Nagrody Nobla 2021 okiem naukowców PAN

Znamy wszystkich laureatów Nagrody Nobla 2021. Decyzje komitetu skomentowali eksperci Polskiej Akademii Nauk w dziedzinach, w których zostały przyznane nagrody.

Nobel www2

Nobel Prize © C. K. Koay, Flickr

Medycyna i fizjologia

Nagroda Nobla z dziedziny medycyny i fizjologii trafi do Davida Juliusa z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco oraz Ardema Patapoutiana z Scripps Research za „odkrycie receptorów temperatury i dotyku”. Decyzję Komitetu Noblowskiego skomentował dr Ali Jawaid z Instytutu Biologii Doświadczalnej PAN:

„Nagroda Nobla w dziedzinie fizjologii w medycynie za rok 2021 ponownie rzuciła światło na starą jak świat neuronaukę, czyli receptory, impulsy i sygnalizację. Odkrycia dotyczące tego, w jaki sposób specyficzne receptory przekształcają bodźce mechaniczne i cieplne w impulsy elektryczne, są nie tylko postępowe pod względem koncepcyjnym, ale także wyjaśniają „babciną” radę, o której wszyscy słyszeliśmy – o masażu i paście chili leczących bóle stawów. Ci dwaj naukowcy zasługują na dodatkowe uznanie za wykorzystanie najprostszych modeli do odpowiedzi na niezwykle trudne pytania”.

Fizyka

Laureatami Nagrody Nobla z dziedziny fizyki zostali Syukuro Manabe z Princeton University i Klaus Hasselmann z Instytutu Meteorologii Maxa Plancka za „fizyczne modelowanie klimatu Ziemi, obliczenie zmienności i wiarygodne przewidywanie globalnego ocieplenia” oraz Giorgio Parisi z Sapienza Università di Roma za „odkrycie wzajemnego oddziaływania nieporządku i fluktuacji w złożonych układach fizycznych – od skali atomu po układy planetarne”.

„Werdykt szwedzkiej akademii podkreśla zakorzenienie aktualnej wiedzy o zmianach klimatu w najbardziej podstawowych badaniach geofizycznych i ścisłych analizach liczbowych z zakresu fizyki atmosfery i oceanologii” – podsumował prof. Paweł Rowiński, wiceprezes PAN.

Decyzję Komitetu Noblowskiego skomentował także prof. Krzysztof Pawłowski, dyrektor Centrum Fizyki Teoretycznej PAN:

„Byliśmy świadkami jednego z najbardziej zaskakujących werdyktów w dziejach nagrody Nobla z fizyki. Badania Giorgio Parisiego dotyczyły tzw. układów złożonych, czyli układów tak skomplikowanych, że nie jesteśmy w stanie, używając najsilniejszych nawet komputerów, obliczyć ściśle w jakim stanie taki układ będzie. Pewne własności można jednak przewidzieć w sposób przybliżony.

Wkład prof. Parisiego dotyczył zrozumienia, jaką rolę w takich układach może pełnić nieporządek, rozumiany w fizyce jako »odejście« od regularności, zepsucie symetrii w układzie, oraz problem »frustracji«. W dość abstrakcyjnych modelach prof. Parisi wykazał, jak nieporządek i frustracja przyczyniają się do powstawania nowych struktur, czasami wykazujących pewne regularności. Badania okazały się przydatne nie tylko w fizyce (głównie w odniesieniu do tzw. szkła spinowego), ale także biologii, matematyce, geologii czy w badaniu sieci neuronowych, zarówno sztucznych jak i tych prawdziwych.

Przykładem zaskakujących zastosowań jego teorii może być przewidzenie cykliczności zlodowaceń, faktu, że czapa lodowa pojawia się i znika w dość regularnych odstępach czasu”.

Chemia

Nagrodę Nobla z dziedziny chemii otrzymał Benjamin Lista z Institut für Kohlenforschung Maxa Plancka i Davida W. C. Macmillana z Princeton University za „rozwój asymetrycznej organokatalizy”.

„Wprowadzenie w 2000 roku tzw. organokatalizatorów do syntezy organicznej było koncepcyjną rewolucją. Odkrycie to zaowocowało opracowaniem nowych, bardziej efektywnych i bardziej ekologicznych metod syntezy leków i środków ochrony roślin. Jedną z zalet organokatalizy jest eliminacja problemu obecności śladowych ilości metali ciężkich np. w lekach” – skomentował prof. Daniel Gryko, dyrektor Instytutu Chemii Organicznej PAN.

Prof. Katarzyna Siuzdak z Instytutu Maszyn Przepływowych PAN opisuje przedmiot badań noblistów:

„Wiele ważnych reakcji zachodzi z udziałem katalizatorów, czyli takich związków, które nie ulegają samej reakcji, ale na nią wpływają – przyspieszają ją, zwiększają jej wydajność. Najbardziej znane katalizatory to metale (np. platyna, nikiel) i enzymy. Nagrodzeni naukowcy niezależnie od siebie zidentyfikowali nowy rodzaj katalizatorów – cząsteczki organiczne, które pozwalają na prowadzenie reakcji w sposób selektywny.

W chemii organicznej mamy do czynienia z chiralnością, tzn. niby te cząsteczki mają taki sam wzór chemiczny, ale są dla siebie odbiciem lustrzanym. Co najciekawsze, ta różnica wystarczy, by cząsteczki różniły się właściwościami, tak jak np. struktura limonenu: jeden pachnie jak cytryna, a drugi ma zapach sosnowy, podobny do terpentyny. Te katalizatory organiczne pozwalają na otrzymanie jednego konkretnego produktu, a nie mieszanki takich, które są dla siebie wzajemnym odbiciem. Ma to ogromne znaczenie dla wydajnej produkcji leków, w których często tylko cząsteczka o konkretnej orientacji w przestrzeni odpowiada za właściwości lecznicze. Te cząsteczki organiczne pozwolą na wydajną syntezę nowych związków chemicznych.

Dla przykładu, talidomid to lek, który otrzymywano i stosowano jako taką mieszankę dwóch leków. Wyglądają tak samo, ale to odbicia lustrzane. W latach 60. jeszcze nie wiedziano, że jeden ma działanie lecznicze, a drugi jest czynnikiem teratogennym i wpływa na DNA płodu. Dlatego wysoka selektywność jest tak ważna”.

Ekonomia

Nagroda Nobla z ekonomii trafiła do Davida Carda z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley za wkład empiryczny w ekonomię pracy oraz Joshuy D. Angrista z Massachusetts Institute of Technology i Gudio W. Imbensa z Uniwersytetu Stanforda za wkład metodologiczny w analizę związków przyczynowych. Badania przy pomocy metod naturalnych przeprowadzone przez Carda skomentował na Twitterze dr Wojciech Paczos z Instytutu Nauk Ekonomicznych PAN:

„W 1994 ten wynik był mocno szokujący: podwyższenie płacy minimalnej w New Jersey wcale nie obniżyło zatrudnienia. Dzisiaj jego autor został nagrodzony ekonomicznym Noblem: za opracowanie i wykorzystanie metody naturalnych eksperymentów do badania skutków polityk społecznych. (…) Współautor powyższego badania Alan Krueger, uważany za ojca metody, zmarł w 2019”.