Арчибалд Хілл

Фотографія Арчибалд Хілл (photo Archibald Hill)

Archibald Hill

  • День народження: 26.09.1886 року
  • Вік: 90 років
  • Місце народження: Брістоль, Великобританія
  • Дата смерті: 03.06.1977 року
  • Громадянство: Великобританія
  • Оригінальне ім’я: Арчибалд Вівіен Хілл
  • Original name: Archibald Vivian Hill

Біографія

До 7 років Арчибалд навчався вдома матір’ю, потім, коли сім’я переїхала в околиці Вестон-супер-Маре, він вступив в невелику підготовчу школу. Наступний переїзд відбувся в 1899 р., на цей раз в Тивертон, Девоншир, і Х. готувався до вступу в коледж Блюнделла, де проявив великі здібності до математики. У школі він став членом дискусійного клубу і брав участь у легкоатлетичних змаганнях.

Ставши стипендіатом, Х. у 1905 р. вступив до Трініті-коледж у Кембриджі для вивчення математики. Він був блискучим студентом і закінчив курс навчання за два роки замість звичайних трьох років. До цього часу інтерес Х. до математики ослаб, і він звернувся за порадою до свого керівника, фізіологу Вальтеру Мореля Флетчера, який спільно з Фредеріком Гоулендом Хопкінсом проводив дослідження біохімічних властивостей м’яза жаби. Флетчер Х. запропонував зайнятися фізіологією, що, на його думку, більше відповідало інтелектуальним здібностям Х. Прийнявши рада Флетчера, Х. поринув у вивчення цієї науки, зробивши акцент на заняттях хімією і фізикою, і в 1909 р. завершив своє природне утворення, склавши іспити з відзнакою.

Після закінчення коледжу, отримавши стипендію Джорджа Генрі Льюїса, Г. почав працювати у фізіологічній лабораторії Кембриджа. Ж. Н. Ленглі, керівник лабораторії, Х. запропонував продовжити дослідження фізіологічних особливостей м’язи жаби, розпочаті Флетчером і Хопкінсом, які розглядали роль тепла у м’язовому скороченні. За допомогою термопари (приладу для вимірювання температури за допомогою реєстрації змін сили електричного струму) Г. встановив, що «механізм м’язового скорочення пов’язаний з процесом перетворення енергії хімічних реакцій в електричну енергію високого потенціалу».

В 1911 році, через рік після обрання його членом ради Трініті-коледжу, Х. вирушив до Німеччини, де познайомився з останніми досягненнями в області фізіології. Карл Бюркер з Тюбінгенського університету показав йому пристрій складних термопар, а від Фрідріха Пашена він дізнався, як вдосконалити конструкцію гальванометрів (приладів для вимірювання сили малих електричних струмів). Повернувшись через 4 місяці у Кембридж, Х. продовжив свої досліди, вивчаючи енергетичні трансформації, що відбуваються в м’язі. У наступні три роки його дослідження були сконцентровані на вимірюванні тепла, що виділяється при м’язових скороченнях і виробленої механічної роботи, а також на з’ясуванні взаємозв’язку отриманих даних з біохімічними аспектами м’язової активності.

Незабаром після того, як Х. став викладачем фізичної хімії в Кембриджі, вибухнула перша світова війна, Він добровольновступил в Кембриджський полк, отримавши звання капітана, а потім майора. Після закінчення його стипендиатства в Трініті-коледжі в 1916 р. йому була надана субсидія Королівського коледжу в Кембриджі. У цей же час Г. брав участь у здійсненні урядової програми в області вдосконалення зенітної артилерії. За цю роботу в 1918 р. він був нагороджений орденом. У тому ж році він був обраний дійсним членом лондонського Королівського товариства.

Після закінчення війни Х. продовжив свої дослідження фізіології м’язів в Кембриджі, але в 1920 р. залишив його, отримавши місце професора на кафедрі фізіології в Манчестерському університеті. Там в ході дослідів він підтвердило отримані раніше результати про те, що м’яз лапки жаби виділяє тепло під час обох фаз своєї активності. Виділення тепла раніше пов’язували тільки з моментом м’язового скорочення. Х. показав, проте, що тепло утворюється як у початковій фазі під час скорочення, так і у фазі відновлення.

Він також довів, що для утворення тепла в початковій фазі присутність кисню не є необхідним, в фазі ж відновлення, навпаки, наявність кисню обов’язково. Ще до досліджень Х. Флетчер і Хопкінс показали, що скорочення м’язу жаби утворюється молочна кислота, яка розкладається в присутності кисню. З урахуванням цих даних Х. вдалося зв’язати освіту початкової тепла з утворенням молочної кислоти з її похідних, а утворення тепла під час відновлення – з її окисленням і розкладанням.

