1905. Колонка Цвета
Описанная в предыдущей главе попытка делить науки на «свои» и «чужие» касается не только студентов. Часто можно наблюдать, особенно ближе ко времени вручения Нобелевской премии, сетования химиков-синтетиков о том, что Нобелевский комитет игнорирует настоящую химию (каковой, по мнению синтетиков, может быть только синтетическая органическая или элементоорганическая химия), вручая премии за биохимию ученым, которые совсем даже не химики, а в лучшем случае молекулярные биологи, а может и вообще физиологи.
То ли было дело, когда Премию получали творцы синтеза – Гриньяр, Хек, ну или просто химики, а не изобретатели флуоресцентной наномикроскопии или криоэлектронной микроскопии. Между тем, «настоящая химия» не отступает, и даже не перегруппировывается, она уверенно входит в биологию и другие области, которые ранее не считались химическими (а еще раньше единственным достойным делом для [ал]химика была трансмутация, а не органический синтез). Между тем, хотелось бы напомнить синтетикам, что один из важных химических методов, в том числе позволяющих им без проблем разделить сложные смеси продуктов реакции, разработал ботаник, пытающийся понять, как протекает фотосинтез.
Михаил Семёнович Цвет родился в итальянском городе Асти в 1872 году. Его отцом был русский подданный, по долгу государственной службы работавший в Италии, а матерью – родившаяся на земле Турции итальянка, ради брака с отцом Михаила принявшая православие и известная как Мария Николаевна де Дороцца-Цвет. Цвет рано потерял мать, после смерти которой его отец переехал в швейцарскую Лозанну, где кроме французского языка Михаил освоил и русский. Михаил изучал ботанику в Университете Женевы и получил степень бакалавра за работу, в которой он предложил наличие связи между работой белков и хлорофиллом. В 1896 году отец Михаила получил назначение в Санкт-Петербург, и Михаил последовал за ним. В те времена Российское образование и наука были на таком уровне, что диплом Университета Женевы не котировался в нашей стране (видимо потом кто-то раздавил не ту бабочку, и за сто лет всё перевернулось), и для подтверждения своей квалификации, достаточной для работы в высших учебных заведениях Российской Империи, Цвету пришлось проходить дополнительные экзамены и защищать магистерскую диссертацию. Тема диссертации была «Физико-химическое строение хлорофилльного зерна», а её защита, равно как и экзамены, проводилась в Казанском университете. После успешного подтверждения квалификации Михаил Цвет высочайшим повелением был утверждён на должность ассистента кафедры анатомии и физиологии растений в Варшавском университете.
В Варшаве Цвет воспроизводил эксперименты Джорджа Габриеля Стокса и Генри Клифтона Сорби, выделивших несколько соединений из растительных экстрактов, используя различную растворимость выделенных соединений в разных растворителях. Надеясь нейтрализовать кислые компоненты, которые могли способствовать разрушению пигментов, Цвет перемешивал гексановый экстракт, выделенный из листьев, с мелко раздробленным карбонатом кальция. Он быстро обнаружил, что к карбонату прилипают все пигменты, кроме каротина. Выделив частички карбоната кальция с осадившимися на них пигментами и обрабатывая их порциями этанола, Цвет смог добиться контролируемого отделения всех других компонентов экстракта – зелёных пигментов, которые он назвал хлорофиллинами (проявлявших флуоресцентные свойства), и не флуоресцировавших жёлтых пигментов, которые Цвет назвал ксантофилами. С помощью аналогичного способа Цвет выделил фукоксантины из водорослей и еще один вид хлорофилла, который сейчас мы знаем как хлорофилл С.
Сложно сказать, когда Цвету пришла идея перейти от перемешивания растительных экстрактов с адсорбентами и последующей обработки этих адсорбентов растворителями к колонке, заполненной адсорбентами и промываемой растворителем. Сложно сказать, был ли Цвет в курсе экспериментов Фридлиба Фердинанда Рунге, а затем Кристиана Шонбейна с капиллярными явлениями. В 1906 году Цвет опубликовал две свои программные статьи «Физико-химические исследования хлорофилла. Адсорбция» (Ber. Dtsch. bot. Gel., Bd. 24, S. 235-244) и «Адсорбционный анализ и хроматографический метод. Применение к химии хлорофилла» (Ber. Dtsch. bot. Gel., Bd. 24, S. 384-393), в которых описал новый метод разделения. В статьях говорилось, что растительный экстракт заливался в колонку, набитую сухим карбонатом кальция, а потом колонка промывалась растворителем, подаваемым через верх колонки. То, что наблюдалось, казалось удивительным:
«Пигменты располагались серией окрашенных зон… среди которых более прочно адсорбируемые пигменты оставались вверху колонны, а менее адсорбируемые – проходили её с большей скоростью».
