Тимирязев Климент Аркадьевич. Вклад в понимание природы фотосинтеза
Климент Аркадьевич Тимирязев родился 25 мая (3 июня) 1843 года в Санкт-Петербурге. Отец был потомственным дворянином, служил начальником Санкт-Петербургского таможенного округа. Тимирязев получил отличное домашнее образование и в 1860 году стал студентом-юристом Санкт-Петербургского университета. Почти сразу перевелся на естественное отделение физико-математического факультета. В 1861-м был отчислен из-за участия в студенческом движении. Через год допущен к обучению в качестве вольнослушателя. В 1866 году окончил университет, получил степень кандидата. В 1868-м началась научная карьера Тимирязева: он опубликовал свою первую работу по изучению фотосинтеза и отправился за границу, где работал в лабораториях крупных физиков, химиков, ботаников. В 1871 году защитил магистерскую диссертацию, устроился работать в Петровскую сельскохозяйственную академию близ Москвы. В 1875-м стал доктором ботаники, с 1877-го читал лекции в Императорском Московском университете. Работал над проблемами фотосинтеза, активно применял научные достижения на практике. Стал членом-корреспондентом Санкт-Петербургской академии наук, был членом многих зарубежных научных обществ и учебных заведений. В 1911 году по политическим причинам ушел из университета. Тимирязев приветствовал Октябрьскую революцию, так как был убежденным республиканцем. Умер Климент Тимирязев 28 апреля 1920 года в Москве.
В начале XIX века ученые имели несколько смутное представление о том, какие процессы происходят в растениях. Сначала стало известно, что растения выделяют кислород, потом выяснилось, что кислород выделяется, только если они находятся на свету. Чуть позже было установлено, что в растениях образуются органические вещества, а отвечает за этот процесс особый пигмент, содержащийся в зеленых листьях, — хлорофилл.
А какую же роль в изучении фотосинтеза сыграл русский ученый Климент Аркадьевич Тимирязев? Одну из самых главных — он установил, что именно зеленый пигмент хлорофилл является главным звеном в процессе фотосинтеза. Он же доказал, что скорость и эффективность процесса фотосинтеза различны при освещении растений светом разного спектрального состава (в красных и синих лучах все реакции идут наиболее быстро и эффективно, а в желтых фотосинтез идет гораздо хуже) и что в растениях происходит реакция разложения углекислого газа именно под действием света.
Тимирязев первым изучил самые важные свойства хлорофилла, его состав и взаимодействие со световыми лучами, установил, как с помощью хлорофилла происходят реакции деления углекислоты на углерод и кислород. Как в общем случае протекает реакция фотосинтеза? Из названия явствует («фото» с греческого «свет», а «синтез» — «совмещение»), что только под действием света. Если говорить о локализации процессов фотосинтеза, то они происходят в особых органеллах растительной клетки — хлоропластах, где сосредоточен весь хлорофилл. В хлоропласты поступают углекислый газ и вода, распадающиеся на составные части (водород, углерод, кислород), из которых и синтезируются органические вещества. Все они имеют огромное значение для всего живого на нашей планете, так как являются первичными во всех пищевых цепочках. На эту важнейшую роль фотосинтеза и, соответственно, растений указал Тимирязев.
Климент Тимирязев был не только ученым-теоретиком, но и прекрасным практиком, причем весьма разносторонним. Ученый, работавший во многих областях ботаники, старался применить результаты своих работ на деле, создавал уникальные по тем временам установки и приборы, обладающие высокой чувствительностью и точностью. С их помощью Тимирязевым и были установлены многие факты о фотосинтезе.
Всю свою жизнь Климент Аркадьевич занимался проблемой фотосинтеза, предлагал новые гипотезы, экспериментально подтверждал теории. Его наработки в этой области активно использовали исследователи, работавшие много позже. Всемирная слава пришла к ученому при жизни, а результаты его трудов составляют базу современных знаний об удивительном процессе фотосинтеза.
Работы Тимирязева служили для дальнейших открытий в области фотосинтеза. Так, с помощью углекислого газа с мечеными атомами углерода американскому биохимику Мелвину Кальвину удалось выяснить химию усвоения углекислого газа, так называемый цикл Кальвина. Это, в свою очередь, послужило толчком для дальнейшего развития сельского хозяйства: изменение условий среды позволяет регулировать соотношение продуктов фотосинтеза и создавать условия для оптимального развития растений.