Pentru ce s-au acordat Premiile Nobel pentru știință în 2025?22 min read

Cercetări care au schimbat înțelegerea despre sistemul imunitar, experimente care au dus fizica cuantică în lumea tangibilă și materiale făcute de la zero care pot capta extrem de eficient alte molecule sunt descoperirile științifice premiate de Academia Nobel în 2025.

Pe lângă discuțiile interminabile despre obsesia lui Trump cu Nobelul pentru Pace și a celor în care românii sunt indignați sau fac glume pe seama candidaturii eterne a lui Cărtărescu, Academia Nobel a premiat, și în 2025, unele dintre cele mai semnificative descoperiri ale ultimelor decenii din medicină, fizică și chimie.

Dacă anul trecut au existat controverse pentru că două din cele trei premii științifice au fost acordate pentru descoperiri care au avut legătură cu inteligența artificială, anul acesta premiile s-au reorientat către realizări mai clasice pentru domeniile respective–- dar în niciun caz mai puțin relevante.

Am strâns, mai jos, poveștile, știința și contextul din spatele realizărilor pentru care s-au acordat premiile Nobel din cercetare din 2025.

Mary E. Brunkow, Fred Ramsdell și Shimon Sakaguchi. Niklas Elmehed/Nobel Prize Outreach

Nobelul pentru Medicină: cum se apără organismul de propriile celule imunitare

Până acum câteva decenii, se credea că sistemul imunitar funcționează într-un mod simplu: pornește atunci când trebuie să combată o infecție și se oprește după ce pericolul a fost neutralizat. Iar explicația pentru bolile autoimune era că acestea apăreau când anumite celule imunitare, precum celulele T, scăpau de sub controlul sistemului imunitar, mai exact a timusului – organul în care acestea sunt produse.

Premiul Nobel pentru Medicină din 2025 a fost împărțit de Shimon Sakaguchi (Japonia), Mary E. Brunkow și Fred Ramsdell (Statele Unite), pentru descoperiri care au demonstrat, însă, că sistemul imunitar este mult mai dinamic și  au schimbat fundamental înțelegerea asupra modului în care funcționează. // Detalii pe nobelprize.org //

Cercetările celor trei au creat conceptul de „toleranță imunitară periferică” – adică faptul că sistemul imunitar, pe lângă rolul principal de protecție a organismului, reglementează și reacțiile imun care pot fi fi dăunătoare.

Experimente desfășurate pe șoareci au arătat că, atunci când timusul – celulele T – este extras, șoarecii în cauză încep să sufere de boli autoimune, tocmai pentru că organul nu mai putea controla celulele în cauză.

La mijlocul anilor 1990, Shimon Sakaguchi, cercetător la Universitatea din Osaka, a dus aceste experimente și mai departe: a transplantat celule T de la șoareci sănătoși la unii fără timus, și a observat că cei din urmă căpătau astfel protecție împotriva bolilor autoimune.

Acest lucru nu avea sens conform teoriei clasice, așa că Sakaguchi a propus ipoteza că timusul produce, de fapt, mai multe tipuri de celule T, cu roluri diferite – unele cu scopul direct de a suprima și controla alte celule imune care devin prea agresive.

Într-un studiu din 1995, //„ Immunologic self-tolerance maintained by activated T cells expressing IL-2 receptor alpha-chains (CD25). Breakdown of a single mechanism of self-tolerance causes various autoimmune diseases ”, nih.gov // Sakaguchi a arătat că celulele T pot fi clasificate după combinațiile de proteine de la suprafața acestora, precum CD4 sau CD25, și că există o categorie aparte de celule T care reglează activitatea altor celule T prea agresive. Le-a numite celule T reglatoare, sau „Tregs”.

Însă descoperirile lui Sakaguchi nu au schimbat imediat consensul științific, fiind privite inițial cu scepticism. Asta până când Mary Brunkow și Fred Ramsdell, cercetători la compania americană Celltech Chiroscience, au făcut o altă serie de descoperiri, tot prin experimente pe șoareci.

Brunkow și Ramsdell studiau șoareci de laborator care aveau o mutație ciudată ce le făcea pielea solzoasă și care mureau după doar câteva săptămâni de viață, deoarece celulele T le atacau propriile organe. Ei au găsit cauza condiției într-o mutație a unei gene pe atunci necunoscute din cromozomul X, pe care au numit-o FOXP3.

Cei doi cercetători au investigat apoi o boală autoimună  a oamenilor, sindromul IPEX, și au demonstrat, într-un studiu publicat în 2001,//„Disruption of a new forkhead/winged-helix protein, scurfin, results in the fatal lymphoproliferative disorder of the scurfy mouse.”, europemc.org // că aceasta este provocată tot de o mutație, și tot în cromozomul X, la gena echivalentă de la oameni a FOXP3 – ceea ce însemna că gena juca, probabil, un rol în autoreglarea sistemului imunitar.

