ميلفين كالفين

ميلفين إليس كالفن (8 أبريل 1911 - 8 يناير 1997) ^{[ 3 ]} كان عالم كيمياء حيوية أمريكيًا اشتهر باكتشافه دورة كالفن بالاشتراك مع أندرو بنسون وجيمس باشام . حاز على جائزة نوبل في الكيمياء عام 1961 "لأبحاثه حول استيعاب ثاني أكسيد الكربون في النباتات". ^{[ 4 ]} أمضى معظم مسيرته المهنية التي امتدت لخمسة عقود في جامعة كاليفورنيا، بيركلي .

ولد ميلفين كالفين في سانت بول، مينيسوتا ، وهو ابن إلياس كالفين وروز هيرويتز، ^{[ 5 ]} مهاجرين يهوديين من الإمبراطورية الروسية (المعروفة الآن باسم ليتوانيا وجورجيا).

انتقلت عائلة ميلفين كالفين في سن مبكرة إلى ديترويت بولاية ميشيغان، حيث أدار والداه متجرًا للبقالة لكسب عيشهما. وكان ميلفين كالفين يُرى غالبًا وهو يُشبع فضوله بتفحص جميع المنتجات المعروضة على رفوف المتجر.

بعد تخرجه من مدرسة سنترال الثانوية عام ١٩٢٨، ^{[ ٦ ]} التحق بكلية ميشيغان للتعدين والتكنولوجيا ( جامعة ميشيغان التكنولوجية حاليًا )، حيث حصل على أول درجة بكالوريوس في الكيمياء من الجامعة. ثم نال درجة الدكتوراه من جامعة مينيسوتا عام ١٩٣٥. وتحت إشراف جورج غلوكر، درس وكتب أطروحته حول ألفة الإلكترون للهالوجينات. دُعي للانضمام إلى مختبر مايكل بولاني كطالب ما بعد الدكتوراه في جامعة مانشستر . ركز خلال العامين اللذين قضاهما في المختبر على دراسة بنية وسلوك الجزيئات العضوية. في عام ١٩٤٢، تزوج من ماري جينيفيف جيمتيجارد، ^{[ ٥ ]} ورُزقا بابنتين، إيلين وكارول، وابن، نويل. ^{[ ٧ ]}

خلال زيارة لجامعة مانشستر، دعا جويل هيلدبراند ، مدير مختبر الإشعاع بجامعة كاليفورنيا، كالفن للانضمام إلى هيئة التدريس في جامعة كاليفورنيا، بيركلي. وبذلك أصبح أول خريج من خارج بيركلي يُوظف في قسم الكيمياء منذ أكثر من 25 عامًا. ^{[ 8 ]} ودعاه هيلدبراند إلى مواصلة أبحاث الكربون المشع لأن "الوقت قد حان". ^{[ 7 ]} استندت أبحاث كالفن الأصلية في جامعة كاليفورنيا، بيركلي، إلى اكتشافات مارتن كامين وسام روبن في الكربون-14 المشع طويل العمر عام 1940.

في عام ١٩٤٧، رُقّي إلى أستاذ للكيمياء ومديرًا لمجموعة الكيمياء الحيوية العضوية في مختبر لورانس للإشعاع . ضمّ الفريق الذي شكّله: أندرو بنسون ، وجيمس أ. باشام ، وآخرين. كُلِّف أندرو بنسون بإنشاء مختبر التمثيل الضوئي، الذي كان يهدف إلى اكتشاف مسار تثبيت الكربون خلال عملية التمثيل الضوئي. تمثّل الأثر الأكبر لهذا البحث في اكتشاف كيفية تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية. ^{[ ٧ ]} باستخدام نظير الكربون-١٤ كمتتبّع، رسم كالفن وأندرو بنسون وجيمس باشام المسار الكامل الذي يسلكه الكربون عبر النبات أثناء عملية التمثيل الضوئي ، بدءًا من امتصاصه كثاني أكسيد الكربون الجوي وصولًا إلى تحويله إلى كربوهيدرات ومركبات عضوية أخرى. ^{[ ٩ ]} تُعدّ هذه العملية جزءًا من دورة التمثيل الضوئي. أُطلق عليها اسم دورة كالفن-بنسون-باشام ، نسبةً إلى أعمال ميلفن كالفن وأندرو بنسون وجيمس باشام. ساهم العديد من الأشخاص في هذا الاكتشاف، لكن ميلفن كالفن كان له الفضل الأكبر في ذلك (انظر أدناه).