З отриманих ним даних, які свідчать, що тепла, утвореного під час обох фаз скорочення, вистачає для окислення лише невеликої кількості молочної кислоти, випливало, що певна частина молочної кислоти зберігається потенційно невитраченою у її похідних. Г. проводив свої дослідження паралельно з експериментами німецько-американського біохіміка Отто Мейергофа, який встановив, що молочна кислота утворюється з глікогену, основного накопичувача вуглеводів в тканинах. Мейергоф також виявив, що лише невелика кількість молочної кислоти окислюється після скорочення та енергія, яка виділяється при окисленні, переводить залишок молочної кислоти назад в глікоген.

У 1923 р. Х. отримав нобелівську премію з фізіології і медицини «за відкриття в області теплоутворення в м’язах». Він розділив премію з Мейергофом. Після огляду результатів своїх робіт у Нобелівській лекції Х. звернув увагу аудиторії на дивовижну складність проблем фізіології м’язів і відзначив необхідність проведення подальших експериментів, які б охоплювали всі аспекти статики, динаміки і термодинаміки, а також підкреслив важливість створення і використання нових лабораторних інструментів.

В рік отримання Нобелівської премії Х. став професором фізіології в університетському коледжі в Лондоні. Через три роки він стає професором Лондонського королівського товариства. Повернувшись до вивчення м’язової активності у людини, він виявив, що більша частина молочної кислоти, утвореної в м’язі під час помірної навантаження, окислюється безпосередньо після її зняття і тому відбувається швидке відновлення м’язи. В період інтенсивного навантаження, однак, у м’язах накопичується велика кількість молочної кислоти, яка дифундує в кров та інші тканини організму. Оскільки для ресинтезу, або окислення, молочна кислота повинна дифундувати назад в м’язову тканину, для відновлення потрібно кілька годин.

Щоб описати дефіцит кисню і надлишок молочної кислоти в періоди сильного навантаження, Х. ввів термін «киснева заборгованість». Недолік кисню компенсується після зняття навантаження за рахунок глибокого дихання. Концепція Х. пояснила процеси, що відбуваються в організмі спортсмена в період сильного навантаження і подальше усунення кисневої заборгованості на стадії його відновлення. Деякі дослідження Х. були виконані в університеті корнелл в Ітаці, коли він читав лекції з хімії в 1927 р. В подальшій дослідницькій роботі Х. звернувся до вивчення механізму проведення нервових імпульсів і виявив, що вони також утворюють тепло.

При загостренні політичної ситуації в Німеччині він стає відвертим противником політики нацистів. У 1933 р., коли його колегу і друга Пашена звільняють з Університету в Тюбінгені і на його місце беруть Йоганнеса Штарка, прихильника нацистів, Г. виступив із звинуваченням уряду Гітлера в переслідуванні євреїв та інакомислячих вчених. У цьому ж році він брав участь в організації Товариства академічного сприяння (пізніше – Товариство захисту науки і освіти), члени якого допомагали знаходити притулок вченим, спасающимся від переслідування нацистів.

Зі зростанням загрози війни Х. відчував зростаючу нестачу часу. Він одночасно був членом Комітету з наукових досліджень у галузі протиповітряної оборони (Комітет Тизарда) і провідним спеціалістом у Центральній раді наукових і технічних працівників, займався питаннями ефективності участі англійських вчених у військових розробках. Після того, як Англія в 1939 р. оголосила війну Німеччині, лабораторія Х. була ліквідована, а сам він в наступному році став радником військового кабінету. Тоді ж він був обраний до парламенту від Кембриджського університету і через кілька днів був посланий в Вашингтон у складі дипломатичної делегації для обговорення питань військового співробітництва між Великобританією, США і Канадою. Крім цього, Х. став членом університетської стипендіальної комісії, Товариства підтримки вчених і Дорадчого комітету при департаменті наукових і економічних досліджень. В 1943…1944 рр. Х. був направлений в Індію з метою збору інформації для вироблення необхідних заходів щодо організації національних наукових і економічних досліджень. До кінця війни Г. провів реорганізацію своєї лабораторії в університетському коледжі. До своєї відставки наприкінці 1952 р. він продовжував дослідження з фізіології м’язів.

У 1913 р. Х. одружився на Маргарет Невіл Кейнс, сестрі англійського економіста Джона Мейнарда Кейнса. У них було два сини і дві дочки.

Г. помер 3 червня 1977 р. від ускладнень після вірусної інфекції.

«Х. був людиною традиційних смаків і звичок, – писав Бернард Кац у мемуарах про нього, – простим у своїх почуттях і щирим у дружніх стосунках, не переносять помпезності. Його настільною книгою була Біблія, він любив читати класику, особливо Редьярда Кіплінга і Марка Твена».

Х. був членом більш ніж 40 наукових товариств і отримав почесні ступені 17 університетів, включаючи Единбурзький, Оксфордський, Джонса Хопкінса та Колумбійський. Нагороджений Орденом Честі (1946) і медаллю Коплі лондонського Королівського товариства (1948), а також багатьма іншими медалями та преміями.