Арчибальд Хилл

Британский физиолог (1886–1977)

Арчибальд Вивиан Хилл CH OBE FRS ^[2] (26 сентября 1886 — 3 июня 1977), более известный друзьям и коллегам как А. В. Хилл , был британским физиологом , одним из основателей разнообразных дисциплин биофизики и исследования операций . Он разделил Нобелевскую премию по физиологии и медицине 1922 года за объяснение производства тепла и механической работы в мышцах . ^{[3] [4]}

биография

Он родился в Бристоле , получил образование в школе Бланделла и окончил Тринити-колледж в Кембридже, став третьим специалистом по математике, прежде чем обратиться к физиологии . Еще будучи студентом Тринити-колледжа, он вывел в 1909 году ^[5] то, что стало известно как уравнение Ленгмюра. ^[6]

Это тесно связано с кинетикой Михаэлиса-Ментена . В этой статье, первой публикации Хилла, он вывел как равновесную форму уравнения Ленгмюра, так и экспоненциальный подход к равновесию. Статья, написанная под руководством Джона Ньюпорта Лэнгли , является важной вехой в истории теории рецепторов , поскольку контекстом ее создания было связывание никотина и кураре с «рецепторным веществом» в нервно-мышечном соединении . ^{[ нужна цитата ]}

Будучи студентом, он записался в Корпус подготовки офицеров ; он был отличным стрелком. В 1914 году, с началом Первой мировой войны , Хилл стал офицером артиллерийской службы Кембриджширского полка . Британцы не предприняли никаких усилий, чтобы использовать своих ученых. ^{[7] [8]}

В конце 1915 года, когда он был дома в отпуске, Гораций Дарвин из Министерства боеприпасов попросил его приехать на день, чтобы посоветовать им, как обучать зенитчиков. На месте Хилл сразу же предложил простой метод с двумя зеркалами для определения высоты самолетов. Перейдя в отдел боеприпасов, он понял, что зеркала могут измерять места взрыва дымовых снарядов, и если он сопоставит эти данные с уравнениями , описывающими полет снаряда, они смогут предоставить точные таблицы дальностей для зенитных орудий. Для измерений и вычислений он собрал Экспериментальную секцию ПВО , команду людей, слишком старых для призыва, Ральфа Х. Фаулера (раненого офицера) и слишком молодых для службы парней, включая Дугласа Хартри , Артура Милна и Джеймса Кроутера . Кто-то окрестил его разношерстную группу «Разбойники Хилла», и они с гордостью приняли это на вооружение. Позже во время войны они также работали над обнаружением самолетов противника по их звуку. Между их рабочими площадками он мчался на своем любимом мотоцикле. В конце войны майор Хилл выдал сертификаты более чем ста разбойникам. Он был назначен кавалером Ордена Британской Империи (ОБЕ). ^[9]

В 1923 году он сменил Эрнеста Старлинга на посту профессора физиологии в Университетском колледже Лондона , а несколько лет спустя стал там профессором-исследователем Королевского общества, где и оставался до выхода на пенсию в 1951 году. В 1933 году он стал вместе с Уильямом Бевериджем и лордом Резерфордом одним из основателей и вице-президент Совета академического содействия (который в 1936 году стал Обществом защиты науки и образования). К началу Второй мировой войны организация спасла 900 учёных (18 из которых впоследствии стали лауреатами Нобелевской премии) от преследований нацистов . Он выставил на видном месте в своей лаборатории игрушечную фигурку Адольфа Гитлера с поднятой рукой, салютуя, что, как он объяснил, было сделано в знак благодарности всем ученым, изгнанным Германией, некоторые из которых теперь работали с ним. ^[10] Хилл считал, что «Смех — лучшее средство от глупостей». ^[11]