في عام 1963، مُنح كالفن لقب أستاذ البيولوجيا الجزيئية. كان مؤسسًا ومديرًا لمختبر الديناميكا الحيوية الكيميائية، المعروف باسم "البيت الدائري"، وفي الوقت نفسه مديرًا مشاركًا لمختبر بيركلي للإشعاع، حيث أجرى معظم أبحاثه حتى تقاعده عام 1980. في سنواته الأخيرة من البحث النشط، درس استخدام النباتات المنتجة للنفط كمصادر متجددة للطاقة. كما أمضى سنوات عديدة في اختبار التطور الكيميائي للحياة، وألف كتابًا عن هذا الموضوع نُشر عام 1969. ^{[ 10 ]}

صُمم المختبر الدائري المعروف باسم "البيت الدائري" لتسهيل التعاون بين الطلاب والعلماء الزائرين في مختبر كالفن. ^{[ 3 ]} وقد أُنشئ هذا المختبر انطلاقًا من فضول كالفن الذي لا يشبع، والذي دفعه إلى الإلمام بالعديد من المجالات وإدراك فوائد التعاون متعدد التخصصات. كانت المناقشات العلمية المفتوحة جزءًا أساسيًا من الحياة اليومية لطلابه، وكان يرغب في إنشاء مساحة مجتمعية تجمع بين مختلف العقول والمعارف. ولتحقيق ذلك في "البيت الدائري"، استضاف طلاب ما بعد الدكتوراه وعلماء زائرين من جميع أنحاء العالم. ^{[ 7 ]}

أسس كالفن مجتمعًا داخل المبنى الدائري شعر فيه الطلاب والموظفون أن بإمكانهم تحقيق كامل إمكاناتهم. واكتسبت مهاراته الإدارية شهرة واسعة، وأصبحت العديد من المنافذ العلمية الإبداعية تُقتدى بها اليوم. عُرف بلقب "سيد التمثيل الضوئي"، لكن هذا اللقب لا يُوفي حقه في وصف كيف أحدثت مهاراته التنظيمية والإدارية ثورة في المجتمع العلمي على جميع الأصعدة. ^{[ 7 ]}

بدأ اكتشاف دورة كالفن بالاستناد إلى الأبحاث التي أجراها سام روبن ومارتن كامين بعد توقف عملهما على نظير الكربون-14 إثر وفاة روبن عرضيًا في المختبر، وتورط كامين في مشاكل أمنية مع مكتب التحقيقات الفيدرالي ووزارة الخارجية. ورغم ذلك، كان إرنست لورانس، مدير مختبر الإشعاع، فخورًا بما أنجزاه، ورغب في مواصلة البحث، فقام هو وويندل لاتيمر، عميد كلية الكيمياء والهندسة الكيميائية، بتجنيد كالفن عام 1945. ^{[ 8 ]}

كان تركيز المختبر في البداية على تطبيقات الكربون-14 في الطب وتخليق الأحماض الأمينية الموسومة إشعاعيًا والمستقلبات البيولوجية لأغراض البحث الطبي. بدأ كالفن بتأسيس المختبر من خلال استقطاب كيميائيين أكفاء من مختبرات في جميع أنحاء البلاد. ثم استقطب أندرو بنسون، الذي سبق له العمل مع روبن وكامن في مجال التمثيل الضوئي والكربون-14، ليتولى إدارة هذا الجانب من المختبر. ^{[ 8 ]}

