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Melvin Ellis Calvin (8 de abril de 1911, Saint Paul, Minnesota, EE. UU. – 8 de enero de 1997, Berkeley, California, EE. UU.) fue un bioquímico estadounidense y miembro de la Academia Nacional de Ciencias en Washington. También fue miembro extranjero de la Real Sociedad de Londres y miembro honorario de muchas academias de ciencias y sociedades extranjeras. Fue galardonado con el Premio Nobel de Química en 1961.
Infancia y educación
Melvin Calvin nació en St. Paul, Minnesota, hijo de Elias Calvin y Rose Herwitz, inmigrantes judíos del Imperio Ruso (ahora Lituania y Georgia).
A temprana edad, la familia de Melvin Calvin se trasladó a Detroit, Míchigan, donde sus padres tenían una tienda de comestibles para ganarse la vida. A menudo, Melvin Calvin se le encontraba explorando su curiosidad al examinar todos los productos que llenaban sus estantes. Rápidamente se dio cuenta de la importancia de la química en los productos cotidianos y en nuestras vidas diarias.
Estudios superiores
Después de graduarse de la Escuela Secundaria Central en 1928, continuó sus estudios en el Colegio de Minería y Tecnología de Míchigan (ahora conocido como la Universidad Tecnológica de Míchigan), donde obtuvo la primera Licenciatura en Ciencias en Química de la escuela. Luego, obtuvo su doctorado en la Universidad de Minnesota en 1935.
Bajo la mentoría de George Glocker, estudió y escribió su tesis sobre la afinidad electrónica de los halógenos. Fue invitado a unirse al laboratorio de Michael Polanyi como estudiante postdoctoral en la Universidad de Manchester. Los dos años que pasó en el laboratorio se centraron en el estudio de la estructura y el comportamiento de las moléculas orgánicas. En 1942, se casó con Marie Genevieve Jemtegaard, y tuvieron tres hijas, Elin, Sowie y Karole, y un hijo, Noel.
Carrera investigativa de Calvin
Durante una visita a la Universidad de Manchester, Joel Hildebrand, director del Laboratorio de Radiación de la Universidad de California, invitó a Calvin a unirse al cuerpo docente de la Universidad de California, Berkeley. Esto lo convirtió en el primer graduado de Berkeley no contratado por el departamento de química en más de 25 años. Lo invitó a avanzar en la investigación sobre el carbono radioactivo porque «ahora era el momento». La investigación original de Calvin en UC Berkeley se basó en los descubrimientos de Martin Kamen y Sam Ruben sobre el carbono-14 radioactivo de larga duración en 1940.
En 1947, fue ascendido a profesor de química y director del grupo de Química Bio-Orgánica en el Laboratorio de Radiación Lawrence. El equipo que formó incluía a Andrew Benson, James A. Bassham y otros. Andrew Benson se encargó de establecer el laboratorio de fotosíntesis. El propósito de este laboratorio era descubrir la ruta de la fijación de carbono a través del proceso de fotosíntesis.
Descubrimiento del ciclo de Calvin
El descubrimiento del ciclo de Calvin partió de la investigación realizada por Sam Ruben y Martin Kamen, después de que su trabajo con el isótopo de carbono-14 llegara a su fin debido a la muerte accidental de Ruben en el laboratorio y a que Kamen se viera en problemas por infracciones de seguridad con el FBI y el Departamento de Estado. A pesar de esto, Ernest Lawrence, director del Laboratorio de Radiación, estaba orgulloso del trabajo que habían realizado y quería que la investigación continuara. Por lo tanto, junto con Wendell Latimer, el Decano de Química e Ingeniería Química, reclutó a Calvin en 1945.
El enfoque original del laboratorio estaba en las aplicaciones del carbono-14 en medicina y en la síntesis de aminoácidos radioetiquetados y metabolitos biológicos para la investigación médica. Calvin comenzó a establecer el laboratorio reclutando a destacados químicos de laboratorios en todo el país. Luego reclutó a Andrew Benson, quien había trabajado previamente con Ruben y Kamen en fotosíntesis y C-14, para encargarse de ese aspecto del laboratorio.
La teoría predominante sobre la producción de azúcares y otros compuestos de carbono reducido los consideraba una «reacción de luz». Esta teoría aún no se había refutado. Benson comenzó su investigación continuando su trabajo anterior con el aislamiento del producto de la fijación oscura del CO2 y luego cristalizando el ácido succínico radioactivo.
Esto, junto con la exposición de las algas a la luz sin CO2 y luego su transferencia inmediata a un matraz oscuro que contenía CO2, y la observación de que la sacarosa radioactiva seguía formándose a la misma velocidad que cuando se permitía que la fotosíntesis se llevara a cabo en plena luz, proporcionó evidencia definitiva de que había una reducción no fotoquímica del CO2.
Sin embargo, surgió un problema, ahora necesitaban determinar el primer producto de la fijación del CO2. Para hacerlo, comenzaron a utilizar técnicas de cromatografía en papel pioneras de W.A. Stepka. Esto les permitió determinar que el primer producto de la fijación del CO2 era el ácido 3-fosfoglicérico de tres carbonos (PGA). Un producto conocido desde hace mucho tiempo en la fermentación de la glucosa, según la reacción descrita años atrás por Ruben y Kamen.
