Мелвин Эллис Кэлвин (8 апреля 1911 – 8 января 1997) [3] был американским биохимиком , известным открытием цикла Кальвина вместе с Эндрю Бенсоном и Джеймсом Бэшемом , за что он был удостоен Нобелевской премии по химии 1961 года . Большую часть своей пятидесятилетней карьеры он провел в Калифорнийском университете в Беркли .
Мелвин Кальвин родился в Сент-Поле, штат Миннесота , в семье Элиаса Кальвина и Роуз Хервиц, [4] еврейских иммигрантов из Российской империи (ныне известных как Литва и Грузия).
В раннем возрасте семья Мелвина Кэлвина переехала в Детройт, штат Мичиган, где его родители управляли продуктовым магазином, чтобы зарабатывать себе на жизнь. Мелвин Кэлвин часто проявлял свое любопытство, просматривая все продукты, стоящие на их полках. Он быстро осознал важность химии для повседневных продуктов и нашей повседневной жизни.
После окончания Центральной средней школы в 1928 году [5] он продолжил обучение в Мичиганском горно-технологическом колледже (ныне известном как Мичиганский технологический университет ), где получил первую в школе степень бакалавра наук по химии. Он получил степень доктора философии. в Университете Миннесоты в 1935 году. Под руководством Джорджа Глокера он изучал и написал диссертацию по электронному сродству галогенов. Его пригласили присоединиться к лаборатории Майкла Поланьи в качестве аспиранта Манчестерского университета . Два года, которые он провел в лаборатории, были посвящены изучению структуры и поведения органических молекул. В 1942 году он женился на Мари Женевьеве Жемтегор [4] , и у них родились три дочери: Элин, Соуи и Кароль, а также сын Ноэль. [6]
Во время визита в Манчестерский университет Джоэл Хильдебранд , директор радиационной лаборатории Калифорнийского университета, пригласил Кэлвина присоединиться к профессорско-преподавательскому составу Калифорнийского университета в Беркли. Это сделало его первым выпускником Беркли, принятым на работу на химический факультет за последние 25 лет. [7] Он предложил Кальвину продолжить исследования радиоактивного углерода, потому что «сейчас было самое время». [6] Первоначальное исследование Кальвина в Калифорнийском университете в Беркли было основано на открытиях Мартина Кеймена и Сэма Рубена в долгоживущем радиоактивном углероде-14 в 1940 году.
В 1947 году он получил звание профессора химии и директора группы биоорганической химии в радиационной лаборатории Лоуренса . В состав сформированной им команды входили: Эндрю Бенсон , Джеймс А. Бэшем и несколько других. Эндрю Бенсону было поручено создать лабораторию фотосинтеза. Целью этой лаборатории было обнаружение пути фиксации углерода в процессе фотосинтеза. Наибольшим результатом исследования стало открытие того, как энергия света преобразуется в химическую энергию. [6] Используя изотоп углерода-14 в качестве индикатора, Кэлвин, Эндрю Бенсон и Джеймс Бэшем нанесли на карту полный путь, по которому углерод проходит через растение во время фотосинтеза , начиная с его поглощения в виде углекислого газа из атмосферы и заканчивая его превращением в углеводы и другие органические соединения. . [8] Этот процесс является частью цикла фотосинтеза. Ему было присвоено название « Цикл Кальвина-Бенсона-Бэсшема» в честь работ Мелвина Кэлвина, Эндрю Бенсона и Джеймса Бэшема. Было много людей, которые внесли свой вклад в это открытие, но в конечном итоге Мелвин Кэлвин возглавил инициативу (см. ниже).
