ДОСАДНЫЙ ПЕРЕКОС

Нобелевская премия 2006 г. по химии

Незачем скорбеть о досаждающих нам переменах,
ибо перемены – основа жизни.
Анатоль Франс

И з уст маститых ученых часто можно слышать, что деление химии на органическую, неорганическую, полимерную, аналитическую условно. Химия едина! Например, академик Ю.А.Золотов напоминает, что границы между смежными науками никогда не были четкими, потому что природа вообще не знает придуманного нами деления на дисциплины.

Это, безусловно, верно, но возникло деление химии на различные дисциплины не случайно, и отказаться от него довольно трудно. Химику-органику совсем не просто читать монографию по геохимии или вникать в статью по химии металлических сплавов: совсем иной образ мыслей, другой язык, малознакомые экспериментальные методики и способы представления результатов. Специализация химика в определенном направлении совсем не мешает работе, скорее наоборот, помогает совершенствоваться.

Обсуждать это вряд ли имело бы смысл, если бы не одна грустная деталь. Альфред Нобель в своем завещании упомянул химию, никак не разделяя ее на отдельные дисциплины. К чему это привело, судите сами: за последние 10 лет семь раз эту престижную премию получали биохимики и только три раза те, кого можно назвать «обычными» химиками, в том числе и физикохимики.

Традиционно Нобелевскую премию считают индикатором высоких достижений, она отмечает заметные вехи в развитии науки, дает возможность каждому ученому скорректировать свои знания и эрудицию. В крупных научных центрах принято приглашать очередного лауреата выступить с лекцией, некоторые институты устраивают специальный семинар для знакомства с содержанием премированной работы. Но в последние годы эта традиция почти исчезла.

Все дело в том, что биохимия (ее более современное название – молекулярная биология) весьма специфична. Не только круг изучаемых ею объектов, но и сам язык этой науки заметно отличается от того, к которому привыкли остальные химики. Традиционный язык химии – прежде всего химические формулы, благодаря которым химики всего мира легко понимают друг друга. Но именно химических формул в работах по биохимии вы практически не увидите.

Обычно состав молекулы полипептида изображают в виде слагающих эту молекулу аминокислот, обозначенных буквенными сочетаниями (например, ЛЕЙ-АЛА-ФЕН-ГЛИ-АЛА-АЛА), но скорее всего вам придется разглядывать ленточки, полоски, жгутики и спирали. Такой способ, помогающий изобразить третичную структуру биополимеров, предложил в свое время американский биофизик Джейн Ричардсон. Это компактный и, безусловно, удобный (для биохимиков) способ записи, но весьма непривычный для большинства химиков. Поэтому при знакомстве с очередным достижением химии, отмеченным престижной премией, большинство химиков ограничивается чтением всего одного предложения из пресс-релиза Нобелевского комитета, в котором сказано, за что именно присуждена эта премия (и не более того).

Понятно, что в сложившейся ситуации никак не виноваты сами биохимики, они делают свое трудное и интересное дело, не помышляя ни о каких премиях. «Обычные» химики тоже не виноваты. яркие звезды, загорающиеся на небосклоне химии (ферроцен, карборан, фуллерен) и создающие новые главы химической науки, появляются, к сожалению, не каждое десятилетие и, увы, непредсказуемо, что, кстати, делает научный поиск интереснее. Не только новые необычные соединения заслуживают награды. Если спросить самих химиков, то они назовут массу вполне достойных исследований: антикраун-эфиры, ионные жидкости, процессы кросс-сочетания и многое другое.

Нобелевский комитет тоже не в чем упрекнуть: они – обычные люди и никак не виноваты в том, что гораздо большее впечатление на них производят те работы, которые открывают способы лечения многих болезней, таких как болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, некоторые онкологические заболевания.

Преимущественное внимание членов Нобелевского комитета к биохимическим работам усиливается дополнительно следующим обстоятельством: все лауреаты Нобелевских премий прежних лет имеют право номинировать кандидатов на эту премию (т.е. выдвигать кандидатуры для очередного рассмотрения). Поскольку среди них с каждым годом все больше биохимиков, то вполне естественно, что они предлагают к номинированию тех ученых, работы которых им хорошо знакомы и достоинства которых им хорошо известны.

Можно предположить, что подобная проблема зреет и в недрах соседней с химией дисциплины: физики тоже, скорее всего, готовы посетовать на то, что астрофизика с ее нейтринной астрономией, рентгеновскими телескопами и исследованиями космического излучения постепенно захватывает монополию на премии.

Впрочем, есть выход – ввести новые номинации, как это было сделано в 1969 г., когда начали присуждать Нобелевские премии по экономике, но это, к сожалению, не нам решать.

Отложим на время наши переживания, связанные с тем, что обычная химия оказалась в тени набирающей силу биохимии, и познакомимся поближе с премированной работой.

