Алан Ходжкин - Alan Hodgkin


Алан Ллойд Ходжкин

Алан Ллойд Ходжкин nobel.jpg
Родился ( 1914-02-05 )5 февраля 1914 г.
Умер 20 декабря 1998 г. (1998-12-20)(84 года)
Кембридж , Англия
Национальность английский
Гражданство Британский
Образование Школа Даунс Школа
Грешама
Альма-матер Кембриджский университет
Известен Модель Ходжкина – Хаксли
Супруг (а) Марион Роус
Дети Сара, Дебора, Джонатан Ходжкин и Рэйчел
Награды
Научная карьера
Поля Физиология
Биофизика

Сэр Алан Ллойд Ходжкин OM KBE PRS (5 февраля 1914 - 20 декабря 1998) был английским физиологом и биофизиком, который разделил Нобелевскую премию 1963 года по физиологии и медицине с Эндрю Хаксли и Джоном Экклзом .

ранняя жизнь и образование

Ходжкин родился в Банбери , Оксфордшир, 5 февраля 1914 года. Он был старшим из трех сыновей квакеров Джорджа Ходжкина и Мэри Уилсон Ходжкин. Его отец был сыном Томаса Ходжкина и читал для экзаменов по естественным наукам в Кембридже, где он подружился с электрофизиологом Китом Лукасом . Из-за плохого зрения он не смог изучать медицину и в конце концов стал работать в банке в Банбери. Как члены Общества друзей , Джордж и Мэри выступили против Закона о военной службе 1916 года, и им пришлось пережить множество оскорблений со стороны местного сообщества, включая попытку бросить Джорджа в один из городских каналов. В 1916 году Георгий Ходжкин отправился в Армению в рамках расследования бедствия. Под влиянием невзгод и страданий армянских беженцев он попытался вернуться туда в 1918 году по маршруту через Персидский залив (поскольку северный путь был закрыт из-за Октябрьской революции в России). Он умер от дизентерии в Багдаде 24 июня 1918 года, всего через несколько недель после рождения его младшего сына Кейта.

С ранних лет Ходжкина и его братьев поощряли исследовать окрестности своего дома, что привило Алану интерес к естественной истории , особенно к орнитологии . В возрасте 15 лет он помогал Уилфреду Бэкхаусу Александру с исследованиями цапель, а позже, в школе Грешема , он пересекался и проводил много времени с Дэвидом Лэком . В 1930 году он стал обладателем бронзовой медали на конкурсе сочинений для государственных школ, организованном Королевским обществом защиты птиц .

Алан начал свое образование в школе Даунс, где среди его современников были будущие ученые Фредерик Сэнджер , Алек Бэнгхэм , «не особо блестящие в школе», по словам Ходжкина, а также будущие художники Лоуренс Гоуинг и Кеннет Раунтри . После школы Даунс он поступил в школу Грешема, где познакомился с будущим композитором Бенджамином Бриттеном, а также Мори Мейкледжоном . Он закончил тем, что получил стипендию в Тринити-колледже Кембриджа по ботанике, зоологии и химии.

Между школой и колледжем, он провел в мае 1932 года на биологической станции пресной воды в замок Wray на основе рекомендации своего будущего директора исследований в Троицу , Карл Пантин . После замка Рэй он провел два месяца с немецкой семьей во Франкфурте, поскольку «в те дни считалось крайне желательным, чтобы каждый, кто собирался заниматься наукой, обладал достаточным знанием немецкого языка». После его возвращения в Англию в начале августа 1932 года его мать Мэри снова вышла замуж за Лайонела Смита (1880–1972), старшего сына А. Л. Смита , дочь которого Дороти была замужем за дядей Алана Робертом Ховардом Ходжкином .

Осенью 1932 года Ходжкин начал учиться на первом курсе в Тринити-колледже в Кембридже, среди его друзей были классики Джон Рэйвен и Майкл Грант , коллеги-учёные Ричард Синдж и Джон Х. Хамфри , а также Полли и Дэвид Хилл , дети нобелевского лауреата. Арчибальд Хилл . Первые два года он изучал физиологию с химией и зоологией, включая лекции нобелевского лауреата Э. Адриан . Во второй части трипоса он решил сосредоточиться на физиологии, а не на зоологии. Тем не менее, он участвовал в зоологической экспедиции в Атласские горы в Марокко под руководством Джона Прингла в 1934 году. Он закончил часть II трипо в июле 1935 года и остался в Тринити в качестве научного сотрудника.

