بيتر دي. ميتشل: الرجل الذي كان على حق بمفرده

في عام 1961، اقترح بيتر ميتشل أن الخلايا تنتج أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) عن طريق ضخ البروتونات عبر غشاء والسماح لها بالعودة من خلاله. كانت الفكرة غريبة للغاية لدرجة أن معظم مجتمع الكيمياء الحيوية السائد رفضها ببساطة. وبعد عامين، أثقل كاهله المعارضة المؤسسية واعتلال الصحة، فاستقال من منصبه الجامعي، ورمم قسماً مهجوراً في مقاطعة كورنوال، وبنى مختبره الخاص داخله. وبعد سبعة عشر عاماً، نال جائزة نوبل في الكيمياء.

ميتشام

وُلِد بيتر دينيس ميتشل في 29 سبتمبر 1920 في ميتشام بسري، وهو ابن كريستوفر غيبس ميتشل، وهو موظف مدني، وكيت بياتريس دوروثي تابلين. وكان عمه السير غودفري ميتشل، رئيس شركة البناء "جورج ويمبي"، وهي صلة عائلية بثروة طائلة كان لها شأن لاحقاً عندما احتج ميتشل إلى تمويل أبحاث علمية لم يكن أحد غيره ليمولها.

تلقى تعليمه في كلية كوينز في تونتون، ثم في كلية جيسوس بجامعة كامبريدج، حيث درس علوم الطبيعة (Natural Sciences Tripos) وتخصص في الكيمياء الحيوية.

كامبريدج والبنسلين

في عام 1942، تولى ميتشل منصباً بحثياً في قسم الكيمياء الحيوية بجامعة كامبريدج. حصل على درجة الدكتوراه ببطء، حيث مُنحت له في عام 1951 عن عمله حول طريقة عمل البنسلين، أي كيفية عمل الجزيء على غشاء بكتيري. وظلت الأغشية موضوع بحثه طوال بقية حياته.

في عام 1955، دعاه البروفيسور مايكل سوان إلى إدنبرة لتأسيس وحدة للبيولوجيا الكيميائية في قسم علم الحيوان. رُقي إلى محاضر أول (Senior Lecturer) في عام 1961 وقارئ (Reader) في عام 1962. وفي عام 1963، استقال.

الفرضية الكيميائية التناضحية

الفكرة التي نشرها في مجلة نيتشير (Nature) في عام 1961 تناولت أكبر سؤال بلا جواب في الكيمياء الحيوية. كان الجميع يعلم أن ATP هو العملز الطاقة للخلية، لكن لم يكن أحد يعرف كيف تصنعه الخلايا فعلياً. وكان الافتراض السائد هو أن وسيطاً كيميائياً عالي الطاقة لا بد أن يربط بين أكسدة الغذاء وتخليق ATP، وكانت المختبرات في جميع أنحاء العالم تبحث عن هذا الوسيط دون جدوى.

قال ميتشل إنه لا يوجد مثل هذا الوسيط. وادعى أن الاقتران لم يكن كيميائياً بل مكانياً. فالتنفس يضخ البروتونات عبر غشاء، مما يبني تدرجاً كهروكيميائياً - وهو فارق في التركيز والجهد الكهربائي بين جانب وآخر. وهذا التدرج هو الطاقة المخزنة. ويتشكل ATP عندما تتدفق البروتونات عائدة عبره عبر إنزيم محدد في الغشاء.

كان هذا مقترحاً مستفزاً بطريقتين؛ فقد نقل المشكلة من الكيمياء القابلة للذوبان إلى بنية الغشاء، التي كان معظم علماء الكيمياء الحيوية في ذلك العصر يعتبرونها حاوية خاملة لا آلة. وعلاوة على ذلك، تم طرحه إلى حد كبير على أسس نظرية من قبل رجل لديه سجل منشورات متواضع.

منزل جلين

بعد مغادرته إدنبرة في عام 1963، قضى ميتشل عامين في الإشراف على ترميم منزل جلين (Glynn House) في كاردينهام بكورنوال. وفي الفترة نفسها، أسس شركة "غلين للأبحاث المحدودة" (Glynn Research Ltd) مع جينيفر مويل، متعاونته القديمة، لمتابعة الأبحاث البيولوجية الأساسية بشروطه الخاصة وعلى نفقته الخاصة.

وهي الحالة الأكثر حرفية في العلوم الحديثة لباحث يبني مؤسسته الخاصة لأن المؤسسات القائمة لم تكن ليتاً له. ومن جلين، طوّر النظريّة، ونشر تطورها الرئيسي في مجلة Biological Reviews في عام 1966، وانتقل إلى العمل النظري حول سلاسل نقل الإلكترون ودورة Q، وهي الآلية المسؤولة عن نقل البروتونات داخل السلسلة التنفسية.

الإنصاف والاعتراف

تراكمت الأدلة ضد المشككين. أظهرت تجارب أندري جاغيندورف على البلاستيدات الخضراء أن فارق الأس الهيدروجيني (pH) المفروض اصطناعياً عبر غشاء - وهو تدرج البروتونات ولا شيء غيره - يمكن أن يدفع تخليق ATP. ثم تم تحديد سينثيز ATP: وهو إنزيم الغشاء الذي تطلبه مخطط ميتشل، والذي يعمل كقناة تمر من خلالها البروتونات العائدة لدفع إنتاج ATP.

انتخبته الجمعية الملكية زميلاً لها في عام 1974. وحصل على جائزة روزينستيل في عام 1976. وفي عام 1978، حصل على جائزة نوبل في الكيمياء - منفرداً - "مساهمته في فهم نقل الطاقة البيولوجية من خلال صياغة النظرية الكيميائية التناضحية". تلتها ميدالية السير هانس كريبس في العام نفسه، وميدالية كوبلي من الجمعية الملكية في عام 1981. وتوفي في 10 أبريل 1992.

لماذا يعتبر ميتشل مهمًا

تُدرس الكيمياء التناضحية الآن كحقيقة ثابتة في كل دورة تمهيدية لعلم الأحياء، وهو ما يخفي مدى راديكاليتها. لقد شرح ميتشل عملية نقل الطاقة المركزية في الحياة - كيف تحول الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء الغذاء وضوء الشمس إلى طاقة قابلة للاستخدام - وشرحها بشكل صحيح بينما كان ما يقرب من كل شخص مؤهل للحكم يعتقد أنه مخطئ.

إن طريقة حدوث ذلك لا تقل إفادة عن المحتوى. لقد ثبت أنه كان على حق من مختبر خاص في منزل كورنوي مرمم، بتمويل خارج نظام المنح، وبالعمل مع متعاون رئيسي واحد. تثبت مسيرته المهنية أن الإجماع هو وصف لما يعتقده مجال ما في الوقت الحالي، وليس مقياساً لما هو حقيقي.