Herman Kalckar

Herman Moritz Kalckar (26 de marzo de 1908 – 17 de mayo de 1991) fue un bioquímico danés que fue pionero en el estudio de la respiración celular . ^{[ 1 ] [ 2 ]} Kalckar realizó varias contribuciones significativas al desarrollo de la bioquímica del siglo XX, entre ellas:

• uno de los fundadores de la bioenergética;
• enzimología, incluidas nuevas técnicas de ensayo;
• metabolismo de la galactosa tanto en microorganismos como en tejidos animales;
• sugerencia de que los niveles de estroncio-90 en los dientes de leche de los niños se correlacionaban con las pruebas nucleares. ^{[ 3 ]}

Kalckar describió su vida familiar como la de una familia danesa de clase media, con varias generaciones de ascendencia danesa. ^{[ 4 ]} Su familia no gozaba de una gran riqueza económica, pero sí de una gran riqueza intelectual. Su padre, Ludvig Kalckar, era un hombre de negocios con un gran interés por el teatro, especialmente por la obra de Henrik Ibsen . Su madre, Bertha (de soltera Melchior) Rosalie, le presentó a diversos escritores franceses y alemanes, como Gustave Flaubert , Marcel Proust , Johann von Goethe y Heinrich Heine . Kalckar observó que esta etapa permitió que su interés por las humanidades se desarrollara y floreciera. ^{[ 5 ]}

En sus reflexiones autobiográficas, Kalckar dedicó poco espacio a su educación temprana y se refirió a su experiencia en biología en la escuela secundaria como "algo estática", a excepción de "algunas demostraciones extraordinarias en fisiología humana" realizadas por August Krogh . Krogh, fisiólogo y profesor de la Universidad de Copenhague, ganador del Premio Nobel de 1920 por su descripción del flujo sanguíneo capilar y su regulación, introdujo los principios de la fisiología humana a los estudiantes de secundaria daneses. Las demostraciones de Krogh familiarizaron a los estudiantes con diversos instrumentos y técnicas experimentales de fisiología moderna. ^{[ 6 ]} Esta experiencia parece haber influido profundamente en la elección del área de investigación de Kalckar.

Kalckar completó su formación médica en la Universidad de Copenhague en 1933 y luego comenzó su investigación doctoral en el laboratorio de fisiología de Ejnar Lundsgaard (1899-1968); ese trabajo sentó las bases de un paradigma bioquímico fundamental: la fosforilación oxidativa . Durante este período, Lundsgaard estaba ocupado como jefe del departamento de fisiología, por lo que Fritz Albert Lipmann , quien había huido recientemente de Alemania, ^{[ 7 ]} fue el mentor de investigación de Kalckar. Posteriormente, Kalckar y Lipmann desarrollaron de forma independiente los conceptos de un "enlace de alta energía" (que Lipmann expresó célebremente como "~P") y el ATP como un "transportador de energía" universal. ^{[ 8 ]}

Kalckar tuvo la fortuna de trabajar en un período importante de la evolución de la bioquímica. ^{[ 9 ] [ 10 ]} La comunidad bioquímica estaba demostrando las reacciones químicas involucradas en la descomposición de los alimentos esenciales para el crecimiento. Al mismo tiempo, los fisiólogos demostraban la participación de algunas de estas reacciones en diversos procesos fisiológicos, como la contracción muscular. El trabajo revolucionario de Kalckar fue la demostración de que los compuestos orgánicos, que se fosforilaban durante los procesos metabólicos, implicaban el consumo de oxígeno; el consumo de oxígeno estaba vinculado a la fosforilación de compuestos orgánicos. Su experimento clave demostró que en los músculos de rana donde la glucólisis había sido inhibida con yodoacetato , la contracción muscular continuaba durante un breve período utilizando fosfocreatina como fuente de energía. ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]} Kalckar se refirió a este proceso como “fosforilación aeróbica” (ahora llamada fosforilación oxidativa, un proceso bioquímico fundamental para todos los organismos vivos). Este trabajo fue la primera demostración de que la oxidación de carbohidratos y la fosforilación de carbohidratos estaban vinculadas, es decir, que ambas vías estaban directamente “acopladas”. ^{[ 15 ]} Además, el estudio ayudó a establecer el fenómeno básico de la fosforilación oxidativa, abrió el camino para su exploración sistemática y sugirió por primera vez que los compuestos de fosfato actuaban como un vínculo entre el catabolismo y el anabolismo . ^{[ 16 ]}

