Александр Тодд: Химик, построивший каркас ДНК

В 1949 году в лаборатории в Кембридже Александр Тодд синтезировал аденозинтрифосфат (АТФ) — молекулу, которая переносит полезную энергию внутри каждой живой клетки. Два года спустя он установил, как сшит каркас ДНК: атомы углерода 3 и 5 сахарных колец связаны через фосфат. Когда Уотсон и Крик представили двойную спираль в 1953 году, химия Тодда стала тем каркасом, на котором она держалась. В тридцать один год он уже был самым молодым профессором химии в Великобритании со времен Франкленда.

Начало в Глазго

Александр Робертус Тодд родился 2 октября 1907 года в Кэткарт, на окраине Глазго, в семье Александра Тодда, служащего метрополитена Глазго, и Джейн Лоури. Он получил образование в школе Аллана Глена, а затем в Университете Глазго, где в 1928 году получил степень бакалавра химии.

Затем он сделал то, что делали немногие британские химики его поколения: он уехал. В Университете Гёте во Франкфурте он получил докторскую степень в 1931 году, защитив диссертацию по химии желчных кислот, впитав немецкую традицию структурной органической химии у самого источника. Вернувшись в Великобританию по стипендии 1851 года, он получил вторую докторскую степень (DPhil) в Ориел-колледже в Оксфорде в 1933 году. К двадцати шести годам он прошел двойную подготовку в двух самых сильных химических культурах мира.

Быстрый взлет

Тодд присоединился к штату Эдинбургского университета в 1934 году. В 1937 году он женился на Элисон Саре Дэйл, дочери Генри Халлетта Дэйла, также лауреата Нобелевской премии; у них было трое детей: Александр Генри, Хелен Джин и Хилари Элисон. В 1938 году Манчестер предоставил ему кафедру химии имени сэра Сэмюэля Холла. Ему был тридцать один год — самый молодой человек, занявший кафедру химии в Великобритании со времен Эдварда Франкленда. В том же году он провел шесть месяцев в качестве приглашенного профессора в Калифорнийском технологическом институте (Caltech) и отклонил предложенную ему постоянную должность. Он собирался создать свою школу в Великобритании.

В 1944 году Кембридж избрал его на кафедру химии 1702 года, которую он занимал двадцать семь лет, до выхода на пенсию в 1971 году. Именно там была проделана важная работа.

Работа

Тодд выбрал наименее гламурную и наиболее значимую цель: нуклеотиды, нуклеозиды и нуклеотидные коферменты — отдельные химические единицы, из которых собираются ДНК и РНК, и молекулы, с помощью которых клетки перемещают энергию. В 1940-х годах никто не мог сделать их чисто, а пока вы не можете построить молекулу, вы не можете утверждать, что понимаете ее.

В 1949 году его группа синтезировала аденозинтрифосфат и флавинадениндинуклеотид. АТФ — это универсальная энергетическая валюта биологии; ФАД — переносчик в центре клеточного дыхания. Получение обоих веществ в лаборатории неоспоримо определило их структуру и дало биохимии запас чистого, определенного материала для работы.

В 1951 году был получен структурный результат. Группа Тодда химическими средствами показала, как связан каркас ДНК: углерод 3 одного сахара с углеродом 5 следующего через фосфатный мостик. Два года спустя появилась модель двойной спирали Уотсона и Крика, основанная на рентгеновских лучах, которая была подтверждена этой химией. Спираль — это просто форма; Тодд предоставил ковалентную грамматику, которая сделала эту форму возможной.

Он продолжал работать. В 1955 году он помог выяснить структуру витамина B12, самого структурно сложного из известных витаминов, хотя окончательную формулу установила Дороти Ходжкин с помощью кристаллографии. Он работал над витамином B1 и витамином E, над антоциановыми пигментами, которые окрашивают цветы и фрукты, и над алкалоидами каннабиса; в 1940 году он стал первым человеком, получившим H4-CBD и H2-CBD путем гидрирования каннабидиола.

Признание

Королевское общество избрало его членом в 1942 году. Он был посвящен в рыцари в 1954 году, в том же году он был приглашенным профессором Артура Д. Литтла в MIT, после того как был лектором Ньюленда в Университете Нотр-Дам в 1948 году. Национальная академия наук США приняла его в 1955 году, а Американская академия искусств и наук — в 1957 году — в том же году он получил Нобелевскую премию по химии «за работу по нуклеотидам и нуклеотидным коферментам». Американское философское общество последовало за этим в 1965 году. В 1977 году королева назначила его в Орден Заслуг, самую ограниченную награду в Великобритании. Более сорока университетов присвоили ему почетные степени.

Общественный химик

Вторая карьера Тодда была институциональной. С 1952 по 1964 год он возглавлял консультативный комитет правительства Великобритании по научной политике, орган, через который послевоенная Великобритания решала, какую науку финансировать. В 1962 году он стал пожизненным пэром как барон Тодд из Трампингтона. Он был мастером Крайст-колледжа в Кембридже с 1963 по 1978 год, первым канцлером Университета Стратклайда с 1965 года и президентом Королевского общества с 1975 по 1980 год — редкий охват командных позиций британской науки. Он был членом-учредителем Всемирного совета культуры в 1981 году и преподавал в качестве приглашенного профессора в Хатфилдском политехническом институте с 1978 по 1986 год, будучи старше семидесяти лет и продолжая читать лекции.

Последние годы

Его жена Элисон умерла в 1987 году. Тодд скончался в Кембридже 10 января 1997 года в возрасте восьмидесяти девяти лет после сердечного приступа. Королевское химическое общество позже установило синюю мемориальную доску на химическом факультете в Кембридже, где он работал.

Почему Тодд важен

Революция в молекулярной биологии обычно описывается через физиков и кристаллографов. Она не могла бы произойти без химиков, способных разобрать молекулы наследственности и собрать их обратно. Тодд был величайшим из них. Он создал АТФ. Он определил связь, которая проходит по всей длине каждого хромосомы. И он возглавлял кафедру, которая обеспечивала эту область как людьми, так и методами. Он правильно понял химию информации жизни, выстраивая ее, связь за связью.