Richard L M Synge

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Richard Laurence Millington Synge (Liverpool, 28 de octubre de 1914 – Norwich, 18 de agosto de 1994) fue un bioquímico británico, y compartió el Premio Nobel de Química de 1952 por la invención de la cromatografía de partición con Archer Martin.

Vida

Richard Laurence Millington Synge nació en West Kirby el 28 de octubre de 1914, hijo de Lawrence Millington Synge, un corredor de bolsa de Liverpool, y de su esposa, Katherine C. Swan.

Synge recibió educación en el Old Hall en Wellington, Shropshire, y en el Winchester College. Luego estudió Química en el Trinity College de Cambridge.

Contacto con la industria

Synge estaba un año adelante de John Humphrey en Winchester, donde ambos habían estudiado. Debido a que el padre de Humphrey había sido uno de los fundadores de I.C.I., Synge entró en contacto con aspectos del mundo industrial en Gran Bretaña y también fue presentado a Fritz Haber antes de convertirse en un refugiado de la Alemania nazi.

Alrededor de la misma época, Synge y Humphrey visitaron la fábrica de producción de álcalis Solvay en Winnington. Bajo juramento de secreto, vieron dibujos del interior de las torres de reacción que eran una realización en la práctica del principio de contracorriente. Lo que vieron en Winnington debe haber preparado la mente de Synge para comprender el aparato de contracorriente a escala de laboratorio que vio más tarde en Cambridge.

Fue en Winchester donde se despertó por primera vez el interés de Synge por las proteínas. Como se relata en la Memoria de Humphrey, la biología era enseñada por el Rev. S.A. McDowall, quien incluía aspectos de fisiología y bioquímica. Él afirmó que las proteínas, que consistían principalmente en aminoácidos, eran las partes funcionales de los seres vivos.

En una carta escrita en 1988, Synge recordó un comentario de F.W. Goddard, quien organizó el curso de química orgánica en Winchester: «Oye Humphrey y Synge, el Sr. McDowall me dice que están interesados en las proteínas. Sería mejor que sintetizaran glicina y luego prepararan su sal de cobre». Synge comentó: «Creo que eso nos puso en marcha a ambos». Afortunadamente, había disponibles libros de química bastante avanzados, incluyendo las Tablas Críticas Internacionales y Roscoe y Schorlemmer.

Mientras aún estaban en la escuela, como suele suceder con la mayoría de los jóvenes químicos orgánicos en ciernes, Synge y Humphrey tomaron nota de las propiedades del triyoduro de nitrógeno según se describían en los libros de texto. Encontraron que la preparación de esta sustancia altamente inestable era sencilla: «Se hicieron pequeñas cantidades, pero no en los laboratorios de la escuela; se usaron para molestar a los prefectos impopulares o para aterrorizar a las avispas alrededor de la mermelada derramada».

Contacto con la bioquímica

De niño, Synge había quedado fascinado por los seres vivos, especialmente las plantas silvestres, y más tarde por la química. Se enteró de la bioquímica como una materia separada a través de un informe en el periódico sobre el discurso presidencial de Sir Frederick Hopkins en 1933 ante la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia.

Como mencionó en su Conferencia Nobel, «quedó impresionado por la idea de que los seres vivos deben tener partes de funcionamiento maravillosamente precisas y complicadas a nivel molecular y que el bioquímico tenía la mejor oportunidad de ver cómo se ensamblan y realizan su trabajo».

Época en Cambridge

Habiendo ganado una beca en clásicos para Trinity, cambió a ciencias y ganó el premio de ciencias de la escuela en 1933 antes de marcharse. Estudió química, física y fisiología para la Parte I de su Tripos. En ese momento, no había un curso de Parte I en bioquímica, y los estudiantes que tenían la intención de estudiar bioquímica cursaban el curso de Parte I en fisiología, ya que contenía una cantidad sustancial de «química fisiológica» impartida por el personal del Departamento de Bioquímica. La parte práctica del curso se enseñaba en el gran laboratorio elemental del Departamento de Bioquímica, supervisado por Sydney W. Cole, colaborador de Hopkins en el descubrimiento del triptófano.

Mientras ponía al día sus estudios de ciencias, Synge tuvo tiempo para leer lo que estaba disponible sobre los conceptos iniciales de las proteínas o las «sustancias albuminosas», como se las conocía originalmente. Mencionó en una carta a Humphrey un panfleto de 1879 escrito por Schorlemmer titulado ‘El surgimiento de la química orgánica’.

Este contenido las opiniones de Schorlemmer sobre la relación entre las proteínas y la vida. Synge señaló que estas eran casi idénticas a las expresadas por Engels en su libro «Anti-Dühring»: ‘La vida es la forma de existencia de las sustancias albuminosas y esta forma de existencia consiste esencialmente en la constante renovación de los constituyentes químicos de estas sustancias.’ Sin duda, esta identidad de opinión se alcanzó como resultado de la discusión entre Engels y Schorlemmer, quienes se sabe que eran amigos.

