「カルヴィン，M.（1911～98）」（アメリカの生化学者）

■化学賞（1961年受賞）

【経歴】

1911年4月11日ミネソタ州セントポールに生まれる。31年ミシガン鉱業技術大学卒業。35年ミネソタ大学で化学の学位取得。37年カリフォルニア大学講師。41年同大学助教授。45年同大学準教授。47年同大学教授。60年化学生体力学研究所所長。97年1月8日死去（享年86歳）。

【受賞理由となった業績や活動】

★〔受賞理由〕

「光合成に関与する生成化物の生合成経路の研究、解明の業績」により、1961年ノーベル化学賞を受賞。

★〔その業績や活動〕

「光合成」のことは、学校で習ったことがあるかと思う。ところで、その光合成には、「明反応」と「暗反応」とがあったことを覚えておいでだろうか。

それに、光合成と絡んで、「カルヴィン（カルビン）回路」という用語も、教科書には記されていたはずだ。そう、そのカルヴィンとは、ここで紹介しているノーベル賞受賞者のことだったのだ。

カルヴィンの研究していた時代（20世紀中葉）、すでにこうした2つの独立した反応があることは知られていたのだが、彼はその反応のメカニズム自体を説き明かそうとしたのだ。

光合成が起こる仕組みには、まだ謎が多かったのである。そこで、彼は実験にクロレラ（単細胞の緑藻）を用い、これに放射性炭素を含む二酸化炭素を与えたうえ（吸収させ）、光を短時間当てて、さらに熱アルコールの投入によって、その反応を止める、といった作業を進めていった。

こうすることによって、緑藻の中間生成物を一つひとつ確認していったのである。こうした地道な実験を根気よく続けていき、ついに二酸化炭素が糖になるまでの反応が「ひとつの回路」になっていることを、彼は発見したのである。それで、この回路は「カルヴィン回路（カルビン回路）」と呼ばれているわけだ。

★〔光合成の「明反応」と「暗反応」って、何だっけ？〕

「明反応」というのは、植物が太陽からの光エネルギーを吸収して、水を分解し、酸素を発生するまでの反応。もう少し専門的な言い方をすると、明反応は「光合成電子伝達反応」ということになる。要は、光エネルギーを利用可能な化学エネルギーに変換する過程ということだ。

「暗反応」のほうは、明反応で捉えられたエネルギーを用いて、二酸化炭素と水を結合させて、糖やデンプンのような炭水化物を生成させるまでの反応。

これも、専門的な用語を用いて言い直すと、「明反応で合成されたＮＡＤＰＨとＡＴＰを用いて，葉や茎などにある気孔を通じて取り込んだＣＯ?（二酸化炭素）を還元し、それによってグルコースやデンプンを生成する反応」ということになる。

このように、「植物が光エネルギーを吸収して炭酸ガスと水から炭水化物を合成すること（炭酸同化）」が、光合成なのである。

★〔植物を食べることで、太陽エネルギーが取り入れられる？〕

植物の葉緑体がおこなっている「光合成」とは、「エネルギーのない炭酸ガスと水」を、太陽の光エネルギーを用いることによって、「エネルギーのある炭水化物と酸素」に変える反応ということだった。

二酸化炭素（炭酸ガス）＋水→（光エネルギー）→炭水化物（デンプン）＋酸素
だから、これは「光エネルギーから化学エネルギーへの変換」とも言える。この光合成の過程は、化学式をもちいれば、次のように示すこともできる。

6ＣＯ? ＋ 12Ｈ?Ｏ＋光→Ｃ?Ｈ??Ｏ? ＋ 6Ｏ? ＋ 6Ｈ?Ｏ（?は小文字の2）

これは、人間が炭水化物を食べて、酸素を吸って、それを炭酸ガスとして吐き出したり、水蒸気やオシッコとして排泄したりしている生化学反応と、ちょうど逆の反応になっている。

つまり、植物（葉緑体）は光合成によって、光エネルギーを蓄え、われわれ動物は、その植物（葉緑体）がつくった炭水化物などの有機物を食べることでエネルギーを得ているのである。突き詰めると、われわれも太陽エネルギーによって生かされている身なのだ。

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