Лайнус Полинг

Лайнус Карл Полинг является американским химиком, кристаллографом и общественным деятелем, единственным человеком в истории, удостоенным двух личных, не разделённых ни с кем Нобелевских премий: по химии в 1954 году и премии мира в 1962 году. Его книга «Природа химической связи» перевернула понимание молекулярной структуры, а антиядерный активизм ускорил принятие Договора о частичном запрете ядерных испытаний. Помимо этого, он первым описал серповидноклеточную анемию как молекулярную болезнь и дал толчок современной молекулярной биологии.

Детство и ранние годы

Лайнус Полинг родился 28 февраля 1901 года в Портленде, штат Орегон. Отец, Герман Генри Уильям Полинг, был сыном немецких иммигрантов и работал аптекарем. Мать, Люси Изабель Дарлинг, происходила из ирландской семьи. Лайнус был старшим ребёнком: за ним последовали сёстры Полина Дарлинг (1902) и Люсиль (1904). 11 июня 1910 года отец скончался от прободной язвы желудка: Лайнусу было девять лет. Мать осталась с тремя детьми без средств и с тяжёлой депрессией, которая преследовала её до конца жизни.

Утрата отца не сломила мальчика. Его старший друг Ллойд Джеффресс показал ему домашние химические опыты: это стало поворотным моментом. Подросток читал запоем всё подряд, собирал насекомых и минералы, организовал в подвале собственную лабораторию из реактивов, добытых на заброшенном металлургическом заводе. В 1910 году отец, ещё будучи живым, написал в газету «Oregonian», прося посоветовать книги девятилетнему сыну, который уже прочёл Библию и труды Дарвина. В школе Вашингтона Полинг не добрал два обязательных курса по истории и ушёл без диплома в 1917 году. Школа вручила ему почётный диплом 45 лет спустя, уже после Нобелевской премии.

Образование и европейская стажировка

В 1917 году Полинг поступил в Университет штата Орегон. Чтобы платить за учёбу, он параллельно работал 40 часов в неделю, преподавая количественный анализ первокурсникам за 100 долларов в месяц. В 1922 году он получил диплом химика-технолога и поступил в Калифорнийский технологический институт (Caltech), где под руководством Роско Дикинсона занялся рентгеноструктурным анализом кристаллов. В 1925 году он защитил докторскую диссертацию с наивысшим отличием.

Решающим стал год европейской стажировки по гранту Гуггенхайма (1926-1927). Полинг работал у Арнольда Зоммерфельда в Мюнхене, слушал лекции Эрвина Шрёдингера в Цюрихе и беседовал с Нильсом Бором в Копенгагене. Он оказался в самом центре рождения квантовой механики, ещё будучи аспирантом по химии. Именно тогда он понял: инструменты квантовой физики позволяют объяснить, почему атомы соединяются именно так, а не иначе. Вернувшись в Caltech, он прошёл путь от ассистент-профессора (1927) до заведующего химическим факультетом (1936).

Природа химической связи

С конца 1920-х годов Полинг вёл систематическое завоевание химии методами квантовой механики. В 1928 году он разработал метод линейной комбинации атомных орбиталей (ЛКАО) для описания химических связей. В 1929 году опубликовал правила Полинга для структуры ионных кристаллов. В 1932 году ввёл концепцию электроотрицательности и создал числовую шкалу, в которой фтор имеет значение 4,0, а цезий 0,7. Эта шкала используется химиками до сих пор.

Центральным его вкладом стала теория гибридизации орбиталей: объяснение того, почему атом углерода образует четыре равноценные связи (sp3-гибридизация), а не одну-две, как предполагала тогдашняя картина атомных орбиталей. Параллельно он разрабатывал теорию резонанса, описывавшую делокализованные электроны в молекулах бензола и других ароматических соединениях. В 1939 году вышло первое издание монографии «The Nature of the Chemical Bond and the Structure of Molecules and Crystals» («Природа химической связи»). Книга была процитирована свыше 16 000 раз за 30 лет и воспитала целое поколение химиков. Именно за эту работу Полинг получил Нобелевскую премию по химии 1954 года с формулировкой: «за исследование природы химической связи и её применение к объяснению строения сложных молекул».

