Отто Генрих Варбург

Отто Варбург

нем. Otto Warburg

Дата рождения

8 октября 1883 года

Место рождения

Фрайбург, Германская империя

Дата смерти

1 августа 1970 года

Место смерти

Берлин, ФРГ

Награды и премии

учёный

Отто Генрих Варбург (нем. Otto Heinrich Warburg) — германский биохимик и физиолог, первооткрыватель механизма действия дыхательного фермента.

Научная карьера

Отто Варбург родился 8 октября 1883 года Фрайбурге в семье еврея Эмиля Варбурга, из боковой линии семьи Варбург, и христианки-протестантки немки Элизабет (Гертнер), происходившей из семьи администраторов, судей и военных. Отец обратился в христианство из-за конфликта с ортодоксами, и Отто тоже был крещён в раннем возрасте.

В 1901 году поступил в Фрейбургский университет, где стал изучать химию, а спустя 2 года перевёлся в лабораторию Фишера в Берлинском университете.

В 1906 году получил степень доктора по химии в Берлинском университете, защитив диссертацию по оптической активности пептидов и их ферментативному гидролизу.

В надежде найти способы лечения рака, Варбург стал изучать медицину в Гейдельбергском университете, работая в лаборатории терапевта Рудолфа фон Креля.

В 1908 году опубликовал своё первое самостоятельное исследование, в котором показал, что потребление кислорода яйцами морского ежа после оплодотворения увеличивается в 6 раз.

В 1908−1914 годах работал на морской биологической станции Stazione Zoologica в Неаполе.

В 1911 году получил степень доктора медицины в Гейдельбергском университете.

Следующие 3 года проводил исследования в Гейдельбергском университете и на зоологической станции в Неаполе — международном центре биологических исследований.

В 1913 году был избран членом Общества кайзера Вильгельма и назначен руководителем отдела и лаборатории Института биологии кайзера Вильгельма в Берлине. В том же году, изучая потребление кислорода клетками печени, Варбург обнаружил субклеточные частицы, которые назвал гранулами; как затем оказалось, это были митохондрии. Варбург предположил, что окислительные ферменты для реакций, в которых конечные продукты расщепления глюкозы окисляются в дальнейшем до двуокиси углерода и воды, были связаны с этими гранулами.

В 1914 году, с началом Первой мировой войны, Варбург пошёл добровольцем в немецкую армию и в течение 4 лет войны служил в кавалерии в уланском полку; имел звание старшего лейтенанта, получил ранение, защищая Фатерлянд на русском фронте, и был награждён Железным крестом. Варбургу понравилась военная служба, и в 1918 году обеспокоенный этим Альберт Эйнштейн написал Варбургу письмо, настаивая на возвращении для занятий наукой: «Вы один из самых обещающих молодых физиологов Германии… Ваша жизнь постоянно висит на волоске… Это ли не безумие? Неужели Вам не найдется замены?» Варбург прислушался к совету и вернулся в берлинскую лабораторию в должности профессора.

Работал в Берлин-Шарлоттенбурге, а с 1918 года — в Институте биологии имени кайзера Вильгельма в Берлине (Далем).

В 1923−1925 годах изучал обмен опухолевых тканей; подчеркнул значение интенсивного аэробного гликолиза как характерного признака обмена опухоли.

В конце 1920-х годов Варбург открыл дыхательный фермент цитохромоксидазу, катализирующую окислительные реакции на поверхности гранул, или митохондрий («энергетических станций» клетки). Применяя метод радиационной физики, в котором раствор комплекса фермент — кофермент освещается монохроматическим светом и получающийся образец абсорбции анализируется, Варбург выявил, что активным коферментом (органическим дополнительным фактором, необходимым для обеспечения нормальной активности фермента) цитохромоксидазы является молекула порфирина с атомом железа, действующим как переносчик кислорода. Данное наблюдение стало первой идентификацией активной группы фермента.

С 1930 года более 30 лет был директором Института физиологии клетки имени Макса Планка в Далеме.

Варбург выделил и кристаллизировал 9 ферментов анаэробного пути метаболизма глюкозы. Разработанный им спектрофотометрический метод был необходим для очистки ферментов. Совместно с У. Христианом изолировал два кофермента: флавинадениндинуклеотид (ФАД) и никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФ), которые участвуют в переносе водорода и электронов в окислительных реакциях, катализируемых желтыми ферментами, или флавопротеинами. Открытие НАДФ, который содержит никотиновую кислоту, выявило функцию витаминов как коферментов. Занявшись фотосинтезом, Варбург пытался определить, насколько эффективно растения превращают углекислый газ и воду в глюкозу и кислород. Используя количественные методы, разработанные в лаборатории отца, и при помощи своих новых методов Варбург выявил корреляцию между интенсивностью света в фотохимической реакции и скоростью фотосинтеза. Варбург установил, что поглощение 4-х световых квантов приводит к выработке одной молекулы кислорода и эффективность трансформации электромагнитной энергии в химическую составляет около 65 %. Изучая восстановление нитратов в зелёных растениях, Варбург открыл ферредоксин — переносчик электронов.