S.R. Elsden ha recordado que ‘conocí por primera vez a Synge en octubre de 1935 cuando la clase de bioquímica de la Parte II se reunió en su laboratorio para conocer al profesor, Sir Frederick Hopkins. El profesor dijo que se alegraba de vernos y esperaba que tuviéramos un año feliz, durante el cual nos consideraríamos miembros del departamento; también nos invitó a unirnos al personal y a los investigadores para tomar el té todos los días.

Luego nos entregó a N.W. Pirie, a quien, dijo, nos cuidaría durante las próximas cuatro semanas de trabajo práctico. El departamento en sí era un lugar emocionante que contenía una asamblea de personalidades diversas y talentosas, incluyendo a Joseph y Dorothy Needham, Marjory Stephenson, Malcolm Dixon, Bill y Antoinette Pirie y Robin Hill. Además, había varios bioquímicos alemanes distinguidos (E.B. Chain, Ernst Friedmann, H.A. Krebs y H. Lehmann).

En la primavera de 1936, Synge le dijo a Elsden, un compañero de la clase de bioquímica de la Parte II, que había decidido trabajar en proteínas y señaló que solo el 70 por ciento del nitrógeno de las proteínas se podía explicar en términos de aminoácidos. Mientras trabajaba bajo la supervisión de Pirie, Synge tuvo tiempo para considerar la idoneidad de los métodos que podrían ser útiles para la separación de pequeñas moléculas derivadas de la descomposición parcial de las proteínas.

Debido a que estaba bien informado sobre el uso de la destilación fraccionada y que el reflujo en una columna de destilación implicaba la equilibración entre la fase de vapor ascendente y la fase líquida descendente, prestó especial atención al principio de contracorriente que había visto en la planta de álcalis Solvay en Winnington. Escribió, pero no publicó, una revisión histórica titulada ‘Destilación fraccionada y el principio de contracorriente’, que abarcaba contribuciones que se remontaban al siglo XVI.

En los años inmediatamente anteriores a la guerra, la Universidad de Cambridge atrajo a varios científicos que realizaron avances de primera clase. Así, Synge se encontró en un entorno altamente estimulante del que rápidamente aprovechó al máximo. Sin embargo, no fue hasta 1938 que entró en contacto con A.J.P. Martin. En ese momento, Synge ya había comenzado a investigar la separación de aminoácidos mediante la diferencial de solubilidad de sus derivados de acetilo entre cloroformo y agua.

Apoyo de Sir Charles Martin Y Hedley Marston

También es necesario mencionar a dos científicos que realizaron avances en campos bastante diferentes. La orientación de estos dos científicos y su importancia para la futura carrera de Synge son claramente destacados. Sir Charles Martin había sido Profesor de Fisiología en Melbourne antes de convertirse en director del Instituto Lister. Marston, también australiano, había analizado la lana de oveja en relación con la deficiencia de azufre en ciertos suelos. Deben haber reconocido la capacidad y el profundo interés de Synge en las proteínas, y que, con apoyo financiero, podría lograr un avance importante.

En 1937, Marston trabajó como colaborador en el Laboratorio Bioquímico de Cambridge, donde ocupó un banco de trabajo cercano a los de Synge y Pirie. Se siguieron discusiones estimulantes y, después de un tiempo, Marston dio a conocer que asesoraba a una organización llamada el «International Wool Secretariat,» que estaba financiada por los productores de lana de Australia, Nueva Zelanda y Sudáfrica con fines de publicidad e investigación.

En ese momento, había temor de que las nuevas fibras sintéticas pudieran desplazar la lana, y Marston consideraba que parte del dinero del «International Wool Secretariat» debería usarse para estudios fundamentales sobre la naturaleza de la lana. Sugirió que se otorgara a Synge una Beca para estudiar en detalle la composición de aminoácidos de la lana. Para hacer esto, era necesario mejorar primero los métodos de análisis de aminoácidos.

Synge debió darse cuenta pronto de que los métodos disponibles en ese momento eran primitivos e inadecuados para estudios sobre la estructura de las proteínas. Por lo tanto, la necesidad de métodos considerablemente mejorados en sí misma constituía un desafío formidable. Synge en su Conferencia Nobel (23) citó a Marston diciendo: «Si trabajas constantemente en esto durante cinco años, revolucionarás toda la química de las proteínas». ¡Él no sabía lo proféticas que eran sus palabras!

Synge también reconoce el apoyo y los valiosos consejos que recibió de Sir Charles Martin, quien se había retirado a Cambridge. Desde su laboratorio privado en Cambridge, Roebuck House, siguió de cerca el desarrollo de Synge y facilitó la transferencia de su Beca a la Wool Industries Research Association (W.I.R.A.) en Leeds.

Más información sobre Sir Charles Martin y Hedley Marston se puede encontrar en dos Memorias de la Royal Society, la última escrita por Synge. Otro trabajador de una brillantez excepcional, A.J.P. Martin, también estaba en Cambridge. Mientras aún estaba en la escuela, construyó una columna para destilación por reflujo soldando un número de latas vacías que posteriormente llenó con coque. En el Laboratorio Nutricional Dunn, construyó un aparato de contracorriente para aislar la vitamina E.

