Дороти Мэри Кро́уфут-Хо́джкин (, Дороти Ходжкин; 12 мая 1910, Каир — 29 июля 1994) — британский (английский) , , , и . Лауреат Нобелевской премии по химии (1964) («за определение с помощью рентгеновских лучей структур биологически активных веществ») - доныне единственная британская женщина, получившая Нобелевскую премию в области наукиhttps://www.aps.org/archives/publications/apsnews/202206/fara.cfm.
Член Лондонского королевского общества (с 1947), иностранный член Академии наук СССР (1976).
Биография
Семья и детство Дороти Мэри Кроуфут-Ходжкин родилась 12 мая 1910 года в Каире в семье филолога и археолога Египетской службы образования Джона Кроуфута (1873—1959) и Грейс Мэри (1877—1957). Мать — Грейс Мэри (Молли), урождённая Худ, помогала организовывать своему мужу деревенские школы в Египте, ездила с ним во многие экспедиции. Она обладала разносторонними интересами; в частности, она кроме благотворительности занималась ботаникой и собрала большие коллекции флоры Судана, сделала множество ботанических рисунков, которые сейчас находятся в Королевских ботанических садах Кью (Kew). Помимо этого она увлекалась плетением, была международным экспертом по древнему текстилю.
Ранее детство Дороти провела в Египте, ежегодно приезжая в Англию лишь на несколько месяцев, пока не началась Первая мировая война (на фронтах которой погибли четыре брата её матери): опасаясь возможного нападения со стороны турецкой армии, в 1918 году её родители перебрались в Хартум (Судан), где родилась их четвёртая дочь Диана, а Дороти оставили учиться в Великобритании на попечении бабушки и дедушки в Уортингеме, графство Суссекс.
Школа и раннее образование После войны, в 1918 году, сестры Кроуфут вместе с матерью поселились в Линкольне (графство Линкольншир) и в течение года Дороти и сестра Джоан изучали историю, географию и литературу под руководством своей матери. В 11 лет она поступила в школу имени сэра Джона Лемана, где ей преподавал химию Крис Дили, выпускник Манчестерского университета. Уже тогда Дороти проявляла большой интерес к естественным наукам, особенно к химии. Мать поощряла научные интересы Дороти и позволяла проводить эксперименты дома. В 15 лет она подарила Дороти несколько книг сэра У. Брэгга, написанные на основе Рождественских лекций Королевского института («О природе вещей», «Старые профессии и новые знания»). Из них Дороти почерпнула свои первые знания о кристаллической структуре вещества и рентгеновской дифракции. Помимо этого, Дороти также изучала «Основы биохимии» Парсонса.
В 1922 году Дороти и ее сестра Джоан были отправлены навестить родителей. Там Дороти встретилась с доктором А. Ф. Джозефом — химиком, близким другом отца Дороти, работающим в «Welcome Laboratories». В 1924 году во время очередного визита А. Ф. Джозеф помог Дороти выполнить свои первые химические эксперименты по количественному анализу минералов в садовом песке. Занятия с А. Ф. Джозефом и визиты Дороти в его лабораторию укрепили ее интерес к науке. Она прочла о дифракции рентгеновских лучей в кристаллах из книги для школьников «О природе вещей» Нобелевского лауреата по физике Уильяма Генри Брэгга. Отец Дороти полагал, что его дети должны посещать местные суданские школы, поэтому она осталась в местном Parents National Educational Union Class. Курс химии в это заведении начинался с выращивания кристаллов, что очень увлекало Дороти.
С 1926 года её отец перевёлся в Палестину работать директором Британской школы археологии в Иерусалиме. Дороти навестила отца и смогла поучаствовать в раскопках разрушенного землетрясением греко-византийского города Джераш в Трансиордании (ныне Иордания). Она восторгалась древними мозаичными тротуарами и делала подробные зарисовки. Однако интерес к археологии не отвлёк ее от химии и она решила изучать рентгеновскую кристаллографию.
