הנס קרבס: הכימיה של החיים
במרץ 1937, במעבדה בשפילד, הנס קרבס (Hans Krebs) ועמיתו טחנו שריר חזה של יונה שזה עתה הומתה, השרו אותו בתמיסה וצפו בקצב חילוף החומרים שלו דועך במהלך חצי השעה הבאה. לאחר מכן הוסיפו מלחים של חומצת לימון, והרקמה המשיכה לנשום במשך זמן ארוך בערך פי שלושה. המאמר שהסביר מדוע נדחה על ידי כתב העת Nature. שישה עשר שנים לאחר מכן, הוא זכה בפרס נובל.
בנו של המנתח
קרבס נולד ב-25 באוגוסט 1900 בהילדסהיים שבגרמניה, לגאורג קרבס (Georg Krebs), מנתח אף-אוזן-גרון, ולאלמה דייווידסון (Alma Davidson). הוא למד בגימנסיה אנדריאנום (Gymnasium Andreanum) בעיר הולדתו, ולאחר מכן למד רפואה בין השנים 1918 ל-1923 בשלוש אוניברסיטאות – גטינגן, פרייבורג וברלין – וקיבל תואר דוקטור לרפואה באוניברסיטת המבורג ב-1925. לאחר מכן בילה שנה נוספת בברלין בלימודי כימיה, החלטה שהפכה רופא לביוכימאי.
חניך של אוטו ורבורג
בין השנים 1926 ל-1930 עבד קרבס כעוזרו של אוטו ורבורג (Otto Warburg) במכון קייזר וילהלם לביולוגיה בברלין. ורבורג היה הנסיין המרשים ביותר בביוכימיה הגרמנית, והחניכות העניקה לקרבס את הטכניקה שתגדיר את הקריירה שלו: מחקר כמותי של פרוסות רקמה נושמות, שבו ניתן למדוד את הכימיה של דגימה חיה בעוד היא פעילה. לאחר מכן החזיק קרבס במשרות בבתי חולים באלטונה ובפרייבורג תחת הפרופסורים ליכטביץ (Lichtwitz) ותאנזאואר (Thannhauser).
המעגל הראשון
בפרייבורג, בעבודה עם סטודנט למחקר בשם קורט הנזלייט (Kurt Henseleit), פתר קרבס את הבעיה כיצד יונקים מסלקים אמוניה. התשובה, שפורסמה ב-1932, הייתה שאמוניה מומרת בכבד לאוריאה – תרכובת פחות רעילה בהרבה, המופרשת בשתן ומהווה מקור מרכזי לחומצת האמינו ארגינין. המנגנון היה חשוב פחות מצורתו. זה היה לולאה: רצף של תגובות שצרך את התשומות שלו, שחרר את התוצר שלו וחידש את חומר המוצא שלו, מוכן לפעול שוב. זה היה מסלול חילוף החומרים המעגלי הראשון שהתגלה אי פעם, ופרדריק גוולנד הופקינס (Frederick Gowland Hopkins) הציג את העבודה בפני החברה המלכותית בחורף 1932.
פיטורין, 1933
באפריל 1933 פיטרה אותו הממשלה הנאצית מתפקידו במרפאה הרפואית של אוניברסיטת פרייבורג; מינויו בוטל רשמית ביוני אותה שנה. הופקינס, שעקב אחר עבודת האוריאה בספרות הגרמנית, הזמין אותו לקיימברידג'. קרבס הגיע ביולי 1933 כעמית רוקפלר ולאחר מכן כמדגים במחלקה לביוכימיה, משרה בה החזיק עד 1935. אובדנה של גרמניה היה מוחלט וקבוע: האיש שיסביר כיצד כל תא בגוף מפיק אנרגיה ממזון בילה את שארית חייו המקצועיים באנגליה.
Twenty questions, eight minutes on the clock, and a percentile measured against everyone who has taken it. No sign-up.
Take the IQ test →ניסוי חזה היונה
בשנת 1935 עבר קרבס לאוניברסיטת שפילד כמרצה לפרמקולוגיה. שם, יחד עם ויליאם ג'ונסון (William Johnson), הוא ערך את ניסויי שריר היונה שהולידו את המעגל השני והגדול יותר שלו. התצפית שציטראט האריך את הנשימה פי שלושה הצביעה על משהו לא אינטואיטיבי: חומצת לימון לא נצרכה כדלק, אלא פעלה כזרז בתוך לולאה סגורה שצרכה את תוצרי הפירוק של הסוכר, שחררה פחמן דו-חמצני וחידשה את עצמה.