Después de este descubrimiento, el laboratorio rival de Calvin en la Universidad de Chicago no pudo confirmar el hallazgo y, por lo tanto, lanzó un fuerte ataque a la literatura de Calvin. Esto condujo a un simposio patrocinado por la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia para determinar cuál laboratorio tenía razón. A pesar de la resistencia en la conferencia, Calvin y Benson lograron convencer al público de su posición y el ataque fue desestimado.
Tras esta primera identificación, los miembros restantes de la secuencia glucolítica, a excepción de dos, pudieron ser identificados según su comportamiento químico. Los dos componentes desconocidos eran azúcares. Benson, al notar su separación en los cromatogramas de papel y examinar sus reactividades, se dio cuenta de que eran cetosas.
Adentrándose en la fotosíntesis
Gracias a la colaboración de James A. Bassham, los compuestos pudieron ser sometidos a degradación con periodato. La identificación de un 14% de actividad en el carbono carbonílico de uno de los azúcares hizo que Bassham dirigiera su atención hacia los azúcares de siete carbonos. A pesar de varias pruebas adicionales, Bassham no pudo determinar las identidades de estos dos azúcares.
Experimentos posteriores mostraron que al restringir la captación de CO2 se podía aumentar el nivel de ribulosa bifosfato, lo que indicaba que era la molécula aceptora del CO2. Aunque el mecanismo para esto no fue inmediatamente evidente, Calvin pudo determinar lo que más tarde se llamó el mecanismo de carboxilación novedoso, que llevaría a la finalización de la serie en 1958.
El mayor impacto de la investigación fue descubrir la forma en que la energía lumínica se convierte en energía química. Utilizando el isótopo carbono-14 como trazador, Calvin, Andrew Benson y James Bassham mapearon la ruta completa que sigue el carbono a través de una planta durante la fotosíntesis, desde su absorción como dióxido de carbono atmosférico hasta su conversión en carbohidratos y otros compuestos orgánicos.
El proceso es parte del ciclo de la fotosíntesis. Recibió el nombre de Ciclo Calvin–Benson–Bassham, en honor al trabajo de Melvin Calvin, Andrew Benson y James Bassham. Hubo muchas personas que contribuyeron a este descubrimiento, pero en última instancia, Melvin Calvin lideró el camino.
En 1963, Calvin recibió el título adicional de Profesor de Biología Molecular. Fue el fundador y director del Laboratorio de Biología Química Dinámica, conocido como el «Roundhouse», y simultáneamente Director Asociado del Laboratorio de Radiación de Berkeley, donde llevó a cabo gran parte de su investigación hasta su jubilación en 1980. En sus últimos años de investigación activa, estudió el uso de plantas productoras de aceite como fuentes renovables de energía. También pasó muchos años investigando la evolución química de la vida y escribió un libro sobre el tema que se publicó en 1969.
RoundHouse
El laboratorio circular conocido como el «Roundhouse» fue diseñado para facilitar la colaboración entre estudiantes y científicos visitantes en el laboratorio de Calvin. Se creó porque Calvin tenía una curiosidad insaciable que lo impulsó a estar bien versado en muchas disciplinas y reconocer los beneficios de la colaboración interdisciplinaria.
La discusión científica abierta era una parte importante de la vida cotidiana de sus estudiantes y quería crear un espacio comunitario donde se reunieran todo tipo de mentes y conocimientos. Para facilitar esto en el «Roundhouse», trajo estudiantes posdoctorales y científicos invitados de todo el mundo.
La comunidad que Calvin creó en el «Roundhouse» era un lugar donde los estudiantes y miembros del personal sentían que realmente podían alcanzar su potencial. Calvin se hizo conocido por sus habilidades de gestión, que sirvieron de modelo para muchas iniciativas científicas creativas en la actualidad. Era conocido como «Mr. Photosynthesis», pero eso ni siquiera comienza a describir cómo sus habilidades organizativas y de gestión revolucionaron la comunidad científica en todos los aspectos.
Cargos administrativos de Calvin
A lo largo de su vida, Calvin desempeñó un papel de servidor público en diversas capacidades. Fue presidente de la Sociedad Química Estadounidense, la Sociedad Estadounidense de Fisiología Vegetal y la División del Pacífico de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia. Además de todo esto, también fue presidente del Comité de Ciencia y Política Pública de la Academia Nacional de Ciencias.
Una de las principales contribuciones que hizo como servidor público fue su trabajo con la NASA. En colaboración con la NASA, ayudó en la creación de planes para proteger la Luna contra la contaminación biológica procedente de la Tierra y viceversa durante las misiones del programa Apolo. También colaboró en estrategias para traer de vuelta muestras lunares y buscar vida biológica en otros planetas.
Además de estas funciones de servidor público, también trabajó para el gobierno de los Estados Unidos. Fue miembro del Comité Asesor de Ciencia del Presidente de 1963 a 1966 y formó parte del principal órgano asesor del Departamento de Energía, la Junta Asesora de Investigación Energética.
Finalmente, participó en numerosos comités internacionales y organizaciones internacionales, incluyendo la Comisión Conjunta de Radiactividad Aplicada de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada, el Comité de Estados Unidos de la Unión Internacional de Bioquímica y la Comisión de Biofísica Molecular de la Organización Internacional de Biofísica Pura y Aplicada.
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