От мозга до чёрных дыр: объявлены лауреаты самой масштабной научной премии

Награды были присуждены за достижения в физике, математике и биологии.

Фото Global Look Press

То самое изображение чёрной дыры, которого астрономы ждали десятилетиями.

Иллюстрация Event Horizon Telescope Collaboration.

Премия в области математики досталась Алексу Эскину.

Иллюстрация Pixabay.

Жировая ткань посылает мозгу сигналы, регулирующие пищевое поведение.

Фото Global Look Press.

Белок может выполнять свои функции, только если его молекула имеет правильную пространственную структуру.

Иллюстрация Rice University.

Понимание механизмов возникновения боли помогает в создании анальгетиков.

Фото Global Look Press.

Нейродегенеративные заболевания провоцируются, в частности, неправильным сворачиванием белков.

Иллюстрация Pixabay.

Стали известны имена лауреатов премии "Прорыв" (Breakthrough Prize) за 2020 год. Победители разделят между собой 21,6 миллиона долларов США (более 1,4 миллиарда рублей по текущему курсу).

В этом году присуждена одна награда по физике, четыре по биологии и одна по математике. Каждая из них составляет три миллиона долларов США (около 198 миллионов рублей по текущему курсу).

Также жюри присудило шесть премий "Новые горизонты" (New Horizons), которые вручаются за достижения в области физики и математики на ранних этапах карьеры. Каждая из этих премий составляет сто тысяч долларов США (около 6,6 миллиона рублей по текущему курсу).

Церемония награждения лауреатов состоится 3 ноября.

Кратко расскажем о работах, за которые присудили премию "Прорыв" 2020 года.

Премию в области фундаментальной физики присудили за первое изображение чёрной дыры.

Ну и дыра: премия по фундаментальной физике

Премию по фундаментальной физике разделят между собой 347 членов коллаборации Event Horizon Telescope. Они удостоены награды "за первое изображение сверхмассивной чёрной дыры, полученное с помощью объединения телескопов размером с Землю".

"Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) подробно рассказывали об этом достижении. Напомним, что астрономы получили первое в истории изображение чёрной дыры. Для этого они объединили в единую систему шесть радиотелескопов, расположенных в Испании, Антарктике, Чили, Мексике, на Гавайях и в континентальной части США. В результате получился единый супертелескоп с уникальным разрешением (способностью различать мелкие детали).

Такой инструмент позволил специалистам получить изображение чёрной дыры массой в 6,5 миллиарда солнц, расположенной в центре галактики М87.

Премия в области математики досталась Алексу Эскину.

Путь света: премия по математике

Награды в области математики удостоился Алекс Эскин (Alex Eskin) из Чикагского университета. Премия будет вручена ему "за революционные открытия в динамике и геометрии пространств модулей абелевых дифференциалов, включая совместное с Мариам Мирзахани доказательство "теоремы о волшебной палочке"".

Результат, полученный Эскиным в 2013 году в соавторстве с ныне покойной Мирзахани, без долгих объяснений могут оценить и понять лишь математики. Доказанная этими учёными теорема позволила решить множество давно поставленных задач.

Вот одна из них. Пусть в комнату с зеркальными стенами, полом и потолком под определённым углом проникает луч света от точечного источника. Зеркала считаются идеальными, то есть свет отразится от них бесконечное число раз. Означает ли это, что он в конце концов пройдёт через каждую точку в комнате?

Из открытий Эскина и Мирзахани вытекает следующий вывод. Пусть комната представляет собой призму (например, параллелепипед), а её основание – многоугольник с углами, величины которых являются рациональными числами. Тогда в помещении останется лишь конечное число неосвещённых точек.

Жировая ткань посылает мозгу сигналы, регулирующие пищевое поведение.

Жир командует мозгом: премия в области наук о жизни

Одна из четырёх присуждённых за 2020 год премий в области наук о жизни досталась Джеффри Фридману (Jeffrey Friedman) из Университета Рокфеллера и Медицинского института Говарда Хьюза. Он получит награду "за открытие новой эндокринной системы, через которую жировая ткань посылает мозгу сигналы, регулирующие потребление пищи".

