综述：纪念卡尔?J?卡拉诺

卡尔?J?卡拉诺在生物无机化学领域贡献卓越，本文缅怀其一生并梳理相关研究成果。

　　

卡尔?J?卡拉诺的生平与学术生涯

卡尔?J?卡拉诺 1950 年 7 月 14 日出生于纽约长岛的罗克维尔中心。他的父亲是意大利裔美国人，母亲具有德国血统。在卡尔 3 岁左右时母亲离世，父亲再婚，继母露西尔给予了孩子们悉心照料。

卡尔从小就对化学展现出浓厚兴趣，童年时期，他和弟弟迈克尔经常进行化学实验，甚至会进行一些危险操作，比如将轻度炸药放入排水管，还曾因使用酒精 burner 险些烧毁房屋，后来被父亲禁止在室内进行此类活动，转而在户外金属棚中继续实验。

1968 年，卡尔从长岛的岛树高中毕业，随后进入加利福尼亚大学圣巴巴拉分校（UCSB）学习。在 UCSB 期间，他见证了美国社会的动荡，还可能面临被征召前往越南参战的情况。在此期间，他与比尔?卡斯卡合作开展了本科研究，并于 1972 年以化学专业荣誉学士学位毕业。

之后，卡尔前往德克萨斯农工大学攻读博士学位，师从 Minoru Tsutsui，研究方向为不寻常的金属卟啉作为潜在的肿瘤定位剂。在德克萨斯，他遇到了玛丽?沃森，两人于 1976 年结婚。获得博士学位后，卡尔先后在加州大学伯克利分校担任博士后，与肯?雷蒙德合作，在此期间开始与韦斯利?哈里斯密切合作。

1979 年，卡尔前往佛蒙特大学伯灵顿分校担任助理教授，并获得终身教职。他的三个女儿分别在伯克利、佛蒙特和德克萨斯出生。在佛蒙特的八年里，卡尔面临着巨大的工作压力，还曾因学校内部政治问题被不公平地拒绝授予终身教职，但最终该决定被推翻。

1988 年，卡尔一家搬到德克萨斯，他在西南德克萨斯州立大学（现德克萨斯州立大学圣马科斯分校）任职，并担任系主任至 1999 年。2003 年，卡尔回到加利福尼亚，担任圣地亚哥州立大学（SDSU）化学系主任。然而，在圣地亚哥，他面临着住房和野火等问题，其住所曾两次险些被烧毁。尽管担任系主任，卡尔仍积极参与研究，在加利福尼亚预算危机期间，他成功带领化学系摆脱财务困境，同时还在研究上取得了诸多成果。

2022 年 1 月 26 日，卡尔因晚期多发性骨髓瘤并发症突然离世，享年 71 岁。

卡尔?J?卡拉诺的科研贡献

1. 微生物铁载体研究：卡尔在博士后期间，参与了铁载体（siderophores）的研究，这是一类微生物用于运输铁的物质。他对二羟基肟酸铁载体 Rhodotorulic Acid 进行了深入研究，包括其在铁摄取中的作用、与铁的络合物的表征以及溶液平衡和电化学热力学性质等。此外，他还参与了其他铁载体如 Ferric Aerobactin 和 Ferric Enterobactin 的相关研究，对这些铁载体的分离、表征、稳定性常数测定以及与铁转运蛋白 Transferrin 的相互作用机制进行了探讨。
2. 海洋生物化学研究：卡尔与弗里斯乔夫?C?库珀等众多研究人员合作，在海洋生物化学领域取得了丰硕成果。他们研究了海洋细菌产生的铁载体在为浮游植物提供生物可利用铁方面的作用，发现了硼与铁载体的结合现象，并研究了细菌铁载体光化学在促进藻类铁摄取中的作用，引发了对硼作为一种特殊生物元素的兴趣。在藻类研究方面，他们参与了丝状褐藻 Ectocarpus siliculosus 基因组的注释工作，对其生物无机（尤其是卤素和铁）代谢进行了深入研究。研究发现褐藻中不存在铁蛋白（ferritin），并通过多种实验方法进行了验证。此外，他们还对太平洋藻类（主要是巨藻 Macrocystis pyrifera）的碘代谢进行了研究，确定了其碘代谢的关键特征。基于对智利的考察，研究了南半球 3 种大型褐藻（Durvillaea antarctica、Macrocystis pyrifera 和 Lessonia trabeculata）的卤素和砷代谢。同时，他们还研究了海藻在沿海水域碘形态形成中的作用，发现巨藻生物量与碘离子 / 碘酸根离子比例密切相关，欧洲海带物种在氧化应激下会增加沿海水域的碘离子水平，对应碘离子在这些生物中的抗氧化作用。在对 Ectocarpus siliculosus 的碘代谢研究中，还发现了一种非卤过氧化物酶途径参与碘甲烷的合成。近年来，他们对褐藻中碘、溴和痕量金属的细胞储存机制和形态进行了研究，通过 X 射线断层扫描和微 X 射线吸收近边结构（XANES）技术，发现了褐藻细胞中一种含有电子致密物质的新型囊泡，可能与碘有关。
3. 其他研究：卡尔还在金属卟啉、钒和铁的化学、配位化学等多个领域开展研究。早期他研究了不寻常的金属卟啉作为潜在肿瘤定位剂，在金属卟啉的合成、性质以及与生物体系的相互作用方面取得了一系列成果。在钒和铁的化学研究中，他与他人合作研究了金属结合亲和力、金属离子与转运蛋白的相互作用等。此外，他在配位化学领域也有诸多贡献，研究了多种金属络合物的合成、结构和性质，以及它们在生物体系中的作用机制。

卡尔?J?卡拉诺的科研精神与影响

卡尔具有非凡的职业道德，他对工作充满热情，认真负责。即使在节假日和周末，他也经常工作，并非出于对个人职业发展或经济利益的追求，而是源于内心对科研的热爱。他为人谦逊，注重实际科研成果，而非追求会议和论文数量。在实验室中，他不仅是科研的领导者，还亲自动手解决仪器故障等问题，展现出出色的实践能力。

在教学和指导学生方面，卡尔也表现出色。他鼓励学生积极参与科研项目，为学生提供指导和支持，帮助他们在科研道路上成长。他的学生们对他充满敬意和感激，他的教导和影响对学生的学术生涯产生了深远的影响。

卡尔的研究成果和科研精神对生物无机化学领域产生了重要影响。他的研究为理解微生物和海洋生物的金属摄取、卤素代谢等过程提供了重要的理论基础，推动了该领域的发展。他与众多研究人员的合作也促进了多学科交叉研究的发展，为解决复杂的科学问题提供了新的思路和方法。他的科研成果和精神激励着更多的科研人员在相关领域不断探索和前进。