Во время учебы Ходжкин, который описал себя как «воспитанный как сторонник британской лейбористской партии», дружил с коммунистами и активно участвовал в распространении антивоенных брошюр. В Кембридже он знал Джеймса Клугмана и Джона Корнфорда , но в своей автобиографии он подчеркивал, что никто из его друзей «не предпринял серьезных усилий, чтобы обратить меня [в коммунизм] ни тогда, ни позже». С 1935 по 1937 год Ходжкин был членом Кембриджских апостолов .

Довоенные исследования

Тринити-колледж Кембриджского университета, где Ходжкин учился с 1932 по 1935 год, работал научным сотрудником с 1936 года и, наконец, стал магистром с 1978 по 1984 год.

Ходжкин начал проводить эксперименты по изучению того, как электрическая активность передается в седалищном нерве лягушек в июле 1934 года. Он обнаружил, что нервный импульс, приходящий на холодную или компрессионную блокировку, может снизить электрический порог за пределами блока, предполагая, что импульс вызывает распространение из электротонического потенциала в нерве за пределами блока. В 1936 году Ходжкина пригласил Герберт Гассер , тогдашний директор Института Рокфеллера в Нью-Йорке, для работы в его лаборатории в 1937–1938 годах. Там он встретил Рафаэля Лоренте де Но и Кеннета Стюарта Коула, с которыми он в конечном итоге опубликовал статью. В течение этого года он также провел время в морской биологической лаборатории Вудс-Холла, где познакомился с гигантским аксоном кальмара, который в итоге стал модельной системой, с которой он провел большую часть исследований, которые в конечном итоге привели к его Нобелевской премии. Весной 1938 года он посетил Джозефа Эрлангера в Вашингтонском университете в Сент-Луисе, который сказал ему, что серьезно отнесется к теории распространения нервных импульсов Ходжкина по локальной цепи, если сможет показать, что изменение сопротивления жидкости вне нервного волокна влияет на скорость. проведения нервного импульса. Работая с отдельными нервными волокнами береговых крабов и кальмаров , он показал, что скорость проводимости в морской воде была намного выше, чем в нефти, что явилось убедительным доказательством теории локальных цепей.

После своего возвращения в Кембридж он начал сотрудничать с Эндрю Хаксли, который поступил в Тринити на первом курсе в 1935 году, через три года после Ходжкина. Благодаря гранту в размере 300 фунтов стерлингов от Фонда Рокфеллера Ходжкин сумел создать физиологическую установку, аналогичную той, с которой он работал в Институте Рокфеллера . Он перевез все свое оборудование в морскую лабораторию Плимута в июле 1939 года. Там ему и Хаксли удалось вставить тонкую канюлю в гигантский аксон кальмаров и записать потенциалы действия изнутри нервного волокна. Незадолго до начала Второй мировой войны они отправили в Nature короткую записку о своем успехе .

Действия военного времени

Несмотря на свое квакерское воспитание, Ходжкин стремился присоединиться к военным усилиям, поскольку контакты с нацистами во время его пребывания в Германии в 1932 году разрушили все его пацифистские убеждения. Его первая должность была в Royal Aircraft Establishment, где он работал над вопросами авиационной медицины, такими как обеспечение кислородом пилотов на большой высоте и декомпрессионная болезнь, вызванная пузырьками азота, выходящими из крови. В феврале 1940 года он перешел в Исследовательский центр электросвязи (TRE), где работал над разработкой сантиметрового радара , в том числе над созданием системы воздушной артиллерийской наводки Village Inn AGLT. Он был членом группы Э. Г. Боуэна в Сент-Атане в Южном Уэльсе и жил в местном гостевом доме вместе с Джоном Принглом и Робертом Хэнбери Брауном . Группа переехала в Суонедж  в мае 1940 года, где Прингл сменил Боуэна на посту лидера группы. В марте 1941 года Ходжкин совершил испытательный полет на Бристольском Бленхейме, оснащенном первой бортовой сантиметровой радиолокационной системой. В феврале и марте 1944 года Ходжкин посетил радиационную лабораторию Массачусетского технологического института, чтобы способствовать обмену информацией о разработках в области радаров между Великобританией и Америкой.

Предоставление удобочитаемого отчета о малоизвестном отрывке из военной истории, участником которого он был во время Второй мировой войны, было главной мотивацией для Ходжкина написать автобиографию « Шанс и замысел: Воспоминания о науке в мире и войне» .