În scurt timp, Sakaguchi și alți cercetători au reușit să combine cele două descoperiri într-o teorie unitară: gena FOXP3 estea cea care controlează dezvoltarea și funcționarea celulelor T regulatorii descoperite de Sakaguchi. Ceea ce însemna că sistemul imunitar nu este util doar atunci când organismul se confruntă cu o infecție, ci este mult mai dinamic, folosind celule precum Tregs pentru a proteja constant și față de afecțiuni autoimune.

Descoperirile au avut un impact uriaș asupra medicinei, în special în domenii precum bolile autoimune sau transplantul de organe, pentru care s-au creat terapii care folosesc exact aceste mecanisme de reglare a sistemului imunitar. De asemenea, s-a descoperit și că multe tipuri cancer cooptează astfel de celule Tregs pentru a rezista sistemului imunitar, deschizând calea pentru tratamente mai eficiente care le dezactivează.

John Clarke, Michel Devoret și John Martinis. Niklas Elmehed/Nobel Prize Outreach

Nobelul pentru Fizică: mecanici cuantice în lumea tangibilă

Fizica și mecanica cuantică sunt printre domeniile cele mai dificil de înțeles pentru nespecialiști, mai ales pentru că multe dintre regulile și procesele lor nu au analog direct în lumea care poate fi observată cu ochiul liber.

Ei bine, Nobelul pentru Fizică din 2025, împărțit de cercetătorii americani John Clarke, Michel H. Devoret și John M. Martinis, a fost decernat tocmai pentru un experiment care a demonstrat că aceste reguli pot fi observate și în obiecte macroscopice,// Detalii pe nobelprize.org // și care ulterior a pus baza unor domenii precum computația cuantică.

Din momentul în care fizica cuantică a început să fie cooptată în consensul științific, în primele decenii ale secolului XX, a apărut o întrebare destul de importantă: care este bariera exactă dintre fizica clasică, cea pe care o observăm în jurul nostru, și mecanicile cuantice mult mai ciudate ale atomilor și particulelor microscopice?

La început, se bănuia că legile fizicii cuantice se aplică doar lumii microscopice. Însă această concluzie avea să se schimbe în laboratorul de fizică al profesorului John Clarke de la Universitatea Berkeley din California, unde, în anii 1980, împreună cu cercetătorul postdoctoral Michel Devoret și doctorandul John Martinis, acesta a creat un aparat experimental menit să se comporte ca un obiect cuantic.//„Nobel Prize: Quantum Tunneling on a Large Scale (Updated)”, aps.org //

Era vorba de un circuit electric integrat pe un cip, suficient de mare pentru a putea fi ținut în mână, format din supraconductori – materialele omniprezente în electronicele moderne, care permit curentului electric să circule fără rezistență – și o joncțiune Josephson. Aceasta din urmă este un sistem în care două bucăți de supraconductori sunt separate de un material izolator foarte subțire, dar care ar trebui să blocheze complet circulația curentului electric.

Fizicianul britanic care dă numele unui astfel de sistem, Brian Josephson, a câștigat el însuși Nobelul pentru Fizică în 1973,// Detalii pe nobelprize.org // pentru că a prezis că anumite perechi de electroni care apar în supraconductori, numite „perechi Cooper”, care pot trece prin această barieră și se „teleportează” printr-un proces numit tunelizare cuantică.

Clark, Devoret și Martinis au vrut să demonstreze că acest fenomen poate avea loc și într-un obiect tangibil. Așa că au reglat circuitul să se comporte oarecum asemănător unui atom artificial, cu miliarde de perechi Cooper în părțile supraconductoare și o joncțiune Josephson la centrul acesteia.

În mod normal, conform fizicii clasice, atunci când prin circuit a fost trecut un curent electric slab, acesta nu ar fi putut trece prin bariera izolatoare. Și totuși, cercetătorii americani au măsurat curenți slabi care au traversat bariera, ceea ce indica faptul că tunelarea cuantică a avut loc.

După ce au iradiat același circuit cu microunde, cei trei cercetători au mai demonstrat un alt proces cuantic, cuantizarea energiei, prin care valorile de energie ale unui electron pot sări direct între anume trepte fixe, în loc să poată atinge valorile dintre acestea – în acest caz, întreg circuitul s-a comportat în acest fel.

