Джон Литгоу спас Бродвей: спектакль «Гигант» окупил 5,6 миллиона долларов за рекордные 10 недель
20.05.2026 02:03:03
В декабре 1992 года постдок Калтека Фрэнсис Арнольд показала коллегам статью о своём эксперименте. Она взяла фермент, который работал только в водной среде, и заставила его функционировать в органическом растворителе — среде, в которой прежде не выживал ни один известный фермент.
«Это либо глупо, либо неинтересно, либо невозможно», — примерно так отреагировало большинство коллег.
«Мне было очевидно. Остальным — нет», — скажет она много лет спустя.
В 2018 году за эту работу ей позвонили из Стокгольма.
Фрэнсис Хэмилтон Арнольд родилась 25 июля 1956 года в Эджвуде, пригороде Питтсбурга. Отец — Уильям Говард Арнольд, ядерный физик. Мать — Джозефин Инман (урождённая Рутьо). Дед по отцу — генерал-лейтенант Уильям Говард Арнольд. У Фрэнсис один старший брат и трое младших.
Детство прошло в питтсбургских районах Шэдисайд и Скуиррел-Хилл. В 11 лет она была одержима кардиохирургией — только что состоялась первая в мире пересадка сердца, сделанная Кристианом Барнардом. Фрэнсис проштудировала все хирургические книги в местной библиотеке, пока не поняла, что вид крови вызывает у неё тошноту.
Подростком она стала демонстративно независимой. Прогулы, низкие оценки — при почти идеальных результатах стандартизированных тестов. Ушла из родительского дома в подростковом возрасте. «Мы пережили Вьетнам. Мы перестали доверять всем старше 25 лет. Я перестала слушать учителей и родителей», — объяснит она позже.
Несмотря на всё это — поступила в Принстон.
Арнольд получила степень бакалавра по механической и аэрокосмической инженерии в Принстоне в 1979 году. «Это был самый лёгкий способ поступить туда», — признается она. Параллельно изучала экономику, русский и итальянский.
После Принстона — год в Италии на заводе по производству компонентов ядерных реакторов. Потом работала инженером в Южной Корее и Бразилии. Затем — должность в Лаборатории солнечной энергии Министерства энергетики США (SERI) в Колорадо. Президент Картер создал эту лабораторию после нефтяного кризиса 1973 года: у Америки была цель — 20% возобновляемой энергии к 2000 году.
«Именно тогда я поняла, что для решения энергетических проблем мира нужна биохимия», — скажет она.
В 1985 году Арнольд защитила докторскую диссертацию по химической инженерии в Калифорнийском университете Беркли. Руководитель — профессор Харви Бланш. Тема — биохимические реакции в нетипичных условиях.
Во время докторантуры она ощутила разрыв между инженерным и молекулярно-биологическим мышлением — и начала самостоятельно осваивать методы молекулярной биологии из учебников. Это нетипичное сочетание инженерного подхода с биологическими инструментами и стало фундаментом её главного открытия.
В начале 1990-х Арнольд работала постдоком в Калтехе. Перед ней стояла задача, которую коллеги считали нерешаемой: создать фермент, способный работать в органическом растворителе, а не только в воде.
Её решение было радикально простым. Вместо того чтобы конструировать белок с нуля — задача, с которой тогда не справлялась ни одна вычислительная модель, — она предложила имитировать природный процесс: случайные мутации и отбор лучших вариантов.
Схема работы метода: берётся ген, кодирующий нужный фермент; вводятся случайные мутации; мутантные гены вставляются в бактерии; бактерии производят варианты фермента; из них отбирают те, которые обладают нужными свойствами; снова мутируют — и цикл повторяется, пока фермент не достигнет желаемых характеристик.
Статья 1993 года — «Directed Evolution» — описывала работу с ферментом субтилизин Е, который прежде работал исключительно в водной клеточной среде. После нескольких циклов мутаций и отбора Арнольд получила фермент, активно работающий в диметилформамиде — органическом растворителе. Никто не мог предсказать, какие именно мутации дали этот результат. Это не было проектированием — это была эволюция.
«Я решила создать новые ферменты, но не знала как. Проблема в том, что никто другой тоже не знал как. Это страшно сложная задача — проектировать что-то новое. Но эволюция её решила».