Примечательно, что в 1951 году советские учёные осудили теорию резонанса на специальной конференции, назвав её «буржуазной и лженаучной», противоречащей диалектическому материализму. Мировое химическое сообщество этого вердикта не приняло.

Структура белков и гонка за ДНК

В 1940-х годах Полинг сосредоточился на биологических молекулах. В ноябре 1949 года он совместно с Харви Итано, С.Дж. Сингером и Айбертом Уэллсом опубликовал в журнале «Science» работу «Серповидноклеточная анемия, молекулярная болезнь». Это был первый в истории случай, когда заболевание было объяснено на уровне аномального белка: гемоглобин больных серповидноклеточной анемией имел иной электрический заряд. Работа основала новую науку, молекулярную медицину, и открыла путь к диагностике генетических болезней по их молекулярным маркерам.

В 1951 году Полинг совместно с Робертом Кори и Германом Брэнсоном описал альфа-спираль и бета-лист как фундаментальные вторичные структуры белков. Ключевым шагом стало осознание: число аминокислотных остатков на один виток спирали не обязано быть целым числом. В альфа-спирали на один виток приходится 3,7 остатка. Открытие альфа-спирали предшествовало и отчасти спровоцировало гонку за структуру ДНК.

В начале 1953 года Полинг опубликовал модель ДНК как тройной спирали. Модель содержала принципиальные ошибки: он предположил нейтральные фосфатные группы, что противоречило известной кислотности ДНК, и поместил основания наружу. Уотсон и Крик в Кембридже, узнав о тройной спирали Полинга, форсировали собственную работу и в апреле 1953 года опубликовали верную двойную спираль. Важную роль сыграли рентгеновские снимки Розалинд Франклин и Мориса Уилкинса, которые стали доступны Уотсону без её ведома. Полинг позже называл неудачу с ДНК «главным разочарованием в научной жизни». Частично её объясняет то, что в 1952 году Государственный департамент США отозвал его загранпаспорт по подозрению в коммунистических симпатиях и он не смог приехать на конференцию в Лондон, где мог бы видеть лучшие рентгенограммы Франклин. Тем не менее Фрэнсис Крик впоследствии назвал Полинга «отцом молекулярной биологии».

Антиядерная борьба и Нобелевская премия мира

Атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки 1945 года потрясли Полинга. В 1946 году он вошёл в Чрезвычайный комитет атомных учёных под председательством Альберта Эйнштейна. В июле 1955 года подписал Манифест Рассела-Эйнштейна, призывавший к мирному урегулированию конфликтов в ядерную эпоху. В мае 1957 года совместно с биологом Барри Коммонером он начал сбор подписей учёных под петицией о запрете ядерных испытаний.

15 января 1958 года Полинг передал в ООН петицию с подписями 11 021 учёного из 50 стран мира. Американские сенаторы вызвали его на слушания и потребовали раскрыть имена тех, кто помогал собирать подписи, намекая на советский след. Полинг отказался. В июне 1961 года он вместе с женой организовал в Осло конференцию против распространения ядерного оружия. Его книга «Нет войне!» (No More War!, 1958) была переведена на многие языки.

10 октября 1963 года вступил в силу Московский договор о частичном запрете ядерных испытаний, подписанный Джоном Кеннеди и Никитой Хрущёвым. В тот же день Норвежский нобелевский комитет объявил лауреата премии мира за 1962 год. Им оказался Полинг с формулировкой «как автор проекта договора о запрете ядерных испытаний». Полинг стал первым и до сегодняшнего дня единственным человеком, получившим два личных Нобелевских приза, не разделённых с другими лауреатами. Реакция части американского истеблишмента была враждебной: журнал «Life» в 1962 году назвал присуждение Полингу премии мира «наградой, позорящей Нобелевский комитет». В 1970 году СССР присудил ему Международную Ленинскую премию мира.

