Нобелови лауреати – 1954 година

Лайнъс Карл Полинг (Linus Carl Pauling)

28 февруари 1901 г. – 19 август 1994 г.

Нобелова награда за химия (и мир - 1962 г.)

(За изследването на природата на химичната връзка и на нейното приложение за определяне на структурата на сложните съединения.)

Американският химик Лайнъс Карл Полинг (Паулинг) е роден в Портланд (щат Орегон) в семейството на Люси Изабел (Дарлинг) Полинг и Херман Уилям Полинг, фармацевт. Бащата умира, когато синът му е на девет години. Полинг е увлечен от науката още през детството си. Отначало събира насекоми и минерали. На тринадесет години един от неговите приятели го запалва за химията и бъдещият учен започва да прави опити. Прави ги в дома си, а съдове за опитите взема от кухнята. Полинг посещава Вашингтонското средно училище в Портланд, но не получава свидетелство за зрелост. Въпреки това се записва в Орегонския държавен селскостопански колеж (по-късно – Орегонски държавен университет) в Корвалис, където учи преди всичко химични технологии, химия и физика. За да подкрепя материално себе си и майка си, работи като мияч на съдове и сортировач на хартия. Когато учи в предпоследния курс, понеже е рядко надарен студент, го приемат да работи като асистент в катедрата по количествен анализ. По време на последния курс става асистент по химия, механика и материали. През 1922 г. получава степента бакалавър по природни науки в областта на химичните технологии и започва да готви докторска дисертация по химия в Калифорнийския технологичен институт в Пасадена.

Полинг е първият в Калифорнийския технологичен институт, който след завършването на учебното заведение започва да работи веднага като асистент, а след това като преподавател в катедрата по химия. През 1925 г. му е присъдена докторска степен по химия summa cum laude (с най-висша похвала – лат.). През следващите две години той работи като изследовател и е член на Националния научноизследователски съвет към Калифорнийския технологичен институт. През 1927 г. получава званието асистент-професор, през 1929 г. – адюнкт-професор, а през 1931 г. – професор по химия.

Работейки през всичките тези години като изследовател, Полинг става специалист по рентгенова кристалография, изучаваща преминаването на рентгеновите лъчи през кристал с образуването на характерен рисунък, по който може да се съди за атомната структура на дадено вещество. Прилагайки този метод, Полинг проучва природата на химичните връзки в бензола и други ароматни съединения (съединения, които по правило съдържат един или няколко бензолови пръстена и притежават ароматност). Стипендията „Гугенхайм“ му позволява да прекара учебната 1926/1927 година в изучаване на квантовата механика при Арнолд Зомерфелд в Мюнхен, Ервин Шрьодингер в Цюрих и Нилс Бор в Копенхаген. Създадената от Шрьодингер през 1926 г. квантова механика, наречена вълнова механика, и представения от Волфганг Паули през 1925 г. принцип за забраната повлияват силно върху изучаването на химичните връзки.

През 1928 г. Полинг предлага своята теория за резонанса, или за хибридизацията, на химичните връзки в ароматните съединения, която се основава на заетата от квантовата механика концепция за електронните орбитали. В по-стария модел на бензола, който от време на време се използва все още заради удобството, три от шестте химични връзки (свързващи електронните двойки) между съседните атоми на въглерода са единични, а останалите три – двойни. Единичните и двойните връзки се редуват в бензоловия пръстен. Така бензолът може да има две възможни структури в зависимост от това кои връзки са единични, а кои – двойни. Известно е обаче, че двойните връзки са по-къси от единичните, а дифракцията на рентгеновите лъчи показва, че всички връзки в молекулата на въглерода имат еднаква дължина. Теорията за резонанса твърди, че всички връзки между атомите на въглерод в бензоловия пръстен са средни по характер между единичните и двойните връзки. Според модела на Полинг бензоловите пръстени могат да се разглеждат като хибриди на възможните им структури. Тази концепция се оказва извънредно полезна при предсказването на свойствата на ароматните съединения.

