アルフレッド・ノーベルの遺言が 設立した 科学的ブレイクスルーに対する賞において、化学は物理学や医学と並び、評価されるべき3つの分野の一つとして挙げられました。それから数年を経て、ノーベル賞はこれらの分野で受け取ることができる最高の賞と見なされるようになり、文学賞や平和賞とともに毎年授与されています。しかし、ノーベル賞を受賞するには何が必要なのでしょうか。
1901年以来、 115件のノーベル化学賞が授与され、放射能から糖発酵、量子ドットに至るまで、さまざまな発見が評価されてきました。科学的発見が長年にわたって成長・進化するにつれ、ノーベル賞の選考もまた、化学がいかに変化し、世界に影響を与えてきたかを反映するものとなっています。
アルフレッド・ノーベルの当初の指示に従い、スウェーデン王立科学アカデミーによって毎年任命される委員会メンバーは、多くの候補の中から「人類に最大の利益をもたらした」発見を特定しようと努めています。この言葉は何を意味し、どのような種類の研究が最も評価されやすいのでしょうか。
化学のブレイクスルーを分類する
2024年のノーベル化学賞発表を控え、私たちは過去40年間のノーベル賞の歴史を掘り下げ、CAS Content CollectionTM の関連出版データを分析し、どのような種類のブレイクスルーがノーベル賞に値すると見なされる可能性が高いのかをより深く理解しようと試みました。
発見の共通点を探り、それぞれの発見が最初の公開からノーベル賞受賞に至るまでの過程を公開文献を通じて追跡することで、歴史的にこの賞で評価されてきた3つの明確なイノベーションのカテゴリーを特定しました。それぞれがノーベル賞への独自の調査パスを表しています。
- 基礎的な理解： このカテゴリーは、私たちの周囲の世界の重要な側面に対する理解を大幅に深める基礎研究からの知見を表しています。
- ツールと技術： このカテゴリーには、科学の進歩を大幅に強化または加速させる新しい研究手法を可能にするイノベーションが含まれます。
- 影響力のあるアプリケーション： このカテゴリーには、多くの人々にプラスの利益をもたらす、あるいはそのような応用の可能性が高いことが実証されている新しい技術が含まれます。
私たちの分析で得られたもう一つの重要な発見は、ノーベル賞受賞を目指すには忍耐が必要だということです。最初の発見を明らかにした画期的な論文の発表から、その業績がノーベル賞として認められるまでには、平均して25年かかります。その期間は幅広く、長い場合は46年、短い場合は例外的に4年というケースもありましたが、3つのカテゴリー間で平均値に大きな差はありませんでした。
カテゴリー別の受賞をタイムライン（図1）で見ると、ノーベル賞で最も注目を集める発見のタイプに変化があることがわかります。例えば、過去10年間では、基礎研究よりも応用研究への重点が強まっています。しかし、ノーベル委員会の審議は厳格に機密扱いされているため、今後10年間でどのような変化が見られるかを予測することはできません。
ノーベル賞に至るこれら独自の道のりについてさらに詳しく検証し、その特徴をより深く理解するためにいくつかの例を探ってみましょう。
基礎的な理解
このカテゴリーで認められた発見は、多くの人がノーベル賞と聞いて真っ先に思い浮かべるものです。これらは、私たちの周囲の世界がどのように機能しているかという科学コミュニティーの基礎知識を大幅に高める発見です。
このカテゴリーに該当する過去のノーベル賞受賞研究の例を以下に挙げます：
- DNA修復の反応機構研究. Tomas Lindahl, Paul Modrich, Aziz Sancar. 2015.
- 大気化学, 特にオゾンの生成と分解に関する研究. Paul J. Crutzen, Mario J. Molina, F. Sherwood Rowland. 1995.
- RNAの触媒特性. Sidney Altman, Thomas R. Cech. 1989.