И так, Нобелевская премия по химии в 2006 г. присуждена Роджеру Корнбергу (Roger Kornberg) за исследования механизма транскрипции на молекулярном уровне у эукариотов. В названии работы присутствуют термины, которые следует пояснить.

Эукариоты – различные одно- или многоклеточные растительные и животные организмы, у которых в теле клеток содержится отграниченное мембраной ядро. В ядре, как известно, находится индивидуальный хромосомный набор каждого организма.

Помимо эукариотов существуют еще прокариоты, их организмы не содержат клеточного ядра и хромосомного аппарата – это бактерии, сине-зеленые водоросли и некоторые другие организмы. Таким образом, к эукариотам, которых изучал автор премированной работы, относится большинство окружающих нас растительных и животных организмов, в том числе и мы с вами, уважаемые читатели.

Вначале напомним, для чего используется информация, записанная в молекулах ДНК с помощью чередующихся азотсодержащих гетероциклов (нуклеиновых оснований). Конечный этап извлечения этой информации – синтез белков. Белки – важнейшие компоненты каждого живого организма: мышцы, внутренние органы, костная ткань, кожный и волосяной покров млекопитающих состоят из белков. Это полимерные соединения, которые собираются в живом организме из различных аминокислот. В такой сборке управляющую роль играют нуклеиновые кислоты, процесс проходит в две стадии.

На первой стадии часть двойной спирали ДНК раскрывается, освободившиеся ветви расходятся и становятся доступными. На этом участке начинается синтез РНК, называемой матричной, поскольку она, как копия с матрицы, точно воспроизводит информацию, записанную на раскрывшемся участке ДНК.

На второй стадии матричная РНК перемещается из ядра клетки в околоядерное пространство – цитоплазму, и к ней подходят так называемые транспортные РНК, которые несут с собой (транспортируют) различные аминокислоты для сборки белковых молекул. Какие именно аминокислоты и в какой очередности должны выстраиваться в цепь, указывает порядок чередования азотсодержащих гетероциклов в матричной РНК. Весь процесс напоминает работу пишущей машинки, складывающей из букв алфавита осмысленные слова.

Упомянутая выше первая стадия этого механизма и оказалась в центре внимания Корнберга.

Термин «транскрипция», присутствующий в названии работы, означает перезапись информации с ДНК на РНК. Этот процесс исключительно важен: если он остановится, то организм погибнет. Известно, например, что транскрипцию блокирует токсин, содержащийся в бледных поганках, многие заболевания (онкологические и сердечно-сосудистые) также связаны с нарушением этого процесса.

Большинство биохимических процессов проходит в присутствии биокатализаторов (так называемых ферментов). На сегодня изучено свыше 2000 различных ферментов, это самый многочисленный класс белков. Традиционно название каждого фермента имеет окончание «аза». Ферменты – истинные короли в мире катализа: они способны увеличивать скорости биохимических процессов в тысячи раз. Ферменты не только высокоэффективные катализаторы, но и селективные (направляют реакцию в строго заданном направлении). В их присутствии реакция проходит практически со 100%-м выходом, без образования побочных продуктов, при этом условия протекания реакции исключительно мягкие: обычное атмосферное давление и температура живого организма.

Процесс транскрипции, о котором идет речь, также проходит в присутствии специального катализатора – РНК-полимеразы. Эта макромолекула состоит из 30 000 атомов (название довольно точно отражает назначение этого катализатора). Механизм действия РНК-полимеразы и составляет основное содержание премированной работы.

Молекула полимеразы представляет собой спутанный клубок, который охватывает ДНК, удерживая ее в нужном положении. Затем фермент узнает, какой именно участок ДНК следует раскрыть, и частично раскрывает две нити ДНК с образованием небольшой полости. Открывшаяся полость имеет строго определенный размер: точно такой, который позволяет новому звену войти внутрь полости и присоединиться к растущей молекуле РНК. Природа этого звена определяется составом нуклеотида в открывшемся участке ДНК. После того как нужное звено встало на место, специальный фрагмент полимеразы (показан на рис. 1 в виде черной спирали) передвигает ДНК для того, чтобы произошло считывание следующего участка.

В зависимости от того, какое именно звено должно оказаться следующим, перемещающий спиральный фрагмент, подобно челноку, сдвигает ДНК назад или вперед для того, чтобы можно было раскрыть новый участок ДНК. Со слов Корнберга, он получил большое удовольствие, когда сумел в деталях познакомиться с замечательной работой этого «механизма».

После того как растущая РНК достигает нужной длины, она отходит в сторону, и ДНК восстанавливает структуру двойной спирали. В конце всех процедур молекула ДНК должна остаться неизменной. Природа это заботливо предусмотрела.

