Гарден (Harden), Артур

Английский химик Артур Гарден родился в Манчестере и был третьим из девяти детей и единственным сыном Альберта Тайеса Гардена, бизнесмена, и Эльзы (в девичестве Макалистер) Гарден. Его родители были набожными сектантами, воспитывавшими своих детей в религиозной пуританской атмосфере, в которой осуждалось даже празднование Рождества. После получения начального образования в школе «Викториа-парк» в Манчестере он поступил в 1877 г. в Таттенхолл-колледж в графстве Стаффордшир, который и окончил через четыре года. Затем поступил в Оуэнс-колледж при Манчестерском университете и в 1885 г., отлично сдав экзамены, получил степень бакалавра по химии.

В следующем году Гардену была присуждена стипендия, которую он использовал для завершения обучения в Германии в 1887-1888 гг. у Отто Фишера в Эрлангенском университете. Там он изучал свойства химического соединения (нитрозонафтиламина), и за эту работу ему была присуждена докторская степень. В том же году Гарден стал лектором по курсу химии в Манчестерском университете, где и оставался до 1897 г., когда он был приглашен химиком в Дженнеровский (позднее Листеровский) институт профилактической медицины в Лондоне. Первоначально он преподавал химию и микробиологию, а затем заинтересовался историей естествознания. Однако по прошествии нескольких лет он вновь целиком углубился в исследовательскую деятельность, особенно в области исследования ферментации сахара.

В процессе ферментации такое макроэнергетическое соединение, как сахар, в отсутствие кислорода распадается либо до спирта и двуокиси углерода, либо до органической кислоты. Гарден проявил особый интерес к ферментации, инициированной определенными бактериями, и начиная с 1899 г. опубликовал несколько статей по этой тематике. Ферментация также происходит при расщеплении сахара дрожжами, одноклеточными грибами. Считалось, что только интактные и живые клетки могут обусловить процесс брожения. Однако Гарден знал, что немецкий химик Эдуард Бухнер в 1896 г. доказал, что жидкость, отделенная от дрожжей, вызывает брожение, хотя сама жидкость не содержит живых дрожжевых клеток. Более того, Бухнер продемонстрировал, что один из компонентов экстракта, фермент, который он назвал зимазой, расщепляет молекулы сахара на фрагменты. Фермент является продуктом жизнедеятельности клеток и функционирует как катализатор, т.е. ускоряет специфические химические реакции в клетке, не вступая в эти реакции.

Некоторые ученые все еще полагали, что брожение происходит в результате воздействия загадочной «жизненной силы» на живую клетку, но к 1904 г. для Гардена стало очевидным, что ферментация – это совокупность химических процессов. Для подтверждения своей гипотезы он получил препарат зимазы и профильтровал его под высоким давлением через пористый фарфор, пропитанный желатином. Он открыл, что фермент зимаза состоит из двух компонентов, один из которых проходит через такой фильтр, а другой – нет. Гарден также обнаружил, что брожение прекращается, когда он удаляет какой-нибудь компонент из дрожжевого экстракта. Это было первым доказательством того, что один компонент фермента нуждается в присутствии второго для эффективного функционирования. Гарден оставил название «зимаза» за одним компонентом, а другой компонент (или кофермент) стал называть козимазой. В дальнейшем он обнаружил, что зимаза является белком, в то время как козимаза белком не является (вещество небелковой природы).

В 1905 г. Гарден сделал свое второе основополагающее открытие: процесс ферментации требует наличия фосфата, состоящего из одного атома фосфора и четырех атомов кислорода. Он отметил, что скорость распада молекулы сахара и образования двуокиси углерода и спирта со временем медленно падает. Однако, когда он добавил в раствор фосфат, активность ферментации резко возросла. Основываясь на данных наблюдения, Гарден заключил, что молекулы фосфата связываются с молекулами сахара, создавая условия для ферментативного индуцирования брожения. Более того, он обнаружил, что фосфат, отделяясь от продуктов реакции, в результате сложной цепи превращений остается свободным.

Работа Гардена о роли фосфата в процессе брожения внесла вклад в изучение явления, которое позднее было названо промежуточным метаболизмом, в изучение соединений, образовавшихся в процессе химических реакций в живом организме. В процессе брожения многие из этих промежуточных соединении действуют подобно фосфору, главным образом вступая в реакции, а затем регенерируют до того момента, когда полностью завершится химический процесс. Изучение Гарденом ферментации сахара (углевода) обеспечило моделью последующих экспериментаторов, исследовавших распад углеводов растений и мышечной ткани человека.

Понимание важности и значимости этой работы привело к тому, что Гарден в 1906 г. был приглашен руководить биохимическим факультетом Листеровского института. Спустя 5 лет он стал почетным профессором биохимии Лондонского университета, одновременно являясь директором Листеровского института. В 1913 г. Гарден стал вместе с М.В. Бейлисом соиздателем «Биохимического журнала» ("Biochemical Journal"), в котором он сотрудничал на протяжении 26 лет. За исключением периода с 1914 по 1918 г., когда он занимался военными исследованиями по химии двух хорошо известных водорастворимых витаминов, Гарден все свое научное время отдавал изучению процесса ферментации.

В 1929 г. Гардену совместно с Гансом фон Эйлер-Хельпином была вручена Нобелевская премия по химии «за исследование ферментации сахара и ферментов брожения». В своей речи при презентации член Шведской королевской академии наук X.Г. Седербаум отметил, что как Гарден, так и Эйлер-Хельпин расширили и уточнили результаты более ранних работ Эдуарда Бухнера. «Интерес специалистов к изучению механизмов сложных реакций ферментации сахара, – заключил Седербаум, – позволил сделать важные выводы об основных путях метаболизма углеводов растений и животных». На следующий год после вручения Нобелевской премии Гарден подал в отставку с поста директора Листеровского института и следующие 10 лет полностью посвятил научной деятельности.

В 1900 г. Гарден женился на Георгине Сидни Бридж, родом из Крайстчерча, Новая Зеландия. Детей у них не было. В результате прогрессировавшего в течение нескольких лет нервного расстройства Гарден умер 17 июня 1940 г. у себя дома в Борн-Энд (графство Бэкингемшир).

Будучи весьма скрытным человеком, Гарден обладал сдержанным чувством юмора. По мнению Фредерика Гоуленда Хопкинса, «для Гардена как экспериментатора были свойственны точность в наблюдениях, ясность мысли, способность бесстрастно анализировать результаты эксперимента и оценивать их значимость».

В 1926 г. Гарден получил дворянство и, кроме Нобелевской премии, был награжден медалью Дэви Лондонского королевского общества (1935). Ему были присуждены почетные ученые степени университетов Манчестера, Ливерпуля и Афин.