Арчибальд Хилл

Британский физиолог (1886–1977)

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

Биография

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

Это тесно связано с кинетикой Михаэлиса-Ментен . 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 для вывода было связывание никотина и кураре с «рецептивным веществом» в нервно-мышечном соединении . ^{[ необходима цитата ]}

Будучи студентом, он поступил в Корпус подготовки офицеров ; он был метким стрелком. В 1914 году, в начале Первой мировой войны , Хилл стал офицером-мушкетером Кембриджширского полка . Британцы не предприняли никаких усилий, чтобы использовать своих ученых. ^{[7] [8]}

В конце 1915 года, когда он был дома в отпуске, Хорас Дарвин из Министерства боеприпасов попросил его приехать на день, чтобы дать совет по подготовке зенитчиков. На месте Хилл немедленно предложил простой метод двух зеркал для определения высоты самолетов. Переведенный в боеприпасы, он понял, что зеркала могут измерять, где взрываются дымовые снаряды, и если он подгонит эти данные к уравнениям, описывающим полет снаряда, они смогут предоставить точные таблицы дальности для зенитных орудий. Для измерений и вычислений он собрал Экспериментальную секцию противовоздушной обороны , команду мужчин, слишком старых для призыва, Ральфа Х. Фаулера (раненого офицера), и парней, слишком молодых для службы, включая Дугласа Хартри , Артура Милна и Джеймса Кроутера . Кто-то окрестил его разношерстную группу «Разбойниками Хилла», что они с гордостью приняли. Позже во время войны они также работали над определением местоположения вражеских самолетов по их звуку. Он мчался между их рабочими местами на своем любимом мотоцикле. В конце войны майор Хилл выдал сертификаты более чем сотне разбойников. Он был назначен офицером Ордена Британской империи (OBE). ^[7]

В 1923 году он сменил Эрнеста Старлинга на посту профессора физиологии в Университетском колледже Лондона , а несколько лет спустя стал профессором Королевского общества исследований, 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-президентом Совета академической помощи (который в 1936 году стал Обществом защиты науки и обучения). К началу Второй мировой войны организация спасла 900 ученых (18 из которых впоследствии стали лауреатами Нобелевской премии) от нацистских преследований. Он выставил в своей лаборатории игрушечную фигурку Адольфа Гитлера с поднятой в приветствии рукой, что, как он объяснил, было знаком благодарности всем ученым, которых Германия выслала, некоторые из которых теперь работали с ним. ^[9] Хилл считал, что «смех — лучшее моющее средство для глупостей». ^[10]

В 1935 году он работал с Патриком Блэкеттом и сэром Генри Тизардом в комитете, который дал жизнь радару . 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, а Хилл представлял Общество в Министерстве труда. Когда началась война, Хилл возглавил кампанию по освобождению беженцев-ученых, которые были интернированы. Он служил независимым членом парламента (МП) Кембриджского университета с 1940 по 1945 год. В 1940 году он был направлен в британское посольство в Вашингтоне для содействия военным исследованиям в все еще нейтральных Соединенных Штатах. Он был уполномочен обмениваться секретами с американцами, но это не могло работать: как можно ценить чужой секрет? Хилл увидел ответ и убедил британцев показать американцам все, над чем они работали (за исключением атомной бомбы). Мобилизация ученых союзников была одним из главных успехов в войне. ^[11]

Он посетил Индию в период с ноября 1943 по апрель 1944 года для обзора научных и технологических исследований. Его предложения повлияли на создание Индийских технологических институтов (ИИТ) в следующем десятилетии.

После войны он восстановил свою лабораторию в Университетском колледже и активно продолжил исследования. ^[12] В 1951 году его пропагандистская деятельность 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 Морской биологической ассоциации с 1955 по 1960 год. В 1967 году он вышел на пенсию и переехал в Кембридж, где постепенно утратил способность ходить. Он умер «в величайшей любви более чем сотни научных потомков по всему миру». ^[13]

Кооперативность связывания белков и кинетики ферментов

Хотя работа Хилла в области мышечной физиологии, вероятно, является наиболее важной и, безусловно, принесла ему 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: ^[14]

