Нобелевское предчувствие — 2023

Первая неделя октября в мире науки ожидается, по традиции, напряженной. Нобелевские лауреаты будут просыпаться от звонка пресс-секретаря и весь день отвечать на поздравления, коллеги лауреатов — обсуждать решение Комитета и раздавать комментарии журналистам, а журналисты — соревноваться в том, кто быстрее сдаст материал и подробнее объяснит, что Нобелевский комитет имел в виду на этот раз и почему сделал именно такой выбор.

Так или иначе, для каждого из участников процесса будет повод поговорить о том, чего добились естественные науки за последнее время. А еще вспомнить, с чего эти открытия начинались, — поскольку Нобелевскую премию редко присуждают за свежие работы.

За три недели до Нобелевских дней начинают объявлять и других лауреатов. Сначала — премии Breakthrough prize (вот список этого года). Создатели не называют ее альтернативой Нобелевской премии, предпочитая вариант «научный Оскар». Тем не менее, на перечень имен ориентируются аналитики, которые пытаются угадать решение Нобелевского комитета, — считается, что, если ученый получил одну или несколько престижных премий, это повышает его шансы на «нобелевку».

А за две недели появляется еще один список — от компании Clarivate. Каждый год аналитики компании собирают имена ученых, чьи работы были процитированы более двух тысяч раз. А потом среди них выделяют тех, кто оказался наиболее влиятельным в своей области. Их Clarivate называет «лауреатами по цитируемости» (citation laureates) и отмечает, что их вклад в науку сопоставим со вкладом Нобелевских лауреатов.

Никакого вознаграждения за попадание в список Clarivate не полагается. Однако ученые из этого перечня нередко впоследствии становятся нобелиатами. И хотя сами представители компании подчеркивают, что их выбор не стоит рассматривать ни как ставку, ни как прогноз, на сайте есть отдельная страница — «успешные Нобелевские предсказания». На ней компания ведет учет лауреатов по цитируемости, которые в какой-либо год (не обязательно в год попадания в список) стали лауреатами и «по Нобелю». Сейчас на этой странице 71 «предсказанный» нобелиат и приписка: приходите за обновлениями 2 октября.

Физиология или медицина

Премии по физиологии и медицине Нобелевский комитет обычно чередует — и можно примерно представить, чего ожидать в следующий раз. В 2020 году премию присудили за вирус гепатита С — это классическая медицина, в 2021-м — за рецепторы болевой и температурной чувствительности, что ближе к физиологии. В 2022 году можно было ожидать медицинской премии — но ее получил Сванте Паабо за секвенирование ДНК древних людей и ископаемых животных. Это не относится напрямую ни физиологии, ни к медицине, а значит в этом году чередование можно начинать сначала.

У Clarivate в списке 2023 года есть и то и другое. Первые их лауреаты — из области медицинских биотехнологий. Это Карл Джун (Carl June) из Университета Пенсильвании, Стивен Розенберг (Steven Rosenberg) из Национального института рака в Бетесде и Мишель Садлен (Michel Sadelain) из Мемориального онкологического центра имени Слоуна — Кеттеринга в Нью-Йорке. Они известны как создатели метода CAR-T (chimeric antigen receptor T-cells) — способа получить Т-лимфоцит с нужным рецептором. Например таким, который будет избирательно связываться с опухолевыми клетками (подробнее об этом читайте в материале «Химера против рака»). Эту технологию уже применяют в онкологии, но рассчитывают использовать ее и в других случаях: против аутоиммунных болезней, вирусных инфекций и старения. В этом году Джун и Садлен уже получили за метод CAR-T Breakthrough prize.

Вторым в списке значится Роб Найт (Rob Knight) из Университета Сан-Диего в Калифорнии. Он занимается популярным сейчас направлением — анализом микробных сообществ в организмах и экосистемах. Как правило, состав сообществ восстанавливают по последовательностям ДНК — но для этого нужно сначала собрать обрывки этих последовательностей в геномы и выяснить, кому они принадлежат (о трудностях на этом пути читайте в материале «Наследили тут»). Найт разработал программное обеспечение, которое позволяет обрабатывать большое количество данных секвенирования, сопоставлять их с геномами известных видов, строить филогенетические деревья и искать отличия между сообществами бактерий. Найт занимается самыми разными микробиомами, но в фокус Clarivate попал в первую очередь благодаря участию в проекте «Микробиом человека».