Tras completar sus estudios de posgrado, Kalckar recibió una beca de investigación Rockefeller para pasar un año en el Instituto Tecnológico de California (Caltech). Después de llegar a Estados Unidos a principios de 1939, Kalckar visitó brevemente el laboratorio de Cori en San Luis de camino a la costa oeste. Carl y Gerty Cori habían intentado sin éxito reproducir el trabajo de Kalckar sobre la fosforilación oxidativa, y Kalckar pudo señalar un elemento clave que faltaba en su experimento. Durante su visita a San Luis, Kalckar y Sidney Colowick (1916-1985) entablaron una gran amistad. ^{[ 17 ]}

Kalckar y su esposa llegaron a Pasadena en la primavera de 1939 y rápidamente se integraron a la comunidad social e intelectual de Caltech, que incluía a Max Delbrück , Linus Pauling y James y David Bonner. Por sugerencia de Delbrück, asistió al popular curso de microbiología de CB van Niel en Pacific Grove, un evento que influyó de por vida en su carrera investigadora. ^{[ 18 ]}

Durante su estancia en Caltech, Kalckar escribió y publicó el que, sin duda, fue uno de sus trabajos más importantes. Bajo la influencia de Pauling, revisó la literatura sobre mecanismos energéticos biológicos. En 108 páginas, con 310 referencias, el artículo constituía una sinopsis virtual del estado de la bioquímica en aquel momento. Como señaló Kalckar:

El objetivo de esta revisión ha sido no solo recopilar y coordinar conocimientos de campos muy diferentes, como la fisiología animal, la microbiología, la química enzimática, la química orgánica y física, sino también interpretar todos los fenómenos biológicos fundamentales desde un punto de vista dinámico. (p. 167) ^{[ 19 ]}

Aunque no fue muy citado, el artículo fue importante porque Kalckar proporcionó pruebas sólidas del papel de los compuestos de "alta energía" en los procesos metabólicos. En el artículo, Kalckar desarrolló un argumento a favor del papel central del adenosín 5'-trifosfato (ATP) como un "transportador de energía" metabólico común. El artículo no es muy citado, probablemente porque el mentor y amigo de Kalckar, Fritz Lipmann, publicó una revisión similar ^{[ 20 ]} en la que introdujo la noción de "~P" como una forma de representar un enlace de "alta energía". ^{[ 21 ]}

El estallido de la Segunda Guerra Mundial dejó a los Kalckar varados en Estados Unidos; a Kalckar le ofrecieron un puesto como investigador en la Universidad de Washington , y él y su esposa se mudaron a San Luis. Kalckar retomó su amistad con Colowick, y colaboraron en el estudio de la enzima adenilato quinasa en 1942, la cual purificaron a partir de extractos musculares. ^{[ 22 ]} Su trabajo posterior sobre el metabolismo de los nucleótidos le permitió identificar la nucleósido fosforilasa , una enzima clave en las vías de recuperación de nucleótidos . ^{[ 23 ]} Este trabajo fue fundamental para ampliar los intereses de investigación de Kalckar, ya que anteriormente había trabajado con sistemas fisiológicos complejos. En su trabajo en la Universidad de Washington, se centró en enzimas individuales y su purificación. ^{[ 24 ]}

Por invitación de Oliver Lowry (1910–1996) , Kalckar se trasladó al Instituto de Salud Pública de Nueva York como investigador asociado. Este traslado fue fundamental para el desarrollo de sus habilidades bioquímicas de investigación como enzimólogo, ya que, como comentó Paul Berg , «desarrolló un enfoque completamente nuevo para utilizar las enzimas de una manera innovadora». El laboratorio estaba equipado con un espectrofotómetro ultravioleta Beckman DU , introducido en 1941 y aún relativamente raro; Kalckar utilizó rápidamente el instrumento para desarrollar varios ensayos enzimáticos novedosos. En 1947 publicó tres artículos sobre enzimas del metabolismo de las purinas, ^{[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]} todos ellos altamente citados (3200 citas en 2006). ^{[ 28 ]}

Estudiante de posgrado famoso: James D. Watson

• Memoria biográfica de la Academia Nacional de Ciencias