Тиселиус (Tiselius), Арне Вильгельм Каурин

Шведский биохимик Арне Вильгельм Каурин Тиселиус (Тизелиус) родился в Стокгольме, в семье Ханса Абрахама Йисона Тиселиуса, служащего страховой компании, и дочери норвежского священника Розы (Каурин) Тиселиус. Когда в 1906 г. отец мальчика умер, его мать с двумя маленькими детьми переехала в Гётеборг, где жили ее родственники и близкие друзья. В гимназии в Гётеборге Тиселиус попал в класс к талантливому педагогу, учителю химии и биологии, который, заметив интерес мальчика к химии, всячески поощрял его. В 1921 г. Тиселиус поступил в Упсальский университет и в 1925 г. получил магистерскую степень по химии, физике и математике. Он остался работать в Упсальском университете ассистентом-исследователем в области физической химии у Теодора Сведберга.

В круг научных интересов Сведберга входило изучение явления электрофореза – движения дисперсных частиц в растворе под действием внешнего электрического поля. Фактически все крупные частицы, находясь в растворе, несут электрический заряд. Поскольку частицы, как правило, обладают различными скоростями движения (миграции), что определяется их размером, формой и электрическим зарядом, электрофорез теоретически должен позволить выделить из раствора компоненты на молекулярном уровне. На практике, однако, различные факторы, особенно присутствие конвекционных токов, затрудняли достижение желательных результатов с помощью этого метода. Сведберг предложил Тиселиусу заняться исследованием этого явления.

Тиселиус обнаружил, что при условии тщательного контроля за температурой и электрическим током можно, сведя к минимуму конвекционные токи, получить миграцию. Разработав сложные оптические методы установления миграции молекул, он доказал, что с помощью электрофореза смеси, которые при других видах анализа, например с помощью центрифуги, казались гомогенными, подвергаются разделению. В 1938 г. Тиселиус обобщил полученные результаты в докторской диссертации, и в течение многих лет разработанный им подход к применению электрофореза оставался определяющим.

Несмотря на успешное решение поставленной перед ним Сведбергом задачи, Тиселиус испытывал некоторое разочарование. Он так описал это чувство в статье-воспоминании «Раздумья о прошлом с разных точек зрения»: «Без сомнения, предложенный мной метод был определенным шагом вперед, но он подвел меня к той черте, когда я, видя потенциальную возможность получения очень интересных результатов, был не в состоянии доказать что-либо определенное. Я до сих пор помню ощущение этого почти физического страдания, когда, глядя на некоторые электрофоретические фотографии, особенно сывороточных белков, я принял решение взяться за совершенно иную проблему. Однако в моем сознании осталась зарубка, и это несколько лет спустя принесло свои плоды».

Проблема, за которую взялся Тиселиус, состояла в измерении диффузии воды и других молекул в минерале цеолите. Часть этого исследования он провел в химической лаборатории Фрика Принстонского университета, где на стипендию, выделенную Фондом Рокфеллера, работал весь учебный 1934/35 г. За это время ученому удалось тщательно измерить диффузию молекул воды в кристаллах цеолита.

Возвратившись в Упсальский университет, Тиселиус занялся систематическим исследованием – как в теоретическом, так и в экспериментальном планах – факторов, контролирующих электрофорез. В 1936 г. ему удалось сконструировать новый, более чувствительный электрофоретический прибор. Применив его для анализа сыворотки крови, Тиселиус сумел доказать, что сыворотка белка, известная как глобулин, фактически состоит из трех видов, которые он назвал альфа-, бета- и гамма-глобулином. В 1938 г. в Упсальском университете была учреждена первая в Швеции должность профессора биохимии, и сделано это было прежде всего для того, чтобы обеспечить Тиселиусу постоянную академическую должность.

