Нобелевские лауреаты: Арчер Мартин. Разделяй и властвуй

Премия за хроматографию

Wikimedia Commons

О том, как человек, научившийся читать только к девяти годам, в 30 лет сделал нобелевское изобретение, о цвете и Цвете рассказывает наш сегодняшний выпуск рубрики «Как получить Нобелевку».

Автор этих строк начинал свой путь в науке как химик-органик. В своей работе мне все время нужно было понимать, идет синтез или нет. И десятки раз за рабочий день мне приходилось брать в руки капилляр, тонкую полоску алюминия с нанесенным на него сорбентом, вкалывать в начало полоски реакционную смесь и опускать в растворитель, дожидаться, пока капиллярные силы поднимут растворитель к «финишу», и бросать полоску на плитку, чтобы «проявить» результат тонкослойной хроматографии и увидеть, началось ли чудо превращения веществ, или в колбе по-прежнему исходные реагенты. Такова рутина химика-органика и не только. А начало этому методу положили в 1941 году два молодых химика, развив озарение нашего с вами соотечественника. Но обо всем по порядку.

Арчер Джон Портер Мартин

Родился 1 марта 1910 года, Лондон, Англия, Великобритания

Умер 28 июля 2002 года, Ллангаррон, Уэльс, Великобритания

Нобелевская премия по химии 1952 года (совместно с Ричардом Сингом). Формулировка Нобелевского комитета: «За открытие метода распределительной хроматографии» (for their invention of partition chromatography).

Лондонская семья Мартинов происходила из Северной Ирландии. Отец, Уильям Арчер Портер Мартин, был врачом, как сейчас принято говорить, общей практики. Мать, Лилиан Кейт Мартин, урожденная Браун, была медсестрой. Большая ирландская семья — пятеро детей, два мальчика и три девочки.

Надо сказать, что в наше просвещенное время раннего развития и прочих вальдорфов будущего нобелевского лауреата наверняка бы отправили в коррекционную школу: до восьми лет он не мог научиться читать (и это в интеллигентной семье), поэтому в начальную школу его приняли почти в десятилетнем возрасте. Зато дальше все пошло как по маслу. Уже школьником Арчер интересовался химией. Причем с изучением химии сложилась забавная ситуация: в школе он выучил наизусть все университетские учебники по химии своей старшей сестры, но (по его собственным словам) в упор не помнил того, что говорили на уроках химии в школе, все это ему казалось «слишком примитивным».

В 1929 году Мартин поступил в Кембридж, получив стипендию, и, в общем-то собирался стать химиком-инженером. Любопытно, но его едва ли не со школы интересовал метод, который тоже позволял разделять вещества. Речь идет о перегонке. Арчер даже собрал, будучи школьником, пятифутовую перегонную колонну из кофейных банок, наполнив ее кусками кокса одинакового размера.

Промышленные ректификационные колонны, аналог творения Мартина из кофейных банок

Wikimedia Commons

Однако во время обучения, как это часто бывает с нобелевскими лауреатами и просто с хорошими учеными, у нашего героя случилась Встреча, Которая Изменила Жизнь.

Человеком, перевернувшим его судьбу, стал (для разнообразия) не нобелевский лауреат, однако один из величайших ученых своего времени. Джон Бердон Сандерсон Холдейн, сын физиолога Джона Скотта Холдейна, биолог, биохимик, генетик, эволюционист, физиолог, философ и популяризатор науки. Именно он, читая лекции Мартину по биохимии, побудил его сменить ориентацию (магистерскую степень наш герой уже получал как биохимик), что в итоге привело его к Нобелевской премии за хроматографию.

Джон Холдейн

Wikimedia Commons

Тут нужно сделать важное отступление. Иногда доводится читать, что Мартин и его коллега Синг были изобретателями самого метода хроматографии. Это категорически не так. У метода есть дата открытия, и она на семь лет «старше» самого Мартина. 21 марта 1903 года на заседании биологического отделения Варшавского общества естествоиспытателей 31-летний ботаник Михаил Цвет сделал доклад «О новой категории адсорбционных явлений и о применении их к биохимическому анализу». Рассказав о том, как ему еще в 1900 году удалось разделить пигменты хлорофилла в колонке, заполненной карбонатом кальция, Цвет создал новый химический метод, который – по совпадению – получил фактически имя своего создателя. χρῶμα – это «цвет», а уж как переводить слово «хроматография», «писание цветом» или «писание Цветом» - решать нам. Тем более, термин этот – авторский, хоть и появился только в 1906 году.

