Jak Hartmut Michel skrystalizował istotę fotosyntezy

17

Hartmut Michel urodził się 18 lipca 1948 roku w Ludwigsburgu w Niemczech. Jest biochemikiem, który zmienił nasze rozumienie tego, jak życie pozyskuje energię. W 1988 roku podzielił się Nagrodą Nobla w dziedzinie chemii z Johannem Deisenhoferem i Robertem Huberem. Ich prace ujawniły strukturę atomową białek niezbędnych do fotosyntezy.

Michel uzyskał stopień doktora na Uniwersytecie w Würzburgu w 1977 r. Do 1979 r. pracował w Instytucie Biochemii Maxa Plancka w Martinsried w Niemczech Zachodnich. To tutaj przeprowadzono wielokrotnie nagradzane badania. Później, w 1987 roku przeniósł się do Frankfurtu nad Menem. Tam został kierownikiem katedry biologii molekularnej błon w Instytucie Biochemii Maxa Plancka.

Przełom rozpoczął się od prac wstępnych przeprowadzonych w latach 1978–1982. Ten wczesny etap przygotował grunt pod wspólne wysiłki trzech naukowców. Ich cel był konkretny i złożony. Starali się określić trójwymiarową strukturę kompleksu czterech białek. Kompleks ten nazywany jest centrum reakcji fotosyntezy. Odgrywa kluczową rolę w procesie fotosyntezy u niektórych bakterii.

Przeszkoda była ogromna. Białka błonowe są niezwykle trudne w obróbce. Nie tworzą łatwo kryształów. Michel rozwiązał ten problem. Osiągnął to, co wcześniej wydawało się niemożliwe. Wykrystalizował kompleks białek błonowych do czystej postaci krystalicznej.

„Michel dokonał niemożliwego wcześniej wyczynu krystalizacji kompleksu białek błonowych.”

Ta czystość stała się kluczem. Po otrzymaniu kryształów zespół mógł zastosować techniki dyfrakcji promieni rentgenowskich. To pozwoliło im określić strukturę białka atom po atomie. Bez tego początkowego etapu krystalizacji szczegółowa mapa nigdy by nie powstała. Odkrycie nie tylko wypełniło lukę w podręcznikach biologii. Pokazał dokładnie, jak natura przekształca światło w energię chemiczną na poziomie molekularnym.

Rola Michela była fundamentalna. Dostarczył materiał. Inni pomogli w interpretacji wzorów dyfrakcyjnych. Wspólnie odkryli mechanikę procesu, w którym istnieje większość życia na Ziemi. Pozostaje kamieniem milowym w biologii strukturalnej. Możliwość zobaczenia tych białek w tak wysokiej rozdzielczości otworzyła drzwi do zrozumienia innych układów błonowych. To nadal wpływa na dzisiejsze podejście naukowców do krystalografii białek.

Dlaczego tak dużo czasu zajęło dostrzeżenie tego wyraźnie? Ponieważ membrany są nieuporządkowane. Są płynne i niestabilne. Trudno je wyizolować bez naruszenia ich kształtu. Dzięki uporowi Michela chaotyczna mieszanina stała się uporządkowaną siecią. Porządek ten pozwalał na rozpraszanie promieni rentgenowskich w przewidywalny sposób. Z tego rozproszenia wyłoniły się atomy.

Praca w Instytucie Maxa Plancka jest świadectwem technicznej precyzji. To nie była tylko teoria. Wymagało to praktycznego opanowania złożonej chemii. Wyniki są nadal cytowane w badaniach nad konwersją energii. Centrum reakcji fotosyntezy pozostaje układem modelowym. Pomaga naukowcom w opracowywaniu bardziej wydajnych ogniw słonecznych. Dostarcza wskazówek na temat sztucznej fotosyntezy.

Historia Michela to historia cichej determinacji. Nie szukał uwagi. Skupił się na krysztale. Nagroda Nobla poszła w ślady nauki. Nauka nadal ma znaczenie. Nadal polegamy na tych mechanizmach. Nadal szukamy u nich rozwiązań. Atomy tam są. Czekam na przeczytanie.