В течение длительного времени работу Тиселиуса над электрофорезом стимулировало убеждение в том, что методы разделения молекулярных составляющих имеют для биохимии решающее значение, но в начале 40-х гг. он обратил внимание на другой метод разделения – хроматографию. Хроматография подразумевает использование принципа адсорбции – тенденции различных молекул по-разному сцепляться с поверхностью тех или иных веществ.
Хроматографию впервые применил в 1906 г. русский ботаник Михаил Цвет, который использовал ее для разделения пигментов в экстрактах растений. Метод Цвета заключался в добавлении раствора, содержащего исследуемое вещество (элюат), в стеклянную трубку, заполненную частицами определенного адсорбирующего вещества, такого, например, как уголь или сахар. Различная скорость адсорбции вызывала появление цветных полос в трубке на разной высоте. Поскольку Тиселиус распространил технологию, предложенную Цветом, на разделение бесцветных веществ, он предпочел употреблять термин «адсорбционный анализ», а не «хроматография». Кроме того, Тиселиус разделял вещества не по их конечному положению в адсорбционной колонне, а в зависимости от отрезка времени, который требуется элюату, чтобы пройти через колонну, при условии, что его постоянно добавляют. Продолжив свою более раннюю работу над электрофорезом и диффузией в цеолите, ученый разработал оптическую технологию установления рисунка адсорбции, создаваемого веществами элюата.

Тиселиус изучил много вариантов этой технологии, включая использование элюата, адсорбируемого в целом сильнее, чем любое из разделяемых веществ. Эту технологию он назвал вытеснительным анализом. Как и в его более ранней работе над электрофорезом, именно тот факт, что он добился прояснения основополагающих принципов хроматографии, позволили ученому достичь крупных успехов при разработке технологии.

В течение 40-х гг. административные обязанности и должность консультанта отнимали у Тиселиуса значительную часть времени. Он стал влиятельным советником в правительственных кругах Швеции и до последних дней жизни работал во многих правительственных комитетах. В 1946 г. Тиселиус согласился на четыре года возглавить Шведский государственный совет по исследованиям в области естественных наук, а в 1947 г. стал вице-президентом Нобелевского фонда. В 1948 г. Тиселиусу была присуждена Нобелевская премия по химии «за исследование электрофореза и адсорбционного анализа, особенно за открытие, связанное с комплексной природой белков сыворотки». Во вступительной речи от имени Шведской королевской академии наук А.Ф. Вестгрен заявил, что Тиселиус «сделал много далеко идущих открытий с помощью разработанного им метода электрофореза». Например, установив, что глобулин не является гомогенным веществом, Тиселиус, отметил Вестгрен, заложил основы «научно-исследовательской работы, направленной на разделение плазмы крови человека на составные части... Тиселиус и его сотрудники провели также очень важные для медицины эксперименты с антителами, имеющими белковую природу, которые образуются в крови во время иммунизации».

Тиселиус всегда выступал за обмен идеями между различными областями науки. Сам он применял принципы физики для совершенствования технологии проведения химического анализа с целью прояснения биологических систем. Часто работая в качестве консультанта, Тиселиус способствовал укреплению связи науки с производством, а также налаживанию контактов между учеными и правительством. Он всячески содействовал расширению международного научного обмена и настаивал на том, чтобы другие ученые проявляли больший интерес к проблемам окружающей среды, этическому и социальному аспектам развития науки и техники.

В 1930 г. Тиселиус женился на Ингрид Маргарет Дален. От этого брака у супругов родились сын и дочь. Тиселиус был скромным, спокойным человеком, обладал мягким юмором. Ученый очень любил птиц, наблюдал за ними и даже стал основателем Бакнаммеровской академии наук, которая состояла из нескольких его друзей, разделявших его интерес к орнитологии. Когда в 1960 г. Тиселиус был избран президентом Нобелевского фонда, он учредил Нобелевский симпозиум. На него собирались ведущие ученые каждой из награждаемых областей науки для обсуждения последних научных достижений, в особенности их этического и социального аспектов. Когда Тиселиус занимался организацией международной встречи директоров научно-исследовательских институтов, у него произошел сердечный приступ и он умер. Это случилось в Стокгольме 29 октября 1971 г.

Помимо Нобелевской премии, Тиселиус был награжден медалью Франклина Франклиновского института (1956) и медалью Пауля Каррера за достижения в химии, врученной ему Цюрихским университетом в 1961 г. Ему были присвоены почетные степени университетов Стокгольма, Парижа, Болоньи, Глазго, Мадрида, Лиона, Сент-Питера, Калифорнийского университета в Беркли, Пражского, а также Кембриджского и Оксфордского университетов. Ученый состоял членом 37 академий наук, в т. ч. американской Национальной академии наук и Королевской ассоциации Великобритании. Тиселиус был также кавалером ордена Почетного легиона Франции.