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艾克曼如何发现维生素?

(2010-07-20 16:50:30)
标签:

艾克曼

维生素

爪哇岛怪病

脚气病

杂谈

分类: 新技术新概念

艾克曼如何发现维生素?

艾克曼如同一个科学侦探,拨开重重疑云,第一次找到了神奇的维生素。资料图片

  爪哇岛怪病引来荷兰名医 缜密实验找到致病真凶

  开往荷兰的船起锚时,艾克曼最后看了一眼爪哇岛的椰林树影,心境复杂。他本是作为军医到这里来救死扶伤的,但两年来,恼人的疟疾把他折磨得不成人样,现在他不得不暂且放下抱负回国休养。艾克曼绝对想不到,他下一次来到这里时发生的一切,会成为此后多年人们津津乐道的佳话。

  这是1885年,艾克曼27岁。

  错误实验,中道崩殂

  艾克曼(Christian Eijkman)出生于荷兰。他从小立志当一名医生,不过学医的费用太高,他只能曲线救国:入伍当军医,让国家帮忙负担学费。当然,这么做的代价就是,毕业时他被安排到当时的荷属东印度群岛服役,开始在三宝垄,后来转移到芝拉札。热带岛屿的风光自然不错,可那湿热的气候也让他上岛没多久就染上了疟疾。

  休养一阵,自觉元气有所恢复后,艾克曼去柏林找著名的微生物学家科赫(Robert Koch)学习微生物学。在这里,艾克曼遇到了佩克尔哈林(A. C. Pekelharing)。后者很欣赏艾克曼,热情地问艾克曼愿不愿意一起去完成政府给出的任务。他提到了一个艾克曼并不陌生的病———脚气病,此去即是为了找到致脚气病的细菌。目的地正是爪哇岛。就这样,1886年,艾克曼再次踏上了爪哇岛的土地。

  脚气病和一般人说的“脚气”(香港脚)完全是两码事。这种病来势凶猛,患者起初往往腿部不适(这是它中文名称的来源),最后可能心脏衰竭直至死亡。脚气病在亚洲地区多见,荷兰本地从未听闻,士兵们都是到印尼以后才患病的。尽管荷兰是当时世界上医学最发达的地区之一,医生们依然对此束手无策。

  当时科学界对脚气病病因的主流猜测有两种。一种说它由微生物引起,是个感染性疾病;一种说它是化学毒物引起的,是中毒。细菌致病说那时很时髦,而脚气病发病有周期性的起伏,只在特定地区发生于特定的气候和天气条件下,且患者腿部有肿胀,———这一切都指向了感染。

  佩克尔哈林希望找到致病菌,从而攻克这个病症。经过八个月的工作,他觉得已经部分验证了自己的想法,貌似大功基本告成,佩克尔哈林很快就带着成果班师回朝,留下艾克曼一个人管理实验室。

  新的实验陷入僵局

  为了完成全部探案工作,艾克曼需要重复一下之前的实验。他认为佩克尔哈林前期的研究已经很完备。他继续实验,将细菌培养物和从患病动物身上抽取的血液注射给健康动物,观察结果。不过接种之后,艾克曼等了又等,那些狗和兔子却并未表现出任何生病的迹象。直到它们老死,都没有表现出脚气病的征候。

  重复了几次都是类似的情况,艾克曼开始觉得佩克尔哈林的实验大概有问题。但他并未多想,只是认为大概这种感染在兔子和狗身上的潜伏期太长了,得换动物。物美价廉的鸡成了他的新宠。

  新一轮实验依然从注射“菌液”开始,但依旧很不顺利。一开始,不管是否接受注射,小鸡都会出现一种叫做多发性神经炎的状况,这和人类的脚气病很相似。可为什么没接受注射的小鸡也会得病呢?艾克曼认为是患病的鸡把健康的鸡传染了,于是就把它们隔离开。但接下来的实验结果丝毫未变,小鸡们还是全部病倒。艾克曼想,这下坏了,整个实验场所都被污染了。于是他新开辟了一块做过无菌处理的场地,把一部分小鸡转移到那里。

  这时,最奇怪的事发生了:还在原实验地点饲养的患病鸡一夜之间全部好转,新实验地的鸡也没有再发生患病和死亡。这简直似神怪所为。本来的嫌疑人一下拿出了过硬的不在场证明,所有线索都断了。实验陷入僵局。