Заслуга Корнберга состоит в том, что он сумел сделать буквально «покадровую съемку» этого процесса, но не в форме фотоснимков, а в виде расшифрованных результатов рентгеноструктурного анализа, дополненных электронной микроскопией. Полученные результаты он представил в наглядной форме с помощью компьютерной модели. Столь элегантный эксперимент ему удалось провести благодаря тому, что он сумел выбрать необычайно удобный объект исследования – клетки пищевых дрожжей.

Дрожжи тоже относятся к эукариотам, и потому их можно рассматривать (в плане изучения механизма транскрипции) как модель млекопитающих. Оказалось, что дрожжевыми клетками намного легче манипулировать и проще создавать однородный материал, обеспечивающий воспроизводимость экспериментов. Тем не менее, чтобы полностью отработать технику эксперимента, Корнбергу потребовалось более десяти лет. В течение всего этого времени у него не было даже промежуточных результатов, которые можно было бы опубликовать, первые снимки он опубликовал в 2001 г.

Не многие исследователи могли бы столь долго продолжать поиски, не получая конкретных результатов. В течение всего периода работу финансировал Национальный институт здравоохранения США. По мнению Корнберга, рассчитывать на финансирование подобных фундаментальных работ со стороны промышленных или коммерческих организаций не приходится, поскольку только через десятилетия можно ожидать реальную прибыль.

Результаты работы Корнберга не исчерпываются описанной «съемкой» процесса. Помимо этого он установил, что процессу транскрипции «помогает» дополнительное участие пяти особых молекулярных комплексов. Например, комплекс из двадцати белков, названный медиатором (рис. 2), определяет то место, с которого следует начинать считывание информации, и когда следует закончить процесс, что напоминает работу двухпозиционного переключателя. Действие медиатора помогло понять, почему в клетках разных тканей синтезируются различные белки.

В настоящее время Корнберг изучает процессы, приводящие к нарушению транскрипции, что сопровождается различными заболеваниями. По мнению Корнберга, эти исследования со временем могут привести к созданию соответствующих лекарственных препаратов.

Н апоследок не откажем себе в удовольствии посмотреть, кому и за что присудили в 2006 г. Нобелевскую премию по физиологии и медицине: лауреаты – Эндрю Файер и Крейг Мелло, содержание работы – «За открытие РНК-интерференции – эффекта гашения активности определенных генов». Буквально та же самая область и тот же круг объектов, что и у премированной работы по химии. М.В.Ломоносов мог бы в такой ситуации перефразировать свое знаменитое изречение, сказав: «Широко простирает биохимия руки свои в дела человеческие». Впрочем, «обычные» химики не унывают, поскольку уверены в том, что химия себя еще покажет!

КОРНБЕРГ Роджер родился в 1947 г. в Сан-Луисе (штат Монтана, США) в семье биохимика Артура Корнберга. Роджер – старший из трех сыновей. Его младший брат Томас Корнберг – профессор биохимии в Сан-Франциско (штат Калифорния, США) – вспоминает, что Роджера никогда ничто не интересовало, кроме науки, обстановка в их доме была такова, что беседы о науке продолжались в течение всего дня, в том числе и за обедом, и даже во время уик-эндов.

Роджер Корнберг получил степень бакалавра в 1967 г. в Гарварде, а степень доктора – в 1972 г. в Стэнфорде за исследование перемещения липидов в мембранах клеток. С 1972 г. по 1975 г. он работал в лаборатории молекулярной биологии в Кембридже (Великобритания), а с 1976 г. – в Военно-медицинской школе Гарварда в должности доцента по биохимии. В 1978 г. Корнберг возвратился в Стэнфорд и начал работу в звании профессора на кафедре структурной биологии.

Корнберг – член американской Национальной академии наук и американской академии наук и искусств, почетный член японского Биохимического общества, редактор журнала «Annual Reviews of Biochemistry» , обладатель четырех национальных премий и Гран-при французской академии наук (2002). В связи с получением Нобелевской премии Корнберг был вынужден отменить поездку в Питсбург, где его ожидала премия Диксона по медицине.

В настоящее время он работает в Стэнфордском университете (штат Калифорния, США). Его жена Яли Лорч (Yahli Lorch) долгое время работала вместе с ним в Стэнфордском университете и, по словам Корнберга, была постоянным источником вдохновения в работе. В настоящее время она занимает должность профессора в этом университете.

Одним из первых поздравил нового лауреата его отец Артур Корнберг, который в 1959 г. получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за исследование механизмов биосинтеза рибонуклеиновой кислоты и дезоксирибонуклеиновой кислоты. Двенадцатилетний Роджер присутствовал в Стокгольме вместе с отцом на церемонии вручения премии.

Подобный прецедент – лауреаты отец и сын – шестой случай в истории Нобелевских премий. Для отца столь высокое признание заслуг сына не стало неожиданным, т. к. он знал, что его сын в прошлые годы был номинирован на эту премию.