Направленная эволюция — это не только улучшение существующих ферментов. В 2010-х лаборатория Арнольд показала нечто ещё более радикальное: ферменты можно эволюционировать для катализа реакций, которые вообще не встречаются в живой природе.
Ключевые примеры: ферменты, катализирующие перенос карбеновых групп на кремний-водородные связи (Si-H) — реакция, которой нет в биологии, но востребована в фармацевтике и материаловедении; ферменты, разрывающие кремний-углеродные связи в силоксанах (2024, журнал Science); биокаталитическое аминирование третичных C-H связей (2024, Nature Catalysis).
Эти работы показали: направленная эволюция — это не просто инструмент оптимизации, а способ создавать принципиально новую химию, которую природа за 3,8 млрд лет не изобрела.
Практические результаты работ лаборатории Арнольд охватывают несколько отраслей. В фармацевтике: Merck использовал технику направленной эволюции для разработки препарата Januvia (ситаглиптин) против диабета 2 типа — биокаталитический синтез оказался эффективнее традиционного и не требовал тяжёлых металлов. В промышленной химии: ферменты заменяют токсичные металлы и органические растворители в синтезе ряда химических веществ. В энергетике: Арнольд стала соучредителем компании Gevo (2005) по производству биотоплива, а также компании Provivi — по созданию биокаталитических процессов для сельского хозяйства и промышленности. В нейронауках: разработанные в её лаборатории белки, связывающиеся с нейромедиаторами и детектируемые МРТ, могут открыть путь к новым диагностическим методам при болезнях Альцгеймера, Паркинсона и депрессии.
3 октября 2018 года в 2 часа ночи по местному времени в гостиничном номере в Далласе зазвонил телефон. Арнольд решила, что это кто-то из сыновей с экстренной ситуацией. Это был звонок из Стокгольма.
Половину премии она разделила — а вторую половину получили Джордж Смит (Университет Миссури) и Грегори Уинтер (Лаборатория молекулярной биологии MRC, Кембридж) — за направленную эволюцию антител.
Арнольд стала первой американкой и пятой женщиной в истории, удостоенной Нобелевской премии по химии. Когда ей позвонили её сыновья — никто не ответил: «Никто не хочет отвечать на звонок мамы в два ночи!»
«Все мои нынешние и бывшие студенты почувствовали, что эта премия досталась им. И это правда».
С конца 1980-х Арнольд работает в Калифорнийском технологическом институте (Калтех). Занимает именную кафедру Linus Pauling Professor of Chemical Engineering, Bioengineering and Biochemistry. Руководит Rosen Bioengineering Center.
С января 2021 по 2025 год — внешний сопредседатель Президентского совета советников по науке и технологиям (PCAST) при администрации Байдена.
В 2019 году вошла в совет директоров Alphabet Inc. (материнская компания Google).
Индекс Хирша на 2024 год — 147 (по данным Google Scholar). В 2025 году получила медаль Пристли — высшую награду Американского химического общества — впервые в истории с денежным грантом.
Арнольд стала первой женщиной, избранной во все три Национальные академии США: Национальная академия инженерных наук (2000), Институт медицины (2004, ныне Национальная академия медицины), Национальная академия наук (2008).
Среди других наград: премия Draper Prize Национальной академии инженерных наук (2011, первая женщина — лауреат); Национальная медаль технологий и инноваций США (2013); Millennium Technology Prize (2016); введена в Национальный зал изобретателей США (2014); почётный член Королевской инженерной академии Великобритании (2018).
Арнольд жила в Ла-Каньяда-Флинтридже (Калифорния). В 1987–1991 годах была замужем за биохимическим инженером Джеймсом Бейли; у них сын Джеймс Говард Бейли (р. 1990). Бейли скончался от рака в 2001 году.
С 1994 года состояла в незарегистрированном браке с астрофизиком Калтека Эндрю Э. Лэнджем; двое сыновей — Уильям (р. 1995) и Джозеф (р. 1997). В 2010 году Лэндж покончил с собой. В 2016 году в несчастном случае погиб её сын Уильям Ланге-Арнольд. В 2005 году она сама пережила рак молочной железы и прошла 18-месячное лечение.
Увлечения: горные лыжи, подводное плавание, мотокросс.
Фрэнсис Арнольд, Нобелевская премия, химия, Калтех, учёный. Фото: Getty Images
| Родилась: | 25.07.1956 (69) |
| Место: | Эджвуд (US) |