  感谢小鸡,感谢厨师

  训练有素的侦探是不可以轻易放弃的,现在至少排除了一些可能,艾克曼重新把所有可能的细菌来源一一想过:鸡棚、饮水、鸡食……等等,鸡食?艾克曼的助手(有意思的是,似乎每一个传奇的科学发现背后都有一位不称职的助手)想起了一件事。有段时间,这位助手从实验室隔壁的军队医院讨剩饭来喂给小鸡吃。后来医院换了位吝啬的新厨师,不再给他提供剩饭,小鸡们才又重新开始吃饲料。而它们吃剩饭的时间段恰恰和全体小鸡发病的时间段完全吻合。

  新的嫌疑犯出现了。

  多年以后,在领取诺贝尔奖的感言中,艾克曼幽默地说:“他(指新厨师)认为,不该把军方的米饭喂给民用的鸡。”

  艾克曼重新思考了整个实验流程,提炼出了一个关键词“银皮”。它指捣去水稻的外壳后覆盖着米粒的内层膜。带银皮的米就叫“糙米”。经过碾磨,银皮会被去除,这样的米就是“精米”。现在思路基本清楚了,是糙米和精米的区别导致了脚气病。银皮中含有某种东西,吃了它小鸡就健康,没有它小鸡就得病。

  让我们暂时抛开艾克曼来问问自己,实验到了这一步,你会怎么想?你大概会脱口而出:这明摆着就是一种维生素啊!

  艾克曼此时的结论是,致病菌存在于精米中,而银皮含有可以抑菌的因子。他甚至从银皮中发现了这种水溶性的因子,取名“脚气病病菌解毒剂”。不过,这只是艾克曼心中的副产品,他的工作重心还是放在“缉拿凶手”上。不过结果令人沮丧:他总是能在犯罪现场发现替天行道的侠客,但凶手却始终活不见人死不见尸,他捉不到凶手。这到底是为什么?

  真不能怪艾克曼死心眼儿,维生素这个概念要到20世纪初才建立,19世纪末的艾克曼深陷于细菌感染的世界,不足为奇。不巧,这时倒霉的疟疾又来骚扰,艾克曼再无心力继续研究,只能再次回荷兰休养。

  这是1896年,这次离开后,艾克曼再没回来。

  并不存在的“真凶”

  老侦探暂时引退,自然有新生代侦探粉墨登场,爪哇岛的实验室迎来了新主人———格林斯(Gerrit Grijns)。对待脚气病病因这件事,格林斯大胆地想到了一个推翻前面全部假设的简单主意:逻辑上讲,这事儿有两种可能,一是分别存在致病细菌和抑菌因子,二是只存在一种健康必需品———既然凶手一直缺席,那么也许他并不存在。

  显然,这个想法等于宣称,艾克曼从前的缉凶行动只是一场一厢情愿的游戏,这其中,自始至终都只有护卫健康的侠客一人而已。好在格林斯没有避讳挑战前辈,艾克曼也不是固执己见的老古董。书信往来中,被荷兰适宜气候滋养而重获健康的艾克曼逐渐认同了格林斯的想法。两人后来共同发表了一篇论文,提到精米中缺少一种对健康来讲不可或缺的物质,缺乏此物质可致脚气病或多发性神经炎。这是1906年,距离维生素概念正式提出尚有6年时间。

  后来的若干年中,经过若干人的努力,治疗脚气病的那种水溶性活性成分最终被分离纯化,并得名硫胺。维生素家族中的第一位维生素B1终于露出真容。

  其实不光是爪哇岛的荷兰人,世界的其他角落也有不少侦探在做着类似的工作,他们甚至早于艾克曼就已将其锁定于食物。

  亚洲的这项研究应该具有某些优势。日本海军医生高木兼宽在1884年就发现米饭有问题。当然,他错误地认定此病是由于缺乏蛋白质所致,于是简单粗暴地强迫海军将士吃他们不习惯吃的面和肉来防病———这招儿还真管用,他还因此获赠一枚闪亮的封号:麦饭男爵。

  还有个荷兰人则发现了牛奶抗病的妙用。他认为牛奶里一定有些东西,是除蛋白质、脂肪、无机盐以外的生存必需品。这已经极其接近维生素的概念了,可惜他并没有把实验继续下去。这个人不是别人,正是佩克尔哈林!不过,真正创建维生素概念的人倒也没能从他的实验中获得启发,因为他当时只用荷兰语写了一篇文章,别国科学家都看不懂———会一门外语是多么重要啊!

  这些只是小插曲,艾克曼最伟大的贡献在于,他的动物验证实验打开了整个维生素世界的大门。后人正是循着他的足迹,建立动物对照模型,控制饮食成分,才完成了后来所有维生素的分离与确认。说起维生素的发现史,艾克曼常是第一个被提及的人,他能与另一位伟大的人物分享1929年的诺贝尔生理学或医学奖也毫不意外———那刚好是他去世的前一年。

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