Premio Nobel de Química de 1961

• Presentación del Premio
• Discurso de Aceptación
• Biografía Presentada por el Dr. Calvin al Comité Nobel
• Presentación del Premio: Premio Nobel de Química de 1961

Profesor K. Myrbaumlck, miembro de la Academia de Ciencias de Suecia:
Sus Majestades, Su Real Altezas, Damas y Caballeros.Para crecer y realizar sus diversas actividades, cada organismo vivo necesita un suministro de energía en alguna forma adecuada. En este sentido, los organismos que existen en este planeta se pueden dividir en dos grupos fundamentalmente diferentes. Todos los animales, incluido el hombre, y también algunos organismos inferiores, requieren un suministro de material orgánico rico en energía, alimentos que «contienen calorías», para usar una expresión popular. La energía contenida en los alimentos está disponible por una oxidación biológica («combustión») de carbohidratos, grasas, etc. Obviamente, estos tipos de organismos, los llamados organismos heterotróficos, dependen absolutamente de los suministros de material orgánico, que ocurren fuera de ellos mismos.

Dr. Melvin Calvin, 26 de octubre de 1961.A diferencia de los organismos heterótrofos, los organismos pertenecientes al segundo grupo, los llamados organismos autótrofos, es decir, las plantas verdes y ciertas bacterias, no requieren material orgánico suministrado desde el exterior. Sintetizan compuestos orgánicos, principalmente carbohidratos, a partir de sustancias simples, dióxido de carbono y agua, sustancias que en sí mismas no contienen calorías. La energía necesaria para la síntesis es suministrada por la luz que es absorbida por los organismos y posteriormente convertida por ellos de energía luminosa en energía química. La secuencia de reacciones por la cual el dióxido de carbono y el agua se convierten en carbohidratos se denomina asimilación de dióxido de carbono o, teniendo en cuenta el papel de la energía de la luz, fotosíntesis.

Se hace obvio que la fotosíntesis no solo proporciona una explicación para la existencia de los organismos autotróficos, sino que también proporciona alimento para el hombre y los animales. En otras palabras, la fotosíntesis es el prerrequisito absoluto para toda la vida en la tierra y la más fundamental de todas las reacciones bioquímicas. Se ha estimado que las plantas y los microorganismos de la tierra transforman unas 6.000 toneladas de carbono de dióxido de carbono a hidratos de carbono por segundo, con al menos cuatro quintas partes de esta cantidad aportada por los organismos de los océanos.

Es comprensible que una reacción de tal importancia y dimensiones atraiga el interés de la ciencia en una etapa temprana. Durante más de un siglo, sin embargo, el progreso en la comprensión de la química de la fotosíntesis fue muy lento, en parte por falta de métodos experimentales adecuados.

Hace más de cincuenta años se reconoció que la fotosíntesis comprendía dos fases distintas, reacciones de luz y reacciones de oscuridad. El premio Nobel de hoy, el Dr. Melvin Calvin, ha dedicado muchos años de trabajo de investigación sobre la química de ambas fases de la fotosíntesis y, en el caso de la segunda fase, es decir, las reacciones que conducen del dióxido de carbono a los productos de asimilación, para citar a Calvin, «el camino del carbono en la fotosíntesis», su trabajo ha resultado en la aclaración completa de un problema extremadamente intrincado.

El éxito se logró como resultado de un trabajo agudo, hábil y persistente, en cierta medida facilitado por la disponibilidad de ciertos métodos experimentales modelo que permiten investigaciones que, en tiempos antiguos, eran simplemente imposibles. Se pueden mencionar dos de estos métodos: el método de etiquetado isotópico de moléculas, introducido por de Hevesy, y los métodos cromatográficos, desarrollados por Martin y Synge, que permiten la separación de cantidades diminutas de compuestos en mezclas complicadas. Mediante una ingeniosa combinación de estos y muchos otros métodos, Calvin logró rastrear el camino del átomo de carbono desde el dióxido de carbono, absorbido por la planta, hasta los productos de asimilación terminados. El isótopo de carbono radiactivo, 14C, bien conocido también en otras conexiones, ha desempeñado un papel particularmente importante en el trabajo de Calvin.

Melvin Calvin se muestra con algunos de los aparatos que utilizó para estudiar el papel del carbono en la fotosíntesis.La mayoría de los experimentos de Calvin se han realizado usando un alga verde microscópica, Chlorella pyrenoidosa, pero experimentos paralelos con plantas superiores han demostrado que el mecanismo de asimilación de dióxido de carbono es el mismo en todas las plantas.

