Академик РАН Владимир Анатольевич Шувалов

Вся научная деятельность Владимира Анатольевича связана с исследованием первичных процессов преобразования энергии при фотосинтезе. После окончания биолого-почвенного факультета МГУ в 1965 году В.А. Шувалов работал в Институте биохимии имени А.Н. Баха, под руководством профессора Ф. Ф. Литвина и академика А. А. Красновского. В.А. Шувалов последовательно развивал идеи своих учителей, выдающихся отечественных фотобиологов и биофизиков, его приоритетные исследования в этой области были суммированы в докторской диссертации «Первичное преобразование световой энергии при фотосинтезе», которую он защитил в 1982 г. Успехи и международный авторитет отечественной школы фотобиологии во многом обусловлены личным вкладом Владимира Анатольевича, его оригинальными идеями, подтвержденными экспериментально под его непосредственным руководством.

В.А. Шуваловым сформулированы основные принципы и универсальный характер процесса разделения зарядов в реакционных центрах фотосинтеза. Им впервые была предложена модель их пространственного расположения, подтвержденная рентгеноструктурным анализом в работах немецких авторов, лауреатов Нобелевской премии 1988 г. В.А. Шуваловым впервые установлено, что пигменты хлорофилловой природы (хлорофилл, феофитин и их бактериальные аналоги) являются первичными акцепторами электронов во всех известных реакционных центрах зеленых растений и фотосинтезирующих бактерий. Эти представления вошли в обзоры, монографии, учебные пособия, университетские курсы по биохимии и биофизике фотосинтеза у нас в стране и за рубежом. Владимир Анатольевич в возглавляемом им Институте фундаментальных проблем биологии РАН развивал применение фемтосекундной спектроскопии для исследования первичного разделения зарядов при поглощении света пигментами. Коллективом сотрудников под его руководством показано, что:

  • первичному процессу переноса электрона в бактериальных реакционных центрах предшествует процесс частичного разделения зарядов внутри первичного донора электрона — димера бактериохлорофиллов;
  • первичным акцептором электрона в бактериальном фотосинтезе является молекула мономерного бактериохлорофилла, которая передает электрон на молекулу бактериофеофитина в пикосекундоном временном интервале;
  • сопряжение движения ядерной и электронной подсистем, участвующих в реакции переноса электрона, является необходимым условием для эффективного преобразования световой энергии в энергию разделенных зарядов при фотосинтезе.
  • первичным акцептором электрона в реакционных центрах фотосистмы 2 является хлорофилл-670 (ХлD1), который передает электрон на молекулу феофитина с временной константой ~ 13 пикосекунд;
  • первичное разделение зарядов в фотосистеме 1 происходит в комплексе, состоящем из 6 молекул хлорофилла, за время менее 100 фемтосекунд.

В круг интересов Владимира Анатольевича входили также теоретические расчеты взаимодействия элементарных частиц внутри атомов и молекул, включая хлорофилл-белковые комплексы.

Одновременно В.А. Шувалов руководил отделом фотобиофизики Института физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского МГУ. В 1991 за раскрытие молекулярных механизмов фотохимических превращений хлорофиллов в реакционных центрах фотосинтеза В.А. Шувалов удостоен звания лауреата Государственной премии СССР. Вклад В.А. Шувалова в развитие отечественной науки отмечен Орденом Дружбы (1999 г.) и Орденом Почета (2004 г.)

Признание неоспоримого приоритета В.А. Шувалова в исследовании сверхбыстрых фотобиологических процессов международным научным сообществом нашло отражение в избрании Иностранным почетным членом (FHM) Американской Академии искусств и наук (1998), членом Германской академии естествоиспытателей «Леопольдина» (2002), членом Американского химического общества, членом Американского общества физиологов растений.В.А. Шувалов вел большую организационную работу как член редакционных коллегий и советов журналов «Биохимия», «Биофизика», «Биологические мембраны», «Photosynthesis research», «Comparative Biochemistry and physiology».

В.А. Шувалов входит в число 300 наиболее цитируемых ученых России, является автором более 250 работ, в том числе 2 монографий. Под его руководством и консультированием защищены 10 кандидатских и 2 докторские диссертации. Будучи продолжателем традиций Российской научной школы, основанной академиками А.Н. Теренином и А.А. Красновским, В.А. Шувалов возглавил ведущую научную школу РФ «Первичное преобразование световой энергии при фотосинтезе».