На третьем месте списка — сразу три лауреата, исследователи сна и бодрствования: Эммануэль Миньо (Emmanuel Mignot) из Стэнфордского университета, Клиффорд Сэйпер (Clifford Saper) из Гарвардской медицинской школы и Масаси Янагисава (Masashi Yanagisawa) из Университета Цукубы. В 1998 году две группы ученых независимо открыли нейропептид, который регулирует бодрствование. Одни назвали его гипокретином, а другие — ими руководил Янагисава — орексином (сейчас в литературе можно встретить оба варианта названия). Позже Сэйпер изучал, как и где этот нейропептид работает, а Миньо выяснил, как его дефицит связан с нарколепсией.

Химия

Химию Нобелевский комитет, как правило, понимает довольно широко — и часто присуждает премии за исследования на стыке с биологией, а иногда и такие, которые широкой публике могут показаться чисто биологическими. Так, в 2020 году Комитет отметил разработчиц «генетических ножниц» CRISPR/Cas. В 2021-м и 2022-м премии были ближе к классической химии — за асимметрический органокатализ и клик-реакции. Возможно, поэтому в списке Clarivate этого года — сплошная молекулярная биология.

Список открывают Джеймс Коллинз (James Collins) из Массачусетского технологического института, Майкл Эловиц (Michael Elowitz) из Калифорнийского технологического института и Станислас Лейблер (Stanislas Leibler) из Университета Рокфеллера в Нью-Йорке. Все они занимаются искусственными генными схемами (synthetic gene circuits). Это конструкции из генов, которые работают как логические переключатели и побуждают клетку производить тот или иной продукт или менять его концентрацию в зависимости от внешних условий. В первых экспериментах, которые трое лауреатов опубликовали еще в 2000 году, они работали с кишечной палочкой и учили ее синтезировать флуоресцентный белок. Сейчас аналитики называют эти работы началом синтетической биологии, потому что принцип искусственных генных схем позволяет придавать клеткам разные свойства и заставлять их работать по команде — в исследовательских или промышленных целях.

За троицей генетиков следуют двое ученых из Кембриджского университета — Шанкар Баласубраманиан (Shankar Balasubramanian) и Дэвид Кленермэн (David Klenerman). В 2022 году им уже присудили Breakthrough prize в области наук о жизни. Они изобрели один из методов секвенирования ДНК нового поколения. Технологию первого поколения придумал Фредерик Сэнгер — и получил за это Нобелевскую премию в 1980 году, тоже, кстати, по химии. Сэнгеровский метод предполагал, что нужно сначала построить к исследуемой ДНК много копий разной длины, а затем сравнивать их и восстанавливать последовательность ДНК вручную (подробнее об этом в материале «Путешествие к центру генома»). В методе нового поколения прибор считывает последовательность ДНК прямо по ходу синтеза: на каждом этапе добавляется нуклеотид с флуоресцентной меткой и реакция замирает, а потом возобновляется. Сейчас по этому принципу работают секвенаторы Illumina — и позволяют читать последовательности ДНК гораздо быстрее и дешевле.

Наконец, аналитики Clarivate выделили трех исследователей в области упаковки лекарств. Это Кадзунори Катаока (Kazunori Kataoka) из Университета Токио, Владимир Торчилин (Vladimir Torchilin) из Северовосточного университета в Бостоне и Карен Вули (Karen Wooley) из Техасского университета A&M. Они решают важную проблему современной фармакологии: недостаточно найти лекарство, важно еще отыскать способ доставить его прямо к мишени. Все три лауреата по цитируемости занимаются поиском полимерных оболочек, в которые можно упаковать лекарства, чтобы те нетронутыми достигли цели. В частности, Торчилин исследовал свойства липосом, Вули собрала сферические частицы-кнедли, по свойствам напоминающие белки, а Такаока разработал систему доставки антител к иммунным чекпоинтам (за них присудили Нобелевскую премию в 2018 году).

Физика

Темы Нобелевских премий по физике бывают очень разного масштаба: от микроскопических и невидимых до макроскопических и необъятных. В 2020-м году это были черные дыры, в 2021-м — моделирование климата, в 2022-м — квантовая запутанность. В 2023-м аналитики Clarivate предлагают подумать о том, что посередине, — о физике более твердой, осязаемой и прикладной.

