Карл Август Фолкерс

Краткая биография

Жизнь и работа

Карл Август Фолкерс родился 1 сентября 1906 года в Декейтере, штат Иллинойс. Химией он заинтересовался ещё до университета, а затем учился в Иллинойсском университете и Университете Висконсина, где занимался органической химией и каталитическим гидрированием. После постдокторской работы в Йельском университете Фолкерс в 1934 году пришёл в исследовательскую лабораторию Merck. Именно там прошла наиболее известная часть его научной карьеры.

Это был период, когда химики буквально разбирали питание на отдельные молекулы. Было уже понятно, что некоторые тяжёлые заболевания возникают не из-за инфекции, а из-за отсутствия в пище определённых веществ. Но найти эти вещества было чрезвычайно трудно: их концентрации в тканях могли быть ничтожными, а химическая структура — неизвестной. В Merck была создана большая программа по выделению, определению структуры и синтезу витаминов группы B. Фолкерс стал одним из её центральных участников.

Одной из первых крупных задач для его группы был витамин B₆. К концу 1930-х годов вещество уже удалось выделить, но его точное химическое устройство оставалось неясным. Фолкерс вместе с коллегами завершил определение структуры пиридоксина и участвовал в его первом синтезе. Позднее его лаборатория работала также с пантотеновой кислотой, биотином и другими биологически активными соединениями. Общий подход был одним и тем же: сначала получить активное вещество из сложной биологической смеси, затем понять его химическое устройство и, если возможно, научиться получать его в чистом виде.

Самой известной частью этой программы стала охота за фактором, защищающим от пернициозной анемии. К 1920-м годам врачи уже знали, что заболевание можно успешно лечить большими количествами печени или её экстрактами. Но никто не знал, какая именно молекула отвечает за эффект. Задача была почти абсурдно сложной: химикам приходилось очищать огромное количество биологического материала и на каждом этапе каким-то образом определять, сохранилась ли лечебная активность.

Перелом наступил благодаря микробиологу Мэри Шорб. Она обнаружила бактерию, рост которой зависел от того же фактора, который содержался в активных экстрактах печени. Фолкерс понял, что такой микроорганизм можно использовать как чувствительный биологический тест вместо крайне медленной проверки каждой фракции на пациентах. Это позволило его группе значительно ускорить очистку вещества. По мере очистки исследователи заметили характерную розовую окраску активных фракций, а затем получили небольшое количество ярко-красных кристаллов.

В апреле 1948 года Эдвард Рикес, Норман Бринк, Фрэнк Кониуши, Томас Вуд и Карл Фолкерс сообщили в журнале Science о кристаллическом веществе, получившем название витамин B₁₂. Важно, что это не было открытием одного Фолкерса. Над антианемическим фактором работали несколько исследовательских коллективов, а близкий результат независимо получила британская группа. Позднее выяснилось, что молекула B₁₂ содержит кобальт, а её подробную трёхмерную структуру установила с помощью рентгеноструктурного анализа Дороти Кроуфут Ходжкин.

Выделение чистого витамина радикально изменило ситуацию с пернициозной анемией. Вместо лечения большими количествами печени стало возможно использовать точно определённое вещество. Биологическая причина заболевания оказалась сложнее простого недостатка витамина в рационе: при классической пернициозной анемии нарушается всасывание B₁₂ из-за недостатка внутреннего фактора желудка. Дефицит B₁₂ нарушает нормальное образование клеток крови и работу нервной системы, поэтому одно молекулярное нарушение может проявляться одновременно анемией и неврологическими симптомами.

На B₁₂ исследования Фолкерса не закончились. Его лаборатория участвовала в работах по биотину и мевалоновой кислоте — важному промежуточному соединению биосинтеза холестерина. В конце 1950-х годов группа Фолкерса исследовала коэнзим Q и подтвердила структуру коэнзима Q₁₀, предложенную после его выделения другими исследователями. Коэнзим Q₁₀ стал одной из основных научных тем Фолкерса на последующие десятилетия.

В 1963 году Фолкерс покинул Merck и возглавил Stanford Research Institute, а в 1968 году перешёл в Техасский университет в Остине, где руководил Институтом биомедицинских исследований и продолжал изучать биологически активные молекулы. За свою карьеру он опубликовал сотни научных работ, был избран в Национальную академию наук США и в 1990 году получил Национальную медаль науки. Фолкерс умер в декабре 1997 года. Его биография хорошо показывает, как развитие медицины иногда зависит от, казалось бы, чисто химической задачи: найти среди тысяч веществ одну молекулу, очистить её и понять, что именно она делает в организме.