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

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 для , отсутствие кооперативности для и отрицательная кооперативность для . Обратите внимание, что нет никакого намека на то, что является целым числом, и в большинстве экспериментальных случаев, за исключением тривиального случая , это не так. Хотя многие авторы используют или вместо , эти символы вводят в заблуждение, если их воспринимать как подразумевающие, что они показывают количество участков связывания на белке . Сам Хилл избегал любой такой интерпретации. ${\displaystyle v}$ ${\displaystyle a}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle {K_{0.5}}}$ ${\displaystyle a}$ ${\displaystyle v=0.5V}$ ${\displaystyle h}$ ${\displaystyle h>1}$ ${\displaystyle h=1}$ ${\displaystyle h<1}$ ${\displaystyle h}$ ${\displaystyle h=1}$ ${\displaystyle h}$ ${\displaystyle {n_{\mathrm {H} }}}$ ${\displaystyle h}$

Уравнение можно переписать следующим образом:

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

Это показывает, что когда уравнение Хилла выполняется точно (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, выделяемого при сокращении и расслаблении скелетных мышц. Ключевым открытием было то, что тепло выделяется во время сокращения, которое требует вложения химической энергии, но не во время расслабления, которое является пассивным. ^[2] Его самые ранние измерения использовали оборудование, оставленное шведским физиологом Магнусом Бликсом , Хилл измерил повышение температуры всего на 0,003 °C. После публикации он узнал, что немецкие физиологи уже сообщали о тепле и сокращении мышц , и он отправился в Германию, чтобы больше узнать об их работе. Он постоянно совершенствовал свой аппарат, чтобы сделать его более чувствительным и сократить временную задержку между теплом, выделяемым препаратом, и его регистрацией его термопарой .

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

Хилл ненадолго вернулся в Кембридж в 1919 году, прежде чем занять кафедру физиологии в Университете Виктории в Манчестере в 1920 году, став преемником Уильяма Стерлинга . Используя себя в качестве объекта — он бегал каждое утро с 7:15 до 10:30 — он показал, что бег на короткие дистанции зависит от запасов энергии, которые впоследствии пополняются за счет повышенного потребления кислорода . Параллельно с работой немца Отто Фрица Мейерхофа , Хилл объяснил процессы, посредством которых механическая работа производится в мышцах. Они оба разделили Нобелевскую премию по физиологии и медицине 1922 года за эту работу. ^[15] Хилл ввел понятия максимального потребления кислорода и кислородного долга в 1922 году . ^{[16] [17]}

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 К. А. Ч. Хамфриса, регистратора 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

• Офицер ордена Британской империи (1918)
• Член Королевского общества (1918)
• Нобелевская премия по физиологии и медицине (1922)
• В 1926 году его пригласили прочитать в Королевском институте рождественскую лекцию на тему « Нервы и мышцы: как мы чувствуем и двигаемся» .
• Международный почетный член Американской академии искусств и наук (1934) ^[18]
• Международный член Американского философского общества (1938) ^[19]
• Член-корреспондент Национальной академии кинезиологии (1938) ^{[20] [21] [22]}
• Международный член Национальной академии наук США (1941) ^[23]
• Кавалер ордена Кавалеров Почета (1946)
• Медаль Копли Королевского общества (1948)
• Президент Британской ассоциации (1952) ^[24]

Синяя табличка

Синяя табличка на Бишопсвуд-роуд, 16, Хайгейт.

9 сентября 2015 года на бывшем доме Хилла, 16 Bishopswood Road, Highgate , где он жил с 1923 по 1967 год, была установлена ​​табличка English Heritage Blue. С тех пор дом был разделен на квартиры и принадлежал Highgate School , где Хилл был губернатором с 1929 по 1960 год. Теперь он был продан, перестроен и переименован в Hurstbourne. Во времена Хилла, по словам его внука Николаса Хамфри , постоянными гостями дома были 18 изгнанных лауреатов Нобелевской премии, его зять, экономист Джон Мейнард Кейнс , а также такие разные и неожиданные друзья, как Зигмунд Фрейд ^[25] и Стивен Хокинг , с которыми он познакомился в течение своей долгой и необычной жизни. ^{[26] [27] [28]} Послеобеденные беседы в гостиной неизбежно включали страстные дебаты о науке или политике. «Каждое воскресенье мы должны были 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 наблюдение через линзу (препарированного) овечьего глаза». Сэр Ральф Кон, член Королевского общества , который предложил Голубую табличку, сказал: «Нобелевский лауреат А. В. Хилл внес огромный вклад в наше понимание мышечной физиологии. Его работа нашла широкое применение в спортивной медицине. Как выдающийся гуманист и парламентарий, он был бескомпромиссен в своем осуждении нацистского режима за преследование ученых и других лиц. ^[29] А. В. Хилл сыграл решающую роль в оказании помощи и спасении многих беженцев, чтобы они могли продолжить свою работу в этой стране». ^{[30] [28] [31]}

