Личность

Михаил Семенович Цвет

К 140-летию со дня рождения выдающегося российского ученого, биолога и химика

Научные достижения, изобретения и открытия нередко проходят тернистый и продолжительный путь, прежде чем становятся достоянием человечества, незаменимым как для дальнейшего прогресса науки, так и для практической деятельности. Их авторы удостаиваются признания лишь через многие десятилетия, часто после смерти. В истории науки бывали случаи, когда результаты исследований или изобретения достигались фактически одновременно несколькими учеными, однако по разным причинам некоторые из них долго оставались в тени. Хрестоматийные примеры – открытие закона сохранения вещества Лавуазье и Ломоносовым, изобретение радио Маркони и Поповым. Этих превратностей научной судьбы не избежал замечательный российский ученый, биолог и химик Михаил Семенович Цвет.

Он родился 140 лет назад 19 мая 1872 г. в Италии в семье русского и итальянки. Школьное образование получил в Швейцарии. Сначала в колледже в Лозанне, потом в гимназии в Женеве. Проявлял большой интерес к биологии, химии и физике. По окончании гимназии в 1891 г. поступил в Женевский университет. В студенческие годы занимался исследованиями в лаборатории ботаники, что позволило ему почти сразу по окончании университета в 1896 г. защитить диссертацию на степень доктора естественных наук.

В 1897 г. М.С. Цвет переехал на историческую родину отца – в Россию, где поступил на работу в Санкт-Петербургскую биологическую лабораторию, основанную за год до этого знаменитым П.Ф. Лесгафтом. Одновременно он сотрудничал в лаборатории академика А.С. Фаминицына. В 1900 г. Цвет был избран членом Санкт-Петербургского общества естествоиспытателей (впоследствии был членом аналогичного общества в Варшаве).

В январе 1902 г. Цвет получил должность ассистента в Варшавском университете. В Варшаве (тогда в составе Российской империи) начался самый плодотворный период его научной и педагогической деятельности. Вскоре он стал доцентом университета; в 1907 г. был избран на должность профессора ботаники и агрономии Варшавского ветеринарного института, а в 1902 г. – профессора ботаники и микробиологии Варшавского политехнического института.

Главной сферой научных интересов Цвета было изучение хромофиллов (пигментов) растительного, а впоследствии и животного мира, в частности, зеленого пигмента растений – хлорофилла. Хлорофилл играет ключевую роль в процессе фотосинтеза: поглощает углекислый газ и выделяет кислород, обеспечивая его содержание в атмосфере (является «легкими планеты»). Фотосинтез лежит в основе существования живой природы. В 1903 г. Цвет впервые установил универсальность структуры хлорофилла в растительном мире. Он считал, что существуют два типа хлорофилла: A и B. До этого ученые считали, что в каждом растении существует свой тип хлорофилла, например дубовый, березовый, папоротниковый, одуванчиковый и т.д. Открытие универсальности строения хлорофилла позволило в дальнейшем сделать вывод о единообразии процесса фотосинтеза во всем растительном мире.

К сожалению, М.С. Цвет недостаточно информировал научную общественность о своем открытии: доклады и статьи только в трудах Санкт-Петербургского и Варшавского обществ естествоиспытателей. Поэтому все лавры достались немецкому химику Рихарду Вильштеттеру, занимавшемуся аналогичными исследованиями в 1905-1907 гг. В 1915 г. последний получил Нобелевскую премию по химии «За исследования красящих веществ растительного мира, особенно хлорофилла».

В 1910 г. Цвет защитил в Варшавском университете вторую докторскую диссертацию – теперь на степень доктора ботаники «Хромофиллы в растительном и животном мире», в которой подвел итоги своих исследований в этой области. Диссертация была издана небольшим тиражом отдельной книгой, за которую Академия наук наградила М.С. Цвета «Большой премией А.Н. Ахматова».

Изучение хромофиллов, в частности хлорофилла, Цвет осуществил при помощи изобретенного им в 1901 г. принципиально нового и сравнительно простого метода, названного им «метод хроматографической адсорбции». Создание и разработка этого метода является главным достижением его научной деятельности. Сущность метода состоит в следующем.