В 1963 году Кальвину было присвоено дополнительное звание профессора молекулярной биологии. Он был основателем и директором лаборатории химической биодинамики, известной как «Раундхаус», и одновременно заместителем директора радиационной лаборатории Беркли, где он проводил большую часть своих исследований до выхода на пенсию в 1980 году. В последние годы своей активной исследовательской деятельности он изучал использование нефтедобывающих предприятий в качестве возобновляемых источников энергии. Он также провел много лет, исследуя химическую эволюцию жизни, и написал книгу на эту тему, которая была опубликована в 1969 году. [9]
Круглая лаборатория, известная как «Раундхаус», была спроектирована для облегчения сотрудничества между студентами и учеными, приехавшими в лабораторию Кальвина. [3] Он был создан, поскольку у Кальвина было ненасытное любопытство, которое побудило его стать хорошо разбирающимся во многих областях и осознать преимущества междисциплинарного сотрудничества. Открытая научная дискуссия была значительной частью повседневной жизни его студентов, и он хотел создать общественное пространство, где были бы объединены все виды умов и знаний. Чтобы облегчить эту задачу в Roundhouse, он пригласил аспирантов и приглашенных ученых со всего мира. [6]
Сообщество, созданное Кальвином внутри «круглого дома», было тем, в котором студенты и сотрудники чувствовали, что они могут по-настоящему реализовать свой потенциал. Кальвин стал известен своими управленческими навыками, по образцу которых сегодня созданы многие творческие научные учреждения. Он был известен как Мистер Фотосинтез, но это даже не описывает то, как его организационные и управленческие навыки произвели революцию в научном сообществе на всех фронтах. [6]
Открытие цикла Кальвина должно было начаться с исследований, проведенных Сэмом Рубеном и Мартином Кейменом после того, как их работа над изотопом углерода-14 подошла к концу после случайной смерти Ребуна в лаборатории, и Кеймен оказался в беде из-за нарушений безопасности с ФБР и Госдепартамент. Несмотря на это, Эрнест Лоуренс, директор радиационной лаборатории, гордился проделанной ими работой и хотел, чтобы исследования развивались, поэтому он вместе с Венделлом Латимером, деканом факультета химии и химического машиностроения, нанял Кельвина в 1945 году. [7]
Первоначальное внимание лаборатории уделялось применению углерода-14 в медицине и синтезу меченных радиоактивным изотопом аминокислот и биологических метаболитов для медицинских исследований. Кальвин начал создавать лабораторию, нанимая сильных химиков в лабораториях по всей стране. Затем он нанял Эндрю Бенсона, который ранее работал с Рубеном и Кейменом над фотосинтезом и C-14, чтобы возглавить это направление лаборатории. [7]
Преобладающая теория производства сахаров и других соединений восстановленного углерода заключалась в том, что они считались «легкой» реакцией. Эту теорию еще предстояло опровергнуть. Бенсон начал свое исследование, продолжив свою предыдущую работу по выделению продукта темновой фиксации CO2, а затем кристаллизовал радиоактивную янтарную кислоту. Это в сочетании с выставлением водорослей на свет без CO 2 и последующим немедленным переносом их в темную колбу, содержащую CO 2 , и наблюдением за тем, что радиоактивная сахароза все еще образуется с той же скоростью, что и при фотосинтезе, проводимом при чистом свете, дало окончательные результаты. доказательства того, что имело место нефотохимическое восстановление CO 2 . [7]
Однако возникла проблема: теперь им нужно было определить первый продукт фиксации CO 2 . Для этого они начали использовать методы бумажной хроматографии, впервые разработанные В. А. Степкой. Это позволило им определить, что первым продуктом фиксации CO 2 была 3-углеродная фосфоглицериновая кислота (PGA). Давно известный продукт ферментации глюкозы, полученный в результате реакции, описанной несколькими годами ранее Рубеном и Кейменом. [7]
После этого открытия конкурирующая лаборатория Кальвина в Чикагском университете не смогла подтвердить это открытие и, таким образом, устроила решительную атаку на литературу Кальвина. Это привело к симпозиуму, спонсируемому Американской ассоциацией развития науки, чтобы определить, какая лаборатория была права. Несмотря на сопротивление на конференции, Кальвин и Бенсон смогли убедить аудиторию в своей позиции, и атака была отклонена. [7]