През следващите няколко години Полинг продължава да изучава физикохимичните свойства на молекулите, особено на свързаните с резонанса. През 1934 г. обръща внимание на биохимията, по-специално на биохимията на протеините. Заедно с А. Е. Мирски формулира теорията за строежа и функциите на протеина, а заедно с Ч. Д. Корвел проучва влиянието на оксиженирането (насищането с кислород) върху магнитните свойства на хемоглобина, съдържащ кислород протеин в червените кръвни клетки.

Когато през 1936 г. умира Арту Нойес, Полинг е назначен за декан на факултета по химия и химически технологии и за директор на химическата лаборатория „Гейтс и Крелин“ в Калифорнийския технологичен институт. На тези административни длъжности той полага началото на изучаването на атомната и молекулярната структура на протеините и аминокиселините (мономери, от които се състоят протеините) с използване на рентгенова кристалография, а през учебната 1937/1938 г. е лектор по химия в университета „Корнел“ в Итака (щат Ню Йорк).

През 1942 г. Полинг и неговите колеги, като получават първите изкуствени антитела, успяват да изменят химическата структура на някои съдържащи се в кръвта протеини, известни като глобулини. Антителата са глобулинови молекули, произведени от специални клетки в отговор на навлезли в телата антигени (чужди вещества) като вируси, бактерии и токсини. Антитялото се съчетава с особения вид антиген, който стимулира неговото образуване. Полинг изказва верния постулат, че тримерните структури на антигена и на неговото антитяло са комплементарни и по този начин „са отговорни“ за образуването на комплекса антиген-антитяло. През 1947 г. той и Джордж У. Бидъл получават субсидия за провеждане на разчетени за пет години изследвания на механизма, с чиято помощ вирусът на полиомиелита разрушава нервните клетки. През следващата година Полинг заема длъжността професор в Оксфордския университет.

Работата на Полинг над сърповидно-клетъчната анемия започва през 1949 г., когато той разбира, че червените кръвни клетки на болните от тази наследствена болест са сърповидни само във венозната кръв, където е ниско съдържанието на кислород. На основата на знанията си за химията на хемоглобина Полинг изказва веднага предположението, ме сърповидната форма на червените клетки се предизвиква от генетичен дефект вътре в клетъчния хемоглобин. (Молекулата на хемоглобина се състои от железен порфирин, наречен хема, и глобин.) Това предположение е нагледно свидетелство за удивителната научна интуиция, така характерна за Полинг. Три години по-късно ученият успява да докаже, че нормалният хемоглобин и хемоглобинът, взет от хора със сърповидно-клетъчна анемия, могат да се различат с помощта на електрофореза, метод за разделяне на различните протеини в смес. Направеното откритие потвърждава убеждението на Полиг, че причината за анемията се крие в протеиновата част на молекулата.

През 1951 г. Полинг и Р. Б. Кори публикуват първото завършено описание на молекулярната структура на протеините. Това е резултат от изследвания, продължели четиринадесет години. Прилагайки методите на рентгеновата кристалография за анализ на протеините в косите, козината, мускулите, ноктите и други биологични тъкани, те откриват, че веригите на аминокиселините в протеините са завити около себе си по такъв начин, че образуват спирала. Това описание на триизмерната структура на протеините бележи огромен напредък в биохимията.

Но не всички научни начинания на Полинг се оказват успешни. В началото на 50-те той съсредоточава вниманието си върху дезоксирибонуклеиновата киселина (ДНК) – биологична молекула, която съдържа генетичния код. През 1953 г., когато учените от различни страни по света се опитват да установят структурата на ДНК, Полинг публикува статия, в която описва тази структура като тройна спирала, което не отговаря на действителността. Няколко месеца по-късно Франсис Крик и Джеймс Д. Уотсън публикуват знаменитата си статия, в която молекулата на ДНК е описана като двойна спирала.