Суть всех хроматографических методов одна: смесь веществ движется в газовой или жидкой фазе по неподвижной (твердой или жидкой) фазе. За счет разного распределения веществ между фазами получается разделять смесь. Однако способ Цвета позволял разделять только растительные пигменты, и, возможно, поэтому не так широко распространился поначалу.

Михаил Цвет

Wikimedia Commons

Нельзя сказать, кстати, чтобы открытие Цвета прошло вообще незамеченным. Его даже один раз успели номинировать на Нобелевскую премию по химии… Но в 47 лет, в 1919 году он умер в эвакуации в Воронеже в 49 лет то ли от голода, то ли от последствий операции, где и похоронен на территории Алексеево-Акатова монастыря (бывают же рифмы истории – автор пишет эти строки, находясь в нескольких сотнях метров от могилы основателя хроматографии). Доживи Цвет до глубокой старости – кто знает, быть может быть надгробная строка на его памятнике («Ему было дано открыть хроматографию, разделяющую молекулы, объединяющую людей»), стала бы пророческой, и Нобелевскую премию 1952 года получали бы три человека, а не два.

Надгробие Цвета

Wikimedia Commons

Но – что гадать, история, как известно, не терпит сослагательного наклонения, а история науки – тем более. Поэтому подхватывать выпавшее знамя пришлось нашему герою. Который, как мы помним, перешел из химической технологии в биохимию. В 1933 году Мартин получил исследовательскую позицию в университетской Dunn Nutritional Laboratory (она существует и поныне, превратившись в крупный исследовательский центр по изучению митохондрий и всего, связанного с ними). Там его научный руководитель, сэр Чарльз Мартин (да, еще один Мартин, просто однофамилец) прикрепил к нему выпускника Роберта Синга и поставил перед ними задачу выделить «антипеллагрическое вещество» (витамин РР, он же ниацин) из смеси. А затем перед ними встала задача разделить смеси аминокислот. Практически невозможная в то время задача, особенно, если отвлекаться на планеризм и джиу-джитсу, которыми очень увлекался Мартин в те годы.

Нужно сказать, что в том же 1933 году в Кембридж приезжали коллеги из Гейдельберга и показали, как в лаборатории нобелевского лауреата Рихарда Куна при помощи цветовской хроматографии разделяли каротины. Только заполняли колонку не мелом, как Цвет, а углем, а разделяющиеся фазы различали опять же по цвету.

Попытки сделать то же самое у Мартина и Синга закончились провалом: очень сложно было подобрать адсорбент. И тут им пришла в голову гениальная мысль: а что, если сделать неподвижную фазу тоже жидкой, только зафиксировав жидкость в геле (силикагеле). Сказано – сделано, и это была революция, воскресившая метод Цвета. Хроматография получила название распределительной, потому что «играла» на разном распределении веществ между несмешивающимися жидкостями. Вода с силикагелем работала неподвижной фазой, хлороформ – подвижной, метилоранж – индикатором.

Как и сама хроматография, распределительная хроматография Мартина и Синга тоже имеет свою точку отсчета в науке. В июне 1941 года (даром что шла Вторая мировая война) в Лондоне состоялась 214-я конференция британского Биохимического общества, возмутителями спокойствия выступили два молодых автора. Мартину на тот момент было 31, Сингу – вообще 26, и тем не менее, «салаги» выступили с революционным методом, который позволял разделять многие вещества легко и непринужденно. Фактически, вся биохимия и органическая химия получили в свои руки мощнейший инструмент химического анализа и разделения веществ.

В 1944 году Мартин создает новый вид хроматографии – бумажную, где движение веществ происходило по фильтровальной бумаге. Оттуда было рукой подать до тонкослойной хроматографии, которой занимался автор – и до Нобелевской премии, которая пришла в 1952 году. Чествуя лауреатов Арне Тиселиус сказал: «Открытие вами метода распределительной хроматографии дало науке новый инструмент, который уже доказал свою полезность при проведении огромного количества важных научных изысканий. Он предоставил возможность исследователям в области химии, биологии и медицины не только приступить к разрешению, но и успешно разрешать проблемы, ранее казавшиеся безнадежно запутанными».

Последующие десятилетия показали, насколько Тиселиус был прав. Успел это увидеть и сам Мартин: он прожил почтенные 92 года и успел застать химию XXI века.

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.