Фридман выяснил, какую роль в регулировании нашей диеты играет лептин, выделяемый жировой тканью. Этот гормон вырабатывается, когда углеводы превращаются в новые жировые отложения. Низкий уровень лептина вызывает чувство голода.

Открытие Фридмана помогло учёным лучше понять биологическую природу ожирения. Сегодня терапия лептином помогает больным с липодистрофией – редкой, но очень тяжёлой формой диабета. Ожидается, что лекарства на основе лептина будут эффективными при лечении некоторых форм ожирения. Напомним, что от избыточного веса сегодня в мире страдает больше людей, чем от недоедания.

Белок может выполнять свои функции, только если его молекула имеет правильную пространственную структуру.

Красивая укладка: премия в области наук о жизни

Ещё одну премию за биологические исследования разделят Франц-Ульрих Хартль (Franz-Ulrich Hartl) из Института биохимии Общества Макса Планка и Артур Хорвич (Arthur Horwich) из Йельской школы медицины. Лауреаты будут награждены за "выявление функций молекулярных шаперонов в опосредовании сворачивания белка и предотвращения его агрегации".

Упомянутые биологи открыли механизм, позволяющий молекулам белков правильно складываться в третичную и четвертичную структуру. По мере старения организма эта система работает всё хуже, и некоторые молекулы белка принимают неправильную форму. Так закладывается почва для рака, а также нейродегенеративных заболеваний, в частности болезней Альцгеймера и Паркинсона.

Теперь специалисты ищут способы остановить или обратить вспять деградацию этой важной биологической системы.

Понимание механизмов возникновения боли помогает в создании анальгетиков.

Боль бытия: премия в области наук о жизни

Ещё одну "биологическую" премию за 2020 год получит Дэвид Джулиус (David Julius) из Калифорнийского университета в Сан-Франциско. Награда присуждена ему за "открытие молекул, клеток и механизмов, лежащих в основе ощущения боли".

Исследования Джулиуса касаются вопроса, откуда берётся боль, но затрагивают и смежные темы. Так, учёный установил, что ощущение жжения от острого перца и прохлады от ментола возникает не просто так: содержащиеся в них вещества действительно раздражают температурные рецепторы.

Работы учёного могут помочь медикам создать новые обезболивающие препараты, не вызывающие привыкания и других побочных эффектов.

Нейродегенеративные заболевания провоцируются, в частности, неправильным сворачиванием белков.

Клубок Ариадны: премия в области наук о жизни

Наконец, ещё одна премия в области наук о жизни присуждена Вирджинии Ман-И Ли (Virginia Man-Yee Lee) из Университета Пенсильвании. Учёный была удостоена награды "за обнаружение агрегатов белка TDP43 при лобно-височной деменции и боковом амиотрофическом склерозе, а также за выявление того, что различные формы альфа-синуклеина в разных типах клеток лежат в основе болезни Паркинсона и множественной системной атрофии".

Известно, что в нервной системе пациентов с болезнью Альцгеймера тау-белки сворачиваются в клубки. В 1991 году Ли предположила, что именно эти клубки и являются причиной неправильной работы нейронов. Биолог открыла подобные же образования у страдающих болезнью Паркинсона и боковым амиотрофическим склерозом. Позже Ли обнаружила, что молекулы, свёрнутые в клубки, могут "заражать" этим же недостатком нормальные белки. Так болезнь распространяется по центральной нервной системе.

Исследования лауреата изменили представления учёных о нейродегенеративных заболеваниях и дали человечеству надежду на разработку эффективных лекарств от этих недугов.

К слову, ранее "Вести.Наука" рассказывали о лауреатах 2019 и 2018 года, а также о том, за что присудили Специальную премию "Прорыв" по фундаментальной физике за 2019 год.