Выдающийся профессор Мартин Кеймен был сооткрывателем радиоактивного изотопа углерода-14. Находка изменила биохимию как индикатор, следящий за химическими процессами в растениях, а его использование для углеродной датировки окаменелостей и древних артефактов в возрасте от 500 до 50 000 лет произвело революцию в археологии. Само открытие Кеймена включало подтверждение идеи о том, что весь кислород, выделяемый во время фотосинтеза, происходит из воды, а не из углекислого газа. Далее на toronto1.one.
Что такое углерод-14?
Именно это открытие является одним из величайших достижений Мартина Кеймена и Сэма Рубена (работал с ним в тандеме). Эта работа ученого коренным образом изменила науку. На 2024 год углерод-14 используется для понимания всех биохимических реакций (при участии углерода). Сам Кеймен использовал углерод-14, чтобы понять метаболизм и фотосинтез, самый важный процесс на нашей планете. Также он используется бесчисленным количеством химиков, биохимиков, молекулярных биологов, ученых-медиков, археологов и геологов. В общем, техника с его применением позволила ученым датировать археологические и антропологические находки 60 000 лет назад, а углерод-14 помог ученым определить, были ли картины нарисованы известными художниками или фальсификаторами. Совсем недавно ученые-экологи использовали углерод-14 для изучения распределения и оборота углекислого газа в окружающей среде.
Заключение в самом главном исследовании ученого
В 1937 году, после завершения своего докторского исследования по рассеиванию нейтронов, Мартин Кеймен начал свою карьеру радиохимика в легендарной группе под руководством Эрнеста О. Лоуренса. Стартовал ученый в Калифорнийском университете в Беркли. Он использовал углерод-11, который изготовил на циклотроне Беркли, чтобы отследить химические и биохимические процессы, но был ограничен коротким периодом полураспада (21 минута) этого нуклида. Существование нуклида углерода-14 постулировалось с 1934 года, но за ним никогда не наблюдалось и не характеризовалось. Кеймену удалось подготовить C-14 в достаточном количестве, чтобы определить его энергию бета-излучения и время жизни. Примечательно, что его очень долгий период полураспада (5700 лет) отличался от теоретических ожиданий.
Две основные темы повторялись в пионерских исследованиях радиоуглерода Кеймена: фотосинтез и связанная с ним общая проблема ассимиляции CO2. В 1938 году он показал в сотрудничестве с Сэмом Рубеном и другими, что источником молекулярного кислорода в фотосинтезе является вода, а не углекислый газ.
Эксперименты Мартина Кеймена
В военные годы либеральные идеи и коммуникабельность Мартина Кеймена послужили причиной того, что за ним наблюдали правительственные службы безопасности, в частности ФБР. В 1944 году его объявили, грубо говоря, преступником (якобы он опасен) и уволили из радиационной лаборатории Беркли. Через несколько лет ученого вызвали в Комитет Палаты представителей антиамериканской деятельности. Кеймен больше десяти лет боролся в судах, чтобы очистить свое имя и вернуть паспорт. Но каждый раз мужчину ждал провал. Мартину постоянно отказывали, несмотря даже на приглашение ученого на научные встречи за границей.
В 1945 он переехал в Институт радиологии Маллинкродта Медицинской школы Вашингтонского университета, где руководил циклотронным производством радиоизотопов для медицинских исследований. Он продолжил исследование фотосинтеза и цитохромов (дыхательных белков, являющихся основой для восстановления кислорода), используя углерод-14 в качестве индикатора, сотрудничая с биохимиками из всего университета. Имея острую научную интуицию, он решил использовать бактерии вместо зеленых растений в качестве опытных организмов. Это изменение, связанное с его предварительными исследованиями бактерий в Беркли, также повлияло знакомство Кеймена с подходами сравнительной биохимии. Эти эксперименты, охватывавшие всю область микробиологии, стимулировали работу над серией исследований.
В 1947 году Мартин написал о том, что сразу стало основной справочной работой за несколько десятилетий использования радиоактивных индикаторов. Речь идет о проекте под названием «Radioactive Tracers in Biology: An Introduction to Tracer Methodology» («Радиоактивные индикаторы в биологии: Введение в методологию индикаторов»). Работа в первый раз опубликована в 1947 году. Вообще прошла через три издания, включавших новые методы, и три переиздания (до 1965 г.). Она остается классическим справочником по фундаментальной ядерной науке, методологии и технике индикаторов.
В течение 1950-х и 1960-х годов его исследование метаболизма фотосинтезирующих бактерий привели к ряду важных открытий, в частности фиксации азота и фотоэволюции молекулярного водорода (вместе с Х. Гестом, аспирантом того времени). После того, как он, то есть Мартин и Лео Вернон обнаружили цитохронию C-tvpe в анаэробных бактериях, мужчина приступил к серии пионерских исследований бактериальных белков железа. Они впервые охарактеризовали бактериальный цитохром, и поэтому возникла совершенно новая область в науке – сравнительная биохимия цитохромов. Это мотивировало работу над открытием многих новых классов белков железа.
Преподавательская деятельность и награды
Кеймен стал профессором биохимии в Университете Брандейса (1957–1961) и профессором химии в Калифорнийском университете в Сан-Диего (1961–1978). С 1967 по 1970 год каждые шесть месяцев он работал директором по исследованиям в Национальном центре научно-исследовательской лаборатории фотосинтеза в Гиф-сюр-Иветте, Франция. Ученый преподавал в Университете Южной Калифорнии, где являлся директором лаборатории химико-биологического развития (1974-1977) и директором молекулярной биологии (1978). Последняя научная должность – профессор Калифорнийского университета в Сан-Диего и Университете Южной Калифорнии. Кеймен преподавал, пока ему не исполнилось восемьдесят.
Сам Мартин получил степень бакалавра и доктора философии. Это касается дипломов по химии, которые он получил в Чикагском университете. Доктор Кеймен опубликовал более 300 научных работ, что свидетельствует о масштабе и значимости его работы. Учебник Мартина по индикаторным методам «Изотопные индикаторные методы в биологии» оказал большое влияние на внедрение методологии индикаторов в биохимию. Следует вспомнить еще одну работу ученого – «Первоначальные процессы фотосинтеза» (1963). Это классический труд. Но самое интересное, что ученый написал автобиографию «Radiant Science, Dark Politics: A Memoir of the Nuclear Age» (1985). В ней автор повествует о своей жизни на протяжении 1937-1957 годов.
Мартин получил множество почетных степеней, в том числе в Чикагском университете, Вашингтонском университете, Университете Иллинойса, Университете Брендис, Университете Фрайлбура в Германии и Институте науки Вальцмана в Израиле. Его награды: C.F. Научная премия Кеттеринга (1963-1970), Премия Кеттеринга за достижения в области фотосинтеза (1968), премия Мерка Американского общества химиков-биологов (1982) и премия Эйнштейна Всемирного совета культуры (1990). Также был членом Национальной академии наук, Американской академии искусств и наук и Американского философского общества.