Aunque Severo estaba convencido de los beneficios que les reportaría la nacionalidad americana, dejó que fuera su mujer la que tomara, más tarde, la decisión de pedir la ciudadanía americana, que les fue concedida en 1956; pero según sus propias palabras él siempre se consideró "un exiliado científico, no político".
Sus experimentos realizados en esta época sobre farmacología y bioquímica, especialmente en el campo de las enzimas, le valieron la Medalla Bewberg de 1951. Investigó el metabolismo de los hidratos de carbono y de los ácidos grasos, y descubrió una nueva enzima que aclaraba el mecanismo de oxidación del ácido pirúvico (ciclo de Krebs); también estudió el papel del complejo vitamínico B en estos ciclos y el proceso de fijación de CO2 por parte de las plantas verdes. Pero sus principales investigaciones se centraron en los fosfatos de alta energía que participaban en las reacciones bioquímicas.
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