Мелвин Эллис Кальвин (8 апреля 1911 г. – 8 января 1997 г.) [3] был американским биохимиком, известным открытием цикла Кальвина вместе с Эндрю Бенсоном и Джеймсом Басшемом , за что он был удостоен Нобелевской премии по химии 1961 года . Он провел большую часть своей пятидесятилетней карьеры в Калифорнийском университете в Беркли .
Мелвин Кальвин родился в Сент-Поле, штат Миннесота , в семье Элиаса Кальвина и Роуз Гервиц [4] , еврейских иммигрантов из Российской империи (ныне Литвы и Грузии).
В раннем возрасте семья Мелвина Кэлвина переехала в Детройт, штат Мичиган, где его родители управляли продуктовым магазином, чтобы зарабатывать на жизнь. Мелвин Кэлвин часто исследовал свое любопытство, просматривая все продукты, которые составляли их полки. Он быстро понял важность химии для повседневных продуктов и нашей повседневной жизни.
После окончания Центральной средней школы в 1928 году [5] он продолжил обучение в Мичиганском колледже горного дела и технологий (теперь известном как Мичиганский технологический университет ), где получил первую в школе степень бакалавра наук по химии. Затем он получил докторскую степень 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 Полани в качестве аспиранта в Манчестерском университете . Два года, которые он провел в лаборатории, были сосредоточены на изучении структуры и поведения органических молекул. В 1942 году он женился на Мари Женевьеве Джемтегаард [4] , и у них родилось 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 преподавательскому составу Калифорнийского университета в Беркли. Это сделало его первым выпускником не из Беркли, нанятым на химический факультет за последние 25 лет. [7] Он пригласил Кэлвина продолжить исследования радиоактивного углерода, потому что «сейчас было самое время». [6] Первоначальное исследование Кэлвина в Калифорнийском университете в Беркли основывалось на открытиях Мартина Камена и Сэма Рубена в области долгоживущего радиоактивного углерода-14 в 1940 году.
В 1947 году он был повышен до профессора химии и директора группы биоорганической химии в Радиационной лаборатории Лоуренса . В сформированную им команду входили: Эндрю Бенсон , Джеймс А. Басшем и несколько других. Эндрю Бенсону было поручено создать лабораторию фотосинтеза. Целью этой лаборатории было открытие пути фиксации углерода в процессе фотосинтеза. Наибольшим влиянием исследования стало открытие способа, которым световая энергия преобразуется в химическую энергию. [6] Используя изотоп углерода-14 в качестве трассера, Кэлвин, Эндрю Бенсон и Джеймс Басшем составили карту полного маршрута, по которому углерод проходит через растение во время фотосинтеза , начиная с его поглощения в виде атмосферного углекислого газа до его преобразования в углеводы и другие органические соединения. [8] Этот процесс является частью цикла фотосинтеза. Ему дали название Цикл Кальвина–Бенсона–Бассама , названный в честь работ Мелвина Кальвина, Эндрю Бенсона и Джеймса Бассама. Было много людей, которые внесли свой вклад в это открытие, но в конечном итоге Мелвин Кальвин возглавил наступление (см. ниже).
В 1963 году Кальвину было присвоено дополнительное звание профессора молекулярной биологии. Он был основателем и директором Лаборатории химической биодинамики, известной как «Roundhouse», и одновременно заместителем директора Лаборатории радиации в Беркли, где он проводил большую часть своих исследований до выхода на пенсию в 1980 году. В последние годы своих активных исследований он изучал использование нефтедобывающих растений в качестве возобновляемых источников энергии. Он также провел много лет, проверяя химическую эволюцию жизни, и написал книгу на эту тему, которая была опубликована в 1969 году. [9]
Круглая лаборатория, известная как «Roundhouse», была спроектирована для содействия сотрудничеству между студентами и приглашенными учеными в лаборатории Кэлвина. [3] Она была создана, поскольку Кэлвин обладал ненасытным любопытством, которое заставило его стать хорошо разбирающимся во многих областях и осознать преимущества междисциплинарного сотрудничества. Открытое научное обсуждение было большой частью повседневной жизни его студентов, и он хотел создать общественное пространство, где были бы объединены все виды умов и знаний. Чтобы способствовать этому в Roundhouse, он привлек аспирантов и приглашенных ученых со всего мира. [6]
Кэлвин создал сообщество в здании, где студенты и сотрудники чувствовали, что они могут по-настоящему реализовать свой потенциал. Его управленческие навыки стали известны, и многие творческие научные издания сегодня созданы по его образцу. Он был известен как мистер Фотосинтез, но это даже близко не описывает, как его организационные и управленческие навыки произвели революцию в научном сообществе по всем направлениям. [6]
Открытие цикла Кальвина началось с исследования, проведенного Сэмом Рубеном и Мартином Каменом после того, как их работа над изотопом углерода-14 была прекращена из-за случайной смерти Рубена в лаборатории, а Камен оказался в беде из-за нарушений безопасности с ФБР и Государственным департаментом. Несмотря на это, Эрнест Лоуренс, директор Радиационной лаборатории, гордился проделанной ими работой и хотел, чтобы исследования были продолжены, поэтому он вместе с Венделлом Латимером, деканом факультета химии и химической инженерии, нанял Кальвина в 1945 году. [7]
Первоначально лаборатория была сосредоточена на применении углерода-14 в медицине и синтезе радиоактивно меченых аминокислот и биологических метаболитов для медицинских исследований. Кэлвин начал создавать лабораторию, набирая сильных химиков в лабораториях по всей стране. Затем он нанял Эндрю Бенсона, который ранее работал с Рубеном и Каменом над фотосинтезом и C-14, чтобы тот возглавил этот аспект лаборатории. [7]