Публикации Хилла

• Грей, CH (1947). «Значение реакции Ван ден Берга». The Quarterly Journal of Medicine . 16 (63): 135–142. PMID  20263725.
• Хилл, AV; Лонг, CNH; Луптон, H. (1924). «Мышечные упражнения, молочная кислота и подача и использование кислорода». Труды Королевского общества B: Биологические науки . 96 (679): 438–475. doi : 10.1098/rspb.1924.0037 .
• Хилл, А. В. (1924–1925). Учебник зенитной артиллерии , 2 тома.
• Хилл, А. В. (апрель 1926 г.). «Научное исследование легкой атлетики». Scientific American . 224 (4): 224–225. Bibcode : 1926SciAm.134..224H. doi : 10.1038/scientificamerican0426-224.
• Хилл, А. В. (1926a). Мышечная активность . Филадельфия: Издательство Пенсильванского университета. ISBN 978-0-8493-5494-6.
• Хилл, А. В. (1926б). Мышечная активность: Лекции Гертера – Шестнадцатый курс . Балтимор: Williams & Wilkins Company.
• Хилл, А. В. (1927а). Мышечное движение у человека .
• Хилл, А. В. (1927б). Живые машины .
• Хилл, А. В. (1928). «Миотермический аппарат». Труды Королевского общества B: Биологические науки . 103 (723): 117–137. Bibcode :1928RSPSB.103..117H. doi : 10.1098/rspb.1928.0029 .
• Хилл, А. В. (1931). Приключения в биофизике . Филадельфия: Издательство Пенсильванского университета.
• Хилл, А. В. (1932). Передача химических волн в нерве .
• Хилл, А. В. (1960). Этическая дилемма науки и другие труды . Нью-Йорк: Rockefeller Institute Press.
• Хилл, А. В. (1965). Пути и испытания в физиологии: библиография, 1909–1964; с обзорами некоторых тем и методов и разведкой для дальнейших исследований . Лондон: Арнольд.

