med_history (med_history) wrote,
med_history
med_history

Categories:

Нобелевские лауреаты: познавший тайну борща

Richard_Willstätter.jpg

Наш нынешний герой — человек с трагической судьбой. Он решил остаться на родине и в итоге едва не попал в концлагерь. Благодаря ему мы знаем, почему трава зеленая, а борщ — красный, и каким молекулам мы обязаны разнообразием цветов цветков. Ну и без его открытий мы никогда не попробовали бы фиолетовое пюре... Встречайте — Рихард Вильштеттер, лауреат Нобелевской премии 1915 года. Формулировка Нобелевского комитета: «за исследования красящих веществ растительного мира, особенно хлорофилла».

Рихард Мартин Вильштеттер.
Родился 13 августа 1872 г. в Карлсруэ, Германия.
Умер 3 августа 1942 г. в Муральто, Швейцария.
Лауреат Нобелевской премии по химии 1915 года.


Как человека, занимавшегося органической химией и особенно — комплексами макрогетероциклов с металлами, автора сих строк всегда манили две формулы биомолекул. Это вам не скучные белки — это настоящие крутые молекулы. Сложные, с первого раза не запомнить структуру... И похожие. Только металлы в центре разные — у одной кобальт, а у другой — магний. И что самое важное — за обе дали Нобелевскую премию по химии. Только в первом случае — за синтез, а во втором — за исследование. Да-да, вы правы... Мы говорим о витамине B12 (и великом Роберте Бёрнсе Вудворде [1]) и о хлорофилле и Рихарде Мартине Вильштеттере, о котором автор пока не написал ни строчки. Пардон — строку уже написал. И намеревается продолжить это благородное дело. Но обо всём по порядку.



Наш герой родился в еврейской семье в Карлсруэ. Его отец Макс Вильштеттер занимался торговлей тканями (и потому, кстати, хорошо разбирался в растительных красителях. Совпадение? Не думаю!). Учился Рихард в Карлсруэ, потом в реальной гимназии в Нюрнберге... Кстати, понятия «реальное училище, реальная гимназия» означают не столько непризрачность учебного заведения, сколько естественно-научный уклон — против гуманитарного. Были такие и в царской России... Впрочем, мы отвлеклись. Молодой Рихард проявил такие крутые успехи в учебе, что ректор рекомендовал его в Королевский колледж в Мюнхене. Но тут выяснилось, что юноша не вышел пятой графой (или какая она там была в немецких паспортах?). А он очень хотел изучать химию — и в 1890 году поступил в Мюнхенский технический университет. Однако вскоре выяснилось (как это часто бывает с юными химиками), что он уже всё, что там преподают, знает. Но желание, если оно настоящее и сильное, сбывается всегда. И Вильштеттер переходит в Мюнхенский университет (без «технический») — и не просто переходит, а попадает в лабораторию самого Адольфа фон Байера (рис. 1), великого химика, не имеющего отношения к однофамильному концерну (тот основан Фридрихом Байером). Будущий нобелевский лауреат (премия 1905 года), человек, получивший в Германии дворянский титул за научные работы, Адольф Байер тоже прославился через красители: он синтезировал индиго.

Adolf_von_Baeyer_(Nobel_1905).jpg

Рисунок 1. Иоганн Фридрих Вильгельм Адольф фон Байер (1835–1917). Немецкий ученый, преуспевший в областях органического синтеза и стереохимии, лауреат Нобелевской премии по химии 1905 года «за заслуги в развитии органической химии и химической промышленности благодаря работам по органическим красителям и гидроароматическим соединениям». Получать новые вещества Байер начал с 12 лет: первым его творением стал карбонат меди и натрия (двойная соль). Позже появились индиго, фенолфталеин, флюоресцеин и барбитуровая кислота.

Байер стал научным руководителем молодого химика — именно под его руководством Вильштеттер защитил докторскую диссертацию. Не про красители, про кокаин (рис. 2). Именно Вильштеттер изучал структуру любимого препарата Шерлока Холмса (ну а что, во времена Конан Дойла о зависимости от кокаина, бывшего лекарством, особо не задумывались, знаменитая «кокаиновая паника» началась лишь в 1900 году). Изучал наш герой и другие алкалоиды.

02.kokain.png

Рисунок 2. Кокаин. Слева — Молекула кокаина. Кокаин — метиловый сложный эфир бензоилэкгонина, тропановый алкалоид, производимый растением Erythroxylum coca (кока). Психостимулирующее действие обусловлено связыванием транспортеров моноаминов, нарушающим обратный захват нейромедиаторов в дофаминовой, норадреналиновой и серотониновой системах. Местноанестезирующее действие связано с блокированием потенциал-зависимых натриевых каналов периферических нейронов. Справа — Реклама кокаиновых капель от зубной боли (США, конец XIX в.). ООН постановила внести коку и кокаин в список запрещенных веществ только в 1963 году. Рисунок с сайта www.huffingtonpost.com.

Тем временем карьера Вильштеттера постепенно продвигалась. В 1896 году он уже лектор в университете, в 1902-м — экстраординарный профессор. В год, когда его патрон удостоился Нобелевской премии по химии (1905), он переходит на полную профессорскую ставку в Цюрих, в знаменитый ETH (кстати, вуз-партнер моего родного МФТИ ныне) и... начинает работать на производстве хлорофилла. Вещества, которое делает листья зелеными.

Именно на поприще изучения хлорофилла — а до Вильштеттера вообще никто не знал даже брутто-формулы этого важнейшего вещества — Рихард добился наибольших успехов. Сначала он выявил эмпирическую формулу хлорофилла — относительное содержание в нем атомов углерода, азота, водорода, кислорода и магния.

