Жил бүрийн аравдугаар сар бол дэлхийн шинжлэх ухаан, уран зохиол, хүмүүнлэгийн ертөнцийн хамгаас догдлом үе билээ. Энэ бол хүн төрөлхтөн өнгөрсөн жилийн турш “оюун санааныхаа хил хязгаарыг хэр их ахиулсан бэ?” гэх асуултын хариугаа сонсдог мөч. Шведийн Стокгольм болон Норвегийн Осло хотуудаас цацагдах мэдээ залуу судлаачид, оюутан, багш, мэргэжилтнүүдэд урам зориг өгдөг билээ.

Манай редакц уламжлал ёсоор жил бүрийн Нобелийн шагналтнуудын судалгааг танилцуулдаг нийтлэлээ энэ удаа хоёр хэсэгт хуваан хүргэхээр бэлдлээ. Эхний хэсэгт байгалийн шинжлэх ухааны буюу физик, хими, анагаах ухааны шагналтнуудын нээлтийг, хоёр дахь хэсэгт бичээч Пүрэвдорж нийгмийн шинжлэх ухааны буюу эдийн засаг, энх тайван, уран зохиолын салбаруудыг онцлон тайлбарлах болно.

Ингээд шинжлэх ухааны түүхэнд шинэ бүлэг нээсэн, 2025 оны байгалийн шинжлэх ухааны Нобелийн шагналуудыг хамтдаа сонирхоцгооё.

Өнгөрсөн жилүүдийн Нобелийн шагналтнуудтай танилцах:

Нобель 2023-ийн эзэд: ХЭН, ЯАГААД?

Нобель 2024-ийн эзэд: ХЭН? ЯАГААД?


Физиологи буюу Анагаах ухаан

Нэр томьёоны тайлбар

Аутоиммуны өвчин

Дархлаа тогтолцоо бидний биед орж ирэх гаднын дайснууд буюу бактери, вирустэй тулалддаг. Гэтэл заримдаа өөр лүүгээ дайрах нь бий. Энэ үед үүсэх эмгэгийг аутоиммуны өвчин гэдэг. Ингэж өөр лүүгээ дайрснаас болж чонон хөрвөс, үе мөчний үрэвсэл (ревматоид артрит), чихрийн шижин I-р хэлбэр гэх мэт олон өвчин бий болдог аж.

Т эсүүд

Т эсүүд нь дархлааны системийн хамгийн чухал “цэргүүдийн” нэг бөгөөд бидний биеийг халдвараас хамгаалж, гаднын эсүүдийг таньж устгадаг цагаан эсийн нэг төрөл юм.

Судалгааг энгийнээр

Дархлааны тогтолцоо нь бидний биеийн тагнуулч, командлагч бас довтлогч. Өдөр бүр биднийг мянга мянган төрлийн бактери, вирусээс хамгаалахдаа тэд нэгэн чухал даалгавар хүлээдэг ба энэ нь гаднын дайснаа устгахын зэрэгцээ өөрийн эд, эрхтнийг гэмтээхгүй байх юм. Хэрвээ дархлаа өөрийн эсийг дайсан хэмээн андуурвал аутоиммуны өвчин үүснэ. Харин өөрийн эсрэг довтлохгүй байх чадварыг тэвчил (tolerance) гэж нэрлэдэг.

Дархлааны Т эсүүд тимус буюу сэрээ булчирхай дотор боловсрохдоо “шалгалт” өгдөг. Өөрөөр хэлбэл Т эсүүд өөрийн биеийн болон гаднын уургуудыг ялгах чадвараа шалгуулдаг хэрэг. Хэрвээ Т эс өөрийн уурагтай хэт хүчтэй холбогдвол “шалгалтдаа унаж” устгагдах ба үүнийг төвийн тэвчил (central tolerance) гэнэ.

Гэвч энэ шалгалт Т эсүүдийн мэдлэгийг бас яг сайн шалгаж чаддаггүй. Учир нь сэрээ булчирхайнд бүх төрлийн уураг байхгүй шүү дээ (жишээ нь, нүд, тархи, үржлийн эсийн уураг). Тиймээс зарим Т эсүүд хэдий шалгалтад тэнцсэн боловч уургийг андуурах эрсдэлтэй. Ийм нөхцөлд хоёр дахь шатны хамгаалалт буюу захын тэвчил (peripheral tolerance) ажилладаг. Энэ нь цус, тунгалгийн зангилаа, арьс, элэг зэрэгт явагдаж, өнөөх эсүүдийг дахин хянаж, өөрийн эс рүүгээ дайрахаас сэргийлдэг аж.