В выпускном классе она заняла первое место в Англии на экзамене по сертификату школы. Дороти успешно сдала экзамен в College Entance и в 1928 году отправилась в Сомервилль-колледж Оксфордского университета для изучения химии.
Университетская жизнь
Оксфордский университет В первый год университета она посетила несколько лекции по кристаллографии доктора Баркера — старейшего лектора по минералогии. Он убедил ее отложить на год обучение кристаллографии для более детального изучения химии. К сожалению, вскоре он умер, и она стала посещать лекции Роберта Робинсона, выдающегося химика-органика, ставшего в 1947 году Нобелевским лауреатом за исследование биологически активных веществ. В Оксфордском университете того времени преподавала целая плеяда великих учёных. В частности, на Дороти оказали огромное влияние сэр Эрнест Резерфорд, Нильс Бор, Питер Дюбуа. Также она посещала лекции Джона Десмонда Бернала о металлическом состоянии вещества и рентгеновской кристаллографии. В тот период жизни, помимо учёных, большое влияние на Дороти оказали Элизабет Уодсворт и Марджери Фрай, близкие друзья семьи, бывшие квакерами. Их культуру и ценности Дороти сохраняла длительное время.
Дороти закончила первую часть образования с высшими оценками. У неё было несколько вариантов для продолжения учёбы и она выбрала кристаллографию. В этом ее поощряла доктор Полли Портер — научный сотрудник Сомервилль-колледжа, которая много лет трудилась над описанием, классификацией и каталогизацией кристаллов.
Одной из первых работ Ходжкин стало исследование кристаллической структуры галогенидов диметилталлия под руководством своего первого наставника Фредди Брюэра. После выполнения синтеза различных галогенидов и долгих попыток получить качественные кристаллы она установила, что наилучшим образом кристаллизуются бромиды диметилталлия. Несмотря на то что на заре рентгеновских методов исследования вещества учёные ещё не владели достаточным математическим аппаратом для полного описания полученных структур
Дороти смогла сделать вывод о том, что ионы таллия и брома располагаются как в решётке хлорида натрия (гранецентрированная решётка). Работа Ходжкин была качественной (современное исследование структуры предполагает расчёт положений атомов по интенсивности амплитуды рассеяния), поэтому никакого конкретного вывода относительно расположения метильных групп в молекуле сделано не было. Однако это исследование Ходжкин примечательно тем, что оно стала первым рентгеноструктурным исследованием связи «металл — углерод». Спустя 27 лет эта студенческая работа поможет ей в фундаментальном исследовании по расшифровке структуры коэнзима B12. В 1929 году Дороти взялась за изучение трудов Фарадеевского общества, а именно работ Брэггов, В. Гольдшмидта, К. Лонсдейл и Дж. Д. Бернала. Эти работы вдохновили Дороти и предопределили новый виток в ее научной жизни. Ее наставник Фредди Брюэр поручил ей работать с недавно назначенным научным сотрудником, специалистом в области рентгеновской кристаллографии Тини Пауэлом, только что создавшим исследовательскую лабораторию. Под его руководством Дороти начала специализироваться в области рентгеноструктурного анализа, а летом стажировалась в лаборатории одного из основоположников кристаллохимии Виктора Гольдшмидта в Гейдельберге.
Карьера и личная жизнь
Установление структуры стеролового ядра Окончив Сомервилль-колледж в 1932 году, Дороти не знала, чем заняться дальше. По совету профессора Т. М. Лоури, Дороти отправилась в лабораторию уже упоминавшегося Дж. Бернала (Кембриджский университет). Там она начала работу в области кристаллографии стеролов (они же стерины), параллельно исследуя белки и аминокислоты. В начале лета 1933 года биохимик из Оксфорда Гленн Милликан привёз Берналу кристаллы фермента пепсина. Изучая кристаллы под поляризационным микроскопом, было обнаружено, что при удалении из маточного раствора кристаллы теряют двойное лучепреломление. Одновременно с этим было обнаружено, что сухие кристаллы почти прозрачны для рентгеновского излучения, в то время как во влажном состоянии они давали хорошую дифракционную картину. Эти первые попытки получения дифрактограмм пепсина обеспечили решающие достижения на раннем этапе исследований в области рентгеноструктурного анализа кристаллов глобулярных белков.