В завершение своей нобелевской лекции Корнберг показал на экране список, включающий имена более чем 70 коллег из Америки, Европы и Израиля, сотрудничавших с ним в процессе работы. По мнению Корнберга, основные ожидания в борьбе за здоровье человечества следует связывать с биохимическими исследованиями.

Cramer P., Bushnell D.A., Kornberg R.D. Structural basis of transcription: RNA polymerase II at 2.8 Е resolution. Science, 2001, v. 292, р. 1863–1876.

Gnatt A.L., Cramer P., Fu J., Bushnell D.A., Kornberg R.D. Structural basis of transcription: An RNA polymerase II elongation complex at 3.3 Е resolution. Science, 2001, v. 292, p. 1876–1882.

Bushnell D.A., Westover K.D., Davis R.E., Kornberg R.D . Structural basis of transcription: An RNA polymerase II – TFIIB cocrystal at 4.5 angstroms. Science, 2004, v. 303, p. 983–988.

Роджер Корнберг. По стопам отца

Николай Мельников

Лауреатов Нобелевской премии в мире немало, и каждый год их список пополняется всё новыми и новыми фамилиями. Однако династия обладателей самой престижной научной премии мира – дело совсем иное.

Отец и сын Корнберги.

Среди таких кланов можно назвать, пожалуй, лауреатов премии по физике Нильса Бора и его сына Оге Нильса, семейную чету Пьера и Марии Кюри и их дочь Ирен Жолио-Кюри, разделившую премию по химии со своим мужем Фредериком Жолио, и шведских физиков Карла Манне Сигбана и его сына Кая. В этом году, когда в Стокгольме среди новых лауреатов было названо имя Роджера Дэвида Корнберга, получившего Нобелевскую премию в области химии «за исследование механизма копирования клетками генетической информации», таких семей стало на одну больше.

Роджер Корнберг, член Национальной академии наук США и американской Академии искусств и наук, – сын Артура Корнберга, который сорок семь лет назад тоже удостоился чести произносить речь с «нобелевской» трибуны, и внук Джозефа Корнберга и Лены Кац, приехавших в 1900 году в Америку из Австрийской Галиции (ныне территория Польши). Роджер родился в 1947 году в США, в городе Сент-Луисе, штат Миссури, в 1967 году окончил Гарвардский университет со степенью бакалавра, а спустя еще пять лет стал доктором биохимии в Станфорде. Некоторое время Корнберг-младший занимался научными исследованиями в Великобритании, в лаборатории при Кембриджском университете, а затем вернулся в Соединенные Штаты и получил место доцента в военно-медицинской школе Гарвардского университета. В 1978 году он вернулся в родной Станфорд, где работает до сих пор, но уже в качестве профессора структурной биологии.

Самое интересное, что отец и сын Корнберги в разное время исследовали практически один и тот же процесс: функционирование молекул ДНК и РНК. Но Артур Корнберг изучал механизмы синтеза носителей наследственной информации, а Роджер, вооруженный куда более совершенным инструментарием, умудрился сделать эту биохимию видимой. Его премия относится к достаточно распространенной в последние годы категории «инженерных», когда Шведская королевская академия отмечает не столько очередной прорыв человеческой мысли, сколько достижения в прикладных или экспериментальных исследованиях. Сделать генетику видимой в принципе, как показал опыт, было возможно, но процесс требовал столь тщательной проработки всех деталей эксперимента, что результаты можно было получить лишь через много лет кропотливого каждодневного труда. Многие ученые брались за эту тему, но качественных фотографий работающей ДНК добилась лишь команда терпеливого Корнберга, убившего десяток лет на настройку техники, – остальные отступились гораздо раньше.

Этот год, такой урожайный на «Нобелевки» для Америки, знаменателен еще и тем, что впервые в этом веке премию в области естественных наук получил один человек. Традиционно они делятся надвое или даже натрое – ведь каждое подобное открытие является результатом либо совместных трудов, либо параллельной работы нескольких ученых в разных научных центрах. Однако на этот раз всё оказалось иначе: у Корнберга в его работе не было ни конкурентов, ни коллег – подобные старательность и терпение встречаются даже реже, чем самый редкий талант теоретика.

В 1959 году Роджер Корнберг уже присутствовал на церемонии награждения нобелевских лауреатов – ему было тогда двенадцать, а традиционные диплом и золотую медаль из рук короля Швеции принимал его отец. 10 декабря этого года он снова окажется в главном концертном зале Стокгольма. Но на этот раз – в рядах победителей. И его голос прозвучит со знаменитой «нобелевской» трибуны.

Ежемесячный литературно-публицистический журнал и издательство.

Существует расхожее мнение, что Нобелевская премия не вручается за достижения в области математики потому, что жена Альфреда Нобеля сбежала с ученым-математиком. Это не более, чем миф: Нобель никогда не был женат.

Невероятно, но факт: чаще всего Нобелевскую премию получали ученые, родившиеся 28 февраля и 21 мая.