1980-1990-ээд онд японы эрдэмтэн Шимон Сакагаүчи хулганад хийсэн туршилтаараа дархлаанд яг ийм хяналтын үүрэгтэй тусгай төрлийн Т эс байдгийг нотолжээ. Сэрээ булчирхайг нь авсан хулганад дархлаа хэт идэвхжиж, эд эрхтнээ гэмтээж байсан ч, эрүүл хулганаас тодорхой төрлийн Т эсийг шилжүүлэн тарихад дархлааны урвал зогсож байв. Тэрээр эдгээр эсийг CD4 ба CD25 уураг илэрхийлдгийг тогтоож, 1995 онд тэднийг зохицуулах Т эс (regulatory T cell, Treg) хэмээн нэрлэсэн байдаг.

Хожим Мэри Э. Бранкоу ба Фред Рамсделл “scurfy mouse” хэмээх мутант хулганад ижил төстэй эмгэг илрүүлж, шалтгааныг нь FOXP3 хэмээх генийн гэмтлээс үүдэлтэйг тогтоосон. Дараа нь тэд хүн дээрх IPEX хэмээх ховор аутоиммун өвчний шалтгаан мөн FOXP3 мутацитай холбоотой болохыг баталсан юм. Ингэснээр Сакагаүчигийн нээсэн зохицуулах Т эсүүд ба Бранкоу, Рамсделл нарын илрүүлсэн FOXP3 ген хоёр хоорондоо холбогдож, нэгэн цогц тайлбарыг шинжлэх ухаанд өгсөн юм. Тэр бол: FOXP3 ген нь зохицуулах Т эсийн хөгжлийг удирддаг чухал үүрэгтэй бөгөөд FOXP3 байхгүй бол зохицуулагч Т эс бүрэлдэхгүй, улмаар дархлаа хяналтаа алдаж, өөрийн эд эс рүү дайрна.

Ач холбогдол

FOXP3-Treg-ийн уялдаа нь дархлааг молекулын түвшинд удирдах шинэ эмчилгээний үүд хаалгыг нээж буй. Аутоиммун өвчний үед FOXP3-ийн үйл ажиллагааг идэвхжүүлж, зохицуулах Т эсүүдийг нэмэгдүүлснээр дархлааг “тайвшруулах” боломжтой бол хавдрын үед эсрэгээр нь FOXP3-г дарангуйлж, дархлааг дахин идэвхжүүлэн хавдрын эс рүү чиглүүлэх боломжтой. Мөн эрхтэн шилжүүлэн суулгах эмчилгээнд Treg эсийг ашиглан дархлааны урвалыг “тайвшруулж”, шилжүүлсэн эрхтний тэвчлийг нэмэгдүүлж болох нь ээ.

шууд дамжуулалт

Ташрамд дурдахад Тэнгэр телевиз энэ жилийн Нобелийн шагналтнуудыг зарлах үйл ажиллагааг албан ёсны эрхтэйгээр шууд дамжуулж буй.

Хими

Судалгааг энгийнээр

Хэрвээ химийн ертөнцийг орон сууцтай зүйрлэвэл, энэ жилийн нээлт бидэнд шинэ өрөөнүүд тохижуулж өгсөнтэй адил. Эрдэмтдийн бүтээсэн шинэхэн материал нь дотроо хонгил, хөндий бүхий нарийн инженерчилсэн “байшингууд” бөгөөд молекулууд тэдгээрийн хооронд чөлөөтэй орж гарч чаддаг. Гэсэн ч энэ бүтэц гаднаасаа хатуу, тогтвортой, яг л бетон байшин шиг харагдаг. Энэ гайхамшигт бүтцийг металл-органик хүрээ буюу MOF гэж нэрлэнэ. Яг л жижиг хайрцаг дотор бүхэл бүтэн хотыг багтаасан мэт ганцхан грамм MOF нь дотроо хөл бөмбөгийн талбайтай тэнцэх хэмжээний талбай агуулж чадна.