Въпреки че в младежките си години, по време на Първата световна война, Полинг е пацифист, през Втората световна война заема официалния пост член на Националната научно-изследователска комисия по отбрана и работи за създаването на ракетно гориво и за намирането на нови кислородни източници за подводниците и самолетите. Като сътрудник на Управлението за научни изследвания и развитие той допринася много за разработването на заменители на плазмата при преливането на кръв за военни нужди. Но скоро след като САЩ хвърлят атомните бомби над японските градове Хирошима и Нагасаки, Полинг започва кампания срещу новия вид оръжие и през 1945-1946 г. като член на Комисията по национална сигурност чете лекции за опасностите от ядрена война.

През 1946 г. Полинг става един от основателите на Извънредния комитет на учените, занимаващи се с атомна енергия, учреден от Алберт Айнщайн и седмина други известни учени за постигане на забрана на опитите с ядрено оръжие в атмосферата. Четири години по-късно надпреварата в ядреното въоръжаване вече набира скорост и Полинг се изказва срещу решението на правителството за създаване на водородна бомба, призовавайки да се сложи край на всички опити с ядрено оръжие в атмосферата. В началото на 50-те, когато и САЩ, и СССР правят опити с водородни бомби и равнището на радиоактивност в атмосферата се увеличава, Полинг използва своя ораторски талант, за да доведе до знанието на хората възможните биологични и генетични последици от радиоактивните валежи. Тревогата на учения от потенциална генетична опасност се обяснява отчасти с провежданите от него изследвания на молекулярните основи на наследствените болести. Полинг и 52 други нобелови лауреати подписват през 1955 г. Майнауската декларация, призоваваща да се сложи край на надпреварата във въоръжаването.

Когато през 1957 г. Полинг съставя проект за възвание, в което се съдържа искане да се прекратят ядрените опити, то е подписано от над 11 000 учени от 49 страни по света, сред които над 2 хиляди американци. През януари 1958 г. Полинг представя документа на Даг Хамаршелд, който е по това време генерален секретар на ООН. Предприетите от Полинг усилия допринасят за учредяването на Пъгуошкото движение за научно сътрудничество и международна сигурност, чиято първа конференция се провежда през 1957 г. в Пъгуош (провинция Нова Шотландия, Канада). Сериозната обществена и лична тревога за опасността от заразяване на атмосферата с радиоактивни вещества довежда до това, че през 1958 г., въпреки липсата на какъвто и да е договор, САЩ, СССР и Великобритания прекратяват доброволно опитите с ядрено оръжие в атмосферата.

Но усилията на Полинг, насочени към забрана на опитите с ядрено оръжие в атмосферата, срещат не само подкрепа, а и значителна съпротива. Известни американски учени като Едуард Телер и Уилърд Ф. Либи, и двамата членове на Комисията по атомна енергия на САЩ, твърдят, че Полинг преувеличава биологическите последствия от радиоактивните валежи. Полинг се натъква и на политически препятствия заради приписвани му симпатии към Съветския съюз. В началото на 50-те години ученият има затруднения с получаването на задграничен паспорт, който му издават без всякакви ограничения едва след получаването на Нобеловата награда.

Колкото и да е странно, по същото време Полинг е подложен на нападки и в Съветския съюз, защото неговата резонансна теория за образуването на химичните връзки се смята за противоречива на марксическото учение. (След смъртта на Йосиф Сталин през 1953 г. теорията е призната и от съветската наука.) Полинг е викан два пъти (през 1955 и през 1960 г.) пред подкомисията по въпросите на вътрешната сигурност към сената на САЩ, където му задават въпроси за неговите политически възгледи и за политическата му дейност. И в двата случая той отрича, че е бил някога комунист или че симпатизира на марксическите възгледи. При втория случай (през 1960 г.), рискувайки да бъде обвинен в неуважение към конгреса, той отказва да назове имената на тези, които са му помагали да събере подписите под възванието от 1957 г. В края на краищата делото е прекратено.

