Каждый год в начале октября все, кто хоть немного интересуется происходящим в науке, ждут объявления имен ученых, которые удостоились самой престижной научной премии - Нобелевской. Однако Нобелевка - не единственная награда, которую исследователи в разных областях могут получить за свои открытия, причем многие альтернативные призы сравнимы с ней по сумме вознаграждения. Одна из таких премий, которую иногда называют "азиатской Нобелевской" - это премия Шоу.
Несмотря на свое обманчиво-английское название, эта премия была учреждена в 2002 году гонконгским медиамагнатом и меценатом Ран Ран Шоу, и начиная с 2004 года ее лауреатами ежегодно становятся ученые, занимающиеся исследованиями в области астрономии, математики, а также наук о жизни и медицины. Денежная составляющая премии Шоу равна одному миллиону американских долларов, так что приз является хорошим подспорьем для математиков и астрономов, которые Нобелевку не могут получить в принципе (хотя астрономы иногда "выкручиваются", получая Нобелевские премии по физике). Имена лауреатов премии объявляют в июне, а ее вручение проходит в сентябре того же года.
Как указано на сайте премии, ее лауреатами становятся "люди, вне зависимости от их расовой, национальной или религиозной принадлежности, совершившие значимое научно-техническое открытие и оказавшие положительное влияние на жизнь человечества". С 2004 года награды удостоились 43 исследователя из 12 стран - хотя большая часть лауреатов, как водится, имеют американское гражданство.
Россияне впервые попали в список обладателей премии в 2008 году - математики Владимир Арнольд и Людвиг Фаддеев получили награду за свой вклад в развитие математической физики. В 2011 году граждане России лауреатами не стали, хотя один из победителей, Руслан Меджитов - выходец из бывшего СССР (впрочем, с 1994 года он работает в Йельском университете). Итак, кому же из ученых досталось почетное признание, подкрепленное крупным денежным бонусом?
Лауреатами в области астрономии стали итальянец Энрико Коста (Enrico Costa) и американец Джеральд Фишман (Gerald Fishman). Награду ученым принесли их работы по исследованию вспышек гамма-излучения, или гамма-всплесков. Эти события представляют собой выбросы преимущественного жесткого электромагнитного излучения, происходящие в результате взрывных процессов. Источником гамма-всплесков могут быть массивные звезды, которые коллапсируют с образованием нейтронной звезды или черной дыры, или пара сливающихся нейтронных звезд, и происходящие взрывы являются самыми мощными во Вселенной.
Гамма-всплески были случайно открыты в конце 1960-х годов американскими спутниками серии Vela, которые наблюдали за выполнением Советским Союзом договора 1963 года о частичном запрещении испытаний ядерного оружия. Аппараты должны были регистрировать выбросы рентгеновского и гамма-излучения, происходящие при взрыве ядерных бомб.
В июле 1967 года спутники засекли две вспышки гамма-излучения, характеристики которых не походили на характеристики выбросов, происходящих при разрыве бомбы. Чуть позже еще несколько подобных событий зарегистрировали спутники Vela, на которых было установлено более совершенное оборудование. Проанализировав 16 вспышек, специалисты знаменитой Лос-Аламосской национальной лаборатории исключили их земное происхождение и в 1973 году представили описание нового научного феномена в статье в журнале Astrophysical Journal.
Долгое время природа гамма-всплесков оставалась неясной, так как у ученых было недостаточно фактических данных об этих событиях. Ситуация изменилась в 1991 году, когда была запущена орбитальная обсерватория Комптона (Compton Gamma Ray Observatory), оснащенная, в частности, прибором под названием BATSE (Burst and Transient Source Experiment - инструмент для исследования вспышек и транзиентных событий). При помощи наблюдений, выполненных BATSE, астрономы установили, что гамма-всплески равномерно распределены по космическому пространству и, следовательно, источники этих событий не "привязаны" к Млечному Пути, а удалены от нашей Галактики на очень значительное расстояние. Джеральд Фишман был ведущим исследователем эксперимента BATSE.
Однако причины, приводящие к появлению гамма-всплесков, оставались неясными. Этот вопрос был частично решен после запуска в 1996 году спутника BeppoSAX, который впервые смог определить точное местоположение вспышки гамма-излучения. Наблюдения этого события в других диапазонах при помощи наземных телескопов позволили подтвердить гипотезу о том, что гамма-всплески могут порождаться при взрывах сверхновых. Созданием BeppoSAX руководил Энрико Коста.
