Melvin Ellis Calvin (8. april 1911 - 8. januar 1997) var en amerikansk kemiker. Han er bedst kendt for at have kortlagt den biokemiske vej, som planter bruger til at omdanne atmosfærisk kuldioxid til organiske stoffer — det, vi i dag kalder Calvin-cyklussen (ofte navngivet efter ham sammen med Andrew Benson og James Bassham). For dette arbejde modtog Calvin Nobelprisen i kemi i 1961. Han tilbragte størstedelen af sin fem årtier lange karriere ved University of California, Berkeley, hvor han ledede et forskningshold, som systematisk undersøgte fotosyntesens biokemi.

Metode og opdagelse

Calvin og hans kolleger anvendte kulstof-14 (^14C) som sporstof i en såkaldt pulse-chase-eksperimentel tilgang: planten blev kort udsat for radioaktivt mærket kuldioxid fra luften, hvorefter forskerne fulgte, hvordan det radioaktive kulstof hurtigt blev indbygget i og flyttede sig mellem forskellige molekyler i planten. Ved hjælp af kromatografi og andre analyseteknikker identificerede de en række mellemliggende forbindelser og dermed selve vejen fra CO2 til sukker.

Undersøgelserne viste, at sollys virker på klorofyl i plantens kloroplaster for at skabe energi i form af ATP og reducerende kraft (NADPH). Denne energi bruges i Calvin-cyklussen til at omdanne CO2 til kulhydrater og andre organiske forbindelser. En central opdagelse var, at kulstoffet først bindes til ribulose-1,5-bisfosfat (RuBP) og danner 3-fosfoglycerat (3-PGA) — og at enzymet Ribulose-1,5-bisfosfat carboxylase/oxygenase (ofte forkortet Rubisco) spiller en afgørende rolle i CO2-fikseringen.

Hovedtræk ved Calvin-cyklussen

  • Carboxylering (fiksering): CO2 bindes til RuBP og danner 3-PGA.
  • Reduktion: 3-PGA omdannes ved hjælp af ATP og NADPH til triosefosfater (sukkerbyggesten).
  • Regenerering: En del af triosefosfaterne bruges til at regenerere RuBP, så cyklussen kan fortsætte.

Betydning og arv

Calvins arbejde gav for første gang et detaljeret billede af, hvordan atmosfærisk kulstof indbygges i plantemateriale, og det har haft stor betydning for både grundforskning og anvendelser inden for landbrug, plantebioteknologi og forståelsen af kulstofkredsløbet i klimaets sammenhæng. Calvin var den eneste modtager af Nobelprisen i kemi i 1961 for disse opdagelser.

Udover sit arbejde med fotosyntesen deltog han i tværfaglige netværk og var i 1950'erne blandt de tidlige medlemmer af Society for General Systems Research. I 1963 fik han yderligere titel som professor i molekylærbiologi. Tre årtier senere udgav han sin erindring under titlen Following the trail of light: a scientific odyssey, hvor han beskriver forskningen, metoderne og de mange års laboratoriumsarbejde, som førte til hans store opdagelser.

Samlet set står Melvin Calvin tilbage som en central figur i forståelsen af fotosyntese og kulstofomsætning i planter — en indsats, der fortsat inspirerer forskning inden for biokemi, plantefysiologi og klimavidenskab.