През юни 1961 г. Полинг и съпругата му свикват конференция в Осло (Норвегия) срещу разпространението на ядреното оръжие. През септември същата година, въпреки обръщението на Полинг към Никита Хрушчов, СССР подновява опитите с ядрено оръжие в атмосферата, а през март следващата година същото правят и САЩ. Полинг започва да осъществява дозиметрични измервания на равнището на радиоактивност и през октомври 1962 г. огласява информация, която показва, че заради осъществените през предната година опити равнището на радиоактивността е нараснало два пъти в сравнение с предходните 16 години. Полинг съставя също така проект на предполагаем договор за забрана на подобни опити. През 1963 г. САЩ, СССР и Великобритания подписват договор за забрана на ядрените опити, в основата на който лежи проектът на Полинг.

През 1963 г. Полинг е награден с Нобелова награда за мир за 1962 г.

В годината, когато получава втората си Нобелова награда, Полинг напуска Калифорнийския технологичен институт и става професор-изследовател в Центъра за проучване на демократичните институции в Санта Барбара (щат Калифорния). Там той може да отделя повече време на проблемите, свързани с международното разоръжаване. През 1967 г. Полинг заема също така длъжността професор по химия в Калифорнийския университет (Сан Диего), надявайки се да прекарва повече време за изследвания в областта на молекулярната медицина. След две години той напуска това място и става професор по химия в Станфордския университет в Пало Алто (щат Калифорния). По това време Полинг вече е напуснал Центъра за проучване на демократичните институции.

В края на 60-те години Полинг започва да се интересува от биологичните въздействия на витамин С. Ученият и съпругата му започват да приемат редовно витамина, а Полинг започва да рекламира публично неговата употреба за предотвратяването на простудни заболявания. В монографията „Витамин С и простудата“ („Vitamin C and the Common Cold“), която излиза през 1971 г., Полинг обобщава публикуваните в текущия печат практически свидетелства и теоретични изводи в подкрепа на терапевтичните свойства на витамин С. В началото на 70-те години Полинг формулира и теорията за ортомолекулярната медицина, в която се подчертава значението на витамините и аминокиселините за поддържане на оптимална молекулярна среда за мозъка. Тази теория, получила по това време широка известност, не намира потвърждение в резултатите от следващите изследвания и да голяма степен е отхвърлена от специалистите по медицина и психиатрия. Но Полинг поддържа гледната точка, че основанията за тези контрааргументи съвсем не са безупречни.

През 1973 г. Полинг основава Научния медицински институт „Лайнус Полинг“ в Пало Алто. В продължение на две години той е негов президент, а след това става там професор. Той и колегите му от института продължават да изследват терапевтичните свойства на витамините, по-специално възможностите да се използва витамин С за лечение на ракови заболявания. През 1979 г. Полинг публикува книгата „Рак и витамин С“ („Cancer and Vitamin С“), в която твърди, че приемането на значителни дози витамин С допринася за продължаването на живота и за подобряването на състоянието на болните от определени видове рак. Но авторитетните изследователи на раковите заболявания не намират аргументите му за убедителни.

През 1922 г. Полинг се жени за Ава Хелън Милър, една от неговите студентки в Орегонския държавен селскостопански колеж. Семейството има трима синове и една дъщеря. След смъртта на съпругата си през 1981 г. Полинг живее във вилата им в Биг Сър (щат Калифорния).

Освен с двете Нобелови награди Полинг е удостоен и с много други отличия. Сред тях са Наградата за постижения в областта на чистата химия на Американското химическо дружество (1931 г.), медала Дейви на Лондонското кралско дружество (1947 г.), съветската правителствена международна Ленинска награда „За укрепване на мира между народите“ (1971 г.), националния медал „За научни постижения“ на Националния научен фонд (1975 г.), златния медал „Ломоносов“ на Академията на науките на СССР (1978 г.), наградата по химия на американската Национална академия на науките (1979 г.) и медала Пристли на Американското химическо дружество. Присвоени са му почетни степени от Чикагския, Принстънския, Йейлския, Оксфордския и Кеймбриджкия университет. Полинг е член на много професионални организации. Президент е на Американското химическо дружество (1948 г.) и на Тихоокеанския отдел на Американската асоциация за съдействие на развитието на науката (1942-1945 г.), а също така е вицепрезидент на Американското философско дружество (1951-1954 г.).

Превод от руски:Павел Б. Николов