С 1972 г. научная и организационная деятельность Владимира Анатольевича связана с Институтом фотосинтеза АН СССР (ныне — Институт фундаментальных проблем биологии РАН ФИЦ ПНЦБИ РАН) и Пущинским научным центром РАН. С 1996 по 2017 г В.А. Шувалов возглавлял Институт фундаментальных проблем биологии РАН (с 1996 по 2017 г), сочетая руководство институтом с образовательной деятельностью, будучи директором-организатором Филиала Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова в Пущино.

В 1999 г. Владимир Анатольевич Шувалов был избран председателем Президиума Пущинского научного центра РАН, научно-организационное руководство которым осуществлял по 2006 гг.

Владимир Анатольевич был членом Президиума РАН, заместителем председателя Научного совета РАН по физиологии растений и фотосинтезу, сопредседателем Совета Российского фотобиологического общества, членом Президиума Пущинского научного центра РАН.

Светлая помять о Владимире Анатольевиче как об ученом, педагоге, скромном и беззаветно преданном науке человеке навсегда останется в сердцах коллег и учеников.

Доктор биологических наук
Климов Вячеслав Васильевич

Климов Вячеслав Васильевич –  известный специалист в области биохимии и биофизики фотосинтеза, автор более 250 оригинальных научных статей, 12 обзоров и восьми глав в книгах. Область научных интересов Климова В.В. – молекулярные механизмы преобразования световой энергии и окисления воды при фотосинтезе.

Климов В. В. в 1963 году поступил в Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова на кафедру биофизики биолого-почвенного факультета, которую с отличием окончил в 1968 году, а в 1971 году аспирантуру той же кафедры под руководством академика А.А. Красновского. В 1973 году В.В. Климов защитил кандидатскую диссертацию на тему «Исследование фотоиндуцированных изменений флуоресценции хлорофилла при фотосинтезе». С 1971 года – младший научный сотрудник, а с 1979 года – старший научный сотрудник Института фотосинтеза РАН (г. Пущино), а в 1983 году он организует лабораторию фотосинтетического окисления воды. В 1986 году В.В. Климов защитил докторскую диссертацию по теме «Световые реакции переноса электрона в фотосистеме 2 высших растений и водорослей». Результаты исследований были опубликованы в ведущих международных и отечественных научных журналах (PNAS, Biochemistry, The EMBO Journal, BBA, FEBS Letters и др.),  вызвали широкий резонанс и цитирование многими специалистами. С 1988 года – заместитель директора по научной работе Института фотосинтеза РАН, переименованного в 1998 г. в Институт фундаментальных проблем биологии. С 1993 г. по 1998 г. – профессор, заведующий кафедрой фотобиологии Пущинского государственного университета. С 1998 г. – профессор, а с октября 2002 г. – заместитель директора Филиала МГУ им. М.В. Ломоносова в г. Пущино, в организации которого он принимал активное участие. Под руководством В.В. Климова подготовлены 15 кандидатских и 2 докторские диссертации. В.В. Климов вёл большую научно-организационную и педагогическую работу. В течение 20-ти с лишним лет он занимал должность заместителя директора Института; был членом Президиума НЦБИ г. Пущино, членом Научного совета по физиологии растений и фотосинтезу РАН и двух советов по защите докторских диссертаций, был вице-президент Общества фотобиологов России.

