פיטר ד. מיטשל: האיש שצדק לבדו
בשנת 1961 הציע פיטר מיטשל שתאים מייצרים ATP על ידי שאיבת פרוטונים דרך קרום ומתן להם ליפול חזרה דרכו. הרעיון היה כה זר לביוכימיה השלטת שרוב התחום פשוט דחה אותו. שנתיים לאחר מכן, שחוק מהתנגדות מוסדית ומבריאות לקויה, הוא התפטר מתפקידו באוניברסיטה, שיקם אחוזה קורנית נטושה, ובנה בתוכה מעבדה משלו. שבע-עשרה שנים לאחר מכן, פרס נובל לכימיה.
מיצ'ם
פיטר דניס מיטשל נולד ב-29 בספטמבר 1920 במיצ'ם, סארי, בנם של כריסטופר גיבס מיטשל, עובד מדינה, וקייט ביאטריס דורותי טפלין. דודו היה סר גודפרי מיטשל, יו"ר חברת הבנייה ג'ורג' וימפי – קשר משפחתי לכסף רציני שיהיה חשוב מאוחר יותר, כשמיטשל יצטרך לממן מדע שאף אחד אחר לא יממן.
הוא התחנך בקווינס קולג', טונטון, ולאחר מכן בג'יזס קולג', קיימברידג', שם למד את ה-Natural Sciences Tripos והתמחה בביוכימיה.
קיימברידג' ופניצילין
בשנת 1942 קיבל מיטשל משרת מחקר במחלקה לביוכימיה בקיימברידג'. הדוקטורט שלו הגיע לאט – הוא הוענק לו ב-1951, על עבודה על אופן הפעולה של פניצילין, כלומר על האופן שבו מולקולה פועלת בקרום חיידקי. קרומים יישארו הנושא שלו לשארית חייו.
בשנת 1955 הזמין אותו פרופסור מייקל סוואן לאדינבורו להקים יחידה לביולוגיה כימית במחלקה לזואולוגיה. הוא קודם למרצה בכיר ב-1961 ולקורא (Reader) ב-1962. ב-1963 הוא התפטר.
Twenty questions, eight minutes on the clock, and a percentile measured against everyone who has taken it. No sign-up.
Take the IQ test →ההיפותזה הכמיוסמוטית
הרעיון שפרסם ב-Nature ב-1961 התייחס לשאלה הגדולה ביותר שנותרה ללא מענה בביוכימיה. כולם ידעו ש-ATP הוא מטבע האנרגיה של התא. אף אחד לא ידע איך תאים באמת מייצרים אותו. ההנחה השלטת הייתה שחומר ביניים כימי עתיר אנרגיה חייב לקשור את חמצון המזון לסינתזה של ATP – ומעבדות ברחבי העולם צדו את חומר הביניים הזה, ללא הצלחה.
מיטשל אמר שלא היה חומר ביניים כזה. הצימוד, הוא טען, לא היה כימי אלא מרחבי. הנשימה שואבת פרוטונים דרך קרום, בונה מפל אלקטרוכימי – הבדל בריכוז ובמתח בין צד אחד לשני. מפל זה הוא האנרגיה האגורה. ATP נוצר כאשר פרוטונים זורמים חזרה למטה דרכו דרך אנזים ספציפי בקרום.
זו הייתה הצעה פוגענית בשתי דרכים. היא העבירה את הבעיה מכימיה מסיסה למבנה קרום, שרוב הביוכימאים של התקופה ראו בו מכל אינרטי ולא מכונה. והיא קודמה במידה רבה על בסיס תיאורטי על ידי אדם עם רקורד פרסומים צנוע.
גלין האוס
לאחר שעזב את אדינבורו ב-1963, בילה מיטשל שנתיים בפיקוח על שיקום גלין האוס בקרדינהאם שבקורנוול. באותה תקופה הוא הקים את Glynn Research Ltd עם ג'ניפר מויל, שותפתו הוותיקה, כדי להמשיך במחקר ביולוגי בסיסי בתנאים שלו ועל חשבונו.
זהו המקרה המילולי ביותר במדע המודרני של חוקר הבונה מוסד משלו כי המוסדות הקיימים לא יאכלסו אותו. מגלין הוא פיתח את התאוריה, פרסם את הפיתוח העיקרי ב-Biological Reviews ב-1966 והמשיך לעבודה תיאורטית על שרשראות הובלת אלקטרונים ומחזור ה-Q, מנגנון העברת הפרוטונים בתוך שרשרת הנשימה.
הצדקה
הראיות הצטברו נגד הספקנים. הניסויים של אנדרה יגנדורף על כלורופלסטים הראו שהבדל pH שנכפה באופן מלאכותי על פני קרום – מפל פרוטונים ולא שום דבר אחר – יכול להניע סינתזת ATP. לאחר מכן זוהה ATP סינתאז: אנזים הקרום שהתוכנית של מיטשל דרשה, המתפקד כתעלה שדרכה פרוטונים חוזרים מניעים את ייצור ה-ATP.
החברה המלכותית בחרה בו כעמית ב-1974. פרס רוזנסטיל הגיע ב-1976. בשנת 1978 הוא קיבל את פרס נובל לכימיה – ללא שותפים – "על תרומתו להבנת העברת אנרגיה ביולוגית באמצעות ניסוח התאוריה הכמיוסמוטית". מדליית סר הנס קרבס הגיעה באותה שנה, ומדליית קופלי של החברה המלכותית ב-1981. הוא מת ב-10 באפריל 1992.
מדוע מיטשל חשוב
כמיוסמוזה נלמדת כיום כעובדה בכל קורס מבוא לביולוגיה, מה שמטשטש עד כמה היא הייתה רדיקלית. מיטשל הסביר את העסקה האנרגטית המרכזית של החיים – כיצד מיטוכונדריה וכלורופלסטים ממירים מזון ואור שמש לאנרגיה שמישה – והוא הסביר זאת נכון בזמן שכמעט כל מי שהיה מוסמך לשפוט חשב שהוא טועה.
האופן שבו זה קרה הוא מאלף כמו התוכן. הוא הוכח כצודק ממעבדה פרטית בבית קורני משוקם, ממומן מחוץ למערכת המענקים, עובד עם שותפה עיקרית אחת. קונסנזוס, הקריירה שלו מדגימה, הוא תיאור של מה שתחום מאמין בו כרגע, לא מדד למה שנכון.