В 1931 году — лауреат Нобелевской премии в области физиологии и медицины за открытие природы и функций «дыхательных ферментов».

В 1932−1933 годах описал желтый дыхательный фермент и впервые осуществил кристаллизацию флавина («люмифлавин»).

В 1935−1937 годах — проводил работы, связанные с открытием водородпереносящего фермента и его коферментной части, содержащей никотинамид.

В 1936−1937 годах описал ферменты прямого окислительного превращения фосфорилированных гексоз с освобождением угольной кислоты.

В 1938 году изолировал и получил в кристаллическом виде флавинадениндинуклеотид, принимающий участие в качестве кофермента в построении ряда дегидрогеназ.

В 1939−1944 годах исследовал ряд промежуточных реакций брожения и гликолиза, описал кристаллическую энолазу, механизм торможения фторидами энолазной реакции, получил в кристаллическом виде мышечную альдолазу и другие ферменты.

Видимо, нацистами «мишлинге» Варбург считался «полезным евреем» («Wertvolle Juden»), известно, например, что Адольф Гитлер в 1941 году приказал ему продолжить исследования рака в Институте физиологии клетки. В сентябре 1942 года Варбурга прировняли к немцам. Надо полагать, нацисты хотели всё-таки получить лекарство от этой пугающей болезни (Гитлер очень опасался заболеть раком), и поступились в случае с Варбургом своими «принципами». О деятельности Варбурга во время Второй мировой войны известно немного; например, что его лаборатория была переведена на окраину Берлина, чтобы избежать бомбовых ударов.

Исследования посвящены проблемам клеточного дыхания и фотосинтеза, изучению аэробных и анаэробных превращений углеводов. Разработал манометрический метод изучения дыхания и гликолиза и применение оптических, спектроскопических методов исследования с использованием как видимой, так и ультрафиолетовой части спектра. Изобрёл аппарат для изучения клеточного дыхания. Изучал окислительно-восстановительные процессы в живой клетке. Разработал и усовершенствовал многие приборы и инструменты, методы исследования биологических объектов, широко используемые в химии и физиологии. Изучал обмен веществ в клетках опухолей, вопросы фотосинтеза и химии брожения. Исследовал железосодержащий дыхательный фермент. Открыл железоорганическую природу дыхательных клеточных ферментов. Применил спектроскопическое исследование и установил характерное изменение спектра при подавлении дыхания окисью углерода. Пытаясь выявить биохимические изменения, происходящие в процессе превращения нормальных клеток (с контролируемым ростом) в раковые (с неконтролируемым ростом), Варбург измерял скорость потребления кислорода, используя тканевые срезы. Варбург обнаружил, что, хотя нормальные и опухолевые клетки потребляют эквивалентные количества кислорода, последние в присутствии кислорода вырабатывают ненормально большое количество молочной кислоты (глюкоза в присутствии кислорода распадается до молочной кислоты в большинстве тканей). Варбург заключил, что опухолевые клетки чаще используют анаэробный путь метаболизма глюкозы и что в действительности нормальные клетки трансформируются в злокачественные из-за недостатка кислорода. Варбург наблюдал, что нормальное аэробное дыхание ингибируется такими веществами, как цианид. Варбург полагал, что подобные окружающие вещества были вторичными причинами рака, и поэтому настаивал на выращивании собственных продуктов питания без применения искусственных удобрений или пестицидов. Он считал, что причиной рака может быть загрязнение окружающей среды. Варбург говорил: «Рак, в отличие от других заболеваний, имеет бесчисленное множество вторичных причин возникновения. Но даже для рака, есть всего одна первичная причина. Грубо говоря, первопричина рака — это замена дыхания с использованием кислорода в теле нормальной клетки на другой тип энергетики — ферментацию глюкозы». Правда, позднее учёные пришли к выводу, что ведущей причиной онкологических заболеваний являются изменения на генетическом уровне.

Варбург не был женат; с 1919 года и до конца жизни дружил, и видимо вместе жил с Якобом Хейсом, который вёл его домашнее хозяйство.

Умер 1 августа 1970 года в Западном Берлине.

8 октября 1963 года, в день 80-тилетия Варбурга, Общество биохимии и молекулярной биологии начало присуждать Медаль Отто Варбурга.

Труды

• Uber den Stoffwechsel der Tumoren, B., 1926 (Hrsg.);
• tiber die katalytischen Wirkungen der lebendigen Substanz, B., 1928 (Hrsg.);
• Schwermetalle ais Wirkungs-gruppen yon Fermenten, B., 1946;
• Wasser-stoffiibertragende Fermente, B., 1948.

См. также

• Евреи в медицине
• Евреи — лауреаты Нобелевской премии