Theodor Svedberg: Molekülleri Döndürerek Durma Noktasına Getiren Kimyager

Dakikada 42.000 devirle dönerek Dünya'nın yerçekiminin yüz bin katı kuvvet üreten Theodor Svedberg'in ultrasantrifüjü, kendi dönemindeki hiçbir mikroskobun yapamadığı bir şeyi yapabiliyordu: molekülleri ağırlıklarına göre sıralamak. Bir solüsyon içindeki moleküllerin çökelmesini gerçek zamanlı olarak izleyerek, proteinlerin birçok bilim insanının varsaydığı gibi gevşek kimyasal kümeler değil, kesin moleküler ağırlıklara sahip hassas ve düzenli moleküller olduğunu ilk kez ortaya koydu.

Uppsala'da Hızlı Bir Başlangıç

Theodor Svedberg 30 Ağustos 1884'te Valbo, İsveç'te doğdu. 1904 yılında Uppsala Üniversitesi'ne (Uppsala University) kaydoldu ve oradaki yükselişi çarpıcı bir şekilde hızlı oldu: 1905'te lisans, 1907'de yüksek lisans ve 1908'de doktora derecesini alarak doktora eğitimini başladıktan yaklaşık üç yıl sonra tamamladı. Ardından doçent oldu ve 1912'de fiziksel kimya bölümünün başına geçti. Yirmi sekiz yaşında profesörlük unvanına ulaştı ki bu pozisyon için oldukça genç bir yaştı ve 1949'a kadar Uppsala'da fiziksel kimya kürsüsünün başkanı olarak kaldı.

Kolloidler, Brownian Hareketi ve Yeni Bir Makine Türü

Svedberg'in erken dönem bilimsel itibarı, yirminci yüzyılın başlarında hala zayıf bir şekilde anlaşılan bir alan olan kolloid kimyası (havadaki duman veya sudaki proteinler gibi başka bir madde içinde ince bir şekilde dağılmış parçacıkların incelenmesi) üzerine kuruluydu. Kolloidal sistemler üzerindeki deneysel çalışmaları, Albert Einstein (Albert Einstein) ve Marian Smoluchowski'nin (Marian Smoluchowski) birkaç yıl önce matematiksel olarak çözdükleri Brownian hareketi teorilerine destekleyici kanıtlar sağlamaya yardımcı oldu. Bu çalışmalar, mikroskobik parçacıkların düzensiz dansını, varlıkları hala deneysel olarak kanıtlanmakta olan moleküller ve atomların gerçekliğiyle birleştirdi. Kolloid bilimindeki bu temel, doğrudan onun imza niteliğindeki icadına yol açtı. 1923'ten itibaren Wisconsin-Madison Üniversitesi'nde (University of Wisconsin–Madison) profesörlük yaparken, Svedberg, numuneleri olağanüstü hızlarda döndürerek parçacıkların muazzam merkezkaç kuvveti altında ne kadar hızlı çöktüklerine göre ayrıştırıp ölçen bir makine olan analitik ultrasantrifüjü geliştirdi. Dakikada 42.000 devire kadar çalışan ve Dünya yerçekiminin yaklaşık 100.000 katı kuvvet üreten bu cihaz, Svedberg'in moleküler ağırlığı ve şekli daha önce hiçbir tekniğin ulaşamadığı bir hassasiyetle ölçmesini sağladı. Svedberg bu cihazı, saf proteinlerin kendine özgü çökelme davranışlarıyla birbirinden ayırt edilebileceğini göstermek için kullandı; bu, proteinlerin bazı kimyagerlerin varsaydığı değişken kolloidal kümeler değil, birbirinden ayrı ve iyi tanımlanmış moleküller olduğunun bir kanıtıydı.

Tüm Çalışmalara Verilen Bir Nobel

Kraliyet İsveç Bilimler Akademisi (The Royal Swedish Academy of Sciences), Svedberg'e 1926 yılında, dispers sistemler (geniş anlamda kolloidal ve protein kimyası) üzerine yaptığı çalışmalar nedeniyle Nobel Kimya Ödülü'nü verdi. Svedberg'in kendisi daha sonra, ödülün tek bir keşfi değil, kendi deyimiyle "aşağı yukarı tüm çalışmaları" için verildiğini belirterek, atıfın kapsamı üzerine biraz ikircikli bir şekilde düşündü. Bu kapsamlılık, deneysel yöntemlerinin doktorasını aldıktan sonraki yirmi yıl içinde fiziksel kimya için ne kadar merkezi bir hale geldiğinin bir işaretidir. Daha sonra santrifüjde parçacıkların çökelme hızını ölçmek için benimsenen birim - saniyenin on üzeri eksi on üçüncü kuvvetine eşit olan svedberg (svedberg), kısaca S - onun onuruna adlandırıldı ve bugün biyokimyada standart bir kullanım olarak kaldı; bunun en tanıdık örneği, bakteriyel ribozomların 30S ve 50S alt birimleri gibi ribozomal RNA alt birimlerinin adlandırılmasıdır.

