ピーター・D・ミッチェル：たった一人で正しかった男

1961年、ピーター・ミッチェルは、細胞が膜を横切ってプロトン（陽子）をくみ出し、それを膜を通して戻すことでATPを合成するという説を提唱した。この考えは当時の生化学の主流からはあまりにもかけ離れていたため、学界の大半はこれを単に拒絶した。2年後、制度的な反対と健康悪化にすり減らされた彼は大学の職を辞し、コーンウォールの荒廃した邸宅を修復して、その中に自身の研究所を建てた。その17年後、ノーベル化学賞を受賞した。

ミッチャム

ピーター・デニス・ミッチェルは1920年9月29日にサリー州ミッチャムで、公務員である父クリストファー・ギブス・ミッチェルと母ケイト・ベアトリス・ドロシー・タプリンの間に生まれた。彼の叔父は建設会社ジョージ・ウィンペイの会長であるサー・ゴドフリー・ミッチェルであり、それは後にミッチェルが誰も資金を出さない科学研究に資金提供する必要が生じた際に重要となる、多額の財産への家族のつながりであった。

彼はトーントンのクイーンズ・カレッジで教育を受けた後、ケンブリッジ大学のジーザス・カレッジに進学し、自然科学トライポスを専攻して生化学を専門とした。

ケンブリッジとペニシリン

1942年、ミッチェルはケンブリッジ大学生化学部門の研究職に就いた。彼の博士号取得は遅く、1951年に授与された。その研究テーマはペニシリンの作用機序、すなわち分子がバクテリアの膜でどのように作用するかについてのものだった。膜はその後一生涯にわたる彼の研究テーマとなった。

1955年、マイケル・スワン教授に招かれてエディンバラに移り、動物学部門の中に化学生物学ユニットを設立した。1961年にシニア・レクチャラー（上級講師）に昇進し、1962年にはリーダー（准教授）となった。1963年に彼は辞職した。

化学浸透説

1961年に『ネイチャー』誌で発表した彼のアイデアは、生化学における最大の未解決の疑問に取り組むものだった。ATPが細胞のエネルギー通貨であることは誰もが知っていたが、細胞がそれを実際にどのように作っているのかを知る者はいなかった。当時の主流の仮説は、何らかの高エネルギー化学中間体が食物の酸化とATPの合成を結びつけているに違いないというものであり、世界中の研究所がその中間体を探し求めていたが、成功していなかった。

ミッチェルはそのような中間体など存在しないと主張した。カップリングは化学的なものではなく、空間的なものであると彼は論じた。呼吸はプロトンを膜を通してくみ上げ、電気化学的勾配――すなわち両側の間における濃度と電圧の両方の差――を作り出す。その勾配こそが蓄えられたエネルギーである。ATPは、プロトンが膜内の特定の酵素を通ってその勾配を下って流れるときに合成される。

これは2つの意味で厄介な提案だった。問題的可溶性化学から膜構造へとシフトさせたが、当時の大半の生化学者は膜構造を機械というよりもむしろ不活性な容器とみなしていた。そして、それは控えめな発表実績しか持たない一人の男によって、主に理論的根拠に基づいて進められたものであった。

グリン・ハウス

1963年にエディンバラを去ったミッチェルは、コーンウォールのカーディナムにあるグリン・ハウスの修復を監督するために2年を費やした。同じ時期に、長年の共同研究者であるジェニファー・モイルと共にグリン・リサーチ社を設立し、自身の条件と自己資金で基礎生物学研究を追求した。

既存の機関が彼を受け入れようとしなかったため、研究者が自らの研究所を自ら建設したという、現代科学において最も文字通りの事例である。グリンから彼は理論を深化させ、1966年に『バイオロジカル・レビュー』誌に主要な発展を発表し、その後、電子伝達系や呼吸鎖内部のプロトンシャトル機構であるQサイクルに関する理論的研究へと進んだ。

名誉の回復

懐疑論者に対する証拠が蓄積された。アンドレ・ジャゲンドルフによる葉緑体を用いた実験は、膜を挟んで人工的に作られたpHの差――プロトン勾配のみ――がATP合成を駆動できることを示した。その後、ミッチェルのスキップが必要とした膜酵素であり、戻ってくるプロトンがATPの産生を駆動するチャネルとして機能するATP合成酵素が特定された。

王立協会は1974年に彼をフェローに選出した。1976年にはローゼンスティール賞を受賞した。1978年、「化学浸透説の提唱を通じた生物学的エネルギー伝達の理解への貢献に対して」単独でノーベル化学賞を受賞した。同年にはサー・ハンス・クレブス・メダルが授与され、1981年には王立協会からコプリ・メダルが授与された。彼は1992年4月10日に亡くなった。

ミッチェルが重要な理由

化学浸透説は現在、すべての初級生物学コースで事実として教えられており、それがどれほどラディカルであったかが隠蔽されている。ミッチェルは、生命の中心的エネルギー取引――ミトコンドリアや葉緑体が食物や太陽光を利用可能なエネルギーに変換する仕組み――を説明し、判断を下す資格を持つほぼ全員が彼の間違いを信じていた中で、それを正しく説明したのである。

その経緯は、内容と同じくらい示唆に富んでいる。彼は補助金システムの外で資金調達し、一人の主要な共同研究者と共に働き、コーンウォールの修復された家にある私設の研究室から正しさを証明したのだ。彼のキャリアが示すように、コンセンサスとは、ある分野が現在信じていることの描写にすぎず、何が真実であるかの尺度ではない。