Эмметт Чэппел: Жизнь и научные достижения американского ученого

Введение

Эммет У. Чаппель (Emmett W. Chappelle; 24 октября 1925 – 14 октября 2019) – американский ученый, внесший значительный вклад в области медицины, филантропии, пищевой науки и астрохимии. Его достижения были отмечены включением в Национальный зал славы изобретателей в 2007 году за работы в области биолюминесценции. Он был удостоен чести быть названным одним из 100 самых выдающихся афроамериканских ученых XX века и являлся членом Американского химического общества, Американского общества биохимии и молекулярной биологии, Американского общества фотобиологии, Американского общества микробиологии и Американского общества чернокожих химиков.

Ранние годы

В 1925 году Эммет Чаппел родился в Финиксе, штат Аризона, в семье Виолы Уайт Чаппел и Исома Чаппела, которые выращивали хлопок и разводили скот на своей ферме. Родившись в условиях сегрегации, Чаппел был вынужден посещать сегрегированную среднюю школу для цветных в Финиксе, где он окончил свой класс из 25 учеников с наивысшими результатами. После окончания школы в 1942 году Эммет поступил в армию, где успел пройти некоторые инженерные курсы, прежде чем его назначили в 92-ю пехотную дивизию, дислоцированную в Италии. Во время службы он получил два не смертельных ранения в бою. Вернувшись из Италии в 1946 году, он поступил в Финикс-колледж, где изучал электротехнику и получил степень младшего специалиста, после чего переключил свое внимание и карьеру на науку.

Карьера и важные открытия

В 1950 году Чаппелл получил степень бакалавра наук в области биологии в Калифорнийском университете в Беркли, затем с 1950 по 1953 год работал инструктором по биохимии в Медицинском колледже Мехэри в Нэшвилле, штат Теннесси, не имея ученой степени. После этого он покинул Теннесси, чтобы продолжить образование в Университете Вашингтона, где получил степень магистра, также в области биологии. С 1955 по 1958 год он работал научным сотрудником в Стэнфордском университете, где до 1963 года также был назначен ученым и биохимиком в Исследовательском институте передовых исследований. В 1958 году Чаппелл присоединился к Исследовательскому институту в Балтиморе, подразделению корпорации Martin Marietta, занимавшейся проектированием самолетов и космических аппаратов. Там Чаппелл сделал открытие, внесшее вклад в знания о бактериях, цианобактериях и других одноклеточных организмах по всему миру. Он обнаружил, что даже одноклеточные организмы, такие как водоросли, способны к фотосинтезу, то есть они могут преобразовывать углекислый газ и воду в сахар и кислород. Способность к фотосинтезу характерна для всех растений, что является обратным процессом клеточному дыханию, которое все организмы используют для получения энергии, необходимой для жизни. В 1963 году Чаппелл начал работать биохимиком в лаборатории Hazelton, ныне известной как Covance Inc., но позже, в 1966 году, перешел в Национальное управление аэронавтики и космических исследований (NASA) в качестве экзобиолога и астрохимика. Как экзобиолог и астрохимик NASA, специалист по поиску внеземной жизни и изучению химии астрономических объектов, он работал над проектом космического корабля "Викинг" и помогал разрабатывать инструменты для сбора и анализа образцов почвы с поверхности Марса. Однако наибольшую известность ему принесли работы в области биолюминесценции. В 1977 году он был переведен в Центр космических полетов Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд, в качестве специалиста по дистанционному зондированию, изучающего природные системы для улучшения управления окружающей средой. Работая над приборами для марсианского корабля "Викинг", Чаппелл заинтересовался биолюминесценцией – теплым светом, излучаемым живыми организмами. Он разработал метод, основанный на использовании двух химических веществ – люциферазы и люциферина, извлеченных из светлячков, которые излучают свет при смешивании с АТФ (аденозинтрифосфатом) – соединением, запасающим энергию, содержащимся во всех живых клетках, – для обнаружения АТФ. Этот метод обнаружения АТФ может быть использован для обнаружения жизни на других планетах, а также микробиологических организмов. Чаппелл также доказал, что количество бактерий в воде можно измерить по интенсивности света, излучаемого этими бактериями. Это открытие позволило ученым и врачам обнаруживать небольшие концентрации бактерий, например, в моче, для выявления начала бактериальной инфекции. Кроме того, он разработал метод определения состояния растительности с помощью лазерно-индуцированной флуоресценции для измерения интенсивности фотосинтеза в сельскохозяйственных культурах, что позволяет ученым выявлять стресс растений, определять темпы роста, условия увлажнения и оптимальные сроки сбора урожая. Чаппелл вышел на пенсию из NASA в 2001 году, в возрасте 76 лет. Он умер в Балтиморе, штат Мэриленд, 14 октября 2019 года в возрасте 93 лет.

In 1950, Chappelle received a Bachelor of Science degree in biology from the University of California, Berkeley, then served as an instructor of biochemistry at Meharry Medical College in Nashville, Tennessee, from 1950 to 1953, without graduate training. He then left Tennessee to continue his education at the University of Washington where he received his master's degree, also in Biology. From 1955 to 1958, he worked as a research associate at Stanford University where he was also appointed as a scientist and biochemist for the Research Institute of Advanced Studies until 1963. In 1958, Chappelle joined the Research Institute in Baltimore, a division of the Martin Marietta Corporation that designed airplanes and spacecraft. There, Chappelle made a discovery that has contributed to the knowledge of bacteria, cyanobacteria, and other single celled organisms around the world. He discovered that even single celled organisms such as algae, are photosynthetic, meaning they are able to convert carbon dioxide to sugar and water into oxygen. The ability to photosynthesize is characteristic of all plants, which is the opposite process of cellular respiration, which all organisms use to create the energy needed for life. In 1963, Chappelle went to work at Hazelton Laboratories, now known as Covance Inc., as a biochemist but later joined the National Aeronautics and Space Administration (NASA) as an exobiologist and astrochemist, in 1966. As an exobiologist and astrochemist of NASA, someone who focuses towards the search for extraterrestrial life and studies the chemistry of astronomical objects, he worked on the Viking Spacecraft and helped develop instruments to collect and scrape soil from the surface of Mars. However, he was most well known for his work on bioluminescence. In 1977 he was moved to the Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, as a remote sensing scientist, studying natural systems to improve environmental management. While designing instruments for the Mars Viking spacecraft, Chappelle became interested in bioluminescence, which is warm light produced by living organisms. He developed a method using two chemicals, luciferase and luciferin, from fireflies which give off light when mixed with ATP (adenosine triphosphate), an energy storage compound found in all living cells, to detect the presence of ATP. This method for ATP detection can be used to detect life on other planets as well as microbiological organisms. Chappelle also proved that the number of bacteria in water can be measured by the amount of light given off by that bacteria. This discovery allowed scientists and doctors to detect small amounts of bacteria in places such as urine, in order to detect an onset of a bacterial infection. Additionally, he developed a method for determining vegetation health by using laser induced fluorescence to measure the amount of photosynthesis occurring in crops, allowing scientists to detect plant stress, determine growth rates, water conditions, and harvest timing. Chappelle retired from NASA in 2001, at the age of 76. He died in Baltimore, Maryland on October 14, 2019, at the age of 93.