מה שמעגל חומצת הלימון מסביר הוא התהליך המרכזי של החיים בבעלי חיים. סוכרים, שומנים ומרכיבי חלבון מוזנים לתוכו ומומרים לפחמן דו-חמצני, מים ואנרגיה, כאשר האלקטרונים המשתחררים משמשים לבניית קשרים פוספטיים עתירי אנרגיה בצורה של אדנוזין טרי-פוספט (ATP) – מאגר האנרגיה הכימית של התא. הערכתה של בריטניקה היא שהמעגל "מרכזי כמעט לכל התגובות המטבוליות והמקור לשני שלישים מהאנרגיה שמקורה במזון באורגניזמים גבוהים". Nature, בשנת 1937, סירב לפרסם זאת.
שפילד ואוקספורד
קרבס הפך לפרופסור בשפילד ב-1945 וב-1954 עבר לאוקספורד כפרופסור ויטלי לביוכימיה, שם נשאר בסגל עד 1967. הוא המשיך למצוא לולאות: בעבודה עם ה. ל. קורנברג (H. L. Kornberg) הוא תיאר את מעגל הגליאוקסילאט בצמחים ובמיקרואורגניזמים, וב-1957 פרסמו השניים דין וחשבון על תמורות אנרגיה בחומר חי. הוא נבחר לעמית החברה המלכותית ב-1947, קיבל את המדליה המלכותית ב-1954, קיבל תואר אבירות ב-1958 והוענק לו מדליית קופלי של החברה המלכותית ב-1961. ב-1953 הוא חלק את פרס נובל לפיזיולוגיה או לרפואה עם פריץ ליפמן (Fritz Lipmann), כאשר הנימוק היה פשוט "על גילויו את מעגל חומצת הלימון".
הוא נישא למרגרט סיסלי פילדהאוס (Margaret Cicely Fieldhouse) ב-1938; נולדו להם שני בנים, פול וג'ון, ובת, הלן. הוא מת באוקספורד ב-22 בנובמבר 1981, בגיל שמונים ואחת.
מדוע הנס מכונה גאון
היכולת המובחנת כאן אינה כוח מתמטי או תעוזה תיאורטית, אלא סוג מסוים של זיהוי דפוסים: היכולת להסתכל על רשימה של חומרי ביניים כימיים ולראות מעגל היכן שכולם ראו קו. חילוף החומרים דומיין כשרשרת שרצה ממזון לפסולת. קרבס גילה, פעמיים, שהוא נע בלולאות – שמולקולה יכולה להיות זרז להתחדשותה שלה בתוך תא חי. מעגל האוריאה היה המסלול הראשון מסוג זה שזוהה אי פעם, ומעגל חומצת הלימון התברר כחדר המנועים של החיים האירוביים. זהו מהלך רעיוני מהמעלה הראשונה, והוא הושג לא על ידי השערות אלא על ידי מדידה כמותית בלתי פוסקת של רקמה שעדיין הייתה חיה.
ראוי לציין את טענת הנגד ההוגנת. הטכניקה שאפשרה זאת – מחקר מנומטרי של דגימות רקמה נושמות – הוא ירש מאוטו ורבורג ולא המציא. שני המעגלים נמצאו בשיתוף פעולה, עם הנזלייט ועם ג'ונסון, והפרס נובל חולק. והדחייה של Nature מלמדת: עבור עמיתים מומחים ב-1937, העבודה לא נקראה כמהפכנית, מכיוון שהיא הורכבה מתוספות ולא הוכרזה כגילוי מרעיש. שום חוק או משוואה לא נושאים את שמו של קרבס; מסלול מטבולי כן. הישגו הוא אמפירי ומצטבר ולא יחיד במינו, וזו בדיוק הסיבה שהוא מעולם לא נזקק לעדכון.
מורשת
מעגל קרבס נלמד כיום על ידי כל סטודנט לביולוגיה עלי אדמות, בדרך כלל כתרשים על דף בודד, מה שמסתיר כמה היה קשה לראות זאת. גילויו הפך את הביוכימיה ממדע תיאורי למדע מכניסטי וסיפק את המסגרת שעליה נשענת כיום ההבנה המודרנית של אנרגיה תאית, וחלק גדול מהבנת הרפואה את המחלות המטבוליות. פליט שפוטר על ידי ארצו שלו ב-1933 הסביר, ממעבדה אנגלית פרובינציאלית, כיצד יצורים חיים נשארים בחיים.