Физических лауреатов на этот раз всего трое. Первой идет Шэрон Глотцер (Sharon Glotzer) из Университета Мичигана. Глотцер, в частности, исследует особенности упаковки тетраэдрических элементов в кристаллах, квазикристаллах, стеклах и коллоидных растворах. Она изучала взаимодействия, которые влияют на то, как многогранные элементы кристаллической структуры выстраиваются по отношению друг к другу, и назвала их «направленными силами энтропии» (в некотором смысле это похоже на работы нобелиатов 2021 года — там тоже речь идет о вкладе энтропии в образование макропорядка). А еще вместе с коллегами предложила способ использовать эти силы, чтобы управлять формой и свойствами получающихся кристаллов, — они назвали этот метод «цифровой алхимией».

Второй лауреат — Федерико Капассо (Federico Capasso) из Гарвардского университета. Капассо — один из создателей квантово-каскадного лазера. Это полупроводниковый лазер, который излучает в инфракрасном диапазоне. Главное его отличие от обычного лазера в том, что электронные переходы происходят не между основными энергетическими зонами, а между квантованными подзонами, периодически расположенными в тонком слое полупроводника. Поэтому один электрон вызывает испускание сразу нескольких фотонов одного за другим. Из-за этого лазер и называют каскадным. Хотя премию за технологии, связанные с лазерами, Нобелевский комитет уже недавно вручил, аналитики Clarivate отмечают, что Капассо внес вклад и в другие области оптики. Например, он занимается «плоской оптикой» на метаповерхностях, что позволяет сделать оптические приборы более компактными (пример, еще пример) или даже собрать «искусственный глаз».

Тройку замыкает Стюарт Паркин (Stuart Parkin), директор Института микроструктурной физики Макса Планка. Ему звание лауреата по цитируемости принесли работы в области спинтроники и спинового тока — то есть тока спин-поляризованных частиц. Подробнее о том, чем спиновый ток отличается от обычного электрического и как он может переносить информацию, мы рассказывали в материале «Магнетизм электричества». Но аналитики Clarivate отметили не столько теоретические работы Паркина, сколько их потенциальные практические применения — в первую очередь, разработку беговой памяти (racetrack memory). Это разновидность компьютерной памяти, которая построена на магнитных доменах и поэтому энергонезависима — и, например, не теряет информацию при отключении питания.

Экономика

В Нобелевских премиях по экономике тоже можно разглядеть некоторое чередование. В 2020 и 2022 годах премию присудили за фундаментальные работы: за теорию аукционов и за исследования банков и банковских кризисов. В 2021-м премия была скорее методологическая — за методы анализа данных в ситуации, когда сложно отделить причину от следствия. На этот раз внимание аналитиков Clarivate снова привлекли более прикладные работы — причем все их авторы занимались в некотором смысле схожими проблемами.

Первым в списке значится Эдвард Глезер (Edward Glaeser) из Гарвардского университета. В центре его исследований — город в разных ипостасях: как двигатель индустриализации, как машина для экономического роста и как социальная система. Кроме того, Глезер занимался и социальной структурой города — он писал о человеческом капитале и исследовал причины бедности и экономического неравенства.

За ним следуют Томас Пикетти (Thomas Piketty) из Парижской школы экономики, Эммануэль Саез (Emmanuel Saez) и Габриэль Цукман (Gabriel Zucman) из Университета Калифорнии. Они тоже занимались проблемами неравенства, но подходили к нему с другой стороны. Саез исследовал распределение доходов и благосостояния на примере США и разрабатывал схемы налогообложения, которые могли бы минимизировать неравенство. А Пикетти и Цукман изучали неравенство в исторической перспективе — на протяжении последних двух веков — и сопоставляли его эволюцию в разных странах Европы.

Третий экономист в списке — Радж Четти (Raj Chetty) из Гарвардского университета — тоже известен своими работами, связанными с неравенством, и одно время сотрудничал с Эммануэлем Саезом. Аналитики Clarivate выделили его исследования, посвященные социальной и экономической мобильности. Он изучал их распределение внутри США и обнаружил, что возможности для мобильности сильно различаются в зависимости от региона страны, а также предложил ряд мер, которые могли бы сгладить это неравенство.

***

Аналитики, которые составляют список лауреатов по цитируемости, не ставят себе цели угадать решение Нобелевского комитета год в год. Но в сентябре начинается и следующий Нобелевский цикл — комитет рассылает ведущим мировым ученым предложения номинировать кандидатов на будущий год. И у тех, кто отправляет свои заявки, уже есть возможность свериться с последним перечнем Clarivate. Так что в некотором смысле список лауреатов по цитируемости можно трактовать не как прогноз на ближайшее решение Комитета, а как запрос — на решение чуть более отдаленное.