Este arreglo funcionaba mediante una partición entre solventes orgánicos parcialmente miscibles, seguido de una transferencia de fase. El éxito de este aparato llevó a Synge y Martin a la realización de que los aminoácidos, en forma de sus derivados de acetilo, podrían ser separables según sus características de distribución entre fases solventes adecuadas. Este aparato fue demostrado a los bioquímicos de Cambridge en la primavera de 1939.

No cabe duda de que las discusiones con Martin y su colaboración inicial en Cambridge fueron de importancia fundamental para la futura carrera de Synge. Ha sido extremadamente difícil separar las contribuciones realizadas por estos dos trabajadores, pero es evidente que el interés central de Martin estaba en los métodos de separación, mientras que Synge estaba decidido a trabajar en proteínas con la perspectiva de revelar finalmente sus estructuras. Elsden ha sugerido que mientras Synge pudo identificar los problemas clave, la contribución de Martin residía en cómo podrían resolverse.

Mejora de los métodos de estudios de proteínas

Pirie sugirió que debería realizar un estudio químico de las glicoproteínas, una clase de sustancias que Pirie pensaba que sería de interés fisiológico. Debido a que Synge encontró que su conocimiento tanto de la química de carbohidratos como de proteínas era insuficiente, pasó un período trabajando en carbohidratos bajo la supervisión de D.J. Bell, lo que resultó en no menos de tres trabajos conjuntos.

Estos, sus primeros trabajos, trataban sobre carbohidratos en lugar de aminoácidos o proteínas. Dado que las hexosas metiladas son extremadamente difíciles de separar mediante cristalización fraccional como un solo proceso, D.J. Bell utilizó una etapa de extracción con solvente antes de intentar la cristalización. En su Conferencia Nobel, Synge dice que fue de D.J. Bell de quien aprendió por primera vez el poder de la partición líquido-líquido. El método resultó ser exitoso para separar azúcares metilados según el grado de metilación.

Un año después de sus trabajos conjuntos con Bell y en el mismo año en el que estaba estudiando los coeficientes de partición de los aminoácidos acetilo, publicó su primer trabajo sobre un aspecto de la química de las proteínas, que trataba sobre el contenido de glutamina en la gliadina.

Aunque la presencia tanto de glutamina como de ácido glutámico ya se había encontrado en digestiones enzimáticas de gliadina, era necesario un método mediante el cual la glutamina pudiera convertirse antes de la hidrólisis en un derivado que fuera estable a las condiciones requeridas para la hidrólisis posterior.

Antes de comenzar la investigación práctica, Synge participó en una discusión exhaustiva del problema en un grupo que incluía a Pirie y Bell, así como a trabajadores de los Departamentos de Fisiología y Psicología. La mayoría de las noches, estas personas solían reunirse en el pub conocido como el Bun Shop. Se examinaron la mayoría de los aspectos de la cuestión de la glutamina y surgió la idea de utilizar la Reacción de Hofmann; mediante esta reacción, la glutamina, pero no el ácido glutámico, se convertiría en ex, y ácido diamino butírico.

La primera evidencia de que Synge se dio cuenta de que la separación de aminoácidos podría lograrse mejor después de su conversión en derivados de acetilo se encuentra en su referencia a la extracción de aminoácidos acetilados en cloroformo en un aparato utilizado por Neuberger (1938). Evidentemente, Synge tenía suficiente confianza en la idoneidad de los derivados de acetilo para la separación basada en sus coeficientes de partición como para invertir mucho tiempo en la cuidadosa medición de estos coeficientes.

En este trabajo, las rotaciones ópticas se medían de manera rutinaria y Neuberger ha recordado que la memoria de Synge era tan buena que no necesitaba consultar los valores relevantes. En opinión de Pirie, la memoria de Synge era al menos tan buena como la de Bernal o Haldane.

Como Synge mismo había visto, y como ha señalado Martin, la utilidad de los procedimientos de contracorriente se había practicado durante mucho tiempo en la industria, donde llevaban a grandes ahorros tanto de calor como de solventes. Probablemente, porque tales ahorros son menos importantes en el laboratorio, las mentes de los trabajadores de laboratorio parecen haber estado cerradas a las ventajas de tales procedimientos.

Primer encuentro con Martin

 Su trabajo sobre las propiedades de los N-acetil aminoácidos lo hizo interesarse en las separaciones por partición líquido-líquido, y por esta razón, Sir Charles Martin le aconsejó ponerse en contacto con A.J.P. Martin, quien había trabajado con Sir Charles en el ácido nicotínico como factor de crecimiento para los cerdos. » Martin estaba familiarizado de manera no académica con la ingeniería química y se había hecho famoso por su elaborado aparato de vidrio que se exhibía en el vestíbulo del Laboratorio Nutricional Dunn.

Este aparato se utilizaba para la distribución en contracorriente «en estado estable» con el objetivo de concentrar la vitamina E a partir de varios extractos. Funcionaba sobre el mismo principio que Cornish y sus colegas utilizaban para purificar las vitaminas A y D. Por lo tanto, tenía una alimentación central, tradicional en la práctica industrial, como el alambique de Coffey (1830). Sin embargo, la máquina de Martin era novedosa en su diseño y hacía un buen trabajo.