كانت النظرية السائدة بشأن إنتاج السكريات ومركبات الكربون المختزلة الأخرى هي أنها تُعتبر تفاعلاً ضوئياً. ولم تُدحض هذه النظرية بعد. بدأ بنسون بحثه بمواصلة عمله السابق بعزل ناتج تثبيت ثاني أكسيد الكربون في الظلام، _ثم قام بتبلور حمض السكسينيك المشع. وبالتزامن مع ذلك، عرّض الطحالب للضوء دون ثاني أكسيد الكربون _، ثم نقلها فوراً إلى قارورة مظلمة تحتوي على ثاني أكسيد الكربون، _ولاحظ  أن السكروز المشع لا يزال يتكون بنفس المعدل كما هو الحال عند السماح لعملية التمثيل الضوئي بالحدوث في ضوء نقي، مما أعطى دليلاً قاطعاً على وجود اختزال غير ضوئي لثاني أكسيد _{الكربون} . ^{[ 8 ]}

لكن ثمة مشكلة، إذ كان عليهم الآن تحديد الناتج الأول لتثبيت ثاني أكسيد الكربون _. ولتحقيق ذلك، بدأوا باستخدام تقنيات الاستشراب الورقي التي كان رائدها دبليو إيه ستيبكا. وقد مكّنهم هذا من تحديد أن الناتج الأول لتثبيت _ثاني أكسيد الكربون هو حمض الفوسفوجليسيريك ثلاثي الكربون (PGA)، وهو ناتج معروف منذ زمن طويل لتخمر الجلوكوز وفقًا للتفاعل الذي وصفه روبن وكامن قبل سنوات. ^{[ 8 ]}

بعد هذا الاكتشاف، عجز مختبر كالفن المنافس في جامعة شيكاغو عن تأكيده، ما أدى إلى هجومٍ شديد على أبحاث كالفن. ونتيجةً لذلك، نظّمت الجمعية الأمريكية لتقدّم العلوم ندوةً لتحديد أيّ المختبرين كان على صواب. ورغم ما واجهه كالفن وبنسون من مقاومة في المؤتمر، فقد تمكّنا من إقناع الحضور بموقفهما، فتمّ رفض الهجوم. ^{[ 8 ]}

بعد هذا التحديد الأولي، أمكن تحديد باقي مكونات سلسلة تحلل الجلوكوز، باستثناء اثنين، بناءً على سلوكها الكيميائي. كان المكونان المجهولان سكريات. لاحظ بنسون انفصالهما على مخططات كروماتوغرافيا الورق، وفحص تفاعليتهما، فأدرك أنهما كيتوزات. وبفضل تعاون جيمس أ. باشام، أُخضعت المركبات لتحلل اليودات. دفع تحديد نشاط بنسبة 14% في ذرة الكربون الكربونيلية في أحد السكريات باشام إلى توجيه اهتمامه نحو السكريات ذات سبع ذرات كربون. ومع ذلك، وعلى الرغم من إجراء العديد من الاختبارات الإضافية، لم يتمكن باشام من تحديد هوية هذين السكريين. ^{[ 8 ]}

أظهرت تجارب لاحقة أنه من خلال تقييد امتصاص _ثاني أكسيد الكربون ، يمكن زيادة مستوى ثنائي فوسفات الريبولوز. كان هذا مؤشرًا على أنه الجزيء المستقبل لثاني أكسيد الكربون _. على الرغم من أن آلية ذلك لم تكن واضحة في البداية، إلا أن كالفن تمكن من تحديد آلية سُميت لاحقًا بآلية الكربوكسيل الجديدة، والتي أدت إلى إكمال السلسلة في عام 1958. ^{[ 8 ]}

طوال حياته، خدم كالفن المجتمع في مناصب عديدة. فقد شغل منصب رئيس الجمعية الكيميائية الأمريكية، والجمعية الأمريكية لفسيولوجيا النبات، وقسم المحيط الهادئ التابع للجمعية الأمريكية لتقدم العلوم. إلى جانب ذلك، ترأس أيضًا لجنة العلوم والسياسة العامة في الأكاديمية الوطنية للعلوم. ^{[ 8 ]}

كان من أبرز إسهاماته في الخدمة العامة عمله مع وكالة ناسا. فبالتعاون معها، ساهم في وضع خطط لحماية القمر من التلوث البيولوجي القادم من الأرض، وحماية الأرض من التلوث القادم من القمر خلال مهمات أبولو. كما ساهم في وضع استراتيجيات لأفضل السبل لإعادة عينات من القمر، وكيفية البحث عن الحياة البيولوجية على الكواكب الأخرى. ^{[ 8 ]}