Следующим достижением стало то, что Вильштеттеру удалось опровергнуть утверждение о том, что у каждого растения — свой хлорофилл [2]. Химик вместе со своим учеником Артуром Штоллем показал, что во всём растительном царстве существуют всего две очень близкие формы хлорофилла — a и b (правда, потом нашлись и c1, и c2 (рис. 3), и некоторые другие). Постепенно Рихард начал расшифровывать структуру пигмента — установил наличие тетрапиррольного кольца (порфирина), центрального атома магния... Можно отметить, что растением, которое дало материал для основной работы Вильштеттера, стала крапива: в ней содержится очень много хлорофилла, и именно она стала основным сырьем «хлорофилловой фабрики».

03.hlorofill.png

Рисунок 3. Хлорофилл. Слева — Структурные формулы хлорофиллов c1 и c2. Справа — Сравнение структуры молекул хлорофилла и гема (связывающей кислород простетической группы гемоглобина крови).

В 1912 году по просьбе Ханса Фишера (рис. 4) — он станет нобелевским лауреатом в 1930 году частично за изучение структуры гема в гемоглобине крови и удивится, насколько гем и хлорофилл похожи — Вильштеттер переезжает в Институт кайзера Вильгельма в Берлине и переключается на антоцианы — растительные пигменты (рис. 5). Мы тоже регулярно с ними сталкиваемся: большинство растительных веществ, отвечающих за красный, синий и фиолетовые цвет, — именно антоцианы. К примеру, один из них отвечает за красный цвет борща.

61990315_fischerc.jpg
Рисунок 4. Ханс Фишер (1881–1945). Немецкий химик-органик, доктор медицины, преподаватель. Изучал пирролы, пигменты крови, желчи и зеленых растений. Синтезировал билирубин и гемин, выяснил строение хлорофиллов а и b. Лауреат Нобелевской премии по химии 1930 г. «за исследования по установлению строения гемина и хлорофилла и особенно за синтез гемина».

05.antocian.png

Рисунок 5. Антоцианы: воплощение вильштеттеровской теории в кулинарную практику. Слева — Общая формула антоцианов (окрашенных растительных гликозидов с антиоксидантными свойствами) и «антоциановый» картофель. Борщ Вильштеттер вряд ли пробовал, а с «последствиями» своего открытия — уж точно нет. Однако и естественных антоциансодержащих растений всегда хватало: красные, фиолетовые и черные ягоды, баклажаны, свёкла, черный рис, красная капуста... Справа — «Антоциановый» фастфуд: картофельные и кукурузные чипсы.

Исследования были в самом разгаре, когда началась Первая мировая. Вильштеттер оказался негодным к службе — пару лет назад он травмировался в горах... Первые два года войны Нобелевские премии присуждались, и премию 1915-го получил наш герой. Точнее, тогда он узнал, что ее получил. Церемония вручения состоялась лишь в 1920 году.

«Цель моей работы состояла в том, чтобы установить структурные характеристики наиболее широко распространенных пигментов растений, в частности хлорофилла, и найти определенные критерии, касающиеся их химической функции», — так описал свой труд Рихард Вильштеттер в нобелевской лекции.

Четыре года спустя карьера нобелевского лауреата внезапно оборвалась. «Государственный антисемитизм» в Германии начался задолго до прихода нацистов к власти. В 1924 году Вильштеттер уходит с профессорского места в Мюнхенском университете, где он служил с 1916-го, в знак протеста против того, что назначенный им чиновник отказал в принятии на работу нескольким кандидатам-евреям. Рихард слишком хорошо помнил, как его не приняли в учебное заведение по той же самой причине. Тем не менее он продолжает научную работу в совершенно новой теме — ферменты, лейкоциты...

С приходом к власти Гитлера становится намного хуже. Самому Вильштеттеру предлагают прекрасные места в США и Великобритании; он же считает, что должен работать на родине. Родина платит тем, что в 1938 году в дом нобелевского лауреата приходит полиция, чтобы отправить его в концлагерь Дахау. Экономка успевает запутать полицию, Вильштеттер бежит в Швейцарию, но его лодку, пересекающую Боденское озеро, перехватывает гестапо... Тем не менее вмешательство швейцарского посла дает ученому возможность остаться в Швейцарии. Приют ему предложил бывший ученик, Артур Штолль, с которым он работал над химией хлорофилла...

И всё же новая мировая война дотянулась до Вильштеттера: 1942 год, сердечный приступ, смерть... Он еще успел написать автобиографию «Из моей жизни», которая, к сожалению, пока не переведена на русский язык [8].

Вот что пишет о Вильштеттере другой нобелевский лауреат, Роберт Робинсон: «Вильштеттер был великим экспериментатором и великим изобретателем экспериментов. Однако его высший дар исследователя заключался в умении организовать работу». Золотые слова, ведь умение организовать свою работу — это одно из редчайших свойств и ученого, и любого человека. Всегда вспоминаю их, когда мне опять ни на что не хватает времени.

1. http://biomolecula.ru/content/1525
2. Willstätter R. (1906). Zur Kenntniss der Zusammensetzung des Chlorophylls. Justus Liebigs Ann. Chem. 350, 48–82;
3. http://biomolecula.ru/content/1213
4. http://biomolecula.ru/content/1367
5. http://biomolecula.ru/content/1091
6. http://biomolecula.ru/content/1137
7. http://biomolecula.ru/content/1183
8. Willstätter R. Aus meinem Leben / ed. by Stoll A. Weinheim. Verlag Chemie, 1949. — 454 p. (eng. ed.: From My Life. NY: Benjamin, 1965. — 395 p.).
Tags: Вильштеттер, нобелевская премия, нобелевские лауреаты
Subscribe

Recent Posts from This Journal

Buy for 10 tokens
Buy promo for minimal price.
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 1 comment