Хауптман (Hauptman), Херберт Аарон

Американский биофизик Херберт Аарон Хауптман родился в Нью-Йорке в семье Израиля и Лич (в девичестве Розенфельд) Хауптман. Он вырос в Бронксе и получил среднее образование в школе Трунсенда Харриса, которую окончил в 1933 г. Углубленно изучал затем математику в Сити-колледже при Нью-Йоркском университете, где он познакомился с Джеромом Карле, студентом из Бруклина. В 1937 г. в колледже Хауптман получил степень бакалавра, а в 1939 г. в Колумбийском университете – степень магистра по математике.

Работать Хауптман начал статистиком в Бюро по переписи населения, затем служил в военно-воздушных силах США в качестве инструктора по электронике, позже – офицера-метеоролога. В 1947 г. его зачислили в штат военно-морской научно-исследовательской лаборатории, расположенной в Вашингтоне, на должность физика-математика; в это же время он возобновил дружбу с Карле. Началось их научное сотрудничество в области исследований и разработки методов обсчета данных рентгеноструктурного анализа. В 1955 г. Хауптману присуждают степень доктора математики в Мэрилендском университете за его диссертацию по рентгеноструктурному анализу.

Рентгеноструктурный анализ использовался для определения пространственной конфигурации молекул при воздействии рентгеновских лучей на чистый кристалл вещества. Некоторая часть рентгеновских лучей проходит через вещество, другая часть – отклоняется, или дифрагирует, когда они проходят вблизи электронов, вращающихся вокруг ядра атомов. Это явление было открыто в 1912 г. немецким физиком Максом фон Лауэ. По зарегистрированным на фотографических пленках траекториям рентгеновских лучей можно было определять атомное строение вещества. Используя этот метод, У.Л. Брэгг и его отец У.Г. Брэгг определили атомную структуру кристаллов разных типов. Работа, проведенная Лауэ и Брэггами, обеспечила фундамент для исследований Хауптмана и Карле.

Хауптман и Карле создали математический метод для определения пространственной структуры молекул кристаллов таких важных веществ, как гормоны, антибиотики и витамины. Анализируя интенсивность пятен, полученных на фотопленке, они смогли рассчитать углы отклонения пучков рентгеновских лучей и из этих рассчетов сконструировать точную картину молекулярной структуры исследуемого вещества.

Рентгеноструктурный анализ позволил Дороти К. Ходжкин, Джеймсу Д. Уотсону, Фрэнсису Крику, Максу Перуцу и другим исследователям определить структуру важнейших белковых молекул. Однако доступные им методы требовали трудоемкого и длительного анализа зарегистрированных на фотопленках пятен. Метод Карле и Хауптмана позволил непосредственно связать эти пятна с положением атомов в молекуле и таким образом сократить время, необходимое на воссоздание пространственной (трехмерной) структуры, с месяцев (а иногда и нескольких лет) до одного-двух дней. Тем не менее, когда эти математики опубликовали свой метод в 1950 г., лишь небольшая часть ученых смогла оценить предлагаемые ими выгоды, большинство же встретило их работу с откровенным скептицизмом, и на протяжении 15 лет метод Карле и Хауптмана оставался без применения. Признание пришло в 60-х годах, после того как Изабелла Карле, жена Джерома Карле и физикохимик военно-морской исследовательской базы, продемонстрировала практическое применение метода при анализе больших молекул.

За годы работы в военно-морской исследовательской лаборатории Хауптман возглавлял отделение математической физики (1965 – 1967), был директором отдела математики и научной информации (1967 – 1968), руководителем отделения прикладной математики (1968 – 1969) и руководителем математического обеспечения отдела оптики (1969 – 1970). С 1970 по 1972 г. он – заместитель директора по науке медицинского фонда Буффало (штат Нью-Йорк) – небольшого института, поддерживаемого частным финансированием, основной задачей которого являлось изучение функций эндокринной системы и отклонений в ней от нормы, вызванных гормональной дисфункцией. В 1972 г. он становится вице-президентом и научным директором этого медицинского фонда, а с 1970 г. также профессором биофизики университета Буффало (штат Нью-Йорк).

В 1985 г. Хауптману и Карле была вручена Нобелевская премия по химии «за значительные достижения по созданию непосредственных методов определения кристаллических структур». Методы, которые они разработали, привели к серьезным достижениям в области кристаллографии и сейчас являются той системой, которая применяется при анализе большинства новых соединений. Они практически используются для изучения больших сложных органических молекул, принимающих участие в метаболизме. Позволяя химикам идентифицировать биологически активные компоненты молекул, эти методы дают возможность создать неограниченное количество новых лекарственных средств, например синтетические аналоги стероидных гормонов для лечения рака груди. Исследователи применили эти методы для изучения энкефалинов (естественных обезболивающих продуктов мозга) и для создания лекарственных средств на их основе.

Хауптман женился на Эдит Ситринэлл, учительнице; они живут в Буффало, у них две дочери. Хауптману нравятся пешие прогулки, плавание, классическая музыка и конструирование многогранников из цветного стекла – хобби, требующее способности объемно мыслить и рассчитывать с большой точностью, т.е. искусства, подобного тому, которое необходимо ему для работы по расчетам молекулярной структуры веществ.

Кроме Нобелевской премии, Хауптман был награжден премией фундаментальных наук Американского исследовательского общества (1959), а вместе с Джеромом Карле – премией памяти А.Л. Патерсона Американского кристаллографического общества (1984). Он член Национального комитета США по кристаллографии и Американской ассоциации независимых исследовательских институтов. В 1986 г. он получил почетную ученую степень Сити-колледжа при Нью-Йоркском университете.