Средний возраст нобелевского лауреата – 59 лет.

Лоренс Брегг – это самый молодой ученый, удостоенный Нобелевской премии. Он получил награду в возрасте 25 лет. Самым старым нобелевским лауреатом является 90-летний Леонид Гурвиц.

Интересно, что примерно 1/5 обладателей Нобелевской премии либо евреи, либо имеют еврейские корни.

Интересный факт: в завещании Альфреда Нобеля в списке наук, за достижения в которых следует вручать премию, экономика не упоминается. Ее стали вручать по инициативе государственного Банка Швеции в 1969 году.

Среди нобелевских лауреатов есть отец и сын. Джозеф Джон Томсон, впервые отрывший электрон, получил премию в 1906 году за исследования электропроводности в газовых средах. Через 21 год премию получил его сын, Джордж Паджет Томсон, описавший явление дифракции электронов на кристаллах.

Единственным обладателем Нобелевской и Шнобелевской премии одновременно является голландский физик Андрей Гейм. В 2000 году он получил «шнобелевку» за опыты по левитации лягушек в магнитном поле, а в 2010 – «нобелевку» за описание свойств графена.

В Третьем Рейхе ученым было запрещено получать Нобелевскую премию, так как в 1935 году премию мира получил К. фон Осецкий – ярый противник нацистского режима. В итоге от премии отказались химики Р. Кун (1938 г.) и А. Бутенандт (1939 г.), а также медик Г.Домагк (1939 г.). Кстати, с этим запретом связан один интересный факт: опасаясь того, что их нобелевские медали отнимут, немецкие физики М.фон Лауэ и Д. Франк отправили свои награды на хранение своему датскому коллеге Нильсу Бору. Во время оккупации Дании вермахтом химик Дьердь де Хевеши растворил медали немецких физиков в «царской водке» (смесь концентрированных азотной и соляной кислот). После войны химик получил золото из раствора и отправил его в Академию наук Швеции. Там из этого золота отчеканили новые медали и повторно вручили их немецким физикам. Это единственный случай повторного награждения за всю историю Нобелевской премии. Интересно, что сам де Хевеши впоследствии также стал нобелевским лауреатом.

Альберт Эйнштейн около 60 раз номинировался на Нобелевскую премию за свою теорию относительности, но в итоге получил награду за то, что объяснил фотоэлектрический эффект.

В 1925 году Нобелевская премия по литературе досталась Бернарду Шоу. Писатель по этому поводу заявил в своей ироничной манере, что премию ему вручили за то, что он, на радость всему миру, ничего в этом году не опубликовал.

В истории Нобелевской премии были неоднократные случаи отказа от нее. Как уже говорилось выше, от награды вынуждены были отказываться ученые, жившие в нацистской Германии. В 1958 году под нажимом советского руководства «нобелевку» по литературе не принял Борис Пастернак. Абсолютно добровольно от премии отказались писатели Жан-Поль Сартр в 1964 году и Ле Дык Тхо в 1972 году. В 2010 году Нобелевскую премию мира не смог получить китайский правозащитник Лю Сяобо, т.к. вместо нее получил 11 лет тюрьмы от своего правительства за «покушение на основы государственности КНР».

Интересный факт: Нобелевскую премию мира хотели в 1918 году присудить Ленину, за его «Декрет о мире». Однако из-за начала красного террора нобелевский комитет пересмотрел свое решение. Более того, в 1939 году на премию мира номинировался Гитлер, но из-за агрессии против Польши фюрер с наградой «пролетел».

Как отец открыл электрон и получил Нобелевскую премию, а его сын получил ту же награду за открытие волновых свойств этой частицы, читайте в рубрике «Как получить Нобелевку».

Джордж Паджет Томсон

Нобелевская премия по физике 1937 года (1/2 премии, совместно с Клинтоном Джозефом Дэвиссоном). Формулировка Нобелевского комитета: «за экспериментальное открытие дифракции электронов на кристаллах (for their experimental discovery of the diffraction of electrons by crystals)».

В истории Нобелевской премии часто бывает, что лауреатом становится ученик нобелевского лауреата. Среди физиков самым известным «нобелиатом, делателем нобелиатов», безусловно, был знаменитый «Джей-Джей», Джозеф Джон Томсон. Шесть учеников его: Чарлз Баркла, Чарлз Вильсон, Эрнест Резерфорд, Френсис Астон, Уильям Брэгг, Макс Борн стали нобелевскими лауреатами по физике или химии. Точнее, семь. Но седьмой, Джордж Паджет Томсон, не просто был учеником первооткрывателя электрона и экспериментально подтвердил волновую природу этой частицы, за что и получил Нобелевскую премию. Он был еще и его сыном. Но обо всем по порядку.

