Читать онлайн «Журнал «Компьютерра» №37». Страница 7

Вот и хорошо. А то пришлось бы спасать свой биологический вид всякими искусственными манипуляциями вроде методов американской компании Microsort. Закоперщик сортировочного бизнеса использует проточную цитофотометрию - методику, позволяющую работать с клетками поштучно, оценивая по ходу дела содержание в них хромосомного материала оптическими способами. В результате удается создать обогащенные фракции спермы, обеспечивающие в одном случае 91-процентную вероятность рождения девочки, а в другом - 76-процентную вероятность рождения мальчика. Сейчас есть два мотива для применения метода: необходимость предотвращения сцепленных с X-хромосомой генетических заболеваний и возможность «балансирования» состава семьи - чтобы в ней были дети разного пола[Есть, правда, некоторые опасения, что используемое в методике облучение сперматозоидов ультрафиолетом может сказаться на потомстве. Причем эффекты от эпигенетических нарушений могут передаваться через поколения. - Д.Ш.].

А вот у шимпанзе (о полной расшифровке генома которого объявлено совсем недавно) дело с Y-хромосомой обстоит немного иначе. Общего предка мы имели около 6 млн. лет назад, и скорость эволюционного расхождения оценивается примерно в 5 млн. мутаций за миллион лет. Но если человек сохранил те гены в Y-хромосоме, которые не были защищены палиндромным резервированием, то у шимпанзе несколько из них пришли в нерабочее состояние. Так что разговоры о принципиальной возможности эволюционной утраты Y-хромосомы, видимо, не совсем уж беспочвенны.

Новейшие данные заставили пересмотреть и взгляды на функционирование X-хромосомы. Генетики привыкли думать, что у женщин одна из них инактивируется и присутствует в ядре клетки в виде плотного образования - так называемого полового хроматина. Его наличие или отсутствие, в частности, позволяет судебным медикам определить пол человека при исследовании клеток под микроскопом. Кстати, обратим внимание, что в соседних клетках может с равной вероятностью инактивироваться любая из X-хромосом - и та, что от матери, и та, что от отца. А ведь они все-таки разные, значит, из клеточного массива получается функциональная генетическая мозаика.

При более точном рассмотрении выяснилось, что вторая хромосома инактивируется не полностью. Результаты анализа, опубликованные в журнале Nature Лорой Каррел и Хантингтоном Уиллардом (Laura Carrel, Huntington F. Willard), показывают, что около 15% неравномерно распределенных по дублирующей Х-хромосоме генов остаются активными. Помимо этого «постоянного пула», избегать выключения способны еще до 10% разных генов. Причем степень их активности может сильно отличаться у разных женщин. Получается, что в каждой клетке работает не одна X-хромосома, а что-то около одной с четвертью, то ли с материнской ведущей, то ли с отцовской, то ли в такой генной конфигурации, а то ли в этакой. Раз Х-хромосома воплощает биологическую сущность женского начала, остается лишь сказать, что каждая женщина - немножко больше, чем просто женщина. А учитывая, что многоликая X-хромосома - это свыше тысячи важнейших генов, надо признать: известная сложность внутреннего мира, непредсказуемость и загадочность милых дам имеют серьезную молекулярную поддержку.

Нобелевский комитет в сто четвертый раз назвал имена лауреатов самой престижной премии за выдающиеся интеллектуальные достижения в области физики, химии и медицины. Денежное вознаграждение в каждой дисциплине составило 10 млн. шведских крон (около 1,3 млн. долларов).

Наука точности

В этом году Нобелевская премия по физике разделена пополам и присуждена за разные работы в области оптики, теоретическую и экспериментальную. Однако оба отмеченных исследования объединяет то, что они устанавливают предельные возможности многих физических измерений, которые, в свою очередь, определяют потенциал новейших технологий.

Половина премии отдана профессору Рою Глауберу (Roy Glauber) «за вклад в квантовую теорию оптической когерентности». Вторая половина поделена между американским ученым Джоном Холлом (John Hall) и немецким исследователем Теодором Хеншем (Theodor Ha..nsch) «за вклад в развитие точной лазерной спектроскопии, включая метод гребенки оптических частот».