Изучаемый раствор смеси веществ пропускают сверху вниз через стеклянную трубку (колонку), наполненную адсорбентом. При этом отдельные компоненты смеси располагаются на адсорбенте последовательными слоями (кольцами). Порядок расположения колец сверху вниз соответствует убывающему сродству веществ к адсорбенту: наиболее сильно адсорбирующиеся вещества из смеси поглощаются верхним слоем адсорбента; менее сильно – более низким слоем, еще слабее адсорбирующиеся по сравнению с первыми двумя компонентами слои располагаются еще ниже и т. д. Наиболее слабо адсорбирующееся вещество помещается в самом низу колонки. Если вещества в смеси были окрашены, то каждый слой приобретает определенный цвет. Затем каждый слой колонки отдельно от другого выливают из нее по очереди в отдельную посуду и извлекают специальными приемами (элюция) адсорбировавшееся в нем вещество. Вначале метод хроматографической адсорбции, как показывает его название, применялся для разделения только окрашенных веществ, но затем, путем использования специальных приемов, он был распространен на бесцветные вещества.

Хроматографическая адсорбция обеспечивает наиболее полное, по сравнению с другими методами, разделение смеси веществ на составляющие компоненты, делая их доступными для дальнейшего изучения. В основе метода лежат законы адсорбции. Разница в адсорбционной способности веществ гораздо более чувствительна к небольшим различиям в строении их молекул, чем другие физико-химические константы, например, температура плавления или кипения.

К большому сожалению, метод Цвета был недооценен современниками и не применялся за пределами его лаборатории. Причиной тому была недостаточная информация о нем, несмотря на премирование книги Цвета Академией наук в 1911 г.; публикация его работ в основном в малотиражных российских изданиях, а также отрицательный отзыв о методе упомянутого выше знаменитого Вильштеттера. Здесь уместно сообщить, что для исследования хлорофилла Вильштеттеру с помощниками потребовалось переработать свыше двух тонн крапивы, тогда как Цвету его метод позволил ограничиться полутора десятками литров спиртового раствора. Труды Цвета и его метод были забыты более двух десятилетий.

Профессор М. С. Цвет был прекрасным лектором. Аудитории, в которых он выступал, всегда были переполнены. Он пользовался большим уважением сотрудников и студентов как требовательный, но справедливый и доброжелательный человек.

В 1915 г. во время Первой мировой войны перед оставлением российскими войсками Варшавы Цвет вместе с политехническим институтом был эвакуирован в Нижний Новгород, но восстановить на новом месте свою лабораторию ему не удалось. С 1917 г. он преподает в Юрьевском, ныне Тартуском (Эстония) университете; однако начавшаяся гражданская война вынудила его в 1918 г. переехать в г. Воронеж. Там в должности профессора он работал в университете. Михаил Семенович Цвет умер от болезни и голода 26 июня 1919 г. в возрасте 47 лет.

Только в 1931 г. метод хроматографической адсорбции Цвета воскрес из небытия. Он был успешно использован при изучении растительных каратиноидов (из которых образуется витамин А). Это исследование привлекло внимание ученых Европы и США. Метод Цвета быстро получил широкое распространение благодаря своей гениальности и простоте. Число научных работ с его использованием нарастало лавинообразно: только за первое десятилетие были опубликованы сотни статей, защищены десятки диссертаций, написан ряд диссертаций и обзоров. Методом Цвета были осуществлены научные открытия, за которые шесть исследователей были удостоены Нобелевской премии.

Было разработано несколько модификаций метода Цвета: хроматография на бумаге, в тонком слое, ионообменная и газожидкостная.

В Советском Союзе метод хроматогрофической адсорбции начал использоваться только в первые послевоенные годы. В 1946 г. на кафедре биохимии Ленинградского университета автор настоящей статьи впервые применил метод Цвета для изучения и очистки советского пенициллина. Предварительные результаты были опубликованы в 1947 г. в журнале Академии наук СССР «Микробиология», но обстоятельства не позволили закончить исследование.

В настоящее время классический метод Цвета и его модификации широко применяются как в научных исследованиях, так и на практике в различных областях производства. Метод позволяет определять степень однородности химических соединений, идентичность различных веществ, их молекулярную структуру, производить очистку веществ от примесей, осуществлять контроль продукции и т. д. Он используется в химической, нефтеперерабатывающей, фармацевтической, пищевой, атомной (разделение смеси изотопов редкоземельных элементов) и других отраслях промышленности; применяется при опреснении морской воды и очистке воды от жесткости.

«Ему было дано открыть хроматографию, разделяющую молекулы и объединяющую людей» – эти слова были выгравированы на памятнике Михаилу Семеновичу Цвету, установленному на его могиле в Воронеже в 1992 г. – через 73 года после его смерти!

Автор – кандидат биологических наук.

г. Кобленц