Биографию отца нашего героя мы уже подробно рассказывая, повествуя о нобелевской премии по физике 1906 года. Но два, а точнее, три момента этой жизни важны для дальнейшего рассказа.

Во-первых, именно Джозеф Джон Томсон в 1896-1897 годах, экспериментируя с катодной трубкой Уильяма Крукса, показал, что катодные лучи, с которыми «игрались» почти все физики - это поток частиц. Отрицательно заряженных. Всегда одних и тех же. Показал и измерил соотношение заряда к массе, тем самым открыл электрон, за исследования которого Томсон-младший получит вторую Нобелевку премию в семье.

А во-вторых и в-третьих, став директором Кавендишской лаборатории, Томсон положил глаз на симпатичную студентку Розу Паджет. Тем более, что он был очень молодым профессором. Поскольку Томсон был порядочным мужчиной, а отцом Розы был региус-профессором медицины в том же Кембридже, уже в 1890 году молодые люди сыграли свадьбу. Старый, как мир сюжет: профессор женится на своей студентке, у них рождается сын. Так в 1892 появился Джей-Пи: Джордж Паджет Томсон и началась наша история.

Джей-Пи учился в школе Перс-скул в Кембридже и был одним из первых учеников в этой частной школе. Когда папа работает в Кембридже, талантливому сыну была одна дорога - в Кембридж. Тринити-колледж, учеба, учеба, а затем, внезапно, пехота. Потому что, когда началась Первая Мировая, даже сын нобелевского лауреата должен был идти на фронт.

Впрочем, варианта «отмазать» тогда просто не рассматривалось - мы помним, как в сражении при Галлиполи погиб один из самых талантливых ученых Кембриджа, Генри Мозли.

Впрочем, последние годы войны Томсон-младший уже занимался физикой на благо войны - с 1915 по 1919 года он работал в области прикладной аэродинамики и занимался улучшением летных качеств аэропланов. И здесь Джордж показал себя не только талантливым ученым, но и смелым человеком: свои идеи он проверял, в том числе, сам садясь за штурвал самолета, именно в эти годы. И именно тогда Томсон написал свой первый учебник - по аэродинамике, естественно.

В 1919 году он вернулся в Кембридж и доделал прерванную войной работу, в которой Джей-Джей был его научным руководителем, - изучение электрических разрядов в газах. Занимаясь ею, он, кстати, открыл одновременно с Френсисом Астоном то, что литий существует в форме двух изотопов, с массами 6 и 7. Астон, как мы помним, стал нобелевским лауреатом по химии за открытие стабильных изотопов (начинал он свое «нобелевское» исследование со своим учителем - Томсоном-старшим).

Впрочем, профессором Томсон-младший стал не в Кембридже. В 1922 году он получил профессорскую кафедру в Абердине, где и проработал до 1930 года, когда он вернулся в Лондон, в Имперский колледж.

Но вернемся пока что в Шотландию, где Томсон сделал главное открытие своей жизни. В 1926 году на конференции в Оксфорде он встретил американца Клинтона Джозефа Дэвиссона, который в то время работал в телефонной компании Bell и начал исследования взаимодействия электронов с кристаллами. Авторы очень хотели экспериментально подтвердить гениальную догадку нобелевского лауреата Луи де Бройля о том, что электрон может проявлять волновые свойства.

Вернувшись к себе в Абердин, Томсон включился в эту тематику. Своему талантливому студенту, Александру Риду, он поручил посмотреть, что будет, если пучок электронов направить на тончайшую целлулоидную пленку. Оказалось, что высокоэнергетические электроны, проходя через такую пленку, отклонялись, образуя на помещенной позади мишени фотопластинке дифракционные кольца. По мере возрастания энергии у электронов углы отклонения уменьшались. Электроны вели себя, как волны! Однако численно проверить предсказания де Бройля не получилось - структура целлулоида была неизвестна. Рид и Томсон перешли от целлулоидов к металлам - на кристаллах алюминия, золота, платины, дифракционная картина тоже получалась и полностью согласовывалась с теоретическими выводами де Бройля о корпускулярно-волновом дуализме. В 1927 году такие же результаты получила и команда Дэвиссона в США. По уже сложившейся традиции, «Нобелевки» получили руководители групп.

Отмечая вклад лауреатов, Ханс Плейель, член Шведской королевской академии наук, впрочем, обратил внимание не на триумф де Бройля, а на практический аспект открытия: «С помощью электронных пучков стало возможным объяснить, каким образом структура металлических поверхностей изменяется при различных механических, температурных и химических воздействиях. Кроме того, удалось установить свойства тонких слоев газа и порошка».

Томсон не смог приехать на церемонию: болел. Только через год он прочел Нобелевскую лекцию в Стокгольме. И было очень здорово, что до его «Нобелевки», связанной с электронами, дожил его отец, открывший сам объект изучения.