Цвет назвал метод разделения «хроматографией», став тем самым вторым ученым, фамилия которого не исключает возможности того, что он назвал свое открытие в честь себя (хромато – по-гречески «цвет»). Первым химиком, которого можно заподозрить в присвоении открытию своего имени, был француз Поль Эмиль Лекок де Буабодран, перооткрыватель галлия. Галлий по латыни – и Франция, и петух, а Лекок – петух, но уже по-французски. Ну, что сказать – повезло Цвету и де Буабодрану с фамилиями. Цвет считал, что его метод может иметь более широкое применение, чем разделение растительных пигментов. В более поздней статье он продолжил работать над модификацией метода, пытаясь подобрать «идеальные адсорбенты», испытывая несколько десятков материалов. Ещё в более поздних работах Цвет описал существование двух разных хлорофиллов (a и b) и четырёх ксантофиллов.
Работу Цвета критиковали многие коллеги и эксперты. Так, еще один специалист по химии хлорофилла Леон Павел Мархлевский многократно пытался упрекнуть Цвета в том, что сами основы хроматографии не имеют научного смысла, сам по себе метод, предложенный Цветом, неправильный, результаты невоспроизводимы и вообще, скорее всего, это артефакты – хлорофилл, по мнению пана Мархлевского, мог быть только один. Но Цвет стоял на своём и продолжал работу, выявляя связи и взаимоотношения между различными типами хлорофилла. Параллельно работам Цвета немецкий химик Рихард Мартин Вильштеттер, получивший в 1915 году Нобелевскую премию по химии «за исследования красящих веществ растительного мира, особенно хлорофилла», тоже не уверенный в методике Цвета, проводил свои эксперименты по старинке, используя большое количество растворителей для экстракции. Цвет, проанализировав работы немецкого коллеги и используя хроматографию для разделения, обнаружил в них некоторые неточности, которые Вильштеттер учёл в своей работе, что, возможно, и позволило получить ему Премию. Методически же это означало, что хроматография – метод воспроизводимый, результаты, которые получены с помощью хроматографии, правильны и вполне научны (научная база различных видов хроматографии была создана позже, фактически в работах другого Нобелевского лауреата – Ирвина Лэнгмюра, изучавшего процессы адсорбции). В 1918 году Вильштеттер, пользуясь правом Нобелевского лауреата (из-за Первой мировой войны получить премию и прочитать Нобелевскую лекцию Вильштеттер смог только в 1920 году), выдвинул Цвета на Нобелевскую премию именно за создание метода хроматографии, но в том году Премию получил разработавший технологию промышленного производства аммиака соотечественник Вильштеера – Фриц Габер. После этого решения на Нобелевский комитет посыпались гневные письма, а в прессе стали появляться разгромные статьи, в основном от учёных из Франции, Бельгии и Британии. Нобелевская премия 1918 года была предметом столь оживлённых дебатов не из-за того, что она не досталась Цвету, а из-за личности Габера: кроме разработки метода синтеза аммиака Фриц Габер разработал основные принципы химической войны, и именно он руководил первой газобаллонной атакой во время Второй Битвы при Ипре 22 апреля 1915 года (кстати, помогали ему в этом будущие Нобелевские лауреаты Джеймс Франк, Густав Герц и Отто Ган, а с другой стороны линии фронта противодействовать химическому оружию пытался не только британец Холдейн, но и уже ставший Нобелевским лауреатом француз Виктор Гриньяр). В 1919 году Михаил Цвет умер под Воронежем, куда его с другими сотрудниками Варшавского университета эвакуировали с началом Первой мировой войны. По одной версии, он умер от голода, по другой – из-за осложнения после операции. На его могиле в 1992 году было установлено надгробие с надписью: «Ему было дано открыть хроматографию, разделяющую молекулы, объединяющую людей». Несмотря на то, что хроматография помогла разобраться с пигментами, как химический метод она стала применяться только с 1930-х годов, когда наконец стало понятно, как она работает. Возможно, это произошло из-за того, что учёный, разработавший самый ценный метод разделения смесей, который используется в самых разных химиях – от органической химии до химической криминалистики, – всегда считал себя простым ботаником и представлялся как ботаник.