Acestea au fost primele experimente care au demonstrat fenomene cuantice în obiecte tangibile, iar pe baza lor s-au dezvoltat ulterior, printre altele, și calculatoarele cuantice. John Martinis chiar avea să conducă, ulterior, echipa Google care a creat procesorul cuantic Sycamore, primul care a reușit să efectueze un calcul care ar fi fost imposibil cu un supercomputer clasic.//„Quantum supremacy using a programmable superconducting processor”, nature.com //

Susumu Kitagawa, Richard Robson și Omar Yaghi. Niklas Elmehed/Nobel Prize Outreach

Nobelul pentru Chimie: materiale construite de la zero cu „buzunare” cât casa

În aproape întreaga sa istorie, omenirea a trebuit să se descurce cu materialele pe care le-a găsit în natură sau cu sintetice precum plastic sau ceramică, create prin procese care nu erau înțelese complet. Însă în ultimele decenii s-a produs o schimbare importantă de paradigmă: acum, cercetătorii pot dezvolta materiale practic de la zero, prin rearanjarea unităților fundamentale la nivelul moleculelor pentru a obține materiale cu proprietăți specifice.

Asta au făcut și câștigători  Nobelului pentru Chimie din 2025//Detalii pe nobelprize.org //: Susumu Kitagawa (Japonia), Richard Robson (Marea Britanie/Australia) și Omar M. Yaghi (Statele Unite/Iordania/Arabia Saudită). Cu distincția că ei nu au descoperit un material, ci o întreagă clasă de materiale, numită structuri metal-organice poroase (MOF), // De la metal-organic framework // astăzi folosite în multe tehnologii menite să rezolve probleme globale.

Ideea i-a venit lui Robson în timpul demonstrațiilor pe care le ținea studenților de la Universitatea din Melbourne, în anii 1970, în care folosea diverse sfere și bețe din lemn pentru a le arăta vizual structurile moleculelor. Robson s-a gândit dacă nu cumva ar fi posibil, în loc să ai doar atomi care sunt conectați prin legături chimice (structura clasică a unei molecule), în schimb să legi atomi de molecule întregi, și astfel să creezi structuri chimice tridimensionale inedite.

În cele din urmă, Robson a demonstrat că este posibil, în 1989,//„Infinite polymeric frameworks consisting of three dimensionally linked rod-like segments”, acs.org // atunci când a reușit să lege ioni de cupru de molecule organice. Rezultatul a fost un cristal tridimensional care era similar unui „diamant cu nenumărați pori”.

Acesta a fost prima structură metal-organică poroasă creată vreodată, însă era în același timp și foarte instabilă, ceea ce însemna că nu avea aplicabilitate în materiale reale. Dar descoperirea a inspirat și alți cercetători, care au încercat să creeze MOF-uri cu structuri stabile – iar doi dintre aceștia, Kitagawa și Yaghi, au și reușit în cercetări desfășurate în paralel.

Kitagawa a reușit nu doar să creeze un MOF stabil, dar a demonstrat și cum astfel de structuri permit unor gaze precum metanul sau oxigenul să treacă prin „porii” acestora fără să le distrugă. Și ulterior, a reușit să construiască și MOF-uri cu materiale flexibile,care își pot schimba forma atunci când absorb sau eliberează alte molecule. //„ Dynamic porous properties of coordination polymers inspired by hydrogen bonds ”, rsc.org //

Omar Yaghi a dus și mai departe conceptul și a creat structuri extrem de stabile, asemănătoare unor plase din ioni metalici, care erau atât de robuste încât puteau rezista unor temperaturi foarte ridicate. Într-un studiu publicat în Nature, el le-a și dat numele de structuri metalice-organice poroase. Ulterior, el a inventat ceea ce se numește „chimie reticulară”, practic, un LEGO la nivel molecular, prin care se pot obține mult mai ușor astfel de rețele 3D folosind atomi, ioni și molecule.//„Former UCLA faculty member Omar Yaghi wins 2025 Nobel Prize in chemistry”, ucla.edu //

MOF-urile au o serie de proprietăți unice care le fac extrem de eficiente în varii domenii. O structură de tip MOF de un gram poate avea miliarde de pori, putând stoca un număr foarte ridicat de molecule de gaz – în acest exemplu, toate moleculele care pot fi stocate într-un gram de MOF se pot întinde pe o suprafață 2D echivalentă unui teren de fotbal.

Apoi, ele sunt relativ simplu de modificat, ceea ce înseamnă că cercetătorii pot crea fără mari probleme MOF-uri cu diverse proprietăți.

Astfel, materialele sunt folosite astăzi, de exemplu, în tehnologiile de captare a carbonului, în sistemele care pot extrage apa din aer în zone deșertice, în sistemele de stocare ale hidrogenului folosit în energia verde sau în filtre care elimină poluanții din apă. În același timp, ele funcționează și pe post de catalizatori care îmbunătățesc reacțiile chimice ale moleculelor pe care le stochează.