Открытие дифракции электронов стало вершиной научной карьеры Томсона как ученого, но как организатор науки Джей-Пи пошел намного дальше. Так, именно он был главой комитета MAUD, о котором мы писали в статье о первооткрывателе нейтрона, Джеймсе Чедвике. Этот комитет пришел к выводу о реальности создания атомной бомбы. Именно Томсон координировал взаимодействие английских физиков и их американских коллег по этой тематике. Параллельно он, как признанный специалист в аэродинамике, регулярно исполнял роль научного консультанта Министерства авиации. Любопытно, что в качестве хобби он, любил делать миниатюрные модели кораблей, а не самолетов. После войны Томсон занимался разными проблемами - от управляемого термоядерного синтеза до изучения атмосферных ливней частиц, которые вызваны космическими лучами.

Как и отец, Джей-Пи получил персональное дворянство, в 1943 году. Как и отец, он женился на дочери крупного университетского деятеля. Правда, здесь он переплюнул папу - если Джей-Джей женился на дочке «всего лишь» региус-профессора, то Джей-Пи взял в 1924 году в жены дочь ректора университета, в котором работал. Увы, их брак продлился всего 17 лет: в 1941 году Кейтлин Адам Смит Паджет Томсон умерла, и четверых детей нобелиат продолжал воспитывать сам: оставшиеся ему 34 года жизни Томсон-младший прожил вдовцом.

Его коллеги вспоминали: «способность Томсона связывать между собой разнообразные факты, его богатая память, широкий кругозор и проницательный ум вместе с ненасытной жаждой обмениваться мнениями делали застольные беседы с ним просто восхитительными». Нужно было быть очень неординарным человеком, чтобы запомниться именно так.

Знаменитый физик Уильям Генри Брэгг родился в Англии в 1862 г. в семье моряка. В 1884 г. он окончил Кембриджский университет и вскоре стал профессором физики и математики в университете Южной Австралии. Там – в Австралии – родился его сын Уильям Лоренс Брэгг, которому было суждено, вместе с отцом, стать гордостью Англии, вписать славные страницы в историю английской и мировой науки. Блестящие способности позволили Вилли (так звали его в семье) с отличием закончить Аделаидский университет уже в 1908 г. А через год семья переехала в Англию, где У.Г.Брэгг преподавал и вел научные исследования в Лидсе, а УЛ.Брэгг завершал свое образование в Кембридже.

В июне 1912 г. молодой Уильям Лоренс приехал на каникулы в Лидс. В это время вышла статья Макса Лауэ о дифракции Х-лучей на кристаллах. Отец и сын Брэгг многократно обсуждали статью (она опровергала некоторые научные гипотезы У.Г.Брэгга). Чтобы точнее представить ход событий, следствием которых явилось рождение рентгеноструктурного анализа, процитируем воспоминания У.Л.Брэгга, записанные им полвека спустя: "По возвращении в Кембридж я продолжал изучать результаты Лауэ и убедился, что особенности дифракционной картины объясняются схемой расположения атомов в кристалле ZnS, который использовал Лауэ. Свою первую работу по дифракции ZnS я изложил на заседании Кембриджского философского общества в ноябре 1912 г. В ней я показал, что в основе "цинковой обманки" (так называется минерал состава ZnS, другое название этого минерала – сфалерит) лежит кубическая гранецентрированная решетка. Это был первый, хотя и неполный анализ кристалла с помощью Х-лучей".

Таким образом, именно Брэгг-младший сделал первый решительный шаг к познанию структуры кристалла, и было ему тогда 22 года. Вскоре и Брэгг-отец проявил немалый интерес к изучению кристаллических структур. Он сконструировал для этой цели специальный прибор – ионизационный спектрометр, конструкция которого в основе своей предвосхищала прибор для рентгенострукурного анализа – автоматический дифрактометр. В качестве первых объектов были выбраны NaCI, KCI, KBr, алмаз, ZnS (сфалерит). " Спектрометр X-лучей, вспоминал в последствии У.Л.Брэгг, – открыл новый мир. Он оказался более мощным средством анализа кристаллической структуры, чем фотографии Лауэ... Это было подобно золотой россыпи с разбросанными самородками, ожидающими, чтобы их подобрали. На этом этапе отец и я объединили силы и неистово работали все лето 1913 года... Это было восхитительное время, когда мы трудились ежедневно до глубокой ночи, изучая новые миры, которые раскрывались перед нами в безмолвной лаборатории".

В 1915 г. увидела свет первая монография У.Г.Брэгга и У.Л.Брэгга, посвященная рентгеноструктурному анализу, в которой было описано строение 33 веществ. В том же году отец и сын Брэгги были удостоены Нобелевской премии, причем Брэгг-сын стал самым молодым Нобелевским лауреатом за всю историю присуждения этих престижных премий в XX веке.