Una pregunta que había ocupado a los científicos durante más de un siglo, era «¿cuál es el producto primario de la asimilación; qué sucede primero con el dióxido de carbono absorbido por la planta?»Calvin demostró que la reacción primaria no es, como se había supuesto anteriormente, una reducción de dióxido de carbono como tal, sino una fijación de dióxido de carbono a una sustancia en el aceptor de dióxido de carbono, que ocurre en la planta. Calvin pudo demostrar que el producto formado en esta reacción de fijación es un compuesto orgánico conocido como ácido fosfoglicérico.

Este descubrimiento fue de fundamental importancia para el desarrollo que siguió. El producto primario de la asimilación fue reconocido como un compuesto, bien conocido de trabajos anteriores como un producto intermedio de la degradación biológica de los carbohidratos, y no como un compuesto previamente desconocido; el ácido fosfoglicérico había sido identificado como un producto de descomposición del azúcar ya en 1929 por Ragnar Nilsson aquí en Estocolmo. La identificación de Calvin del producto de asimilación primario con ácido fosfoglicérico llevó a la conclusión muy importante de que hay una conexión íntima entre la fotosíntesis y el metabolismo de los carbohidratos en su conjunto.

Melvin Calvin (izquierda) y Glenn Seaborg (derecha) en una conferencia de prensa y recepción en el Aeropuerto de San Francisco para el ganador del Premio Nobel de química de 1986, Yuan T. Lee de LBL.Las investigaciones posteriores de Calvin trazaron el camino entre el producto primario y los productos finales de asimilación, los diversos carbohidratos. Lo que anteriormente se suponía que era una reducción del dióxido de carbono se demostró que era una reducción del ácido fosfoglicérico. Para una reducción del ácido fosfoglicérico al nivel de carbohidratos, la planta tiene que suministrar tanto un agente reductor como un fosfato llamado rico en energía. Es para la producción de estos cofactores que las plantas utilizan la energía de la luz. Esto significa que la energía de la luz no está directamente involucrada en las reacciones de asimilación; la energía de la luz se utiliza para la regeneración de cofactores que se consumen en las reacciones de asimilación.

Como se mencionó anteriormente, la reacción primaria en la asimilación es una fijación de dióxido de carbono a un aceptor, cuya naturaleza química ha sido establecida por Calvin. Inesperadamente, se descubrió que este aceptor era un derivado de un azúcar, la ribulosa, al que nadie había prestado mucha atención anteriormente. Cuando el dióxido de carbono se fija al derivado de la ribulosa, se forma ácido fosfoglicérico.

Como el aceptor se consume durante la reacción de fijación, obviamente debe regenerarse a partir de los productos de asimilación. Calvino ha dilucidado el complicado mecanismo de esta regeneración. Entre el producto primario y el aceptor hay no menos de diez productos intermedios y las reacciones entre estos productos son catalizadas por once enzimas diferentes.© the Nobel Foundation 1962

• Discurso de aceptación

El Dr. Melvin Calvin recibe el Premio Nobel en la sala de conciertos de Estocolmo, 1961.M. Calvin: Sus Majestades, Sus Altezas Reales, Sus Excelencias, Damas y Caballeros.Para expresarte en meras palabras, nuestros sentimientos personales en esta ocasión debes saber que son imposibles, y particularmente para alguien que normalmente tiene que describir solo cosas fuera de sí mismo. Ha honrado a mis colegas, a mi familia y a mí, pero sobre todo a mis compañeros de ciencia. Hablo no solo de aquellos con quienes he tenido el placer de trabajar directamente, sino de los muchos otros que nos precedieron y nos rodean en nuestro trabajo. Para cada uno de nosotros que parece haber tenido un experimento exitoso, hay muchos para quienes sus propios experimentos parecen estériles y negativos. Pero contribuyen con su fuerza a la estructura dentro de la cual todos construimos.

Alfred Nobel, al crear su fundación y nombrar a los cuatro organismos de entrega de premios, trató de mejorar la comprensión internacional. Al elevar a los científicos y, por lo tanto, al menos su ciencia, hoy en día su nombre y sus premios no tienen igual en el mundo. No solo eleva la ciencia, sino que también la influye.