Introdujo a Synge en la teoría de la contracorriente simple, y juntos construyeron una máquina «en estado estable» de contracorriente de flujo continuo con alimentación central para el manejo de fases cloroformo-agua. En este artículo enumeraron tres ventajas del método de contracorriente sobre la destilación: (i) se pueden fraccionar materiales no volátiles y termolábiles; (ii) se pueden utilizar cantidades muy pequeñas como soluciones diluidas; y (iii) en la fracción de extracción, los coeficientes de partición, el equilibrio de grupos polares y no polares en la molécula, son la propiedad determinante.

Por lo tanto, a menudo se necesitan menos platos teóricos para la separación de extracción que para la destilación. También tuvieron la ocasión de cromatografiar dinitrofenilhidrazonas de aldehídos en óxido de magnesio, y Martin siempre fue explícito en la aplicación de la teoría de la contracorriente al cromatograma.

Fue cuando se lograron estos cromatogramas y se analizaron sobre la base de la teoría de la contracorriente convencional que se hizo evidente en qué reside la virtud separadora especial del cromatograma: su muy bajo HETP (altura equivalente a un plato teórico).

Época a Leeds y posición política de Synge

Debido a que había sido otorgado con una generosa beca por parte del International Wool Secretariat, en el estallido de la guerra, Synge se trasladó a Leeds, donde pudo continuar su trabajo con Martin en la máquina de contracorriente.

Poco después de su llegada a Leeds, se le unió Ann Stephen, su futura esposa. El matrimonio fue muy feliz y duró hasta su muerte.

Sus años en Cambridge fueron fundamentales, no solo en lo que respecta a sus objetivos científicos, sino también porque, al igual que su gran amigo John Humphrey, se había convertido en miembro de un grupo de estudiantes fuertemente inclinado hacia la izquierda. En el crítico período previo a la guerra, nunca sintió la necesidad de ocultar sus opiniones o actividades de izquierda.

Básicamente antifascista y políticamente educado como resultado de la Guerra Civil Española, encontró rápidamente espíritus afines en la zona de Leeds. Como miembro del Partido Comunista y activo sindicalista en la AScW, creía en un futuro mejor para los trabajadores británicos y en que Gran Bretaña se convirtiera en una economía planificada en el futuro. Sin embargo, en abril de 1940, en una carta a Humphrey, admitió que, al intentar mirar hacia adelante, solo podía ver «una especie de monotonía en el futuro».

El traslado a Leeds le convenía por varias razones, la más importante de las cuales era que le permitía colaborar de manera continua con Martin, quien había obtenido un puesto en el personal de W.I.R.A. Al mismo tiempo, se alegró de estar libre de las presiones, científicas y sociales, inevitablemente presentes en una comunidad tan unida como Cambridge. Apreciaba mucho y aprovechaba las cercanas colinas de Dales.

Se interesó en la geología y en los resultados de las perforaciones profundas a través de las capas de carbón realizadas en busca de agua. Escribió a Humphrey acerca de su disfrute en largas caminatas, generalmente en solitario, lo cual contrastaba fuertemente con su vida posterior como padre de siete hijos. Este hábito de caminar en solitario se renovó en su vida posterior. Cuando vivía en su retiro en Norwich, a menudo viajaba en un tren temprano a Derbyshire y, después de una larga caminata, regresaba la misma noche.

Desarrollo de la separación a contracorriente

La colaboración continua con Martin implicó trasladar la máquina de contracorriente a Leeds y comenzar los intentos de separar aminoácidos acetilados con ella. Las pruebas iniciales de la máquina tomaban 24 horas cada una y eran realizadas por Synge.

Martin se centraba en los cálculos del comportamiento esperado de los sistemas de contracorriente y en la necesidad de calcular funciones de Bessel para el aparato de contracorriente de 40 celdas. Dado que estas aún no se habían derivado, se buscó la ayuda del matemático de W.I.R.A., Daniels.

Aunque parecía que se necesitaban esfuerzos de al menos cuatro asistentes matemáticos, se consideraba que el esfuerzo valía la pena. Los laboratorios de la Asociación de Investigación aún no tenían un polarímetro, pero eran fuertes en matemáticas y tenían un miembro del personal lo suficientemente perspicaz como para reconocer la probable importancia de las funciones de Bessel solicitadas por Martin.

Separación en columnas de sílica gel

En su conferencia de aceptación del Premio Nobel en 1953, Martin relata que «Hasta ese momento, mi pensamiento había estado dominado por la idea de mover las dos fases en direcciones opuestas simultáneamente. Sin embargo, pronto me di cuenta de que debería ser relativamente sencillo mantener una fase quieta y mover solo una. La disposición sería esencialmente un cromatograma. Le propuse esta idea a Synge y él estaba lleno de entusiasmo, y decidimos trabajar en ello de inmediato. El éxito podría significar que la máquina de contracorriente podría ser exitosa”.