Саяхныг хүртэл эрдэмтэд металл болон органик нэгдэл хамт тогтвортой бүтэц үүсгэх боломжгүй гэж үздэг байв. Металл нэгдэл нь хатуу, цахилгаан цэнэгтэй ионуудын талст буюу яг л цементэн хана шиг нягт бүтэцтэй. Харин органик молекулуудыг модон банз мэт. Цементэн ханыг модон банзаар холбоод байшин барина гэвэл хэсэгтээ тогтох ч даралт болон дулааны нөлөөгөөр дорхноо нурна. Химийн хувьд ч тэр ион холбоо бүхий металл нэгдэл ба ковалент холбоо бүхий органик нэгдэл хоёрын хооронд тогтвортой холбоо үүснэ гэдэг нь бараг боломжгүй. Иймээс металл болон органик нэгдлийг холбох оролдлого нь логикийн хувьд зөрчилтэй зүйлд тооцогдож байв.

Ричард Робсон

Харин Австралийн эрдэмтэн Ричард Робсон энэ ойлголтыг анх сорьсон эрхэм юм. Тэр металлын ион (жишээ нь Cu²⁺)-ыг “тулгуур” болгож, түүнтэй олон чиглэлд холбогдох чадвартай органик молекул ашиглав. Түүний сонгосон 4,4′-бипиридин нь хоёр үзүүртээ азотын атомтой тул хоёр талаараа метал нэгдэлтэй холбогдох гүүрний үүрэг гүйцэтгэнэ. Ингэснээр зэсийн ион болон 4,4′-бипиридин холбогдож өөрөө өөрийгөө зохион байгуулсан талст бүтэц бий болжээ. Энэ бүтэц нь дотроо олон хөндий, нүх сүв бүхий бүтэцтэй байсан бөгөөд ингэснээр хатуу талст дотор ашигтай хоосон орон зай бий болгох боломжтой гэдгийг анх удаа туршилтаар баталсан юм.

Сусумү Китагава

Робсоны бүтээсэн бүтэц эмзэг бөгөөд ус, хийтэй харилцан үйлчлэлд орвол задрах хандлагатай байв. Харин Японы эрдэмтэн Сусумү Китагава энэ сул талыг нь засаж, илүү тогтвортой хүрээ бүтээжээ. Тэрээр кобальт, никель, цайр зэрэг металлыг органик нэгдэлтэй холбож, дундуураа нээлттэй суваг бүхий гурван хэмжээст MOF бүтээсэн юм. Энэ MOF нь хий (азот, метан, хүчилтөрөгч) болон ус орж гарсан ч хэлбэрээ хадгалж чаддаг онцлогтой.

Омар Яги

Уг бүтцийг улам төгөлдөржүүлсэн нэгэн эрхэм бол АНУ-ын эрдэмтэн Омар М. Яги. Тэрээр “ретикуляр хими” хэмээх шинэ салбарыг үндэслэж, металл зангилаа (metal node) болон органик холбоос (organic linker)-ыг геометрийн дагуу холбох зарчим боловсруулснаар энэ шинэ төрлийн бүтцэд зураг төсөл боловсруулж өгсөн гэсэн үг. Эдгээр холбооснууд яг л “гүүр” шиг ажиллаж, материалын доторхыг нь нарийн хянах боломжийг бий болгожээ.

Үр дүнд нь ердөө хэдхэн грамм материал дотор хөл бөмбөгийн талбайны хэмжээтэй талбай агуулагдаж, 300°C хүртэл халсан ч нурж унахгүй бүтэц бий болов. Энэ нь анх удаа материалын нүхний хэмжээ, дотоод химийн бүтэц, гадаргуугийн шинж чанарыг нь хүссэнээрээ тохируулан “зохион бүтээх” боломжтой гэдгийг баталсан юм. Гарцаагүй уг нээлт уур амьсгалын өөрчлөлтийн эсрэг олон төрлийн үйл ажиллагаанд ашиглаж болохуйц чухал судалгаа ажээ.

Ач холбогдол

Энэхүү шинэ бүтэц агаараас усны уурыг шингээхэд ашиглагдаж болох бөгөөдингэснээр ундны усны хомсдолтой бүс нутагт усны үүсвэр болж чадах юм. Мөн зарим төрлийн MOF нүүрстөрөгчийн давхар ислийг сонгомлоор барьж, үйлдвэр, станцын яндангаас хүлэмжийн хийг шууд шүүж, уур амьсгалын өөрчлөлттэй тэмцэхэд ашиглах боломжтой.