В 1935 году он вместе с Патриком Блэкеттом и сэром Генри Тизардом работал в комитете, создавшем радар . Он также был биологическим секретарем Королевского общества; Уильям Генри Брэгг был президентом. Оба были разочарованы задержкой с привлечением ученых к работе во время предыдущей войны. Королевское общество составило список ученых, и Хилл представлял Общество в Министерстве труда. Когда началась война, Хилл возглавил кампанию по освобождению интернированных ученых-беженцев. Он был независимым членом парламента (МП) от Кембриджского университета с 1940 по 1945 год. В 1940 году его направили в посольство Великобритании в Вашингтоне для продвижения военных исследований в все еще нейтральных Соединенных Штатах. Ему было разрешено обмениваться секретами с американцами, но это не могло сработать: как можно оценить чужую тайну? Хилл увидел ответ и убедил британцев показать американцам все, над чем они работали (кроме атомной бомбы). Мобилизация ученых союзников была одним из крупнейших успехов войны. ^[12]

Он посетил Индию в период с ноября 1943 по апрель 1944 года для наблюдения за научными и технологическими исследованиями. Его предложения повлияли на создание ИИТ в следующем десятилетии.

После войны он восстановил свою лабораторию в Университетском колледже и энергично продолжил исследования. ^[13] В 1951 году его пропаганда была вознаграждена созданием кафедры биофизики под его руководством.

В 1952 году он стал главой Британской ассоциации содействия развитию науки и генеральным секретарем Международного совета научных союзов . Он был президентом Ассоциации морской биологии с 1955 по 1960 год. В 1967 году он ушел на пенсию в Кембридж, где постепенно утратил способность пользоваться ногами. Он умер, «испытывая глубочайшую любовь более чем ста потомков ученых во всем мире». ^[14]

Кооперативность связывания белков и кинетики ферментов

Хотя работа Хилла в области физиологии мышц, вероятно, является самой важной и, безусловно, ответственной за его Нобелевскую премию, он также очень хорошо известен в биохимии благодаря уравнению Хилла , которое используется для количественной оценки связывания кислорода с гемоглобином, записанному здесь в виде кинетического уравнения. : ^[15]

${\displaystyle v=V{\frac {a^{h}}{K_{0.5}^{h}+a^{h}}}}$

Здесь — скорость реакции при концентрации субстрата, — скорость при насыщении, — значение, которое дает , а показатель степени — параметр, выражающий степень отклонения от кинетики Михаэлиса-Ментен: положительная кооперативность при , отсутствие кооперативности при , и отрицательная кооперативность для . Обратите внимание, что не существует импликации, которая является целым числом, и в большинстве экспериментальных случаев, за исключением тривиального случая , это не так. Хотя многие авторы используют эти символы или вместо них, они вводят в заблуждение, если подразумевают, что они показывают количество сайтов связывания на белке. Сам Хилл избегал подобных интерпретаций. ${\displaystyle v}$ ${\displaystyle a}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle {K_{0.5}}}$ ${\displaystyle a}$ ${\displaystyle v=0.5V}$ ${\displaystyle h}$ ${\displaystyle h>1}$ ${\displaystyle h=1}$ ${\displaystyle h<1}$ ${\displaystyle h}$ ${\displaystyle h=1}$ ${\displaystyle h}$ ${\displaystyle {n_{\mathrm {H} }}}$ ${\displaystyle h}$

Уравнение можно переписать следующим образом:

${\displaystyle \ln[v/(V-v)]=h\ln a-h\ln K_{0.5}}$

Это показывает, что при точном выполнении уравнения Хилла (что обычно не так) график дает прямую линию наклона . Это называется графиком Хилла . ${\displaystyle \ln[v/(V-v)]}$ ${\displaystyle h}$

Физиология мышц

Хилл провел множество точных измерений тепла, выделяющегося при сокращении и расслаблении скелетных мышц. Ключевым открытием было то, что тепло выделяется во время сокращения, которое требует затрат химической энергии, а не во время расслабления, которое является пассивным. ^[16] В своих самых ранних измерениях использовалось оборудование, оставленное шведским физиологом Магнусом Бликсом . Хилл зафиксировал повышение температуры всего на 0,003 °C. После публикации он узнал, что немецкие физиологи уже сообщили о тепле и мышечных сокращениях, и отправился в Германию, чтобы узнать больше об их работе. Он постоянно совершенствовал свой аппарат, чтобы сделать его более чувствительным и сократить временной интервал между выделением тепла препаратом и его регистрацией термопарой .

