К сожалению, сайт не работает без включенного JavaScript. Пожалуйста, включите JavaScript в настройках вашего броузера.
Рассылка Forbes
Самое важное о финансах, инвестициях, бизнесе и технологиях

Новости

 

МРТ для молекул: как Милдред Кон исследовала обмен веществ вопреки стереотипам

Милдред Кон (Фото DR)
Милдред Кон (Фото DR)
Биохимика Милдред Кон не брали на работу в промышленные компании и не допускали в научные лаборатории, ведь она была женщиной. Несмотря на все препятствия, она провела серию исследований, благодаря которым мы знаем, как живые организмы запасают энергию

Когда мы говорим, что нам не хватает энергии, то обычно не задумываемся об АТФ. Этой аббревиатурой (расшифровывается как «аденозинтрифосфат») называется вещество, в котором, собственно, и содержится энергия для всех биохимических и физиологических процессов. Без АТФ не сокращаются мышцы, не синтезируется ДНК, не работают гормоны. Эта молекула так важна, что человеческий организм за сутки синтезирует примерно 40 кг этого вещества. Но что именно происходит с АТФ в процессе обмена веществ, долгое время было неизвестно, — пока одна женщина-химик не разработала способы исследования молекулы с помощью ядерного магнитного резонанса.

Отвлекающий элемент

Милдред Кон родилась в 1913 году в Нью-Йорке в семье иммигрантов. Ее отец учился на раввина, но в итоге пошел работать в ателье и придумал машину для точной раскройки ткани, за что работодатель сделал его бизнес-партнером. Милдред унаследовала отцовскую изобретательность. Много позже она прославилась как новатор, использующий в исследованиях органических реакций новейшие технологии — масс-спектрометр, ядерно-магнитный резонанс и электронный парамагнитный резонанс. Но чтобы хотя бы приступить к исследованиям, ей предстояло преодолеть множество преград.

Главная проблема: Милдред была женщиной. «Женщинам неприлично быть химиками», — сказал кто-то из преподавателей Хантер-колледжа Университета Нью-Йорка, куда Милдред поступила, когда ей было всего 15 лет. Ей-то гораздо больше нравилась физика, но в учебном плане она шла как второстепенный предмет, так что основной специальностью Милдред стала химия.

 

После колледжа она поступила в аспирантуру Колумбийского университета, но через год была вынуждена уйти, потому что не могла оплачивать обучение. Обычно в таких случаях студенты начинали работать ассистентами профессоров, но женщин на эту должность не брали. Женщины вообще считались «отвлекающим элементом» в лабораториях.

Чтобы заработать на учебу, Кон работала няней, а позже смогла устроиться в Национальный консультативный комитет по аэронавтике (NACA — эта организация была предшественницей НАСА), где ее коллегами были 70 мужчин, занимавшихся разработкой дизельного авиационного двигателя. Ей дали должность ниже той, на которую она претендовала, и запретили посещать лабораторию, но она упорно трудилась, планируя эксперименты, которые затем проводили другие. Это дало полезный опыт прикладных исследований — и деньги на учебу.

В 1934 году Милдред буквально напросилась в исследовательскую группу физика и химика Гарольда Юри, который как раз тогда получил Нобелевскую премию за открытие дейтерия — тяжелого изотопа водорода (изотопы — атомы, ядра которых содержат одинаковое число протонов, но разное число нейтронов и отличаются массой). Юри сразу предупредил новую сотрудницу, что быть ее научным руководителем не собирается, учиться ей придется самостоятельно. В 1937 году Милдред защитила диссертацию об изотопах кислорода и получила докторскую степень. 

Правильный муж

«Первое, что я бы посоветовала [женщинам], — выйти замуж за правильного мужчину. Это самое главное. У вас должен быть муж, который полностью вас поддерживает. По-настоящему, — а не просто рассуждает о равенстве», — говорила позже Милдред. Ее муж этим критериям соответствовал. В 1938 году она вышла замуж за физика Генри Примакоффа (тоже из семьи иммигрантов), который стал ее другом и родственной душой.

Правда, он не смог стать партнером по исследованиям — правила, направленные против кумовства, запрещали супругам преподавать в одном учебном заведении. Двадцать лет доктор химических наук Милдред Кон (выйдя замуж, она не сменила фамилию, а во время Второй мировой особенно подчеркивала свое еврейское происхождение) была простым исследователем без преподавательской ставки. Это было плохо с финансовой точки зрения, но удобно с точки зрения режима работы. Во-первых, Милдред могла заниматься только теми темами, которые ей были интересны. Во-вторых, благодаря гибкому графику совмещала работу с материнством.

 

Впрочем, ей пришлось столкнуться с давлением общественности. Когда у Милдред родилась старшая дочь Нина, свекровь развернула бурную деятельность, чтобы заставить невестку уволиться (безуспешно). Когда Нине исполнилось семь лет, и она вступила в организацию Brownies (что-то вроде младшей ступени герлскаутов), воспитательница, узнав, что мама девочки работает, доверительно сообщила ей, что, значит, мама у нее плохая. У всех ровесников Нины матери были домохозяйками. Повзрослев, Нина стала доктором психологии и даже написала книгу о влиянии материнской карьеры на развитие детей.