Теория мегадоз витамина С и ортомолекулярная медицина

В 1966 году биохимик Ирвин Стоун посоветовал Полингу принимать по 3 грамма витамина С в день для профилактики простуды. Полинг попробовал, почувствовал себя лучше и стал увеличивать дозу, в итоге дойдя до 18 граммов в сутки. В 1970 году вышла его книга «Vitamin C and the Common Cold», разошедшаяся миллионными тиражами. Полинг утверждал, что большие дозы аскорбиновой кислоты предотвращают простуду и грипп, а в сочетании с внутривенным введением способны помочь онкологическим больным.

В 1971 году он начал клиническое сотрудничество с британским хирургом Юэном Камероном: по их данным, онкологические пациенты, получавшие высокие дозы витамина С, жили примерно в 4 раза дольше, чем контрольная группа. Однако в 1982 году при повторном анализе выяснилось, что группы изначально не были сопоставимы: «леченые» пациенты были менее тяжелы. Клиника Мэйо провела два независимых рандомизированных исследования, в которых высокие дозы витамина С не дали значимого преимущества перед плацебо при лечении рака. Медицинское сообщество в целом отвергло претензии Полинга в этой области.

В 1973 году он основал в Менло-Парке Институт ортомолекулярной медицины, впоследствии переименованный в Институт Лайнуса Полинга при Университете штата Орегон. Ортомолекулярная медицина строилась на идее, что оптимизация концентрации природных молекул в организме способна предотвращать и лечить болезни. Институт продолжает работу сегодня, занимаясь изучением микронутриентов.

Личная жизнь

17 июня 1923 года Полинг женился на Аве Хелен Миллер, студентке, с которой познакомился на занятии по химии в Орегонском университете. Брак длился 58 лет, до её смерти в 1981 году от рака желудка. Ава Хелен была его главной опорой и активным участником антиядерной деятельности: она подписала все петиции, ездила на конференции и убеждала мужа не останавливаться, когда власти усиливали давление. В семье родилось четверо детей: Лайнус Карл-младший (1925-2023) стал психиатром; Питер Джефресс (1931-2003) кристаллографом; Линда Хелен (р. 1932) вышла замуж за геолога Барклая Камба; Эдвард Крелин (1937-1997) стал биологом.

Полинг воспитывался в лютеранской традиции, в зрелые годы перешёл в унитарианскую церковь, а за два года до смерти открыто заявил об атеизме. В общей сложности он опубликовал около 350 научных работ по квантовой механике, химии, кристаллографии, молекулярной биологии и медицине.

Последние годы и смерть

После смерти жены в 1981 году Полинг переехал на ранчо в Биг-Суре, на Тихоокеанском побережье Калифорнии. Он продолжал работать: читал лекции, участвовал в конференциях, публиковал статьи. В 1992 году подписал «Предупреждение человечества от мировых учёных». Диагноз рак предстательной железы был поставлен ему в начале 1990-х. Несмотря на многолетний приём витамина С в сверхвысоких дозах, болезнь прогрессировала. 19 августа 1994 года Лайнус Полинг скончался в Биг-Суре в возрасте 93 лет. Его прах вместе с прахом Авы Хелен захоронен на Пионерском кладбище в Лейк-Освего, штат Орегон.

Наследие и влияние

Лайнус Полинг оставил след сразу в нескольких областях. В химии его концепции гибридизации, резонанса, электроотрицательности и водородной связи вошли в базовые учебники и продолжают объяснять всё многообразие молекулярных структур. Его альфа-спираль открыла путь к структурной биологии белков. Открытие молекулярной природы серповидноклеточной анемии заложило основы генетической диагностики. Уотсон и Крик опирались на его методологию построения молекулярных моделей при работе с ДНК.

В политике Полинг доказал, что учёный может влиять на ход истории через гражданскую позицию. Его петиция 1958 года с 11 тысячами подписей стала одним из ключевых аргументов в переговорах о Договоре о частичном запрете ядерных испытаний 1963 года. В 2008 году Почтовая служба США выпустила марку с его портретом. Институт Лайнуса Полинга при Университете штата Орегон продолжает исследования в области питания и болезней старения. Имя Полинга носит премия Американского химического общества за выдающиеся достижения в области химии.