Вместе с Берналом они смогли вывести структуру стерина («длинные молекулы», по их гипотезе), однако их представления противоречили химическим свойствам стеринов. Для устранения разногласия было решено определить структуру при помощи рентгеновской дифракции с привлечением минимума химической информации. Для этого она вместе с Дж. Берналом провела кропотливую работу, изучив целый ряд родственных производных стерола (холестерин, эргостерол, пирокальциферол, андростерон и т. п.). Анализ полученных структур привёл к однозначному выводу о неверности первоначально предположения Бернала о структуре соединений, содержащих стероловое ядро, как о «вытянутой молекуле». Теперь, напротив, казалось более разумным предположить наличие особой системы нескольких сочленённых циклов во всех этих молекулах.
Дж. Д. Бернал, бывший член Коммунистической партии, оказал на Дороти Кроуфут большое научное и политическое влияние (впоследствии она будет активно выступать против социального неравенства и с 1976 по 1988 год возглавит антивоенное Пагуошское движение учёных). Известно, что у Дороти Ходжкин и Дж. Бернала был роман.
Во время работы в Кембриджском университете Дороти получила двухлетнее предложение на исследовательскую работу в своём родном университете — Сомервилль-колледже (Оксфорд). Ей было трудно расстаться с прежним местом и вернуться обратно, поэтому один год Ходжкин провела в Кембридже, а другой в Оксфорде. В 1934 г. она все же осталась в Сомервилль-колледже в Оксфорде и организовала при поддержке Р. Робинсона исследовательскую группу, где она изучала инсулин, холестерин и стерин.
Семья и дети В 1937 году Кроуфут вышла замуж за Томаса Лайонела Ходжкина, коммуниста и историка-африканиста марксистского толка, родственника врача Томаса Ходжкина и будущего (с 1961 года) советника первого президента независимой Ганы Кваме Нкрумы. Из-за собственной политической активности и членства в коммунистической партии мужа Дороти Кроуфут-Ходжкин был в 1953 году запрещён въезд в США.
Дороти была счастлива в браке, давшем четверых детей. Первый ребёнок, Люк, родился в 1938 году. Вскоре у Дороти возник абсцесс груди и после приступов лихорадки развился ревматоидный артрит, впоследствии ставший хроническим. Второй ребёнок, Элизабет, родилась в 1941 году.
Исследование структуры холестерина В том же 1937 году Дороти Кроуфут-Ходжкин Получила докторскую степень в Оксфорде в 1937 году за анализ кристаллов йодхолестерина. Именно йодхолестерин был выбран для исследовании неслучайно. Атом йода, как самый тяжёлый в молекуле, являлся своеобразной «реперной точкой», от которой удобно было отталкиваться при изучении основного скелета молекулы (проще говоря, его было легко идентифицировать в обилии спектральной информации, которую дают сложные молекулы, подобные стеринам). В то время расчёт структур проводился при помощи вычисления так называемой функции Патерсона и последующим составлении двумерных карт электронной плотности. Это помогло определить расположение всех атомов в молекуле, однако стереохимические данные, особенно важные для характеризации биологической молекулы, можно было получить только при помощи трёхмерных карт, составление которых представляло невероятно трудную задачу в то время. Дороти, не проводя сложных расчётов, все же смогла при помощи специальных подходов окончательно установить все, в том числе стереохимические, особенности строения стеринового ядра. По словам У. Г. Брэгга, эта работа — отличное применение физического метода к определению сложных пространственных структур в органической химии.