Peter D. Mitchell: Tek Başına Haklı Olan Adam

1961 yılında Peter Mitchell, hücrelerin bir zar boyunca proton pompalayarak ve bunların zar üzerinden geri akmasına izin vererek ATP ürettiğini öne sürdü. Bu fikir, dönemin hâkim biyokimya anlayışına o kadar yabancıydı ki, alanın büyük kısmı bunu doğrudan reddetti. İki yıl sonra, kurumsal muhalefet ve kötüleşen sağlığı nedeniyle tükenmiş bir hâlde üniversitedeki görevinden istifa etti, Cornwall'da harabe halindeki bir malikaneveyi restore etti ve içine kendi laboratuvarını kurdu. On yedi yıl sonra Nobel Kimya Ödülü geldi.

Mitcham

Peter Dennis Mitchell, 29 Eylül 1920'de Surrey'deki Mitcham'da, devlet memuru olan baba Christopher Gibbs Mitchell ile anne Kate Beatrice Dorothy Taplin'in oğlu olarak dünyaya geldi. Amcası, inşaat firması George Wimpey'in başkanı Sir Godfrey Mitchell'dı; bu aile bağlantısı, Mitchell'ın kimsenin finanse etmek istemeyeceği bir bilimi finanse etmesi gerektiğinde ileride önem taşıyacak ciddi bir servet ağıydı.

Eğitimini Taunton'daki Queen's College'da ve ardından Cambridge'deki Jesus College'da tamamladı; burada Natural Sciences Tripos okudu ve biyokimya alanında uzmanlaştı.

Cambridge ve Penisilin

1942'de Mitchell, Cambridge Biyokimya Departmanı'nda bir araştırma pozisyonuna başladı. Doktorasını yavaş bir süreç sonucunda 1951'de aldı; tezi, penisilinin etki mekanizması, yani bir molekülün bakteriyel bir zarda nasıl etki gösterdiği üzerineydi. Zarlar, hayatının geri kalanında onun ana çalışma konusu olmaya devam etti.

1955 yılında Profesör Michael Swann tarafından Zooloji Departmanı bünyesinde bir Kimyasal Biyoloji Birimi kurmak üzere Edinburgh'a davet edildi. 1961'de Kıdemli Öğretim Görevlisi (Senior Lecturer) ve 1962'de Okutman (Reader) terfilerini aldı. 1963'te istifa etti.

Kemiozmotik Hipotez

1961 yılında Nature dergisinde yayımladığı fikir, biyokimyanın en büyük yanıtlanmamış sorusunu ele alıyordu. Herkes ATP'nin hücrenin enerji birimi olduğunu biliyordu; ancak hücrelerin bunu gerçekte nasıl ürettiğini kimse bilmiyordu. Hâkim varsayım, yüksek enerjili bazı kimyasal ara maddelerin gıdaların oksidasyonunu ATP sentezine bağlaması gerektiği yönündeydi ve dünyanın dört bir yanındaki laboratuvarlar bu ara maddeyi sonuç alamadan arıyordu.

Mitchell, böyle bir ara maddenin olmadığını söyledi. Ona göre eşleşme kimyasal değil, uzamsal bir nitelik taşıyordu. Solunum, bir zar boyunca proton pompalayarak bir elektrokimyasal gradyan — yani bir tarafla diğeri arasında hem konsantrasyon hem de voltaj farkı — oluşturur. Depolanan enerji işte bu gradyandır. ATP, protonlar zardaki spesifik bir enzim aracılığıyla bu gradyan boyunca aşağıya doğru geri akarken üretilir.

Bu, iki açıdan rahatsız edici bir öneriydi. Problemi çözelti kimyasından, o dönemin çoğu biyokimyagerinin bir makineden ziyade inert bir kap olarak gördüğü zar yapısına taşıyordu. Dahası, mütevazı bir yayın geçmişine sahip bir adam tarafından büyük ölçüde teorik temeller üzerine öne sürülmüştü.

Glynn House

1963'te Edinburgh'dan ayrılan Mitchell, Cornwall'daki Cardinham'da bulunan Glynn House'un restorasyonunu denetleyerek iki yıl geçirdi. Aynı dönemde, uzun süreli işbirlikçisi Jennifer Moyle ile birlikte, temel biyolojik araştırmaları kendi şartlarında ve kendi masraflarıyla yürütmek üzere Glynn Research Ltd'yi kurdu.

Bu, modern bilim tarihinde, mevcut kurumların kendisine ev sahipliği yapmaması nedeniyle bir araştırmacının kendi kurumunu inşa etmesinin en somut örneğidir. Glynn'den hareketle teoriyi geliştirdi; ana gelişmeyi 1966'da Biological Reviews dergisinde yayımladı ve ardından elektron taşıma zincirleri ile solunum zincirinin içindeki proton taşıma mekanizması olan Q döngüsü üzerine teorik çalışmalara yöneldi.

Haklılığın Kanıtı

Şüphecilerine karşı kanıtlar birikti. André Jagendorf'un kloroplastlar üzerinde yaptığı deneyler, bir zar boyunca yapay olarak oluşturulan bir pH farkının — proton gradyanından başka bir şey olmaksızın — ATP sentezini tetikleyebileceğini gösterdi. Ardından, Mitchell'ın modelinin gerektirdiği zar enzimi olan ATP sintaz tanımlandı; bu enzim, geri dönen protonların ATP üretimini tetiklediği bir kanal olarak işlev görüyordu.

Royal Society 1974'te onu üye (Fellow) seçti. Rosenstiel Ödülü 1978'de geldi. 1978'de, "kemiozmotik teorinin formülasyonu yoluyla biyolojik enerji transferinin anlaşılmasına yaptığı katkıdan dolayı" — paylaşılmamış olarak — Nobel Kimya Ödülü'nü aldı. Aynı yıl Sir Hans Krebs Madalyası, 1981'de ise Royal Society'nin Copley Madalyası verildi. 10 Nisan 1992'de vefat etti.

Mitchell Neden Önemlidir?

Kemiozmoz, günümüzde her temel biyoloji dersinde bir olgu olarak öğretilmektedir; bu durum, onun ne denli radikal olduğunu gölgelemektedir. Mitchell, mitokondri ve kloroplastların besinleri ve güneş ışığını kullanılabilir enerjiye nasıl dönüştürdüğü şeklindeki yaşamın merkezi enerji işlemini açıkladı ve değerlendirme yapmaya ehil neredeyse herkes onun haksız olduğunu düşünürken bunu doğru bir şekilde açıkladı.

Gerçekleşme biçimi, içeriği kadar öğreticidir. Hibrit sistemlerinin dışında finanse edilen, restore edilmiş bir Cornwall evindeki özel bir laboratuvardan ve tek bir ana işbirlikçiyle çalışarak haklı olduğunu kanıtladı. Kariyerinin de gösterdiği gibi uzlaşma, neyin gerçek olduğunun bir ölçüsü değil, bir alanın o anda neye inandığının bir tanımıdır.