Хилл считается, наряду с Германом Гельмгольцем , одним из основоположников биофизики.

Хилл ненадолго вернулся в Кембридж в 1919 году, прежде чем занять кафедру физиологии в Манчестерском университете Виктории в 1920 году, сменив Уильяма Стирлинга . Используя себя в качестве испытуемого — он бегал каждое утро с 7:15 до 10:30 — он показал, что бег на бегу зависит от запасов энергии, которые впоследствии пополняются за счет повышенного потребления кислорода . Параллельно с работой немца Отто Фрица Мейерхофа Хилл выяснил процессы, посредством которых в мышцах производится механическая работа. За эту работу они оба получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине 1922 года. ^[17] Хилл представил концепции максимального поглощения кислорода и кислородного долга в 1922 году. ^{[18] [19]}

Личная жизнь

В 1913 году он женился на Маргарет Невилл Кейнс (1885–1974), дочери экономиста Джона Невилла Кейнса и сестре экономиста Джона Мейнарда Кейнса и хирурга Джеффри Кейнса . У них было два сына и две дочери:

• Полли Хилл (1914–2005), экономист, вышла замуж за Кейка Хамфриса, секретаря Западноафриканского экзаменационного совета.
• Дэвид Кейнс Хилл (1915–2002), физиолог, женился на Стелле Мэри Хамфри.
• Морис Хилл (1919–1966), океанограф, женился на Филиппе Пасс.
• Джанет Хилл (1918–2000), детский психиатр, вышла замуж за иммунолога Джона Герберта Хамфри .

Почести и награды

• Кавалер Ордена Британской Империи (1918 г.)
• Член Королевского общества (1918).
• Нобелевская премия по физиологии и медицине (1922 г.)
• В 1926 году его пригласили прочитать рождественскую лекцию Королевского института « Нервы и мышцы: как мы чувствуем и двигаемся» .
• Международный почетный член Американской академии искусств и наук (1934) ^[20]
• Международный член Американского философского общества (1938) ^[21]
• Доцент Национальной академии кинезиологии (1938) ^{[22] [23] [24]}
• Международный член Национальной академии наук США (1941) ^[25]
• Кавалер ордена Кавалеров Почёта (1946).
• Медаль Копли Королевского общества (1948 г.)
• Президент Британской ассоциации (1952) ^[26]

Синяя бляшка

Синяя мемориальная доска на Бишопсвуд-роуд, 16, Хайгейт.

9 сентября 2015 года мемориальная доска English Heritage Blue была установлена ​​в бывшем доме Хилла по адресу 16 Bishopswood Road, Хайгейт , где он жил с 1923 по 1967 год. С тех пор дом был разделен на квартиры и принадлежал средней школе , где Хилл был Губернатор с 1929 по 1960 год. Сейчас он продан, реконструирован и переименован в Херстборн. Во времена Хилла, по словам его внука Николаса Хамфри , постоянными гостями в доме были 18 изгнанных нобелевских лауреатов, его зять, экономист Джон Мейнард Кейнс , а также друзья Стивен Хокинг и Зигмунд Фрейд . Послеобеденные беседы в гостиной неизбежно включали в себя страстные дебаты о науке и политике. «Каждое воскресенье нам приходилось посещать чаепитие в доме дедушки, и, помимо того, что он развлекал некоторых необычных гостей, он придумывал для нас несколько замечательных игр, таких как лягушачьи бега в саду или просмотр через линзу (разрезанного) овечьего глаза. ". Сэр Ральф Кон, FRS , который предложил голубую мемориальную доску, сказал: «Лауреат Нобелевской премии А.В. Хилл внес огромный вклад в наше понимание физиологии мышц. Его работа нашла широкое применение в спортивной медицине. Как выдающийся гуманитарный деятель и парламентарий, он был бескомпромиссный в своем осуждении нацистского режима за преследование ученых и других лиц, А.В. Хилл сыграл решающую роль в оказании помощи и спасении многих беженцев, позволивших им продолжить свою работу в этой стране». ^{[27] [28] [29]}

