В 1907 году немецкий биохимик Эдуард Бухнер получил Нобелевскую премию по химии. Ученый обнаружил, что если дрожжевые клетки измельчить с определенными веществами, а затем протиснуть через тканевый мешок, то полученная бесклеточная жидкость вызывает спиртовое брожение. Более чем 20-летнее изучение брожения сахара расширило знание о промежуточных метаболических процессах во всех живых формах. Открытие разрушило концепцию о том, что «жизненная сила» необходима для брожения и других реакций в живых клетках, и помогло заложить фундамент современной биохимии. Подробнее о мюнхенском новаторе и его вкладе в науку читайте дальше на imunich.
Детство и образование
Ученый родился в Мюнхене 20 мая 1860-го в семье экстраординарного врача судебной медицины и гинекологии. После ранней смерти отца в 1872-м Эдуард поступил в гимназию, а затем начал работать на фабрике консервов. Эта работа не была достаточно оплачиваемой, зато ознакомила юношу с процессом брожения, позже ставшим основой его успеха.
В 1884 году Бухнер начал изучать в мюнхенском Ботаническом институте химию под контролем немецкого химика-органика, лауреата Нобелевской премии по химии 1905 года Адольфа фон Беера. Кроме того, парень овладел ботаникой под руководством Карла Негели – швейцарского ботаника, который изучал разделение клеток и опыления, но прославился как человек, отказывавший Грегора Менделя от его дальнейшей работы над генетикой.
Контролировал обучение Бухнера и его старший на 10 лет брат Ганс, ставший бактериологом. Он способствовал выходу в свет первой публикации Бухнера – Der Einfluss des Sauerstoffs auf Gärungen – о влиянии кислорода на брожение (1885). В процессе исследований по органической химии молодому ученому помогали ассистенты лаборатории вуза Теодор Курциус и Ганс фон Пехманн. Некоторое время Бухнер проработал в лаборатории немецкого химика Отто Фишера в Эрлангене. В 1888 году он получил степень доктора наук в Мюнхенском университете имени Людвига-Максимилиана.
Преподавательская деятельность и важные опыты
В 1999 году Бухнера назначили ассистентом преподавателя в органической лаборатории Адольфа фон Беера Мюнхенского университета имени Людвига-Максимилиана, а в 1891-м – преподавателем этого вуза.
Благодаря специальному денежному гранту от фон Беера Бухнер создал маленькую лабораторию по химии брожения, где часто читал студентам лекции и проводил эксперименты по химическому брожению. В 1893 году он провел первые опыты по разделению дрожжевых клеток, хотя и коллеги его не поддержали: такую ферментацию уже ранее подробно описали другие ученые.
Осенью 1893 года Бухнер возглавил аналитический отдел лаборатории немецкого химика Теодора Курциуса в Кильском университете имени Кристиана Альбрехта. В 1895 году химик получил там учёное звание профессора.
В 1896 году Бухнер стал экстраординарным профессором аналитической и фармацевтической химии в химической лаборатории Ганса фон Пехманна в Тюбингенском университете. Осенью того же года он возобновил свои исследования состава дрожжевой клетки в Гигиеническом институте в Мюнхене, где его брат Ганс был членом Совета директоров. Получив доступ к необходимым помещениям и средствам, ученый мог работать в больших масштабах.
Несмотря на отсутствие поощрения и материальной поддержки, Бухнер продолжал исследовать процесс брожения и добился значительных успехов на протяжении 1896–1897 годов. 9 января 1897 года мюнхенец впервые отправил статью Über alkoholische Gärung ohne Hefezellen («О спиртовом брожении без дрожжевых клеток») в немецкий научный химический журнал Chemische Berichte.
В октябре 1898 года Бухнера назначили заведующим кафедрой общей химии в колледже сельского хозяйства Берлинского университета имени Гумбольдта. Здесь он также читал лекции по сельскохозяйственной химии и сельскохозяйственным химическим экспериментам, а также рассказывал о брожении в сахарной промышленности. Работа в вузе способствовала проведению биохимических исследований.
Чтобы иметь финансы для научных исследований и возможность обучать своих помощников самостоятельно, в 1900 году Бухнер получил в этом же вузе габилитацию, то есть приобрел вторую научную степень, которую присуждают в западноевропейских и латиноамериканских университетах. Она отвечает украинской степени доктора наук.
Результаты своих открытий по поводу спиртового брожения сахара Бухнер изложил в книге Die Zymasegärung («Зимоз») 1903 года (зимоз – процесс ферментации, происходящий под влиянием дрожжей).
Нобелевская премия
Эдуард Бухнер провел эксперимент, заключавшийся в изготовлении бесклеточного экстракта дрожжевых клеток. Оказалось, что эта жидкость может сбраживать сахар. Это доказало, что для брожения не обязательно нужны живые дрожжевые клетки.
Бесклеточный экстракт исследователь получал путем сочетания сухих дрожжевых клеток, кварца и диатомита, после чего дробил дрожжевые клетки толкушкой. Через некоторое время смесь становилась влажной, ведь получалось содержание дрожжевых клеток. После этого ученый пропускал смесь через пресс, а к полученному «прессованному соку» добавлял глюкозу, фруктозу или мальтозу. В течение нескольких дней иногда выделялся углекислый газ.
Как-то в экстракте Бухнер не нашел под микроскопом живых дрожжевых клеток. Тогда он предположил, что дрожжевые клетки выделяют белки в окружающую среду для ферментации сахара, но позже установил, что брожение происходит внутри клеток.
В 1907 году мюнхенца удостоили Нобелевской премии по химии за биохимические исследования и открытие внеклеточного брожения. В 1909 году его перевели во Вроцлавский университет, а через два года – в Вюрцбургский.
Что интересно, шведский химик и изобретатель Альфред Нобель, основавший известную премию, хорошо разбирался в бизнесе, обладая маркетинговыми знаниями. Нобель воспользовался экономическим бумом, вызванным войной, производя оружие и строя тоннели. При жизни Нобелю было выдано 355 патентов на международном уровне. Накопленное во время войны и в мирное время состояние меланхолический одиночка Нобель отдал для ежегодных призов, присуждаемых за выдающиеся научные исследования – Нобелевскую премию. После смерти благотворителя его подопечные создали еще более 90 заводов по производству вооружения, несмотря на веру химика в пацифизм, то есть осуждение любой войны.
Первоначально Нобелевские премии присуждались исследователям и писателям, уже имеющим общественное признание и почтенный возраст. Лишь в редких случаях приз получали молодые энтузиасты.
Присуждение премии Бухнеру не было неожиданностью, ведь ученый превзошел всех, кто исследовал жизненные процессы клеток. Ранее считалось, что исследование метаболизма пищевых товаров нужно проводить на живых животных. Это планировалось делать за закрытыми дверями лабораторий во избежание провокации общественности, которая, хотя и заинтересована в здоровье и лечении, все же беспокоится о благополучии животных. Мюнхенцу удалось добиться цели в обычной химической лаборатории.
Военная служба
В годы Первой мировой войны Бухнер присоединился к войску. Во время службы в полевом госпитале в Румынии майора Бухнера ранили, в частности это произошло 3 августа 1917 года. От этих ранений ученый 13 августа скончался.