1945–1963: теория потенциала действия и Нобелевская премия

Основные компоненты моделей типа Ходжкина – Хаксли. Модели типа Ходжкина – Хаксли представляют биофизические характеристики клеточных мембран. Липидный бислой представлен в виде емкости ( C м ). Каналы для ионов по напряжению и утечки представлены нелинейными ( g n ) и линейными ( g L ) проводимостью соответственно. Электрохимические градиенты, управляющие потоком ионов, представлены батареями (E), а ионные насосы и теплообменники представлены источниками тока ( I p ).

Поскольку вторжение союзных войск во Францию и их продолжающееся продвижение к Германии осенью 1944 года предполагало конец войны в обозримом будущем, Ходжкин начал планировать свое возвращение к исследовательской карьере в Кембридже . Он возобновил свое сотрудничество с WAH Rushton, и они опубликовали статью о том, как рассчитать сопротивление мембраны нервного волокна, емкость мембраны, сопротивление его аксоплазмы и сопротивление внешней жидкости, в которую помещено волокно, на основе экспериментальных наблюдений.

После освобождения от военной службы в августе 1945 года по просьбе Адриана Ходжкин смог возобновить свои эксперименты в сотрудничестве с Бернардом Кацем и его довоенным соратником Эндрю Хаксли . Они проводили лето 1947, 1948 и 1949 годов в морской лаборатории Плимута, где продолжали измерять потенциалы покоя и действия изнутри гигантского аксона кальмара. Вместе с Кацем он предоставил доказательства того, что проницаемость мембраны нервных клеток для натрия увеличивается во время действия потенциала действия, что позволяет ионам натрия диффундировать внутрь. В них были получены в 1949 году данные , приведенные в серии из пяти статей , опубликованных в журнале физиологии , которые описывали то , что стало впоследствии известно как модель Ходжкина-Хаксли из потенциала действия и в конце концов заработал Ходжкина и Хаксли на Нобелевскую премию по физиологии и медицине . Основываясь на работе Кеннета С. Коула, они использовали метод электрофизиологии , известный как фиксация напряжения, для измерения ионных токов через мембраны аксонов кальмаров, удерживая мембранное напряжение на заданном уровне. Они предположили, что характерная форма потенциала действия вызвана изменениями избирательной проницаемости мембраны для различных ионов, в частности натрия , калия и хлорида . Модель , которая опирается на множестве дифференциальных уравнений и описывает каждый компонент возбудимой клетки в качестве электрического элемента находится в хорошем согласии с их эмпирическими измерениями.

Hodgkin-Cycle.jpg

Последовательность деполяризации клеточной мембраны, где небольшая деполяризация приводит к увеличению проницаемости для натрия, что приводит к притоку ионов натрия, что, в свою очередь, еще больше деполяризует мембрану, теперь известна как цикл Ходжкина .

Кроме того, открытия Ходжкина и Хаксли привели их к гипотезе о существовании ионных каналов на клеточных мембранах, которая была подтверждена только десятилетия спустя. Подтверждение наличия ионных каналов пришло с разработкой патч-зажима, что привело к Нобелевской премии в 1991 году Эрвину Нееру и Берту Сакманну , а в 2003 году - Родерику Маккиннону .

Установив движение ионов через избирательно проницаемую клеточную мембрану в качестве механизма потенциала действия, Ходжкин обратил свое внимание на то, как ионный обмен, который происходит во время потенциала действия, может быть впоследствии обращен вспять. Вместе с Ричардом Кейнсом он продемонстрировал, что помимо изменений проницаемости, которые приводят к потенциалу действия, существует секреторный механизм, который выбрасывает натрий и поглощает калий против электрохимических градиентов. Несколько лет спустя датский ученый Йенс Кристиан Скоу открыл фермент Na + / K + -АТФаза, который использует АТФ для экспорта трех ионов натрия в обмен на два импортируемых иона калия, за что он получил Нобелевскую премию по химии в 1997 году. Ходжкин был номинирован на Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1953 году лордом Адрианом . В октябре 1961 года шведские журналисты сообщили ему, что он, Хаксли и Экклс были удостоены Нобелевской премии. Однако это оказалось ложной тревогой, когда вскоре после этого было объявлено, что Премия 1961 года была присуждена Георгу фон Бекеси . Лишь два года спустя Ходжкин, Хаксли и Экклс были наконец удостоены премии «за открытия, касающиеся ионных механизмов, участвующих в возбуждении и торможении периферических и центральных частей мембраны нервных клеток». Во время Нобелевского банкета 10 декабря 1963 года Ходжкин произнес традиционную речь от имени трех нейрофизиологов, поблагодарив короля и Нобелевский комитет по физиологии и медицине за награду. Между прочим, Ходжкин и его жена посетили церемонию вручения Нобелевской премии во второй раз, три года спустя, когда тесть Ходжкина, Фрэнсис Пейтон Роус , был удостоен Нобелевской премии 1966 года по физиологии и медицине .