Господствующая теория относительно производства сахаров и других восстановленных соединений углерода заключалась в том, что они считались «световой» реакцией. Эту теорию еще предстояло опровергнуть. Бенсон начал свое исследование, продолжив свою предыдущую работу по выделению продукта темновой фиксации CO 2 , а затем кристаллизовал радиоактивную янтарную кислоту. Это в сочетании с воздействием света на водоросли без CO 2 и последующим немедленным переносом их в темную колбу, содержащую CO 2 , и наблюдением за тем, что радиоактивная сахароза все еще образовывалась с той же скоростью, что и при проведении фотосинтеза на чистом свету, дало окончательное доказательство того, что имело место нефотохимическое восстановление CO 2 . [7]
Однако возникла проблема: теперь им нужно было определить первый продукт фиксации CO 2 . Чтобы сделать это, они начали использовать методы бумажной хроматографии, которые были впервые применены WA Stepka. Это позволило им определить, что первым продуктом фиксации CO 2 была 3-углеродная фосфоглицериновая кислота (PGA). Давно известный продукт ферментации глюкозы согласно реакции, описанной годами ранее Рубеном и Каменом. [7]
После этого открытия конкурирующая лаборатория Кальвина в Чикагском университете не смогла подтвердить открытие и, таким образом, создала мощную атаку на литературу Кальвина. Это привело к симпозиуму, спонсируемому Американской ассоциацией содействия развитию науки, чтобы определить, какая лаборатория была права. Хотя они встретили 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, смогли быть идентифицированы на основе их химического поведения. Два неизвестных компонента были сахарами. Бенсон, заметив их разделение на бумажных хроматограммах и изучив их реакционную способность, понял, что это кетозы. Благодаря сотрудничеству Джеймса А. Бассама соединения удалось подвергнуть разложению периодатом. Выявление 14% активности в карбонильном углероде в одном из сахаров заставило Бассама обратить свое внимание на семиуглеродные сахара. Однако, несмотря на несколько дополнительных тестов, Бассам не смог определить идентичность этих двух сахаров. [7]
Дальнейшие эксперименты показали, что путем ограничения поглощения CO 2 уровень рибулозобисфосфата может быть увеличен. Это было указанием на то, что это была молекула-акцептор для CO 2 . Хотя механизм этого не был сразу очевиден, Кальвин смог определить один, позже названный новым механизмом карбоксилирования, который привел к завершению серии в 1958 году. [7]
На протяжении всей своей жизни Кэлвин выступал в качестве государственного служащего во многих различных качествах. Он был президентом Американского химического общества, Американского общества физиологии растений и Тихоокеанского отделения Американской ассоциации содействия развитию науки. Наряду со всем этим он также был председателем Комитета по науке и государственной политике Национальной академии наук. [7]
Одним из его главных вкладов в качестве государственного служащего была его работа с NASA. В сотрудничестве с NASA он помогал в создании планов по защите Луны от биологического загрязнения с Земли и Земли от загрязнения с Луны во время миссий Apollo. А также помогал в разработке стратегий по наилучшему возвращению лунных образцов и поиску биологической жизни на других планетах. [7]
Наряду с этими служебными возможностями он также работал государственным служащим в правительстве США. Он был членом Научного консультативного комитета президента 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 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 теоретической и прикладной биофизики [7]
В своей телевизионной истории ботаники 2011 года для BBC Тимоти Уокер , директор Ботанического сада Оксфордского университета , раскритиковал отношение Кальвина к Эндрю Бенсону , заявив, что Кальвин получил признание за работу Бенсона после его увольнения и не упомянул роль Бенсона, когда писал свою автобиографию десятилетия спустя. [10] Сам Бенсон также упоминал, что был уволен Кальвином, и жаловался на то, что его не упомянули в его автобиографии. [11]
1954 — Избран в Национальную академию наук США [12]
1955 - Награжден Премией столетия [13]
1958 — Избран иностранным членом Королевской Нидерландской академии искусств и наук.
1958 — Избран в Американскую академию искусств и наук [14]
1959 — Избран членом Германской академии наук Леопольдина.
1960 — Избран в Американское философское общество [15]
1961 — Мелвин Кэлвин получил Нобелевскую премию по химии «за исследования усвоения углекислого газа растениями».
1964 — Награжден медалью Дэви Королевского общества.
1971 г. — почетная степень доктора права (LL.D.) колледжа Уиттьер [16]
1978 — Медаль Пристли Американского химического общества
Кэлвин был представлен в выпуске 2011 года коллекции почтовых марок США American Scientists вместе с Асой Греем , Марией Гепперт-Майер и Северо Очоа . Это был третий том в серии, первые два были выпущены в 2005 и 2008 годах.
Кальвину было присвоено еще 13 почетных степеней.
25 – (24:51) Бьюкенен: Итак, вы бы использовали слово «уволили?» (24:54) Бенсон: Да. ... Страница 30 – (30:04) Бенсон: ... Он опубликовал книгу, автобиографию, «По следам света», которая является фантастической – прекрасное название для того, о чем она была. Это делает весь том о том, как он получил Нобелевскую премию, вообще не упоминая Бенсона в этой книге. И ему не нужно было этого делать. Он мог бы сделать это правильно. И, наконец, одна из его последних публикаций, о которой он упомянул — в ней участвовали доктор Бенсон и несколько аспирантов — но лишь вскользь упомянуто.