Награду в области медицины разделили трое ученых: Джулс Хоффман (Jules Hoffmann) из Люксембурга, Брюс Бетлер (Bruce Beutler) из США и уже упоминавшийся Руслан Меджитов, родившийся в Таджикистане, а сейчас работающий в Йеле. Лауреаты удостоились премии за исследование врожденного иммунитета - способности организма распознавать и атаковать болезнетворные агенты и чужеродные объекты. В отличие от приобретенного иммунитета эта система реагирует на вторжение опасных патогенов не специфически.
Система врожденного иммунитета эволюционно более древняя, чем система приобретенного, и она является основной, например, у растений, грибов и насекомых. У млекопитающих более существенную роль играет приобретенный иммунитет (благодаря которому, в частности, "работают" прививки), однако нарушения в работе врожденного иммунитета приводят к очень тяжелым последствиям для здоровья, которые невозможно преодолеть без интенсивного медицинского вмешательства.
Тот факт, что насекомые защищаются от патогенов только при помощи системы врожденного иммунитета, позволяет изучать принципы ее работы, используя один из самых популярных у биологов модельных объектов - муху-дрозофилу Drosophila melanogaster. Мутации, приводящие к нарушениям работы иммунитета у мух, можно легко получить в лаборатории, а их последствия удобно изучать. Джулс Хоффман, исследовал одну из таких мутаций, которая не дает дрозофилам бороться с грибами-паразитами Aspergillus fumagatus. Организм мух, несущих эту мутацию, не вырабатывает белок, который в норме борется с грибами.
Хоффман выяснил, что отсутствие синтеза этого белка связано с нарушением в работе двух других белков, один из которых ответственен за развитие реакции воспаления, а второй, под названием Toll, необходим для правильного расположения различных частей тела у эмбриона. Участие этого белка в обеспечении работы врожденного иммунитета стало неожиданностью для ученых, и некоторые специалисты решили проверить, а не задействован ли Toll в функционировании системы врожденного иммунитета и у человека.
Одним из тех, кто занялся выяснением этого вопроса, был Руслан Меджитов (многие его работы на эту тему выполнены в соавторстве с Чарльзом Дженуэем (Charles Janeway), но к моменту вручения премии Дженуэй скончался). Меджитов и Дженуэй нашли у людей гомолог белка Toll - он называется TLR (Toll-like receptor - толл-подобный рецептор). Молекулы TLR расположены на поверхности некоторых типов клеток крови, которые как раз и отвечают за врожденный иммунитет. Ученые выяснили, что при объединении TLR в кластеры в этих клетках запускается синтез молекул цитокинов, которые инициируют реакцию воспаления и активируют еще ряд действий, помогающих организму бороться с патогенами.
Но как именно молекулы TLR опознают болезнетворные агенты, оставалось непонятным вплоть до появления работ Брюса Бетлера, который выяснил, что они реагируют на определенные молекулы, присутствующие на поверхности микроорганизмов. Эти молекулы называются липополисахаридами и представляют собой "гибриды" из молекул сложного сахара и липида, которые "торчат" из клеток бактерий. Кроме того, Бетлер еще раз, но другими методами доказал важность TLR в работе врожденного иммунитета.
В области математики премия была присуждена греку Деметриосу Христодулу (Demetrios Christodoulou) и американцу Ричарду Гамильтону (Richard Hamilton) за их "инновационные работы по использованию дифференциальных уравнений в частных производных в римановой и псевдоримановой геометрии и их применению в общей теории относительности и топологии”.
Исследования Христодулу внесли существенный вклад в геометрию пространства-времени и теорию дифференциальных уравнений. Гамильтон является автором теории потоков Риччи на римановых многообразиях. Именно эти потоки стали главным инструментом доказательства гипотезы Пуанкаре, выполненного российским математиком Григорием Перельманом. Примечательно, что Перельман отказался от приза в миллион долларов от института Клэя как раз из-за того, что институт проигнорировал заслуги Ричарда Гамильтона в создании необходимой теоретической базы.
Разумеется, награда сама по себе, даже очень крупная, не является главным стимулом для ученых - эти люди делают свою работу просто потому, что им интересно. Однако денежное поощрение, во-первых, никогда не бывает лишним, а во-вторых, поднимает статус исследователя среди его коллег и потенциальных сотрудников - очевидно, что в лабораторию к лауреату той или иной престижной премии будут стремиться попасть самые перспективные молодые специалисты. Так что остается только пожелать, чтобы премий, подобных премии Шоу, вручаемых за действительно выдающиеся достижения, было бы побольше.