Молекулярные ребусы

Это было тем более обидно, что устроиться на работу для Милдред оказалось не так-то просто. Она вспоминала позже, что компаниям, размещавшим вакансии, были нужны исключительно мужчины-христиане, а не женщина-еврейка. Она безуспешно ходила по собеседованиям, но в конце концов ей удалось устроиться в группу биохимика Винсента дю Виньо. Тот тоже не горел желанием брать на работу женщину, но не смог найти мужчину, который умел бы так же ловко, как Милдред (с ее опытом работы в NACA) собирать сложное лабораторное оборудование буквально из ничего. 

В 1946 году она вместе с мужем переехала в Сент-Луис, чтобы работать в Вашингтонском университете. Милдред поступила в лабораторию Герти Кори, будущей нобелевской лауреатки, где начала исследовать реакции с участием АТФ. 

Она исследовала структуру этой молекулы и то, как соединение участвует в различных сложных биохимических реакциях в ходе обмена веществ. Ее интересовали многочисленные этапы окислительного фосфорилирования — многоступенчатого процесса, с помощью которого аэробные организмы (то есть почти все животные и растения, а также подавляющее большинство микроорганизмов) запасают энергию внутри клеток. 

В своих ранних исследованиях Милдред Кон использовала масс-спектрометр (который сама же и собрала). В нем органические молекулы ионизируются, а затем по отношению массы к заряду ионов можно определить их изотопный состав и даже структуру. Однако крупные органические молекулы при ионизации могут распадаться. Поэтом как только в 1940-е годы появилась технология ядерно-магнитного резонанса, Милдред взяла ее на вооружение. 

 

Ядра атомов с нечетным количеством протонов и нейтронов имеют ненулевой спин — то есть как бы вращаются вокруг своей оси. Поскольку они имеют электрический заряд, то при вращении вокруг них формируется собственное магнитное поле — они ведут себя как маленькие магниты. В нормальном состоянии полюса этих магнитов расположены хаотично и уравновешивают друг друга, но если поместить их в сильное магнитное поле, они повернутся в одну сторону . Правда, их вращение будет не синхронным, а похожим на движение волчков, которые крутятся вокруг своих осей и при этом немного раскачиваются, отклоняются — каждый по-своему. Это «отклонение» называется частотой прецессии — она уникальна для каждого химического элемента. По общей намагниченности и частоте прецессии можно многое узнать о составе вещества. По этому принципу работает магнитно-резонансный томограф: в магнитном поле ядра атомов в теле человека «разворачиваются» в одну сторону (человек намагничивается). Затем под влиянием второго магнитного поля определенной частоты некоторые ядра — в клинической практике обычно используют частоту прецессии водорода — как бы «выходят из строя», а специальные приборы регистрируют их сигнал. По количеству ядер водорода в тех или иных тканях можно определить их молекулярный состав. 

Примерно так же Милдред Кон поступала с молекулами, участвующими в циклах превращения АТФ. Сложность этой работы заключалась в том, что частота прецессии отдельного атома зависит не только от внешнего магнитного поля, но и от его соседей. Милдред мастерски распутывала сложные молекулярные ребусы. Она научилась «отлавливать» даже атомы с четным числом протонов и нейтронов: хотя сами по себе они «невидимы» для ядерно-магнитного резонанса, их присутствие влияет на другие. Милдред раскалывала их, как учительница — нашкодивших учеников: например, по тому, как нетипично вел себя фосфор, вычисляла прячущийся от приборов кислород или углерод. Так шаг за шагом она расшифровывала этапы сложного процесса, без которого невозможна жизнь.

Несмотря на эту выдающуюся работу, признание пришло к Милдред Кон не сразу. Только в 1960 году, через два десятка лет после начала исследований она, наконец, удостоилась профессорского звания. Позже получила несколько престижных наград — медаль Гарвана-Олина Американского химического общества, медаль Эллиотта Крессона Института Франклина, премию Международной организации женщин-биохимиков, медаль Чендлера Колумбийского университета и, наконец, Национальную медаль науки. Сегодня в ее честь названа премия Милдред Кон Американского общества биохимии и молекулярной биологии, которая присуждается за новаторские подходы в исследованиях. Среди ее лауреатов, например, Дженнифер Дудна, которая позже получила Нобелевскую премию по химии. Примечательно, что все лауреаты премии Милдред Кон на данный момент — женщины, хотя премия не ориентирована исключительно на них.

Сама Милдред Кон в 1982-м вышла на пенсию, но продолжала преподавать почти до самой своей смерти в 2009 году.

Рассылка:

Наименование издания: forbes.ru

Cетевое издание «forbes.ru» зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций, регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации: серия Эл № ФС77-82431 от 23 декабря 2021 г.

Адрес редакции, издателя: 123022, г. Москва, ул. Звенигородская 2-я, д. 13, стр. 15, эт. 4, пом. X, ком. 1

Адрес редакции: 123022, г. Москва, ул. Звенигородская 2-я, д. 13, стр. 15, эт. 4, пом. X, ком. 1

Главный редактор: Мазурин Николай Дмитриевич

Адрес электронной почты редакции: press-release@forbes.ru

Номер телефона редакции: +7 (495) 565-32-06
Перепечатка материалов и использование их в любой форме, в том числе и в электронных СМИ, возможны только с письменного разрешения редакции. Товарный знак Forbes является исключительной собственностью Forbes Media LLC. Все права защищены.
AO «АС Рус Медиа» · 2022
16+