“Decidimos probar primero con gel de sílice, del tipo utilizado para secar estuches de balanzas, adecuadamente triturado, para retener el agua, y después de llenar un tubo de cromatograma con esto, hacer pasar cloroformo por la columna. Primero intentamos separar la acetilalanina y la acetilleucina. Luego nos enfrentamos a la tarea de determinar lo que estaba sucediendo y cómo decidir si se había producido la separación o no. Nos asustaba la idea de evaporar y titular un gran número de cortes, y se nos ocurrió la idea de incluir en el agua en el gel de sílice un indicador de pH con un rango apropiado para mostrar la presencia del aminoácido acetilado. Elegimos el naranja de metilo y la primera columna que hicimos mostró la separación que buscábamos, como bandas rojas brillantes en una columna naranja». Usando un hidrolizado acetilado de seda, se obtuvieron siete bandas de colores.

En mayo de 1941, esta fue la primera demostración de que la cromatografía de partición podía tener éxito en la práctica. El trabajo se publicó en un artículo titulado ‘A new form of chromatogram employing two liquid phases’ (Un nuevo tipo de cromatograma que utiliza dos fases líquidas). En este artículo se demostró que el movimiento de las bandas de un aminoácido acetilado era el esperado según su coeficiente de partición. Se incluyó una discusión detallada de las relaciones entre la diferencia en el coeficiente de partición, el número de placas teóricas y el grado de separación, así como muchos otros factores.

También se consideró la posible utilización de estos cromatogramas para la separación de sustancias distintas a las derivadas de las proteínas. Estas ideas llevaron directamente a la exitosa aplicación del método de cromatografía de partición a la secuenciación de los residuos en el pentapéptido Gramicidina S y, a raíz de esto, a su amplia aplicación en muchos otros campos, y al otorgamiento de un Premio Nobel a Synge y A.J.P. Martin.

Pocos, si los hay, nuevos métodos han llevado a una transformación tan amplia en la comprensión de un campo tan extenso, e incluso a la introducción del nuevo nombre «biología molecular» para este campo. En este artículo, incluso se mencionaba la futura iniciación de la cromatografía de gases y la posibilidad de separar los isótopos de nitrógeno. De hecho, el uso más importante de la cromatografía en gel de sílice fue la purificación de la penicilina. Trabajando en Glaxo, Robinson utilizó un tampón de fosfato y la identificación mediante su fluorescencia.

Difusión de la cromatografía

En 1938, Sir Charles Martin sugirió a Synge que visitara a A.C. Chibnall en el Imperial College, ya que Chibnall era la principal autoridad británica en proteínas en ese momento. Esta visita marcó el inicio de una relación continua que se mantuvo hasta la muerte de Chibnall en 1988.

Chibnall, en su calidad de Asesor Científico de W.I.R.A., estaba en una buena posición para seguir de cerca las primeras etapas del descubrimiento de la cromatografía de partición. Tan pronto como se lograron resultados cuantitativos reproducibles, se aseguró de que el método se utilizara en su propio departamento para el análisis de insulina, edestina y albúmina de huevo.

El grupo del Imperial College realizó dos contribuciones históricas: (i) la demostración de la asparagina y la glutamina como constituyentes de las proteínas; y (ii) el hecho de que la insulina tenía un exceso inusual de grupos amino libres en comparación con los atribuibles a residuos de lisina. Este último resultado contribuyó sustancialmente al éxito de Sanger en la determinación de la estructura de la insulina.

Marston regresó a Australia en 1938 después de haber hecho posible la colaboración continua entre Synge y Martin, que ya había comenzado en la Universidad de Cambridge. Aunque el trabajo principal de Marston estaba relacionado con enfermedades carenciales en ovejas, como la deficiencia de cobre y cobalto, su visión al facilitar la colaboración entre Synge y Martin a través de una beca de estudiantes otorgada por el International Wool Secretariat tuvo consecuencias de gran alcance en la investigación científica.

Otras aplicaciones de la cromatografía de partición

Más tarde, cuando la cromatografía de partición se popularizó, especialmente para aminoácidos y péptidos, también se demostró que era aplicable en muchos otros campos, incluyendo la separación de pigmentos de flores como las antocianinas.

Cinco años después de la introducción de la cromatografía de partición en gel de sílice, Sanger (1946) encontró un uso muy importante para este nuevo método. Se trataba de la separación de aminoácidos marcados con dinitrofenilo derivados de la insulina mediante el tratamiento con el reactivo DNP seguido de hidrólisis. Suponiendo una masa molecular de 12,000, pudo demostrar cuatro cadenas peptídicas abiertas, cada una con dos glicinas y dos fenilalaninas como grupos terminales y dos grupos amino E de lisina.

El año 1941 fue importante tanto para la teoría como para la práctica de la extracción líquido-líquido en contracorriente y el método de cromatografía de partición que le siguió. En este año, el Biochemical Journal publicó en primer lugar un extenso y detallado artículo de Martin y Synge que describía su máquina de contracorriente de 40 celdas.

Es difícil imaginar una simplificación más profunda del aparato que la transición de la máquina de contracorriente de 40 celdas a un solo tubo vertical corto. De hecho, este último tenía al menos la misma capacidad de resolución y funcionaba mucho más rápido. Por esta razón, la atención se centró en el complejo de problemas de cromatografía en gel de sílice y los problemas debidos a la adsorción no deseada característica de algunos lotes de gel.