Позже карьера и административные должности

С 1951 по 1969 год Ходжкин был профессором Фулертона Королевского общества в Кембридже . В 1970 году он стал профессором биофизики Джона Хамфри Пламмера в Кембридже . Примерно в это же время он также закончил свои эксперименты с нервом в морской лаборатории Плимута и переключил свое внимание на визуальные исследования, которые он мог проводить в Кембридже с помощью других, будучи президентом Королевского общества . Вместе с Денисом Бейлором и Питером Детвайлером он опубликовал серию статей о фоторецепторах черепах .

С 1970 по 1975 год Ходжкин был 53-м президентом Королевского общества (PRS). Во время своего пребывания на посту PRS он был посвящен в рыцари в 1972 году и принят в Орден за заслуги в 1973 году. С 1978 по 1984 год он был 34-м мастером Тринити-колледжа в Кембридже .

Он работал в Совете Королевского общества с 1958 по 1960 год и в Совете по медицинским исследованиям с 1959 по 1963 год. Он был секретарем по иностранным делам физиологического общества с 1961 по 1967 год. Он также занимал дополнительные административные должности, такие как канцлер Университета Лестера , от С 1971 по 1984 год

Награды и почести

В коллекции Тринити-колледжа висит портрет Ходжкина работы Майкла Ноукса .

Публикации

  • Проведение нервного импульса (1964)
  • Случайность и замысел: Воспоминания о науке в мире и войне (1992)

Личная жизнь

Во время своего пребывания в Институте Рокфеллера в 1937 году Ходжкин познакомился с американским патологом Фрэнсисом Пейтоном Роусом, который позже был удостоен Нобелевской премии 1966 года по физиологии и медицине . Когда Раус пригласил его на ужин к себе домой, Ходжкин познакомился с дочерью Рауса, Марни , которая тогда училась в Свортмор-колледже . Он сделал ей предложение перед тем, как вернуться в Англию в 1938 году, но она отвергла его. Когда Ходжкин ненадолго вернулся в США в 1944 году (см. « Действия во время войны» ), они воссоединились и 31 марта поженились. Их первая дочь Сара родилась в апреле 1945 года, незадолго до того, как Ходжкины вернулись в Кембридж. У них было еще трое детей - Дебора Ходжкин (родилась 2 мая 1947 года), Джонатан Ходжкин (родилась 24 августа 1949 года) и Рэйчел Ходжкин (родилась в июне 1951 года). Марни стала редактором детских книг в издательстве Macmillan Publishing и успешно писала детскую литературу, в том числе «Сказки юной зимы» и « Мертвые действительно» . Джонатан Ходжкин стал молекулярным биологом в Кембриджском университете. Дебора Ходжкин также является успешным психологом.

Томас Ходжкин (1798–1866), который первым описал лимфому Ходжкина , был предком Алана Ходжкина.

Смерть

Ходжкин страдал от ряда проблем со здоровьем, которые начались вскоре после его выхода на пенсию с поста магистра Троицы. В 1989 году ему была сделана операция по уменьшению давления на спинной мозг одного из межпозвонковых дисков на шее, в результате чего он не мог ходить без поддержки и с прогрессирующей инвалидностью. Ходжкин умер в 1998 году в Кембридже .

использованная литература

Библиография

  • Ходжкин, Алан (1992). Chance & Design - Воспоминания о науке в мире и войне . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-45603-6.

внешние ссылки

Академические офисы
Предшественник
лорд Батлер из Шафран Уолден
33-й магистр Тринити-колледжа, Кембридж,
1978–1984 гг.
Преемник
сэра Эндрю Хаксли
Предшественник
лорд Адриан
Второй канцлер из Университета Лестера
1971-1984
Преемник
сэра Джорджа Портера
Профессиональные и академические ассоциации
Предшественник
Патрик Блэкетт
53-й президент Королевского общества
1970–1975
Преемник
лорда Тодда