大家好,欢迎来到科学龙卷风,我是治愈系科普up主小夜,这一期我们继续讲述维生素的故事。
神奇的*绿色荧光色素
年的某一天,一位名叫理查德·库恩(RichardKuhn)的生物化学家收到了德国《自然科学》(Naturwissenschaften)编辑部的最新一期刊物。要是在平时,库恩肯定不会对这个德文期刊感兴趣。在他的印象中,这本东西无非是英国《自然》期刊的德国山寨版罢了。
图:理查德·库恩
不过最近一段时间,库恩的实验进展不是很顺利,心情也比较低落。抱着放松心情的想法,库恩就随手翻了翻这本《自然科学》。忽然,他看到了自己的熟人奥托·沃伯格(OttoWarburg)的名字。沃伯格是一名德国的生理学家。库恩知道他一直在研究微生物发酵过程中的生物氧化作用,但是不知道进行得怎么样了。正好借这次机会,库恩打算读一读沃伯格的论文,了解一下他最近的实验状况。
沃伯格在论文中描述了一种呼吸作用中的氧化酶。这个氧化酶是在啤酒酿造过程中由酵母菌分泌的,呈现*绿色。如果通过透析的方法,是可以把氧化酶的*绿色洗掉的,但随之这个氧化酶的活性也就消失了。库恩读到这段话的时候,突然眼前一亮。这个“*绿色物质”,不正是自己研究了多年的核*素嘛。
图:粉末状核*素
“这绝对是一次伟大的发现!”意识到这一点的库恩立刻与沃伯格取得了联系,告诉他这一次的发现足以载入史册。并且有必要立刻召集各路专家,就沃伯格的这次发现开展一次学术会议。
我相信当时的沃伯格和大家的想法都是一样的。一个小小的氧化酶活性实验,怎么就成了一次伟大的发现呢?要理解这件事情的缘由,那得从大约30年前开始说起。
“纯净饮食”引发的思考
20世纪初期,一位美国生物化学家埃尔默·麦科勒姆试图回答所有营养学家都感兴趣的两个问题:“有多少种营养物质是人类所必须的?它们分别是什么?”这两个问题放在今天,那是再简单不过了。不过在那个年代,维生素都还没有被发现。探索未知的营养物质,就跟在地球上探索新大陆那样令人着迷。
图:埃尔默·麦科勒姆
麦科勒姆从小就对这个世界充满了好奇心,养成了广泛阅读书籍的良好习惯。在念高中的时候,他爱上了学校的《大英百科全书》,省吃俭用花25美元买了一套。当时的25美元差不多是他两个月的打工收入。性格内向的麦科勒姆和女孩子说话都会脸红,但是一旦聊起大英百科全书的内容,他就会变得滔滔不绝。
图:《大英百科全书》
年的某天,麦科勒姆购买了德国生物学家理查德·马利编写的三十七卷《人类进化史》,打算花一年的时间仔细阅读一下。根据书中记载,年至年间,人类在小动物身上进行了大约13项实验。在这些实验中,小动物都未能正常成长,几个星期之后就死了[1]。在反复研究之后,麦科勒姆找到了这些实验中的一个共性:所有的小动物的饲料,仅仅只包含了纯化后的蛋白质、脂肪、碳水化合物和无机盐,没有任何别的物质[2]。他对此感到十分好奇,他觉得,这些实验不正是说明了仅仅吃这些纯化后的食物是不够的吗?
于是,麦科勒姆决定从营养学的角度,对这个问题进行解答。首先,他给上述实验中的饲养方式起了一个名字,叫做“纯净饮食”。然后,为了寻找“纯净饮食”中缺少什么必要的营养物质,他打算在老鼠身上做相关实验。年1月,美国首个用于营养学研究的鼠群就诞生了。
图:常用于实验研究的小白鼠
在接下来的7年里,麦科勒姆和他的助手玛格丽特·戴维斯对“纯净饮食”造成的小鼠发育不良现象进行了详细的研究[3][4]。他们发现,如果在“纯净饮食”中添加2%的小麦胚乳或者牛奶粉末,小鼠们的生长就会恢复正常。因此麦科勒姆认为,在小麦胚乳或者牛奶中,有一种“未知物质”对幼鼠的生长是必不可少的。刚开始,麦科勒姆以为这种物质就是克里斯蒂安·艾克曼早些时候描述的“抗脚气病因子”,因为当时已经知道糙米饮食可以治疗脚气病。但是在后面的实验中,他还观察到这种“未知物质”十分耐热,在摄氏度下加热1小时都不会失去活性[5]。这种耐热的特性似乎与抗脚气病因子有所不同,不过可惜的是,麦科勒姆最终没能够成功提纯和分离这种物质。
关于艾克曼的抗脚气病因子,我们在脚气病那一期已经有了详细的介绍,感兴趣的朋友可以翻看《维生素那些事儿》的第一期视频。这里就不再多聊了。脚气病,被错误地当成传染病0年,却只因缺了它
差不多在同一时期,约瑟夫·哥德伯格在美国南部各州负责调查糙皮病的原因。当他看到麦科勒姆的实验后,立刻对其进行了重复。在他的实验里,这些“纯净饮食”的幼鼠也可以通过在食物中添加酵母而获得健康,但是在恢复之前,它们都会有不同程度的皮肤损伤。哥德伯格毫不犹豫地认为,麦科勒姆报道的“未知物质”就是自己预言的“抗糙皮病因子”。
很明显,哥德伯格的这个结论,下得有点操之过急了。与糙皮病有关的饮食因子,大家可以翻看我讲糙皮病的那一期。顺便