En ese momento, la necesidad de trabajo en equipo se volvía cada vez más evidente. A medida que Synge reconocía gradualmente el potencial de los métodos recién descubiertos, su decisión de 1941 de aceptar al presente escritor como su estudiante de investigación se justificaba. Esta decisión debió ser difícil porque Hugh Gordon, mientras aún era estudiante de investigación en Cambridge, contrajo tuberculosis pulmonar y estuvo fuera del trabajo durante casi todo un año. En la era anterior a la introducción de medicamentos antituberculosos, el riesgo de recurrencia era mucho mayor. Así que Synge corrió un grave riesgo de que el trabajo de Hugh Gordon se viera interrumpido nuevamente por enfermedad.

Afortunadamente, esto no sucedió y pudo incorporar parte de sus primeras investigaciones en Leeds en su tesis de doctorado. Debido a que Synge y Hugh Gordon habían estudiado juntos en el Laboratorio de Bioquímica de Cambridge, donde Synge estaba dos años por delante de Gordon, se había desarrollado una amistad. Esto se basaba en opiniones comunes, tanto generales como políticas, y existía a pesar del entendimiento mucho más avanzado de Synge en ciencia.

En Leeds, la necesidad de trabajar juntos en un laboratorio muy pequeño proporcionó excelentes condiciones para la actividad compartida. Sin embargo, con la llegada de la cromatografía en papel, el uso de un laboratorio más grande originalmente utilizado solo por Martin se volvió cada vez más esencial. En aproximadamente ese momento, se reclutó a R. Consden.

Trabajo con Gramicidin S

Hacia el final de la guerra, cuando había un relativamente buen contacto con las Sociedades de la Cruz Roja y la Medialuna Roja Soviética, se obtuvieron muestras de Gramicidin S, un antibiótico que se había aislado en la URSS. Dado que el análisis de aminoácidos reveló una estequiometría de 1:1:1:1:1, los esfuerzos se trasladaron a este péptido.

Después de un período relativamente corto, se encontró la secuencia de aminoácidos en este pentapéptido cíclico, -cx-(1-valil)-1-ornitil-1-leucil-d-fenilalil-1-prolil-, y se publicó en 1947, demostrando así el valor del método cromatográfico en papel. No se excluyó la posibilidad de que la molécula fuera un decapeptide cíclico.

Habiéndose logrado con éxito la secuenciación de Gramicidin S principalmente mediante cromatografía en papel, Synge consideró que valía la pena consolidar el trabajo de varias maneras. Lo más importante fue la colaboración con D. Crowfoot Hodgkin, quien en 1957 publicó un estudio de cristalografía de rayos X de la molécula.

En ese momento, trabajaba con ella una estudiante de cuarto año de química, Margaret Roberts, que se involucró en el trabajo con gramicidina. Años después, cuando Margaret Thatcher se hizo famosa, Synge solía referirse a ella como su primera estudiante.

La contribución de Synge a este trabajo fue la preparación de los derivados de Gramicidin S necesarios. También publicó descripciones detalladas de varios péptidos de Gramicidin S. Dado que este fue el primer péptido más grande que el glutatión en ser secuenciado, los estudios que utilizan cromatografía de partición en papel se extendieron rápidamente. Como Emil Smith comentó, haciendo referencia a los cromatogramas bidimensionales, ‘La lavandería está ahora colgada por toda Europa’.

Necesidad de cromatografías más grandes

El trabajo que demostró por primera vez la importancia de la cromatografía en papel se publicó en 1945. Este trabajo, que estableció la secuencia de los aminoácidos en Gramicidin S, implicó la elución y la rehidrólisis de microcantidades de péptidos derivados de las hidrólisis parciales del pentapéptido. Los cromatogramas en papel bidimensionales utilizados eran tanto analíticos como preparativos. Dado que solo se obtenían microcantidades de péptidos, la necesidad de desarrollar separaciones a mayor escala debe haber estado clara para Synge.

Fue durante los experimentos con columnas llenas de discos de papel de filtro que se hicieron evidentes las ventajas del almidón de papa. Siguiendo una sugerencia de Elsden, se llevó a cabo un cromatograma de almidón desarrollado con butilalcohol de aminoácidos libres en el Lister Institute en enero de 1944. Aparecieron bandas de colores bien separadas después del paso de una solución de ninhidrina en éter y calentamiento.

El trabajo tanto con hidrolizados de gramicidina, como más tarde con aminoácidos libres, estableció la utilidad de la cromatografía de almidón. Quedó para Moore y Stein (1948) mejorar el método, no solo mediante la aplicación de presión hidrostática, sino también mediante la mecanización de la recolección de muestras. Para este propósito, utilizaron un contador de gotas que impulsaba un recolector de fracciones. Esto se adaptó a partir de un contador de vehículos fotoeléctricos que se usaba en Nueva York para controlar los semáforos.

