Нобелевские лауреаты: Мелвин Кальвин

Как сын эмигрантов из России заинтересовался составом продуктов питания, как он не оправдал прогноз своего школьного учителя и что происходит на «темной» стороне фотосинтеза, рассказывает наш очередной выпуск рубрики «Как получить Нобелевку». Мелвин Эллис Кальвин Родился 8 апреля 1911 года, Сент-Пол, Миннесота, США Умер 8 января 1997 года, Беркли, Калифорния, США Нобелевская премия по химии 1961 года. Формулировка Нобелевского комитета: «За исследование усвоения двуокиси углерода растениями (for his research on the carbon dioxide assimilation in plants)». Родители нашего героя были из будущего бывшего СССР. Отец был эмигрантом из Литвы, мать – из Грузии. Роза Хервиц и Элиас Кальвин приехали в США в поисках лучшей доли, ну а потом осели, переехали из Миннесоты в Мичиган, в Детройт, где и учился будущий нобелиат. Пишут, что Мелвин с детства отличался любознательностью, а на выбор профессии повлиял семейный бизнес: в Детройте его родители держали продуктовую лавку. Ну а мальчика интересовало – из чего состоят продукты питания. И именно так он решил стать химиком, а решив, поступил в Мичиганский колледж наук и технологии (ныне – Мичиганский технологический университет), где получил степень бакалавра в 1931 году. Удивительно, но он посрамил своего учителя физики, который из-за любви мальчика к скоропалительным и поспешным выводам без должного обоснования, говорил, что его ученик никогда не станет ученым. Через четыре года в Миннесотском университете Кальвин сделал PhD о сродстве к электрону брома и йода. Затем последовала командировка в Европу, в Манчестер: помогла стипендия Рокфеллера. В Манчестере Кальвину повезло: он попал в руки замечательного физикохимика, математика, экономиста, философа науки, а главное – выдающегося учителя, венгра Майкла Поляни. Позже два его ученика, собственно, Кальвина и физик Юджин Вигнер, а также его собственный сын Джон Чарльз Поляни, станут лауреатами Нобелевской премии по физике и по химии. Не зря официальная биография Кальвина называет Поляни «интеллектуальным гигантом». У британцев Кальвин впервые столкнулся с тем, что в итоге принесет ему Нобелевскую премию: с фотохимией и порфиринами. Там он изучал парамагнитную конверсию водорода и каталитическую активность металлопорфиринов. Его труды не остались незамеченными: его пригласил в Калифорнийский университет в Беркли автор термина «фотон», автор теории кислот и оснований, сам великий Гилберт Ньютон Льюис. С 1937 года шесть десятков лет Кальвин провел в Беркли. Свои первые исследования здесь Кальвин посвятил электронной природе окрашенных соединений. Однако через четыре года исследования прервала война. Как и большинство исследователей США, Кальвина рекрутировали на нужны военных, с с 1941 по 1944 годах он работал в Научно-исследовательском совете национальной обороны, а в 1944 – 1945 принимал участие в Манхэттенском проекте. Правда, речь шла не о самой атомной бомбе или обогащении урана, а «всего лишь» - о способе получения чистого кислорода из воздуха. Кстати, вспомним, что этим прославился и «наш» нобелевский лауреат, Петр Леонидович Капица. В 1945 году Кальвин вернулся в Беркли и через год стал руководителем группы биоорганической химии в радиационной лаборатории Лоуренса. Именно там он смог сделать главные свои открытия – химические реакции, которые лежат в основе фиксации углерода из воздуха: фотосинтеза. Кальвин применил два новых метода, чтобы понять, что же происходит в растениях, которые на входе получают углекислый газ и воду, которые под действием солнечного света превращается в глюкозу. И оба были связаны с нобелевскими лауреатами по химии. Первый – метод меченых атомов, разработал великий венгр Дьердь Хевеши. Кальвин поместил диоксид углерода, содержащий углерод-14, в круглый сосуд из тонкого стекла. Сосуд, прозванный за форму прозвали «леденец», был наполнен взвесью зеленых морских водорослей Chlorella pirenoidosa. Сосуд освещали и начинался фотосинтез. Для того, чтобы установить промежуточные соединения с радиоактивным изотопом, Кальвин применил метод бумажной хроматографии, который изобрел другой нобелевский лауреат, Арчер Мартин. Правда, это было непросто: для того, чтобы выяснить, в каком из пятен присутствует радиоактивный элемент, Кальвин использовал рентгеновскую фотобумагу. «К сожалению, на этой бумаге, как правило, не отпечатываются названия соединений, – вспоминал нобелевский лауреат, – и наша первоначальная утомительная работа в течение 10 лет заключалась в том, чтобы тщательно метить эти потемневшие места на пленке». Тем не менее, кропотливая работа привела к успеху, и группа Кальвина установила, что диоксид углерода сначала реагирует с дифосфатом рибулозы (соединением, молекула которого содержит 5 атомов углерода) с образованием фосфоглицериновой кислоты, которая в процессе серии реакций превращается в фруктозо-6-фосфат и глюкозо-6-фосфат. В результате получился цикл реакций, который сейчас так и называется: цикл Кальвина. В него входят «темные» реакции фотосинтеза, которые происходят благодаря таким соединениям-носителям энергии, как аденозинтрифосфорная кислота и восстановленный фосфат-никотин-амидаденин-динуклеотид. Эти соединения образуются в «светлых» реакциях, в ходе которых свет поглощается молекулами хлорофилла. Результатом десятилетия исследований стала Нобелевская премия 1961 года, в очередной раз потеснив как биохимик и молекулярный биолог классических химиков в списке лауреатов. «Химическая биодинамика, подразумевающая объединение многих научных дисциплин, еще сыграет роль в решении этой проблемы [проблемы, объясняющей механизм участия хлорофилла в преобразовании энергии света] так же, как в свое время она способствовала прояснению углеродного цикла. Можно ожидать, что она будет занимать все более значительное место в понимании динамики развития живых организмов на молекулярном уровне», – сказал он в своей Нобелевской лекции. Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще. Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.