MOF-ийн нүх сүвэнд каталитик хэсгүүд буюу идэвхтэй төвүүдийг суулгаж өгснөөр PFAS зэрэг бохирдолыг задалж, усанд үлдсэн хорт нэгдлийг устгах боломжтой. Үүгээр ч зогсохгүй зарим төрлийн MOF нь антибиотикийн үлдэгдлийг химийн урвалаар задалж, бохир усыг молекулын түвшинд цэвэрлэж хүртэл чадна.

Шууд дамжуулалтыг энд дарж үзээрэй.

физик

Судалгааг энгийнээр

Квант физик бол байгаль ертөнцийн үл үзэгдэх хууль. Тэр хууль атом, электрон, фотон зэрэг бичил бөөмсийн түвшинд ажилладаг. Харин энэ жилийн Нобелийн шагналын эзэд 1980-аад онд хийсэн туршилтаараа “атомын ертөнцийн дүрмийг том системд” буюу макро түвшинд хэрэгжих боломжтойг баталлаа. Өөрөөр хэлбэл, тэдний туршилт бидэнд квант хуулиуд бидний гарт баригдах төхөөрөмж дотор ажиллах боломжтой гэдгийг нотолсон юм.

Тэд хоёр супер дамжуулагчийг нимгэн тусгаарлагч давхаргаар салгасан Жозефсоны зангилаа бүтээжээ. Энэ орчинд электронууд хоёр хоёроороо нэгдэж, бүгд нэгэн зэрэг, нэг хэмнэлд хөдөлдөг аж. Үүнийг “куперийн хос” гэж нэрлэдэг. Энэ хэлхээ анх тэг хүчдэлтэй буюу тогтвортой байсан ч, заримдаа квантын нууцлаг дүрмийн дагуу хана нэвт гарч гэнэт хүчдэл үүсгэдэг байна. Энэ үзэгдлийг квант туннел гэдэг бөгөөд физикийн ертөнцийн хамгийн итгэмээргүй үзэгдлийн нэг. Өмнө нь ийм зүйл зөвхөн ганц бөөмд л ажиглагддаг гэж үздэг байсан бол энэ жилийн Нобелийн шагналын эзэд үүнийг олон тэрбум электроноос бүрдсэн системд анх удаа туршиж харуулсан хэрэг.

Квант физикийн тухай унших

Түүнчлэн тэд системийн энерги тасралтгүй биш, тодорхой “шаталсан түвшинд” өсөж, буурдгийг тогтоожээ. Үүнийг энергийн квантчлал гэж нэрлэдэг бөгөөд өөрөөр хэлбэл, атом зөвхөн тодорхой хэмжээний энерги (фотон) шингээж чаддаг шиг, том системүүд ч энергиэ тасралтгүй бус, тодорхой шаталсан түвшнүүдээр л авч бас өгч чаддаг гэсэн үг юм.

Хэдийгээр энэхүү туршилт 1980-аад онд хийгдсэн ч 2025 онд Нобелийн шагнал хүртсэн нь шинжлэх ухаанд цаг хугацааны шалгуур гэж байдгийн жишээ. Тухайн үед технологийн чадавх хангалтгүй байсан тул тус судалгааг бүрэн хэмжээгээр ашиглаж чадаагүй юм. Харин өдгөө квант инженерчлэл уг ажлыг “орчин үеийн квант электроникийн эхлэл байжээ” хэмээн үнэлсэн нь энэ билээ.

Ач холбогдол

Тэдний судалгаа бол квант компьютерын гол тулгуур. Жон Мартинис яг л эл зарчмыг ашиглан анхны супер дамжуулагч квант бит (qubit) бүтээсэн аж. Эдгээр төхөөрөмжүүд аль хэдийн Google, IBM зэрэг компанийн лабораториудад ашиглагдаж, уламжлалт компьютероос хэдэн зуу дахин хурдан тооцоолол хийх туршилтуудад хэрэглэгдэж байна.

Мөн энэхүү технологи зөвхөн тооцооллоос гадна квант мэдрэгч (quantum sensors), соронзон орны нарийвчлалтай хэмжилт, эмнэлгийн дүрс оношилгоо, сансрын холбоо зэрэг олон салбарт ашиглагдах боломжтой.

шууд дамжуулалт