Aproximadamente en ese momento, las propiedades de tamiz molecular del almidón de papa fueron investigadas por Lathe y Ruthven (1956). Reconocieron la ayuda de Synge en un estudio en el que se demostró que las moléculas que difieren en tamaño desde una masa molecular de 100 a 1000 se resolvían en columnas de almidón a velocidades que dependían de la penetración en el almidón parcialmente hidratado.

Tan pronto como se reconoció que el almidón de papa era útil para la cromatografía de partición, Synge procedió a utilizarlo para hidrolizados de gramicidina y tirocidina. Los experimentos fueron técnicamente exitosos, pero con hidrolizados parciales de gramicidina dieron resultados inconvenientes y complejos.

Visita a Tiselius: Relación del trabajo de Tsvet con el de Tiselius

En 1947, Synge pasó 12 meses en Uppsala trabajando con Tiselius, con quien mantuvo un estrecho contacto científico. En un artículo de revisión contribuido al volumen conmemorativo del 60º cumpleaños de Tiselius, describió el trabajo de Tsvet sobre el uso de la adsorción para la purificación de proteínas. Es probable que Synge, al especializarse en bioquímica, se haya familiarizado con el trabajo de Tsvet y los químicos del petróleo que lo precedieron.

Tsvet, un científico ruso de ascendencia italiana realizó investigaciones pioneras en cromatografía a principios del siglo XX, centrándose en la separación de pigmentos vegetales mediante columnas de adsorción. Aunque no solía implicar la partición, Tsvet, quien acuñó el término «cromatograma», utilizó un método de partición en sus primeros experimentos para separar clorofila a y b.

Tsvet describió su procedimiento cromatográfico por primera vez en 1906, donde percolaba una solución de clorofila en éter de petróleo a través de un tubo de vidrio relleno de carbonato de calcio. Lo que destacaba era su paso posterior de solvente puro, una preparación que Tsvet llamó «cromatograma».

El trabajo de Tsvet fue criticado por algunos científicos, como Willstätter y Marchlewski, debido a la falta de aislamiento y purificación de las sustancias que describía. Sin embargo, Marchlewski finalmente apoyó a Tsvet y reconoció la importancia de su enfoque diferente para el estudio de la clorofila.

Synge valoraba la comprensión de esta controversia entre Tsvet, un ruso, Marchlewski, un polaco, y Willstätter, quien utilizaba métodos más tradicionales. Le impresionó especialmente el hecho de que Tsvet había entendido la base fisicoquímica que subyacía a su separación de los pigmentos vegetales.

La primera vez que Synge vio un cromatograma fue en el Laboratorio de Bioquímica en Cambridge, alrededor de 1937. Era un cromatograma hermoso hecho por Ernest Baldwin, a partir de un extracto de pigmentos de erizo de mar. Esta experiencia dejó a Synge intrigado sobre cómo se habían logrado las separaciones, y reconoció la importancia de Tsvet, quien había entendido la base fisicoquímica de su separación de pigmentos vegetales. Tsvet había avanzado en su tiempo y comprendió las contribuciones de trabajadores anteriores, como Runge, Schonbein y Goppelsroder, como ejemplos de análisis frontal en papel de filtro. Además, Tsvet proporcionó un tratamiento matemático de la partición líquido-líquido.

En 1943, Synge se trasladó al Instituto Lister en Londres. Continuó trabajando con James en enlaces no peptídicos en la gramicidina y también preparó derivados de Gramicidin S para estudios de difracción de rayos X realizados por Crowfoot Hodgkin. Ese mismo año, publicó una larga revisión titulada «Química analítica de las proteínas» con nada menos que 771 referencias.

Se destacó especialmente el trabajo de Tiselius, quien había contribuido con dos nuevos métodos cromatográficos: análisis frontal y desarrollo por desplazamiento. A continuación, se describieron la cromatografía de partición, tanto en gel de sílice como en papel de filtro. Aunque aún no eran completamente cuantitativos, el potencial de estos métodos era evidente. Se enfatizó que, con mezclas extremadamente complejas, como los hidrolizados parciales de proteínas, el uso sucesivo de métodos cromatográficos sería muy exitoso. Ya en 1949, se había logrado demostrar la presencia de más de 40 sustancias en un hidrolizado parcial de lana.

Contactos de Synge con científicos internacionales

Debido a que los días de Synge en Cambridge coincidieron con una creciente influencia de las opiniones y actividades estudiantiles de izquierda, no sorprende que siguiera con gran interés los eventos en la Unión Soviética. Como siempre, lo hizo de manera exhaustiva y se tomó el tiempo y la molestia de aprender el idioma ruso. Esto fue necesario por primera vez cuando descubrió la importancia histórica del trabajo de Tsvet.

Después de su éxito con Gramicidin S, Synge continuó mostrando un interés especial en el desarrollo de la ciencia en la Unión Soviética. Quedó lo suficientemente impresionado por el libro de Oparin sobre «Aspectos del origen de la vida» como para ayudar a Ann Synge con su traducción.

