Орджел, Лесли Илизер

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Лесли Илизер Орджел
Дата рождения:

12 января 1927(1927-01-12)[1]

Место рождения:
Дата смерти:

27 октября 2007(2007-10-27)[2][1] (80 лет)

Место смерти:
Страна:
Место работы:
Альма-матер:
Награды и премии:

член Лондонского королевского общества[d]

Oparin Medal[d] (1993)

Ле́сли Или́зер О́рджел (англ. Leslie Еleazer Orgel; 12 января 192727 октября 2007) — британский химик. Известен своими работами в области теоретической химии и исследованием проблемы возникновения жизни на Земле.

Биография[править | править код]

Лесли Орджел родился 12 января 1927 года в Лондоне. После окончания школы имени Леди Элис Оуэн (англ. Dame Alice Owen's School) поступил в Оксфордский университет, где серьёзно занялся изучением химии. В 1948 году с отличием окончил университет, получив степень бакалавра естественных наук (англ. Bachelor of Arts) в области химии. С 1951 по 1953 год работал научным сотрудником в Колледже Магдалины (англ. Magdalen College), где занимался научной работой на соискание степени магистра, результатом которой явилась его первая публикация, посвящённая полуэмпирическому расчету дипольного момента сопряжённых гетероциклических молекул. С 1954 по 1955 год проходил постдокторантуру в Калифорнийском технологическом институте под руководством Лайнуса Полинга. Работая там, он сблизился с Александром Ричем и Джеймсом Уотсоном, которые сильно повлияли на развитие его интересов и дальнейшую карьеру. Получив степень доктора наук, Орджел вернулся в Великобританию на должность ассистирующего директора на факультете теоретической химии в Кембриджском университете. Научные интересы учёного постепенно перемещались из области теоретической неорганической химии в область биохимии, и в 1964 году Орджел окончательно перебрался в США и занялся исследованием проблемы абиогенеза в Биологическом институте имени Джонаса Солка (англ. Salk Institute for Biological Studies). В этом институте он проработал до конца жизни. Умер 27 октября 2007 года от рака поджелудочной железы[3].

Научные исследования[править | править код]

Первыми работам Лесли Орджела были исследования в области теоретической неорганической химии.

Его первая публикация[4](1951 год), посвящённая полуэмпирическому расчету дипольного момента сопряжённых гетероциклических молекул, ныне рассматривается лишь с точки зрения исторического интереса. Однако следующая работа[5], написанная в 1952 году в соавторстве с Джеком Дунитцем, в которой в терминах орбитального взаимодействия объясняется стабильность ферроцена, считается весьма примечательным достижением учёного. Интересно отметить, что Орджел фактически предсказал существование дибензолхрома и бис(циклобутадиенил)никеля, будучи уверенным, что его рассмотрения могут быть применены к этим гипотетическим молекулам. Однако по настоянию соавтора эти смелые соображения не были опубликованы. И только в 1956 году вышла статья[6] Орджела, посвящённая возможности существования стабильных циклобутадиенильных комплексов переходных металлов. В 1959 году бис(циклобутадиенил)никель с предсказанной структурой был получен.

В 1957 году в своей статье «Ion compression and the colour of ruby»[7] он объяснил, почему рубин красный. Нетривиальность задачи состояла в том, что рубин является корундом (Al2O3), в котором часть ионов Al3+ (менее 5%) замещена на ионы Cr3+. При этом сам корунд бесцветен, оксид хрома Cr2O3, аналогичный по структуре, имеет зелёную окраску, характерную для иона Cr3+ в октаэдрическом окружении кислорода. Более того, сильно замещённый оксид алюминия (более 8% Cr) также имеет зелёный цвет. И, тем не менее, рубины красные. Орджел отметил, что при небольших степенях замещения, параметр кристаллической решётки корунда почти не меняется, следовательно, ионы Cr3+ (которые сами по себе имеют радиус больший, чем у ионов алюминия) «сдавлены» кристаллической решёткой, то есть расстояния между ионами хрома и кислорода уменьшены. И далее он рассчитал, что такое уменьшение расстояний должно сдвинуть полосу поглощения ионов хрома с 16000 см-1 (зелёный цвет) на 19100 см-1 (красный цвет), что и наблюдается в действительности. В этом же году были опубликованы работы Орджела, объяснившие образование нормальных и обратных шпинелей с позиций теории кристаллического поля и понижение симметрии некоторых шпинелей за счёт эффекта Яна-Теллера.[8][9]

Интерес Орджела к биохимии начал формироваться в середине 1950-х годов, когда он проходил постдокторантуру в Калифорнийском технологическом институте. Там он познакомился с Джеймсом Уотсоном и Френсисом Криком, и стал одним из первых учёных, кому выпала возможность проверить на прочность двухцепочечную модель строения ДНК.