Публикации

По Хиллу:

• Грей, CH (1947). «Значение реакции Ван ден Берга». Ежеквартальный медицинский журнал . 16 (63): 135–142. ПМИД  20263725.
• Хилл, А.В.; Лонг, CNH; Луптон, Х. (1924). «Мышечные упражнения, молочная кислота, поставка и использование кислорода». Труды Королевского общества B: Биологические науки . 96 (679): 438–475. дои : 10.1098/rspb.1924.0037 .
• Хилл, А.В. (1924–25). Учебник зенитной артиллерийской стрельбы , в 2 т.
• Хилл, А.В. (1926). «Научное изучение легкой атлетики». Научный американец . 224 (апрель) (4): 224–225. Бибкод : 1926SciAm.134..224H. doi : 10.1038/scientificamerican0426-224.
• Мышечная активность . Филадельфия: Издательство Пенсильванского университета. 1926а. ISBN 978-0-8493-5494-6.
• Мышечная активность: Лекции Гертера – Шестнадцатый курс . Балтимор: Компания Williams & Wilkins. 1926б.
• - (1927а). Мышечные движения у человека
• - (1927б). Живая техника
• Хилл, А.В. (1928). «Миотермический аппарат». Труды Королевского общества B: Биологические науки . 103 (723): 117–137. Бибкод : 1928RSPSB.103..117H. дои : 10.1098/rspb.1928.0029 .
• Приключения в биофизике . Филадельфия: Издательство Пенсильванского университета. 1931 год.
• - (1932) Химическая передача волн в нерве
• Этическая дилемма науки и другие произведения . Нью-Йорк: Издательство Института Рокфеллера. 1960.
• Следы и испытания в физиологии: библиография, 1909–1964; с обзорами определенных тем и методов и рекогносцировкой для дальнейших исследований . Лондон: Арнольд. 1965.

