W tym roku nagrodę za osiągnięcia w medycynie i fizjologii zdobyli Mario R. Capecchi, Oliver Smithies i Martin J. Evans, w fizyce Albert Fert i Peter Gruenberg, a w chemii Gerhard Ertl.

Medycyna i fizjologia

Jak znaleźć geny odpowiedzialne za konkretne choroby? Jak testować leki na groźne schorzenia? Tegoroczni nobliści odpowiedzieli na te pytania. Dwóch Amerykanów (Capecchi i Smithies), niezależnie od siebie, nauczyło się „podmieniać” fragmenty DNA w żywych komórkach. Wycięty z komórki X fragment DNA, po wstrzyknięciu do komórki Y lokował się w ściśle dla siebie określonym miejscu. To pozwala zmieniać „wersję” konkretnego genu. Można „wymieniać” gen chory na zdrowy – albo odwrotnie: tam, gdzie był gen zdrowy, umieszczać jego chorą wersję.

To, że mechanizm działa doskonale, udowodnił w skali makroskopowej (amerykańscy naukowcy pracowali na pojedynczych komórkach), Brytyjczyk, sir Martin J. Evans. Pobierał od kilkudniowych zarodków myszy komórki macierzyste. Ich cechą jest to, że mogą się zamienić w każdą komórkę dorosłego organizmu. Z tej samej komórki może powstać szpik kostny, kawałek mózgu czy wątroby.

Podmieniając geny w komórkach macierzystych udało się wprowadzić do organizmu zarodków myszy geny innych zarodków. Dorosłą, „zmodyfikowaną” mysz krzyżowano z osobnikiem zdrowym i obserwowano ich potomstwo. Część młodych takiej pary rodziła się ze zmodyfikowanymi u jednego z ich rodziców genami. W ten sposób naukowcy nauczyli się m.in. „stwarzać” osobniki np. chore na Alzheimera czy miażdżycę.

Po co to wszystko? Jedną z konsekwencji ewolucji biologicznej jest to, że jesteśmy zbudowani według podobnego projektu. Dzięki temu jest wielka szansa, że terapia, która pomoże myszy chorej np. na mukowiscydozę, okaże się pomocna także dla cierpiącego na to schorzenie człowieka. W wielkim skrócie mówiąc: dzięki pracy tegorocznych noblistów, nauczyliśmy się w sposób kontrolowany zarażać myszy ludzkimi chorobami, po to, by próbować je później z nich wyleczyć.
Fizyka

Nagrodę z fizyki dostali Francuz Albert Fert i Niemiec Peter Gruenberg za odkrycie zjawiska gigantycznego magnetooporu. Choć brzmi to niezwykle skomplikowanie, trudne do zrozumienia wcale nie jest. Dzięki badaniom tegorocznych laureatów mamy w komputerach tak pojemne i małe twarde dyski.
Rzadko zdarza się, by od odkrycia do jego komercjalizacji minęło tak niewiele czasu. Gigantyczny magnetoopór został odkryty niezależnie przez dwóch tegorocznych noblistów pod koniec lat 80. Pojemność twardych dysków cały czas szybko się powiększa, a równocześnie wcale nie zwiększa się rozmiar tych urządzeń.

Tegoroczni laureaci badali właściwości poprzekładanych na zmianę supercienkich warstw różnych metali. Warstwy żelaza i chromu były naprawdę cieniutkie, bo miały grubość zaledwie kilku atomów. W fizyce badanie ciał supermałych, superszybkich albo supercienkich, zawsze przynosi ciekawe odkrycia. Tak było i tym razem. Gdy fizycy umieścili taką „kanapkę” w zewnętrznym polu magnetycznym, zauważyli gwałtowny wzrost oporu elektrycznego.

Teraz wróćmy do twardych dysków. Składają się one z wirujących tarcz, nad którymi porusza się głowica odczytująca to, co na tarczy jest zapisane. Jak? Dane są „zmagazynowane” w postaci zer i jedynek, czyli obszarów o odmiennym kierunku namagnesowania. Z kolei sam czubek głowicy jest miniaturową „kanapką”, podobną do tej, jakie testowali tegoroczni nobliści.

Różne namagnesowanie powierzchni talerza twardego dysku powoduje, że opór elektryczny głowicy raz rośnie, raz maleje. To jest właśnie zjawisko gigantycznego magnetooporu. Gdy opór jest duży, przez głowicę praktycznie nie płynie prąd, a procesor odczytuje to jako znak, że głowica jest nad obszarem twardego dysku, na którym zapisane jest „1”. Gdy opór elektryczny głowicy maleje, płynie przez nią prąd, a to oznacza, że głowica jest nad obszarem dysku na którym zapisane jest „0”.

Zjawisko gigantycznego magnetooporu jest bardzo wrażliwe nawet na małe zmiany pola magnetycznego, a to oznacza, że dzięki niemu można wybudować bardzo czuły i precyzyjny czytnik. Dlatego właśnie twarde dyski cały czas zwiększają swoją pojemność. Na tej samej powierzchni możemy coraz bardziej „upychać” informacje, czyli obszary namagnesowane jako jedynki i te namagnesowane jako zera.

Chemia

Tegorocznym laureatem z chemii jest Niemiec Gerhard Ertl. Komitet Noblowski docenił jego długoletnie badania reakcji chemicznych zachodzących na powierzchniach ciał stałych.

Komentatorzy nagrodę Ertla nazwali nagrodą za samochodowe katalizatory i sztuczne nawozy. Jest w tym sporo prawdy. Prace niemieckiego chemika pozwoliły zrozumieć, jaki jest mechanizm oczyszczania spalin w katalizatorach. To tutaj trujący tlenek węgla utlenia się na powierzchni pokrytej warstwą platyny i zamienia się na dwutlenek węgla. Ertl badał także reakcję Habera-Boscha, w której żelazo, jako katalizator, umożliwia na bazie amoniaku produkcję nawozów sztucznych.

Prace tegorocznego noblisty pozwoliły zrozumieć, jak zachodzi proces rdzewienia żelaza (czy ogólnie korozji) czy tworzenia się w stratosferze drobnych kryształków lodu. Te ostatnie mają związek z reakcją niszczącą ozon w wyższych partiach ziemskiej atmosfery. Dzięki eksperymentom prof. Ertla łatwiej jest dzisiaj budować ogniwa paliwowe. Zauważył on też, że tzw. reakcja oscylacyjna może zachodzić na powierzchniach metali.

W przeciwieństwie do tegorocznej Nagrody Nobla z fizyki, przyznanej za konkretne odkrycie, laureat z chemii został nagrodzony za badania, które prowadził przez prawie 45 lat. Dzisiaj Gerhard Ertl ma 71 lat i jest emerytowanym profesorem Instytutu Maxa Plancka w Berlinie.



Gość Niedzielny 42/2007