ノーベル賞の大部分がこうした研究に授与されると考える人もいるかもしれませんが、過去40年間の化学賞を分析したところ、このカテゴリーに該当するものはわずか37.5%でした。
図2のグラフは、この種の研究の典型的な成長軌道の例として、DNA修復に関する特許および学術論文の出版ボリュームを追跡したものです。ノーベル賞を受賞した基礎的な発見は、時間の経過とともに一貫して着実かつほぼ直線的な関心の高まりを示しています。これは、重要な基礎研究の発見がどのように理解の連鎖を加速させ、科学コミュニティーが全体的な知識を拡大する中で、それぞれの学びが積み重なっていくかを裏付けています。
図2： DNA修復に関連する学術論文および特許の年間出版ボリューム。出典：CAS Content Collection。
図2に見られるように、こうしたタイプのブレークスルーは、特許資料ではなく、ほぼ例外なく学術論文として発表されています。これは、直接的な商業的応用を伴わないことが多い基礎研究という、このカテゴリーの性質を考えれば当然のことです。
図1のタイムラインが示すように、こうした基礎的な発見に対するノーベル賞の授与は近年減少傾向にあり、この種の最後の受賞は2016年でした。しかし、私たちの世界には科学的に解明されていない重要な側面が依然として多く残されており、毎年新たな発見がなされていることから、このカテゴリーはノーベル賞の有力候補であり続けています。
CASサイエンスチームが、近い将来ノーベル賞受賞者が出る可能性が最も高いと考えている研究分野には、ケミカルバイオロジー、核内受容体、そして 腸内細菌叢が含まれます。
ツールと技術
驚くべきことに、過去40年間、ノーベル化学賞は、より優れた効率的な研究を可能にすることで科学の進歩を大幅に強化または加速させた、新しい研究手法を開発した科学者に最も頻繁に授与されています。このカテゴリーは、同期間の受賞の実に50%を占めています。
近年、このカテゴリーでノーベル賞を受賞した発見の例は以下の通りです。
- ゲノム編集手法の開発。エマニュエル・シャルパンティエ、ジェニファー・A・ダウドナ。2020年。
- 超解像蛍光顕微鏡の開発。エリック・ベツィグ、ステファン・W・ヘル、ウィリアム・E・モーナー。2014年。
- キラル触媒による水素化反応およびキラル触媒による酸化反応。ウィリアム・S・ノールズ、野依良治、K・バリー・シャープレス。2001年。
以下の図3は、超解像蛍光顕微鏡に関する出版物の経時的な増加パターンを示しており、これはこのカテゴリーのノーベル賞受賞研究に典型的なものです。こうした影響力の大きい機能的な発見に対する関心は、新しい手法や技術が研究コミュニティーで試され、急速に採用され、改良されるにつれて急速に高まります。しかし、このカテゴリーの発見では、最初の公開から10年から30年後に、出版物の特徴的なプラトー（停滞期）が見られることがよくあります。これは、これらの技術がそれぞれの分野で一般的な標準となった結果であると考えられます。最終的には言及されなくなるか、次世代のイノベーションに取って代わられるのです。
図3： 超解像蛍光顕微鏡に関連するジャーナルおよび特許の出版数（年別）。出典：CAS Content Collection。
図3が示すように、このカテゴリーにおける発見も主にジャーナルで発表されています。ただし、技術が十分に発展し商業的な関心を集めるようになるにつれ、最初の発見から10年以上経過した後に特許活動が見られることも少なくありません。
図1のタイムラインを振り返ると、過去40年間、ノーベル委員会はこれらのツールや技術を一貫して評価してきたことがわかります。つまり、今後もこのカテゴリーからノーベル賞受賞者が選出される可能性が高いと考えられます。CASサイエンスチームが、将来のノーベル賞候補になり得ると考えるその他の影響力の大きいツールや技術には、以下のようなものがあります。 DNA合成、 デンドリマー触媒、AlphaFold、および原子移動ラジカル重合。
影響力の大きい応用
興味深いことに、過去40年間、ノーベル委員会が広範かつ多大なプラスの影響をもたらした発見を評価することは稀でした。このカテゴリーでノーベル賞を受賞したのはこの期間にわずか5件で、全受賞の12.5%に過ぎませんが、これらの発見はおそらく一般に最もよく知られているものです。
近年、このカテゴリーでノーベル賞を受賞した発見の例は以下の通りです。
- 導電性高分子の発見と開発。アラン・J・ヒーガー、アラン・G・マクダイアミッド、白川英樹。2000年。
- リチウムイオン電池の開発。ジョン・B・グッドイナフ、スタンリー・ウィッティンガム、吉野彰。2019年。
- フラーレンの発見Robert F. Curl Jr.、Sir Harold W. Kroto、Richard E. Smalley。1996年。
図4が示すように、このカテゴリーの研究の最もユニークな特徴の一つは、特許文献の普及です。これらの技術は、商業的関心に牽引され、膨大な特許出願数に象徴されるように、ほぼ指数関数的かつ持続的な上昇を示すことがよくあります。一般的に、このカテゴリーのトピックでは、特許文献が全出版物の50%以上を占めています。
図4： リチウムイオン電池に関連するジャーナルおよび特許文献の年別件数。出典：CAS Content Collection。
図1のタイムラインを振り返ると、このカテゴリーで授与された5つのノーベル賞のうち2つが過去10年間に集中しており、歴史的な基準と比較して頻度が劇的に増加していることがわかります。これが応用分野の評価が高まる傾向なのか、それとも単なる最近の異常値なのかはまだわかりません。しかし、今後さらなる応用重視のノーベル賞が期待される中、CASサイエンスチームはいくつかの候補を特定しました。それには 有機発光ダイオード、 金属有機構造体、そして太陽電池が含まれます。
2024年のノーベル化学賞は誰が受賞するでしょうか？
2024年10月9日、2024年のノーベル化学賞受賞者が発表されます。毎年そうであるように、さまざまな分野で刺激的な進歩が遂げられており、受賞に値する候補者は枚挙にいとまがありません。分析的なアプローチをもってしても、これほど多くの可能性の中から将来のノーベル賞受賞者を予測することはほぼ不可能です。しかし、どのような種類の発見が評価されているかを理解することは、ノーベル委員会がこの課題をどのように解釈してきたかを知る手がかりとなります。今年どの研究分野が評価されるにせよ、この年次発表は世界中の科学者の想像力をかき立て、それぞれの新しい科学的発見が持つ広範な「利益」と可能性によって、私たち全員を鼓舞することでしょう。
© Nobel Prize Outreach. 写真：Hugh Fox
