Финский биохимик Арттури Илмари Виртанен родился в Хельсинки, в семье Серафимы (Изотало) Виртанен и Каарло Виртанен. Окончив классический лицей в Виипури (сейчас это российский г. Выборг), он поступил в Хельсинкский университет, где изучал химию, биологию и физику ив 1916 г. получил степень магистра естественных наук. В течение следующего года Виртанен работал в Центральной промышленной лаборатории в Хельсинки, а затем вернулся в университет для подготовки докторской диссертации, которую защитил в 1919 г.
Виртанен продолжил свое обучение в качестве аспиранта в области физической химии в Цюрихе (1920) и бактериологии – в Стокгольме (1921). Начиная с 1919 г. он также работал химиком в лаборатории финской кооперативной сыроваренной ассоциации «Валио», а в 1921 г. стал ее директором. К 1923 г. интересы ученого сконцентрировались в области биохимии, и 1923 – 1924 гг. он посвятил изучению энзимологии у Ханса фон Эйлер-Хельпина в Стокгольмском университете.
В течение некоторого времени лаборатория ассоциации «Валио» работала над созданием более совершенных способов выращивания кормов для скота, особенно растений, связывающих азот. Азотные соединения имеют решающее значение для всех живых организмов. Главным источником азота служит атмосфера, однако атмосферный азот не может быть использован большинством растений и какими бы то ни было животными, если он не входит в соединения, способные усваиваться организмом. В число растений, которые могут связывать азот или образовывать такие соединения с использованием азота непосредственно из атмосферы, входят многие представители семейства бобовых, такие, как горох, клевер и соя. Эти растения обладают способностью в процессе гниения снова наполнять азотом истощенную почву. В них также в значительной степени представлены азотсодержащие питательные вещества, особенно аминокислоты («кирпичики», из которых строятся белки), поэтому они являются прекрасными кормами для молочных коров и другого домашнего скота. Осознав ценность подобных растений, Виртанен в 1925 г. приступил к изучению происходящих в них биохимических процессов. В число вопросов, требующих ответа, входили вопросы о природе, местонахождении и деятельности бактерий, которые, как предполагали, играют определенную роль в фиксации азота.
Виртанен знал, что, когда из зеленых кормов, таких, как клевер и травы, заготавливают силос, они катастрофически быстро лишаются азота из-за естественного разложения бактерий и эти потери снижают питательную ценность кормов от 25 до 50 процентов. Соответственно теряло свои питательные свойства, особенно витамины А и B12, молоко от дойных коров, которых зимой кормили этими кормами. Снижение качества зимнего молока и масла было общеизвестно. Изучив более ранние работы, в которых шла речь о химическом аспекте ухудшения качества силоса и способов его хранения, Виртанен обнаружил, что в них отсутствует четкая, обоснованная теоретическая база. Более того, не были должным образом определены и питательные характеристики кормов.
Экспериментальным путем Виртанен доказал, что ухудшение качества силоса может быть в значительной степени замедлено или вовсе прекращено, если добавить в корм соляную и серную кислоты. Более того, путем изменения кислотности силоса ученому удалось поставить под контроль химические реакции, которые вели к разрушению содержащихся в кормах белков и витаминов. В результате проделанных опытов были установлены максимальный, минимальный и оптимальный уровни кислотности при обработке силоса. Биопсия тканей коров, которых кормили обработанным таким образом силосом, показала, что такое питание животных не приводило ни к каким вредным последствиям, молоко же получалось более высокого качества, выгодно отличаясь не только своими питательными свойствами, но и на вкус. Этот метод, названный АИВ-методом по инициалам ученого, был впервые применен во многих европейских странах и – в несколько измененном виде – в США.
В 1931 г. Виртанен был назначен директором Биохимического научно-исследовательского института в Хельсинки и одновременно стал профессором биохимии Финского технологического института. Продолжая исследовать фиксацию азота в растениях, он обнаружил, что красный пигмент легемоглобин подобен гемоглобину крови и играет важную роль в превращении азота, осуществляемом в корневых наростах. В 40-е гг. в его лаборатории в Хельсинкском университете проводилась работа по изучению биохимии более сложных растений, которая привела к получению многих аминокислот и уточнению их химической структуры.
Известность Виртанену принес созданный им АИВ-метод. В 1945 г. ученому была присуждена Нобелевская премия по химии «за исследования и достижения в области сельского хозяйства и химии питательных веществ, особенно за метод консервации кормов». «Я считаю, что мне повезло, – сказал Виртанен в своей Нобелевской лекции. – Я не только работал в такой интересной области, но и кое-чего в ней достиг».
После получения Нобелевской премии Виртанен активно продолжал научно-исследовательскую деятельность. Занимая ответственный пост директора Биохимического научно-исследовательского института, он в 1948 г. стал одновременно президентом Государственной академии наук и искусств Финляндии. В 1958 г. Виртанен приступил к изучению возможностей получения молока от дойных коров, содержащихся на небелковой диете. Опираясь на данные, полученные им при изучении бактерий, связывающих азот, ученый предположил, что пищеварительная система коровы вполне способна синтезировать обнаруженные в молоке аминокислоты из азотных соединений, содержащихся в мочевине и солях аммония, а не из богатых белками кормов. Эта гипотеза была экспериментально подтверждена в 1961 г.
В 1920 г. Виртанен женился на Лилии Мойзио. У супругов родились два сына. Умер ученый в возрасте 78 лет в Хельсинки.
В качестве одного из ведущих финских ученых Виртанен представлял свою страну в Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН. Помимо Нобелевской премии, он был удостоен многих наград, включая почетные степени университетов Лунды, Парижа, Гессена и Хельсинки.