В 1964 году Орджел окончательно перебрался в США и сосредоточил все усилия на изучении проблемы возникновения жизни на Земле. Его внимание особенно привлекали рибонуклеиновые кислоты, поскольку к тому времени уже было известно, что они являются и носителями, и передатчиками генетической информации. Серьезным результатом его исследований в этой области стала статься 1968 года[10], в которой была высказана гипотеза, что жизнь на ранней Земле могла быть представлена исключительно рибонуклеиновыми кислотами, которые и хранили генетическую информацию, и были способны к самостоятельной (без участия белков) репликации. Эта гипотеза была серьёзно проработана Орджелом, окончательно сформулирована в работе Уолтера Гильберта и ныне носит название «гипотезы РНК-мира».

Проверка данной гипотезы определила направление дальнейшей научной деятельности Орджела. Он поставил перед собой задачи проверить возможность абиогенного синтеза нуклеотидов, возможность самопроизвольного их соединения в полинуклеотиды и способность полинуклеотидов без участия белков инициировать синтез комплементарных пар.

Развивая работу Джоан Оро (1961 год), в которой была показана возможность синтеза аденина из аммиака и синильной кислоты в пребиотических условиях, Орджел предложил механизм, объясняющий, каким образом указанные реагенты могли совместно концентрироваться на ранней Земле, обеспечивая образование аденина в больших количествах. Также он предложил несколько возможных схем синтеза других нуклеиновых оснований и продемонстрировал возможность их самопроизвольного соединения с рибозой и рибозилфосфатами.[11]

Затем Орджел показал, что предварительно синтезированная РНК способна по темплатному механизму синтезировать свою комплементарную пару, будучи помещённой в раствор активированных мононуклеотидов. При этом выход желаемого продукта оказывался невысоким, и образовывалось большое количество изомерных продуктов.

В то время рибозимы ещё не были известны, но Орджел считал, что если в ходе таких процессов произойдёт образование РНК, способной катализировать собственную репликацию, то её количество может стать доминирующим. Этот принцип (по сути, абиогенный аналог дарвиновского естественного отбора) является основополагающим в гипотезе РНК-мира.

В дальнейшей научной деятельности Орджела можно выделить два основных направления.

Первое было связано с поиском подтверждений универсальности естественного отбора и применимости этого принципа к химическим процессам. В этом направлении научная группа Орджела достигла определённых успехов. Группа проводила репликацию бактериофага Qβ в пробирке при помощи фермента Qβ-репликазы в присутствии бромистого этидия — соединения, подавляющего репликацию вируса за счёт нарушения структуры его РНК. В итоге через некоторое время «пробирочной эволюции» был получен штамм вируса, более устойчивый к бромистому этидию, чем исходный[12].

Второе направление состояло в решении задач, поставленных предыдущими открытиями Орджела. Основными из них стали объяснение энантиоселективности при абиогенезе и причин, по которым в ходе молекулярной эволюции были отброшены аналоги нуклеотидов, которые также могли образовываться на протопланете.[13] Исследования в данном направлении продолжаются в различных лабораториях по сей день.

Основные труды[править | править код]

Лесли Орджел славился высокой научной продуктивностью. Уже к 35 годам на его счету было почти сто опубликованных работ различного рода, написанных им самим или в соавторстве. Наибольшую популярность ему принесли следующие монографии:

  • Leslie E. Orgel, An Introduction to Transition-Metal Chemistry. The Ligand Field Theory, 1961
  • Leslie E. Orgel, The Origins of Life: Molecules and Natural Selection, 1973
  • Leslie E. Orgel and Stanley L. Miller, The Origins of Life on the Earth, 1974

Почести и награды[править | править код]

Заслуги Орджела были высоко оценены научными сообществами по обе стороны Атлантического океана. В 1957 году он получил премию Гариссона за работы в области неорганической химии. В 1962 году он был избран членом Лондонского королевского общества по развитию знаний о природе.

В США Орджел был награждён стипендией Гуггенхайма в 1971 году, премией Эванса в 1975 году и медалью Гарольда Юри[en] от Международного общества изучения происхождения жизни на Земле в 1993 году. В 1990 году Орджел был избран членом Национальной академии наук США.