En 1956, viajó a la Unión Soviética con toda su familia. Después de un recorrido en automóvil por Escandinavia, cruzaron en ferry a Kiel y desde allí atravesaron Alemania del Este y Polonia para ingresar a la Unión Soviética en Brest Litovsk. Finalmente, cuando se acercaban a Moscú, un grupo de científicos los recibió cordialmente, incluido Oparin. Se les prestó una dacha cerca de Moscú y desde allí Synge pudo asistir a una conferencia sobre «El origen de la vida».

Synge pasó 1958-59 en Nueva Zelanda, donde logró aislar una sustancia tóxica responsable del eccema facial en las ovejas. Al igual que en 1956, lo acompañó su familia y aprovechó la oportunidad para regresar por tierra. Registró esta experiencia en un artículo que se publicó en The Railway Magazine. La importancia de la línea transiberiana quedó clara, ya que su tren pasó trenes de carga moviéndose hacia el este cada cuatro o cinco minutos.

El conocimiento de Synge sobre ferrocarriles queda bien ilustrado por su referencia a una locomotora de vapor «Lebedev», de la cual sabía que era capaz de remolcar trenes de carga de una milla de longitud.

No fue hasta 1966 que Synge realizó más visitas al extranjero. En ese año, pasó un mes en el Instituto de Estadística de la India en Delhi.

Investigación en posguerra

Debido a su fuerte atracción por las plantas desde su infancia, no es sorprendente que después del descubrimiento de la cromatografía de partición, Synge buscara una situación adecuada para la investigación en bioquímica de plantas.

Los métodos que habían tenido éxito con Gramicidin S, incluyendo la cromatografía en papel bidimensional, la elución de manchas que contenían péptidos y una posterior hidrólisis, resultaron ser de gran utilidad.

Desde 1948 hasta 1967 trabajó en el Instituto Rowett, cerca de Aberdeen, y vivió con su creciente familia en una casa en Muchalls, al sur de Aberdeen. Como la casa tenía vista al mar desde la cima de altos acantilados, y porque desarrolló un jardín de vegetales, una de sus tareas regulares era llevar grandes cestas de algas marinas desde la orilla. Las nuevas responsabilidades familiares lo ocuparon por completo en casa, pero en el laboratorio, aunque trabajaba en un campo nuevo, hubo cierta continuidad con su trabajo sobre aminoácidos y péptidos.

En 1967, resumió 19 años de trabajo en un informe detallado titulado «Estudios químicos y bioquímicos de los constituyentes nitrogenados del forraje». En su nuevo cargo en el Instituto Rowett como jefe del Departamento de Química de Proteínas, se mantuvo en estrecho contacto con Chibnall y recibió asesoramiento de él para estudiar sustancias en hojas en las que los aminoácidos estaban químicamente ligados en sustancias que no contenían proteínas.

Investigación en nutrición de rumiantes

Synge mantuvo un interés central en las plantas en lugar de los animales. Sin embargo, en colaboración con Cuthbertson y Margaret Chalmers, estudió la importancia nutricional de las proteínas antes y después de su modificación por el calor en rumiantes y no rumiantes.

Mostró que, en ovejas preñadas, la harina de arenque tratada térmicamente se utilizaba mejor que la caseína. Esto se debía a que las bacterias del rumen hidrolizaban rápidamente la caseína y luego desaminaban los aminoácidos resultantes; mientras que la proteína de harina de pescado no era atacada y posteriormente se hidrolizaba en el estómago y el intestino real y los aminoácidos se absorbían de manera habitual.

Otro problema práctico que ayudó a resolver fue el del eccema facial en las ovejas. Este trabajo se realizó durante su visita al Ruakura Animal Research Station en Nueva Zelanda en el año 1958-59. Al mismo tiempo que abordaba estos problemas prácticos, escribió una crítica de gran alcance sobre las actitudes del gobierno hacia la ciencia y la formación de trabajadores de investigación. Esto se tituló «Ciencia para el bien de tu alma». Comenzó refiriéndose a la función social de la ciencia de Bernal, que describió como verdaderamente profética.

En sus últimos años en el Instituto Rowett y durante su tiempo en el Instituto de Investigación Alimentaria A.R.C., Synge asumió un papel más administrativo, desempeñando la función de Subdirector del Instituto, al tiempo que dirigía el Departamento de Química de Proteínas. Este cambio redujo su tiempo en el laboratorio y pasó más tiempo en la biblioteca, examinando minuciosamente Chemical Abstracts para ampliar su ya extenso conocimiento de la literatura científica. Documentó meticulosamente sus hallazgos en numerosos cuadernos escritos a mano, a menudo utilizando una pluma antigua y rascante que podía oírse desde varios escritorios de distancia.

En diciembre de 1963, en consonancia con su interés compartido con Pamela Robinson, comenzó a editar la sección de Química Geológica de Chemical Abstracts de la Sociedad Americana de Química.

Últimos años

Tras su jubilación, Synge continuó siendo intelectualmente activo, incluso en un campo completamente nuevo para él. Se formó en programación de computadoras y luego escribió programas que permitían la búsqueda de estructuras de compuestos heterocíclicos.

Para más información Richard L.M. Synge

• Archer Martin
• Columna de Martin
• Teoría de la extracción
• Análisis cualitativo de proteínas
• Preparación de reactivos inorgánicos de laboratorio (II)

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