Работая в Институте фотосинтеза, В.В. Климов, несмотря на большую научно-организационную работу, активно вёл научные исследования и разрабатывал ряд методов: дифференциальной абсорбционной и флуоресцентной спектрофотометрии, окислительно-восстановительного титрования, прецизионной O2-метрии и H2O2-метрии фотосинтезирующих объектов при постоянном и импульсном режимах освещения, изолирования минимальных надмолекулярных структур, способных к фоторазделению зарядов и фотосинтетическому окислению воды. В.В. Климов являлся одним из ведущих ученых России в исследовании механизма фотосинтеза. Его исследования были сфокусированы на выяснении механизма фотосинтетического окисления воды и выделения кислорода – фундаментального биологического процесса, имеющего глобальное значение. Им были сформулированы и экспериментально подтверждены принципиально новые представления о механизме преобразования энергии света в фотосистеме оксигенных растений, в основе которого лежит фоторазделение зарядов между хлорофиллом и феофитином и последующая стабилизация запасаемой энергии, происходящая с участием комплекса железа с пластохиноном и компонентов системы окисления воды. Эти представления стали в настоящее время общепринятыми и вошли в современные обзоры, монографии, учебники и университетские курсы по биохимии и физиологии растений. В.В. Климовым открыто участие феофитина в первичных фотохимических стадиях преобразования энергии света при фотосинтезе (ранее феофитин рассматривался лишь как продукт деградации хлорофилла), установлена рекомбинационная природа переменной флуоресценции хлорофилла растений. Оригинальные исследования Климова В.В. по реконструкции водоокисляющего комплекса растений позволили определить количественный состав и гетерогенность его марганцевого кластера, подтвержденные в работах других авторов. Установленные им термодинамические характеристики фоторазделения зарядов в фотосистеме 2 растений стали справочными и позволяют судить о возможных механизмах окисления воды и выделения кислорода при фотосинтезе. Экспериментально была выявлена возможность переключения фотосинтетического окисления воды с четырехэлектронного на двухэлектронный механизм с образованием связанного пероксида водорода. Обнаружено участие карбоангидразы в функционировании и стабилизации водоокисляющего комплекса фотосистемы 2. Под его руководством были развернуты работы по созданию искусственных систем фотоокисления воды и выделения кислорода. Был обнаружен новый класс высокоэффективных ингибиторов фотосинтетического электронного транспорта, которые с успехом используются в ряде лабораторий мира. Обнаружены три типа фотоинактивации кислородвыделяющей системы растений. В серии блестящих работ выявлена роль бикарбоната как одного из ключевых кофакторов фотосинтетического выделения кислорода, необходимого для формирования, стабилизации и функционирования водоокисляющей системы, а также  участие марганец-бикарбонных комплексов в эволюционном происхождении водоокисляющего комплекса, что стало предметом исследования ряда совместных международных проектов (в том числе, поддержанных грантами CRDF, STINT,  INTAS и престижной международной программы Human Frontier Science Program).

В 1991 году В.В. Климов (в составе творческого коллектива под руководством академика А.А. Красновского) за раскрытие молекулярных механизмов фотобиохимических превращений хлорофиллов в реакционных центрах фотосинтеза удостоен Государственной премии СССР, а в 2011 году ему присуждена премия имени А.Н. Баха за цикл работ «Фотосинтетическое окисление воды». В 2008 году В.В. Климову присвоено почетное звание «Заслуженный деятель науки Российской Федерации».

Работы В.В. Климова получили широкое мировое признание, о чем свидетельствует высокий индекс цитирования его работ (он входил в число 100 наиболее цитируемых ученых России). В.В. Климов был неоднократно приглашён в качестве пленарного лектора на Международные конгрессы по фотосинтезу. В течение последних 30 лет он был постоянным приглашенным участником Гордоновской конференции по фотосинтезу в США. В.В. Климов выступал с лекциями в зарубежных университетах США (1984, 1990, 1993), Англии (1991, 1992, 2007), Австралии (2001), Швеции (1989, 2001, 2002), Германии (1989, 1994, 2007), Канады (1993), Японии (1991, 1997, 1999), Испании (1996), Франции (1988), Индии (1989), Китая (1991, 2000, 2005), Чехословакии (1984), Венгрии (1981). Он был приглашен выступить с лекциями на  64-е Баховское чтение по биохимии, на чтениях, посвященных памяти М.С. Цвета и на Пущинских чтениях по фотосинтезу. Им было организовано семь международных симпозиумов по фотосинтезу.

Климов В.В. выбирался членом международного комитета по фотосинтезу (1992-1998 гг.), членом редколлегии международного журнала Photosynthesis Research (1986-1992 гг.), рецензентом журналов Biochimica et Biophysica Acta и Photosynthesis Research, членом экспертного совета  РФФИ по биологии, членом экспертной коллегии по биологии инновационного центра Сколково и членом экспертного совета по грантам Президента Российской Федерации для поддержки молодых российских учёных и ведущих научных школ.

Климов В.В. по приглашению зарубежных научных организаций был в научных командировках в США –в Кеттерингской исследовательской лаборатории (штат Огайо) и в Принстонском университете, в лабораториях Германии (Технический университет Берлина), Франции (Центр ядерных исследований САКЛЕ), Англии (Империал Колледж), Японии (Национальный Институт фундаментальной биологии),  Индии (Университет им. Д. Неру), Китая (Институт ботаники в Пекине и Институт физиологии растений в Шанхае), Канады (Квебекский университет), Голландии (Лейденский университет), Швеции (Институт физиологии растений г. Умео), Венгрии (Институт физиологии растений) и Чехословакии (Институт микробиологии).