружили ключевой белок Foxp3, который запускает превращение обычных Т-клеток в регуляторные. Этот фактор транскрипции управляет экспрессией генов, определяющих функции Treg. Эксперименты с генетически модифицированными животными убедительно доказали, что без Foxp3 иммунная система выходит из-под контроля.

Как открытие повлияет на жизнь людей

У человека мутации гена Foxp3 приводят к развитию тяжелых аутоиммунных заболеваний, часто несовместимых с жизнью. Нарушения работы Т-регуляторных клеток выявлены при рассеянном склерозе, диабете первого типа, волчанке, ревматоидном артрите и других патологиях.

С точки зрения медицины это открытие стало прорывом. Оно позволило по-новому взглянуть на причины аутоиммунных заболеваний и открыло путь к созданию таргетных методов терапии, направленных на восстановление иммунного баланса.

Физика и квантовый мир в макросистемах

Нобелевская премия по физике была присуждена за эксперименты, которые стерли грань между микромиром и привычной реальностью. Джон Кларк, Мишель Деворе и Джон Мартинис показали, что квантовые эффекты, ранее считавшиеся уделом элементарных частиц, могут проявляться в системах, видимых невооруженным глазом.

Их работы доказали существование макроскопического квантового туннелирования и квантования энергии. По сути, ученые создали квантовую систему, которую можно буквально держать в руках.

Квантовое туннелирование вне микромира

В классической физике объект не может преодолеть энергетический барьер, если у него недостаточно энергии. В квантовом мире это правило нарушается, и частица с определенной вероятностью проходит сквозь барьер. Долгое время считалось, что подобное возможно только на уровне атомов и электронов.

Лауреаты Нобелевской премии продемонстрировали, что коллектив из огромного числа частиц может вести себя как единый квантовый объект. В эксперименте система «вышла» из энергетической ловушки способом, невозможным с точки зрения классической физики.

Энергия как лестница, а не прямая линия

Вторым важнейшим результатом стало наблюдение квантования энергии в макроскопической системе. Эксперимент показал, что энергия поглощается не непрерывно, а дискретными порциями, как это происходит в атомах.

Именно этот принцип лежит в основе работы множества современных технологий и определяет развитие высокоточной науки и промышленности.

От фундаментальной науки к технологиям будущего

Эксперименты Кларка, Деворе и Мартиниса имеют не только теоретическое, но и прикладное значение. Созданные ими сверхпроводящие схемы стали прототипами искусственных атомов, на базе которых развиваются квантовые компьютеры.

Джон Мартинис использовал продемонстрированные эффекты для создания сверхпроводниковых кубитов, которые сегодня считаются одной из самых перспективных платформ для квантовых вычислений. В будущем подобные системы могут лечь в основу сверхчувствительных сенсоров и новых медицинских технологий.

Ранее глава OpenAI Сэм Альтман заявил, что компания с высокой вероятностью создаст сверхразум в течение ближайших десяти лет.

Источник: El.kz