Su Majestad-su real academia de ciencias y sus Comités Nobel de física y química y su Instituto Médico-Quirúrgico de Carolina Real y su Comité Nobel han hecho bien su trabajo en las últimas seis décadas para que sus decisiones sean universalmente aceptadas y señalen las nuevas fronteras de la ciencia para las generaciones venideras. Diseñó bien y usted y sus compatriotas pueden estar orgullosos de su construcción.

© the Nobel Foundation 1962

• Biografía presentada por el Dr. Calvin al Comité del Nobel

Dr. Melvin Calvin, Premio Nobel, profesor de física y Director del Laboratorio de Biodinámica Química en el Laboratorio Lawrence Berkeley, trabaja en su laboratorio de fotosíntesis. El Dr. Calvin fue galardonado con el Premio Nobel en 1961 por dilucidar la química del proceso fotosintético.Melvin Calvin nació en St. Paul, Minnesota, el 8 de abril de 1911, de padres emigrantes rusos. Recibió la licenciatura en química en 1931 en el Colegio de Minería y Tecnología de Michigan, y el doctorado en química de la Universidad de Minnesota en 1935. Pasó los años académicos 1935-37 en la Universidad de Manchester, Inglaterra. Comenzó su carrera académica en la Universidad de California en Berkeley en 1937, como instructor, y ha sido profesor titular desde 1947. Se ha desempeñado como director del grupo de química bio-orgánica en el Laboratorio de Radiación Lawrence desde 1946. Este grupo se convirtió en el Laboratorio de Biodinámica Química en 1960.

Ha recibido una serie de medallas, premios y conferencias y es miembro de numerosas sociedades científicas. Además, ha sido elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias, la Sociedad Filosófica Americana, la Academia Americana de Artes y Ciencias, la Real Sociedad de Londres, la Real Academia de Ciencias y Letras de los Países Bajos y la Academia Alemana de Científicos, Leopoldina. Es honorario D.Sc. títulos de la Facultad de Minería y Tecnología de Michigan, la Universidad de Nottingham, la Universidad de Oxford y la Universidad Northwestern.

Dr. Calvin reside en Berkeley, California, con su esposa, la ex Genevieve Jemtegaard, hija de padres emigrantes noruegos, y sus dos hijas, Elin y Karole, y su hijo Noel.

Su vida científica comenzó con una tesis sobre la afinidad electrónica de los halógenos realizada bajo la dirección del profesor George A. Glockler en la Universidad de Minnesota y completada en 1935. El siguiente período postdoctoral de dos años lo pasó con el profesor Michael Polanyi en la Universidad de Mánchester, momento en el que despertó su interés en la catálisis de coordinación, particularmente en las metaloporfirinas. Este interés sigue siendo primordial y ha dado lugar a aplicaciones teóricas (La Química de los Compuestos Quelatos Metálicos) y prácticas (compuestos quelatos sintéticos transportadores de oxígeno). La investigación del comportamiento electrónico, fotoeléctrico y fotoquímico de tales materiales ocupa ahora una buena fracción de su tiempo.

Al llegar a Berkeley por invitación del profesor Gilbert N. Lewis, su interés se centró en los aspectos teóricos generales de la estructura molecular orgánica y el comportamiento. Hubo dos publicaciones principales de este período. La primera, con el profesor Gilbert N. Lewis, estaba en el Color de las Sustancias Orgánicas, y el segundo, con el Profesor G. E. K. Branch, fue la Teoría de la Química Orgánica. Fue de estos hombres que se derivó el interés fundamental en el comportamiento de las moléculas orgánicas en sus términos más detallados.

Este interés combinado con el anterior sobre el comportamiento catalítico de los compuestos de coordinación fueron los padres naturales de su preocupación actual con el problema de la fotosíntesis. La pronta disponibilidad de carbono-14, que comenzó en 1945, canalizó el trabajo inicial al desarrollo de técnicas para su uso (Carbono isotópico) y su aplicación a la exploración de la reducción fotosintética de dióxido de carbono (La Trayectoria del Carbono en la Fotosíntesis).

Siete premios Nobel de LBL, posados frente al imán de ciclotrón de 37 pulgadas de Ernest Lawrence. De izquierda a derecha están Owen Chamberlain, Edwin McMillan, Emilio Segre, Melvin Calvin, Donald Glaser, Luis Álvarez y Glenn Seaborg. 7 de marzo de 1969.Una extensión de su interés desde aquí a los problemas generales de la biología era inevitable, y por lo tanto su laboratorio está actualmente poblado por emigrantes de todas las áreas de la ciencia en ambos lados de la química, la física por un lado y la biología por el otro.