Вскоре к определению кристаллических структур подключилась большая группа исследователей из разных стран, но Брэгги – основоположники рентгеноструктурного анализа – еще долгие годы оставались лидерами этого важнейшего научного направления.

Уильям Генри Брэгг возглавил группу исследователей, изучавших строение органических кристаллов в Лондонском Королевском институте; с 1923 г. по 1942 г. (до конца своих дней) он занимал почетную должность директора этого института; впоследствии, с 1953 г. по 1966 г. главой Королевского института был Брэгг-младший.

Накопление и анализ сведений о строении кристаллов в 1920 г. привели Уильяма Лоренса Брэгга к созданию первой таблицы атомных радиусов, и хотя эта таблица вскоре была пересмотрена (это сделали немецкий ученый Виктор Гольдшмидт и величайший химик XX века американец Лайнус Полинг), именно это исследование заложило основы новой науки – кристаллохимии.

В конце 20-х годов в университете Манчестера У.Л. Брэгг и его ученики выполнили цикл классических работ по определению структуры силикатов. Исследование этих структур стало триумфом рентгеноструктурного анализа и кристаллохимии. Силикаты – один из важнейших классов неорганических химических соединений. Они составляют основу Земной коры, они широко используются в технике. Естественно, многие химики пытались разобраться в структурах силикатов, но все без исключения теории строения этих веществ оказались ошибочными. Развитая У.Л.Брэггом концепция, согласно которой разнообразие силикатов определяется различием способов сочленения тетраэдров SiO 4 (и тетраэдров АlO 4 в случае алюмосиликатов), и поныне составляет основу этой обширной области химии и геохимии.

Создание рентгеноструктурного анализа и развитие кристаллохимии силикатов к середине 30-х годов принесли У.Л. Брэггу всемирную славу; он стал бесспорным лидером кристаллографов и кристаллохимиков всего мира, и когда в 1948 г. по его инициативе был создан Международный союз кристаллографов, и поныне остающийся одним из крупнейших научных сообществ, У.Л. Брэгг стал его первым президентом.

Но впереди у него еще был долгий путь, длинная цепь успехов, завоеванных ярким талантом и самоотверженным трудом. В 1938-53 гг., возглавляя знаменитую Кавендишевскую лабораторию, он осуществил многочисленные исследования по кристаллохимии металлов и сплавов, а затем, переехав из Кембриджа в Лондон, принял участие в работах по изучению структуры белков, явившихся одной из самых ярких страниц истории естествознания.

Диапазон научных интересов и достижений этого уникального человека поистине поражает. Силикаты, металлы, белки... И в каждом из столь различных классов химических веществ – весомые, основополагающие структурные данные. Точное знание структуры – знаменательная черта современной химии, и следовательно, Уильяма Лоренса Брэгга можно по праву причислить к числу ее творцов. К тому же он был одним из основоположников кристаллохимии – науки о строении вещества, базирующейся на результатах рентгеноструктурного анализа.

А между тем, ни в одной из своих работ У.Л. Брэгг не употребил термина "кристаллохимия". Он не считал себя химиком. Напротив – часто подчеркивал свою принадлежность к славной когорте физиков XX века. Разумеется, он имел для этого основания. Нобелевская премия по физике ознаменовала создание одного из самых мощных физических методов изучения вещества. Однако химичны по своей сути результаты, получаемые с помощью этого метода – такие, как постройки из тетраэдров SiO 4 в силикатах (см. рисунок), плотнейшие шаровые упаковки в металлах, частично неупорядоченная структура сплавов и их трансформация в интерметаллические химические соединения и, наконец, фантастически сложное строение белков (У.Л.Брэгг одним из первых описал его в своей знаменитой статье "Молекулы-гиганты"). Невозможно представить себе современную химию без этих сведений.

Согласимся с У-Л.Брэггом – конечно, он физик, как и его отец. Но и химик тоже – великий химик.

У.Л.Брэгг был блестящим педагогом, талантливым популяризатором науки, занимался проблемой организации научных исследований. В одной из статей, посвященных этой проблеме, он отмечал, что ученых можно подразделить на четыре типа: мыслителей – тех, "кто находит новый взгляд на явление" (Ньютон, Бор и др.), первооткрывателей , обнаруживших не известное ранее явление, но "редко идущих к новым достижениям" (например, Рентген), охотников – "чующих истину" (Фарадей, Резерфорд и др.), и конструкторов – создающих аппаратуру, которая открывает совершенно новый путь научного исследования (например, Вильсон).

Брэгг говорил о физиках, но аналогичная типология приложима и к химикам, и к другим естествоиспытателям. Затруднительно, однако, сколько-нибудь уверенно отнести к одному из этих типов самого Брэгга-младшего. Он отличился и как мыслитель, и как первооткрыватель, и как охотник. Он не претендовал, пожалуй, лишь на лавры конструктора. В этом отношении он не захотел конкурировать со своим отцом – создателем рентгеновского дифрактометра.