Восьмидесятилетний патриарх Рой Глаубер [1] отмечен за свои достижения еще шестидесятых годов прошлого века, когда ему удалось применить квантование электромагнитного поля для корректного описания процессов поглощения и испускания света. Эти работы дали теоретический базис новым оптическим наблюдениям и легли в основу квантовой оптики.

В начале прошлого века благодаря работам Макса Планка и Альберта Эйнштейна стало понятно, что свет в ряде случаев нужно описывать как поток частиц - фотонов или квантов энергии. Долгое время эти представления противоречили классической волновой электродинамике Джеймса Максвелла, что получило известность как корпускулярно-волновой дуализм.

Это глубокое противоречие было разрешено лишь после Второй мировой войны в результате создания квантовой электродинамики, легшей в основу физики элементарных частиц. Однако для описания оптических явлений квантовая электродинамика долго оставалась невостребованной. Лишь с появлением чувствительных фотодетекторов, способных регистрировать отдельные фотоны, и лазеров, генерирующих когерентный свет, статистические свойства которого резко отличаются от свойств света традиционных тепловых источников, в оптике возникли проблемы. В конце пятидесятых были проведены первые эксперименты, которые уже нельзя было объяснить при классическом понимании электромагнитного поля (хотя даже для описания работы лазера его вполне достаточно).

Проблемы были решены вместе с созданием квантовой оптики, объяснившей статистические закономерности оптических измерений, которые носят квантовую природу. В числе прочего законы квантовой оптики устанавливают предел точности экспериментов, ограниченный принципиально непреодолимыми квантовыми шумами электромагнитного поля.

Начиная с семидесятых годов квантовая оптика лежит в основе большинства работ, позволяющих прикоснуться к фундаментальным основам самой квантовой теории. А в последние годы именно благодаря успехам квантовой оптики появилась квантовая криптография, которая кодирует секретную информацию в состояниях отдельных фотонов, передаваемых по обычному оптоволокну.

Два других лауреата - Джон Холл [2] и Теодор Хенш [3] - много лет успешно работали над созданием лазеров с предельно высокой стабильностью частоты. Их детища послужили технической основой для многих сверхточных физических измерений. Например, в 1983 году был введен новый эталон метра, который определили, постулировав точное значение скорости света и тем самым жестко привязав эталон длины к эталонному времени цезиевых атомных часов. Благодаря усилиям этих ученых точность измерения частоты удалось довести до пятнадцати знаков.

Выдающееся достижение Холла и Хенша последних лет - метод гребенки оптических частот - позволил «привязать» оптические частоты излучения лазеров порядка 1015 Гц к цезиевому эталону времени, работающему с частотой 9,2 ГГц (разница в пять порядков по частоте создавала огромные технические проблемы). Линейчатый спектр лазерных импульсов похож на частую и острую гребенку, которая покрывает весь видимый спектр (что и дало название методу). Хитрый трюк позволяет получить из гребенки биения радиочастоты и сравнить их с цезиевым эталоном. Благодаря этому, точно вычисляется частота каждого из ее зубьев. Этот элегантный метод уже позволяет выпускать коммерчески доступные эталонные излучатели, умещающиеся на лабораторном столе. Дальнейшее развитие метода и переход к аттосекундным импульсам обещает в ближайшие годы повышение точности еще на три порядка и достижение рентгеновского диапазона энергий.

История учит, что рост точности измерений часто ведет к новым физическим открытиям и технологическим прорывам. Работы Холла и Хенша заложили основу для новой проверки фундаментальных физических законов. Теперь стал возможен немыслимый ранее поиск анизотропии пространства, отличий в свойствах вещества и антивещества, возможных вариаций фундаментальных физических постоянных.

Обмен как двигатель прогресса

Премия по химии разделена между французским ученым Ивом Шовеном (Yves Chauvin) и американцами Робертом Груббсом (Robert Grubbs) и Ричардом Шроком (Richard Schrock) - «за развитие метода метатезиса в органическом синтезе».

Работы лауреатов нынешнего года внесли ключевой вклад в превращение метатезиса, то есть химических реакций обмена, в одно из важнейших направлений современной органической химии. Эти реакции позволяют легко синтезировать огромное количество новых органических веществ - от лекарств и гербицидов до сверхпрочного пластика.