Личная жизнь и хобби[править | править код]

Лесли Орджел прожил 57 лет со своей женой Элис Орджел (Левинсон). В их семье родилось трое детей: Вивьен, Ричард и Роберт.

Орджел всю жизнь увлекался коллекционированием. Он собирал ковры, книги, декоративные вещи и французские вина.

Интересные факты[править | править код]

  • Графическое представление расщепления d- и f-орбиталей иона в кристаллическом поле лигандов носит название «диаграммы Орджела».
  • Во время получения постдокторантуры Орджел вступил в «RNA Tie Club»: полуформальную организацию, состоявшую из 24 видных учёных, целью которой было выяснить, каким образом ДНК связана с белками и как происходит передача наследственной информации. Каждый член клуба носил галстук с изображением двойной спирали ДНК. Двадцать членов клуба сопоставлялись протеиногенным аминокислотам, четыре почётных члена клуба символизировали нуклеотиды. Орджел был «треонином».
  • Во время исследования возможных альтернатив классическим нуклеотидам (в эволюционном смысле) Орджел разработал и запатентовал методику синтеза арабинозилцитозина — соедниения, широко применяющегося для лечения лейкемии и лимфом. Доходы от патента Орджел тратил на организацию ежедневных чаепитий в своей лаборатории и на проведение праздничных мероприятий.
  • По результатам своих исследований в области молекулярной эволюции Орджел сформулировал эволюционные правила. Первое гласит: «Если самопроизвольный процесс проходит слишком медленно или неэффективно, найдётся фермент, который эволюционирует так, чтобы ускорить этот процесс». Второе правило звучит как «Эволюция умнее, чем ты».

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 SNAC
  2. http://www.latimes.com/news/obituaries/la-me-orgel31oct31,1,1184418.story?page=1&ctrack=1&cset=true&coll=la-news-obituaries
  3. Dunitz, Jack D.; Joyce, Gerald F. (2013-12-01). "Leslie Eleazer Orgel. 12 January 1927 — 27 October 2007" Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society. 59: 277–289. doi:10.1098/rsbm.2013.0002. ISSN 0080-4606
  4. L. E. Orgel, F. L. Cottrell, W. Dick & L. E. Sutton The calculation of the electric dipole moments of some conjugated heterocyclic compounds // Trans. Faraday Soc, 1951, v. 47, pp. 113–119. DOI: 10.1039/TF9514700113
  5. L. E. Orgel, J. D. Dunitz Bis-cyclopentadienyl iron: a molecular sandwich // Nature, 1953, v. 171, 121–122. DOI:10.1038/171121a0
  6. L. E. Orgel, H. C. Longuet-Higgins The possible existence of transition-metal complexes of cyclobutadiene // J. Chem. Soc., 1956, pp. 1969–1972. DOI:10.1039/JR9560001969
  7. L. E. Orgel Ion compression and the colour of ruby // Nature, 1957, v. 179, p. 1348. DOI:10.1038/1791348a0
  8. L. E. Orgel, J. D. Dunitz Electronic properties of transition-metal oxides. I. Distortions from cubic symmetry // J. Phys. Chem. Solids, 1957, v. 3, pp. 20–29. DOI:10.1016/0022-3697(57)90043-4
  9. L. E. Orgel, J. D. Dunitz Electronic properties of transition-metal oxides. II. Cation distribution amongst octahedral and tetrahedral sites // J. Phys. Chem. Solids, 1957, v. 3, pp. 318–323. DOI:10.1016/0022-3697(57)90035-5
  10. L. E. Orgel Evolution of the genetic apparatus // J. Mol. Biol., 1968, v. 38, pp. 381–393. DOI:10.1016/0022-2836(68)90393-8
  11. L. E. Orgel, R. A . Sanchez Studies in prebiotic synthesis. V. Synthesis and photoanomerization of pyrimidine nucleosides // J. Mol. Biol., 1970, v. 47, pp. 531–543. DOI:10.1016/0022-2836(70)90320-7
  12. L. E. Orgel, R. Saffhill, H. Schneider-Bernloehr & S. Spiegelman In vitro selection of bacteriophage Qβ ribonucleic acid variants resistant to ethidium bromide // J. Mol. Biol., 1970, v. 51, pp. 531–539. DOI:10.1016/0022-2836(70)90006-9
  13. L. E. Orgel, G. F. Joyce, G. M. Visser, C. A . A . van Boeckel, J. H. van Boom & J. van Westrenen Chiral selection in poly(C)-directed synthesis of oligo(G) // Nature, 1984, v. 310, pp. 602–604. DOI:10.1038/310602a0

Ссылки[править | править код]