إلى جانب هذه الوظائف الخدمية، عمل أيضاً كموظف حكومي في الولايات المتحدة. شغل منصب عضو في اللجنة الاستشارية العلمية للرئيس من عام 1963 إلى عام 1966، وعمل في أعلى هيئة استشارية لوزارة الطاقة، وهي المجلس الاستشاري لأبحاث الطاقة. ^{[ 8 ]}

وأخيرًا، عمل في العديد من اللجان الدولية ولدى العديد من المنظمات الدولية بما في ذلك اللجنة المشتركة المعنية بالنشاط الإشعاعي التطبيقي التابعة للاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية، واللجنة الأمريكية التابعة للاتحاد الدولي للكيمياء الحيوية، ولجنة الفيزياء الحيوية الجزيئية التابعة للمنظمة الدولية للفيزياء الحيوية البحتة والتطبيقية ^{[ 8 ].}

في برنامجه التلفزيوني التاريخي عن علم النبات الذي عُرض على قناة بي بي سي عام ٢٠١١ ، انتقد تيموثي ووكر ، مدير حديقة جامعة أكسفورد النباتية ، معاملة كالفن لأندرو بنسون ، مدعيًا أن كالفن حصل على الفضل في عمل بنسون بعد فصله، وأنه أغفل ذكر دور بنسون عند كتابة سيرته الذاتية بعد عقود. ^{[ ١١ ]} وقد ذكر بنسون نفسه أيضًا أنه طُرد من قبل كالفن، واشتكى من عدم ذكره في سيرته الذاتية. ^{[ ١٢ ]}

1954 - تم انتخابه لعضوية الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة ^{[ 13 ]}

1955 - حصل على جائزة المئوية ^{[ 14 ]}

1958 - انتُخب عضواً أجنبياً في الأكاديمية الملكية الهولندية للفنون والعلوم

1958 - انتُخب لعضوية الأكاديمية الأمريكية للفنون والعلوم ^{[ 15 ]}

1959 - انتُخب عضواً في الأكاديمية الألمانية للعلوم ليوبولدينا

1960 - انتُخب لعضوية الجمعية الفلسفية الأمريكية ^{[ 16 ]}

1961 - حصل ملفين كالفن على جائزة نوبل في الكيمياء "لأبحاثه حول استيعاب ثاني أكسيد الكربون في النباتات".

1964 - حصل على ميدالية ديفي من الجمعية الملكية

1971 - درجة الدكتوراه الفخرية في القانون (LL.D.) من كلية ويتير ^{[ 17 ]}

1978 - ميدالية بريستلي من الجمعية الكيميائية الأمريكية

ظهر كالفن على غلاف إصدار عام 2011 من مجموعة طوابع البريد الأمريكية الخاصة بالعلماء الأمريكيين، إلى جانب آسا غراي ، وماريا غوبرت ماير ، وسيفيرو أوتشوا . وكان هذا الإصدار الثالث في السلسلة، بعد أن صدر الإصداران الأولان في عامي 2005 و2008.

حصل كالفن على 13 درجة فخرية أخرى.

• قائمة الحائزين اليهود على جائزة نوبل

• ميلفن كالفن على موقع Nobelprize.org، بما في ذلك محاضرة نوبل، 11 ديسمبر 1961، مسار الكربون في عملية التمثيل الضوئي
• خطاب وشهادة تقدير من غلين سيبورغ وأندرو بنسون، نُشرت على موقع ميمز/مكالفن.html
• بحث حول استيعاب ثاني أكسيد الكربون في النباتات في Wayback Machine (تمت أرشفته في 22 فبراير 2007)
• مذكرات سيرة ذاتية بقلم جلين سيبورغ وأندرو بنسون
• براءة الاختراع الأمريكية رقم 4427511، ميلفن كالفن - طريقة نقل الإلكترون المحفز ضوئيًا
• مقالة موسوعة بريتانيكا
• بيان صحفي صادر عن خدمة البريد الأمريكية: الاحتفال بالعلماء الأمريكيين. بيان صحفي لتصميمات الطوابع الجديدة الدائمة التي تحمل صورة ميلفين كالفين.
• السيرة الذاتية للأكاديمية الوطنية للعلوم