После этой первой идентификации оставшиеся члены гликолитической последовательности, за исключением двух, удалось идентифицировать на основе их химического поведения. Двумя неизвестными компонентами были сахара. Бенсон, заметив их разделение на бумажных хроматограммах и изучив их реакционную способность, понял, что это кетозы. Благодаря сотрудничеству Джеймса А. Башема соединения удалось подвергнуть периодатному разложению. Обнаружение 14% активности карбонильного углерода в одном из сахаров заставило Бэшема обратить внимание на семиуглеродные сахара. Однако, несмотря на еще несколько тестов, Бэшем не смог определить идентичность этих двух сахаров. [7]
Дальнейшие эксперименты показали, что за счет ограничения поглощения CO 2 можно повысить уровень рибулозо-бисфосфата. Это было показателем того, что это была молекула-акцептор CO 2 . Хотя механизм этого не был сразу очевиден, Кальвин смог определить механизм, который позже был назван новым механизмом карбоксилирования, который привел к завершению серии в 1958 году. [7]
На протяжении всей своей жизни Кальвин выступал в качестве государственного служащего на самых разных должностях. Он был президентом Американского химического общества, Американского общества физиологии растений и Тихоокеанского отделения Американской ассоциации содействия развитию науки. Наряду со всем этим он также занимал должность председателя Комитета по науке и государственной политике Национальной академии наук. [7]
Одним из главных вкладов, которые он внес как государственный служащий, была его работа с НАСА. В сотрудничестве с НАСА он участвовал в разработке планов по защите Луны от биологического загрязнения с Земли и Земли от загрязнения с Луны во время миссий Аполлона. А также помощь в разработке стратегий о том, как лучше всего вернуть лунные образцы и как искать биологическую жизнь на других планетах. [7]
Наряду с этими способностями служащего он также работал государственным служащим в правительстве США. Он был членом Президентского научного консультативного комитета с 1963 по 1966 год и входил в высший консультативный орган Министерства энергетики - Консультативный совет по энергетическим исследованиям. [7]
Наконец, он работал во многих международных комитетах и во многих международных организациях, включая Объединенную комиссию по прикладной радиоактивности Международного союза теоретической и прикладной химии, Комитет США Международного союза биохимии и Комиссию по молекулярной биофизике Международной организации. по теоретической и прикладной биофизике [7]
В своей телевизионной истории ботаники для BBC в 2011 году Тимоти Уокер , директор ботанического сада Оксфордского университета , раскритиковал обращение Кэлвина с Эндрю Бенсоном , заявив, что Кальвин получил признание за работу Бенсона после его увольнения, и не упомянул работу Бенсона. роль при написании своей автобиографии десятилетия спустя. [10] Сам Бенсон также упомянул, что Кальвин уволил его, и пожаловался на то, что его не упомянули в его автобиографии. [11]
1954 г. - избран членом Национальной академии наук США [12].
1955 - Награжден Премией столетия [13].
1958 г. - избран иностранным членом Королевской Нидерландской академии искусств и наук.
1958 г. - избран членом Американской академии искусств и наук [14].
1959 г. - избран членом Немецкой академии наук Леопольдина.
1960 г. - избран в Американское философское общество [15].
1961 — Мелвин Кэлвин получил Нобелевскую премию по химии «за исследования по ассимиляции углекислого газа растениями».
1964 - Награжден медалью Дэви Королевского общества.
1971 - степень почетного доктора права (LL.D.) Колледжа Уиттиер [16].
1978 — медаль Пристли Американского химического общества.
Кальвин был представлен в сборнике почтовых марок США «Американские ученые» за 2011 год вместе с Асой Грей , Марией Гепперт-Майер и Северо Очоа . Это был третий том серии, первые два были выпущены в 2005 и 2008 годах.
Кальвин был удостоен еще 13 почетных степеней.
Страница 25 – (24:51) Бьюкенен: Итак, вы бы использовали слово «уволен»? (24:54) Бенсон: Да. ... Страница 30 – (30:04) Бенсон: ... Он опубликовал книгу, автобиографию «По следу света», которая является фантастическим – прекрасным названием для того, о чем она была. Там весь том посвящен тому, как он получил Нобелевскую премию, а о Бенсоне в этой книге вообще нет упоминания. И ему не пришлось этого делать. Он мог бы сделать это правильно. И, наконец, он упомянул одну из своих последних публикаций – в ней участвовали доктор Бенсон и несколько аспирантов – но упомянул лишь вкратце.