Рекомендации

1. Джайн, К. «Добавлены сведения о супруге». Арчибальд В. Хилл Биографический .
2. Кац, Б. (1978). «Арчибальд Вивиан Хилл. 26 сентября 1886 г. - 3 июня 1977 г.». Биографические мемуары членов Королевского общества . 24 : 71–149. дои : 10.1098/rsbm.1978.0005. JSTOR  769758. PMID  11615743. S2CID  46444782.
3. Бассетт, Д.Р. младший (2002). «Научный вклад А. В. Хилла: пионера физиологии упражнений». Журнал прикладной физиологии . 93 (5): 1567–1582. doi : 10.1152/japplphysicalol.01246.2001. PMID  12381740. S2CID  14704104.
4. "Оксфордский национальный биографический словарь". Оксфордский национальный биографический словарь (онлайн-изд.). Издательство Оксфордского университета. 2004. doi :10.1093/ref:odnb/31230. (Требуется подписка или членство в публичной библиотеке Великобритании.)
5. Хилл, А.В. (1909). «Способ действия никотина и курари, определяемый формой кривой сокращения и методом температурных коэффициентов». Журнал физиологии . 39 (5): 361–373. doi :10.1113/jphysol.1909.sp001344. ПМЦ 1533665 . ПМИД  16992989. 
6. Ленгмюр, Ирвинг (июнь 1918 г.). «Адсорбция газов на плоской поверхности стекла, слюды и платины». Журнал Американского химического общества . 40 (9): 1361–1402. дои : 10.1021/ja02242a004.
7. Ван дер Клот, Уильям (2011). «Зеркала и дым: А.В. ХИЛЛ, его разбойники и наука о зенитной артиллерии в Первой мировой войне». Примечания Рек. Р. Сок. Лонд . 25 : 393–410.
8. Ван дер Клот, Уильям (2014). Великие учёные ведут Великую войну . Страуд: Фонтхилл. стр. 191–214.
9. Ван дер Клот W (декабрь 2011 г.). «Зеркала и дым: А. В. Хилл, его разбойники и наука о зенитной артиллерии в Первой мировой войне». Примечания Rec R Soc Lond . 65 (4): 393–410. дои : 10.1098/rsnr.2010.0090 . ПМИД  22332470.
10. Жан Медавар; Дэвид Пайк (2001). Подарок Гитлера: ученые, бежавшие из нацистской Германии . Лондон: Пяткус. п. 122.
11. Ван дер Клот 2014, с. 202.
12. Гастингс, Макс (2011). Весь ад вырвался на свободу: мир в войне 1939-45 гг . Лондон: Харпер. п. 81.
13. Хилл, А.В. (1965). Пути и испытания в физиологии . Лондон: Эдвард Арнольд.
14. Кац 1978. с. 133.
15. Корниш-Боуден А (2012). Основы кинетики ферментов (4-е изд.) . Вайнхайм, Германия: Вили-Блэквелл. стр. 286–288. ISBN 978-3-527-33074-4.
16. Кац, Бернард (1978). «Арчибальд Вивиан Хилл». Биографические мемуары членов Королевского общества . 24 : 71–149. дои : 10.1098/rsbm.1978.0005. PMID  11615743. S2CID  46444782.
17. «Нобелевская премия по физиологии и медицине 1922 года».
18. Хейл, Тюдор (15 февраля 2008 г.). «История развития спорта и физиологии физических упражнений: А. В. Хилл, максимальное потребление кислорода и кислородный долг». Журнал спортивных наук . 26 (4): 365–400. дои : 10.1080/02640410701701016. ISSN  0264-0414. PMID  18228167. S2CID  33768722.
19. Бассетт, ДР; Хоули, ET (1997). «Максимальное поглощение кислорода: «классическая» и «современная» точки зрения». Медицина и наука в спорте и физических упражнениях . 29 (5): 591–603. дои : 10.1097/00005768-199705000-00002 . ISSN  0195-9131. ПМИД  9140894.
20. "Арчибальд Вивиан Хилл". Американская академия искусств и наук . 9 февраля 2023 г. Проверено 15 мая 2023 г.
21. "История участников APS" . search.amphilsoc.org . Проверено 15 мая 2023 г.
22. «Вам может быть интересно узнать» . Журнал здоровья и физического воспитания . 9 (7): 449–451. 1938. дои : 10.1080/23267240.1938.10619861.
23. Кардинал, Брэдли Дж. (2022). «Национальная академия кинезиологии: ее основание, направление и будущее». Обзор кинезиологии . 11 (1): 6–25. дои :10.1123/kr.2021-0064.
24. Скотт, М. Глэдис (1978). Документы Академии . Вашингтон, округ Колумбия: Американская академия физического воспитания и Американский альянс здравоохранения, физического воспитания и отдыха. стр. 63–65.
25. "Арчибальд Хилл". www.nasonline.org . Проверено 15 мая 2023 г.
26. Обращение президента к собранию Британской ассоциации, состоявшемуся в Белфасте в 1952 году.
27. «А.В.Хилл, лауреат Нобелевской премии и пионер спортивной медицины, получает Голубую мемориальную доску английского наследия» . Проверено 8 октября 2015 г.
28. Роулинсон, Лиз (18 сентября 2015 г.). «Дома, отмеченные знаком престижа» . Время онлайн . Проверено 8 октября 2015 г.
29. Джейкоби, Чарли. «Знаменитые дома на севере Лондона со множеством историй». Джей Си . Проверено 3 июня 2020 г.

Источники

• Ласк, Г. (1925). Лекции по питанию: 1924–1925 гг . Филадельфия: Компания WB Saunders.
• Медавар, Жан: Пайк, Дэвид (2012). Дар Гитлера: правдивая история ученых, изгнанных нацистским режимом (мягкая обложка). Нью-Йорк: Издательство Arcade Publishing. ISBN 978-1-61145-709-4.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
• Стивенсон, Л.Г. (1953). Лауреаты Нобелевской премии по медицине и физиологии: 1901–1950 гг. Нью-Йорк: Генри Шуман.
• Арчибальд В. Хилл на Nobelprize.org

Внешние ссылки

• Документы А.В. Хилла хранятся в Архивном центре Черчилля