Ссылки

1. Nobel Prize Outreach AB (3 июня 1977 г.). «Арчибальд В. Хилл – Нобелевская премия по физиологии и медицине 1922 г. – Биографическая». NobelPrize.org . Получено 29 августа 2024 г. .
2. Katz, Bernard (1978). «Арчибальд Вивиан Хилл. 26 сентября 1886 г. – 3 июня 1977 г.». Биографические мемуары членов Королевского общества . 24 : 71–149. doi : 10.1098/rsbm.1978.0005 . JSTOR  769758. PMID  11615743. S2CID  46444782.
3. Бассетт, DR Jr (2002). «Научный вклад AV Hill: пионер физиологии упражнений». Журнал прикладной физиологии . 93 (5): 1567–1582. doi : 10.1152/japplphysiol.01246.2001 . PMID  12381740. S2CID  14704104.
4. "Оксфордский словарь национальной биографии". Оксфордский словарь национальной биографии (онлайн-издание). Oxford University Press. 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/jphysiol.1909.sp001344. PMC 1533665. PMID  16992989 . 
6. Ленгмюр, Ирвинг (июнь 1918 г.). «Адсорбция газов на плоской поверхности стекла, слюды и платины». Журнал Американского химического общества . 40 (9): 1361–1402. doi :10.1021/ja02242a004.
7. Van der Kloot, William (декабрь 2011 г.). «Зеркала и дым: А. В. Хилл, его разбойники и наука зенитной артиллерии в Первой мировой войне» . Заметки и записи Королевского общества . 65 (4): 393–410. doi :10.1098/rsnr.2010.0090. ISSN  0035-9149. PMID  22332470.
8. Ван дер Клут, Уильям (2014). Великие ученые ведут Великую войну . Страуд: Fonthill. С. 191–214.
9. Джин Медавар; Дэвид Пайк (2001). Дар Гитлера: Ученые, бежавшие из нацистской Германии . Лондон: Piatkus. С. 122.
10. Ван дер Клот, Уильям (2014). п. 202.
11. Гастингс, Макс (2011). Весь ад вырвался на свободу: мир в войне 1939-45 . Лондон: Harper. С. 81.
12. Хилл, А. В. (1965). Испытания и испытания в физиологии . Лондон: Эдвард Арнольд.
13. Кац, Бернард (1978). стр. 133.
14. Корниш-Боуден А. (2012). Основы ферментативной кинетики (4-е изд.) . Вайнхайм, Германия: Wiley-Blackwell. стр. 286–288. ISBN 978-3-527-33074-4.
15. «Нобелевская премия по физиологии и медицине 1922 года».
16. Хейл, Тюдор (15 февраля 2008 г.). «История развития физиологии спорта и упражнений: А. В. Хилл, максимальное поглощение кислорода и кислородный долг». Журнал спортивных наук . 26 (4): 365–400. doi :10.1080/02640410701701016. ISSN  0264-0414. PMID  18228167. S2CID  33768722.
17. Бассетт, DR; Хоули, ET (1997). «Максимальное поглощение кислорода: «классические» и «современные» точки зрения». Медицина и наука в спорте и физических упражнениях . 29 (5): 591–603. doi : 10.1097/00005768-199705000-00002 . ISSN  0195-9131. PMID  9140894.
18. "Арчибальд Вивиан Хилл". Американская академия искусств и наук . 9 февраля 2023 г. Получено 15 мая 2023 г.
19. "История члена APS". search.amphilsoc.org . Получено 15 мая 2023 г. .
20. «Возможно, вам будет интересно узнать». Журнал здоровья и физического воспитания . 9 (7): 449–451. 1938. doi :10.1080/23267240.1938.10619861.
21. Кардинал, Брэдли Дж. (2022). «Национальная академия кинезиологии: ее основание, фокус и будущее». Обзор кинезиологии . 11 (1): 6–25. doi :10.1123/kr.2021-0064.
22. Скотт, М. Глэдис (1978). The Academy Papers . Вашингтон, округ Колумбия: Американская академия физического воспитания и Американский альянс по вопросам здоровья, физического воспитания и отдыха. С. 63–65.
23. "Арчибальд Хилл". www.nasonline.org . Получено 15 мая 2023 г. .
24. Президентское обращение к собранию Британской ассоциации, состоявшемуся в Белфасте в 1952 году.
25. «Об Арчибальде Вивиене Хилле и списке почета». DC's Improbable Science . 31 декабря 2010 г. Получено 29 августа 2024 г.
26. "Голубая табличка в бывшем доме А. В. Хилла". Физиологическое общество . 16 января 2020 г. Получено 29 августа 2024 г.
27. Crossley, Frankie (17 августа 2017 г.). «Ценная недвижимость: этот особняк в Хайгейте стоимостью 10 миллионов фунтов стерлингов когда-то был домом для борца с нацистами, лауреата Нобелевской премии». Ham & High . Получено 29 августа 2024 г.
28. Rowlinson, Liz (18 сентября 2015 г.). "Дома, отмеченные знаком престижа" . Times online . Получено 8 октября 2015 г.
29. Pearce, JMS (2 апреля 2021 г.). «Как Британия спасла ученых от нацистской тирании». Hektoen International – онлайн-журнал по медицинским гуманитарным наукам . Получено 29 августа 2024 г.
30. "AV Hill, лауреат Нобелевской премии и пионер спортивной медицины, получает Голубую табличку Английского наследия" . Получено 29 августа 2024 г.
31. Джейкоби, Чарли. «Знаменитые дома на севере Лондона со множеством историй». The JC . Получено 3 июня 2020 г.

Источники

• Ласк, Г. (1925). Лекции по питанию: 1924–1925 . Филадельфия: WB Saunders Company.
• Медавар, Джин; Пайк, Дэвид (2012). Подарок Гитлера: Правдивая история ученых, изгнанных нацистским режимом (мягкая обложка). Нью-Йорк: Arcade Publishing. ISBN 978-1-61145-709-4.
• Стивенсон, LG (1953). Лауреаты Нобелевской премии по медицине и физиологии: 1901–1950. Нью-Йорк: Henry Schuman.
• Арчибальд В. Хилл на Nobelprize.org

Внешние ссылки

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