Geç Kariyer ve Nükleer Kimyaya Geçiş

1949'da Uppsala'daki kimya kürsüsünden ayrıldıktan sonra Svedberg emekli olmadı; enerjisini nükleer bilime yönlendirdi ve seksenli yaşlarının derinliklerine kadar, İsveç'in ilk parçacık hızlandırıcılarından birinin etrafında inşa edilmiş bir araştırma merkezi olan Gustaf Werner Enstitüsü'nü (Gustaf Werner Institute) 1967'ye kadar yönetti. Bu süreçte, 1944'te Royal Society'ye (Royal Society) dış üye olarak seçilmesi, 1945'te Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Bilimler Akademisi (United States National Academy of Sciences) üyeliği ve 1949'da Franklin Madalyası (Franklin Medal) dahil olmak üzere daha fazla uluslararası tanınırlık kazandı. Ayrıca kariyeri boyunca üç kez İsveç'in kendi Björkénska ödülünü (Björkénska prize) aldı. Onunla çalışan meslektaşları onu, soyut teorileştirmeden ziyade deneysel hassasiyet ve tekrarlanabilirlikle ilgilenen, yöntemlerinin İsveç dışında hızla yayılmasına yardımcı olan uluslararası bir bakış açısına sahip, metodik ve teknik açıdan yaratıcı bir bilim insanı olarak tanımladılar.

Laboratuvar Dışında Bir Yaşam

Svedberg'in özel hayatı, seçkin kariyeri kadar alışılmadıktı: dört kez evlendi ve toplamda on iki çocuk sahibi oldu. Kimya dışında resim, botanik ve fotoğrafçılıkla ciddi hobiler olarak ilgilendi; İsveç ve Güney Amerika'daki seyahatlerinden elde ettiği manzara suluboyalarını ve doğa çalışmalarını sergiledi. Bu ilgi alanları, laboratuvardan doğal dünyaya taşınan gözlemci bir mizaca sahip olduğunu düşündürür.

Theodor Neden Dahi Olarak Adlandırılır

Svedberg'in dâhilik iddiası, saf teoriden ziyade doğrudan enstrüman yapımına dayanır: doğanın yeni bir yasasını türetmekten ziyade, doğanın kimyagerlere başka türlü göremeyecekleri bir şeyi göstermesini sağlayacak kadar hassas bir makine icat etti. Bir numuneyi yeterince hızlı döndürmek ve molekülleri ağırlıklarına göre sıralamak için davranışını yeterince hassas bir şekilde ölçmek, hem fiziksel kimya konusunda olağanüstü bir kavrayış hem de gerçek bir mühendislik azmi gerektiriyordu; ultrasantrifüj, güvenilir bir bilimsel araç haline gelmeden önce yıllarca mekanik geliştirmelerden geçti. Bu, tek bir kavramsal sıçramadan ziyade, yöntem ve hassasiyetin dehasıdır. Nobel komitesinin atıfının bile tek bir izole keşfi değil, tüm araştırma programını kapsaması dikkat çekicidir ve Svedberg'in kendisi bu kapsamlılığı kabul etmeyi biraz rahatsız edici bulmuştur. Dürüst karmaşıklık şudur: Svedberg, temel fiziği bizzat yaratmak yerine, Einstein ve Smoluchowski tarafından Brownian hareketi üzerine atılan mevcut teorik temeller üzerine inşa etmiştir; onun özgün katkısı, bu teoriyi protein kimyasını nicel bir bilime dönüştüren, çalışan ve tekrarlanabilir bir deneysel tekniğe tercüme etmesidir. Bu, tek bir içgörü parlamasından ziyade en yüksek seviyede zanaat ve titizliktir.

Miras

Svedberg, 25 Şubat 1971'de Kopparberg, İsveç'te öldü. Fiziksel kimyayı yeniden şekillendirdiği kırk yılın ardından son yirmi yılını nükleer araştırmaları yöneterek geçirdi. Uppsala Üniversitesi'ndeki Svedberg Laboratuvarı (The Svedberg Laboratory) bugün onun adını taşımaktadır ve biyokimyaya kazandırdığı svedberg birimi, dünya çapındaki laboratuvarlarda günlük kullanımda kalmaya devam etmektedir. Bu, bilim insanlarının ilk kez moleküllerin ağırlıklarına göre kendilerini sıraladıklarını izlemelerini sağlayan makinenin küçük ama kalıcı bir izidir.