最不起眼的營養元素——維生素K的發現史

2020-12-23 蝌蚪五線譜

每個人生下來打得第一針都是維生素K。

諸多維生素之中,維生素K恐怕算是名氣最小的了。維生素A跟視力有關、缺乏維生素B會引起腳氣病、維生素C、D、E的名氣就更大了,隔三岔五在廣告中出現。

富含維生素K的食物,圖片來源:pixnio

不過,要論與我們的「親疏」,它們都得靠邊站。每個人生下來打得第一針都是維生素K。為何如此,那就要從維生素K的發現經過說起了。

不起眼的主角

故事的主角叫做亨裡克·達姆(Henrik Dam),1895年出生,和安徒生是老鄉。父親是一位化學家,業餘寫點書;母親則是一位光榮且普通的人民教師。

達姆,圖片來源:nndb.com

從小他也沒展現出什麼特別的地方,和所有同齡人一樣上學讀書。1920年,考上了哥本哈根理工學院化學專業。畢業後,也就留在了自己的母校,成為了一名光榮,但普通的講師。

給學生們上了九年課之後,達姆終於迎來了人生的第一次大轉折:成功晉身副教授。又為了獲取更多的研究資金,他申請了洛克菲勒基金會的援助,用來研究膽固醇。

人生轉折走進實驗室

提到膽固醇,大家可能會心裡咯噔一下,畢竟這個詞生活中經常聽到。就連一些食物裡都有膽固醇,而且人體中膽固醇大多還會自行合成。

膽固醇引起動脈粥樣硬化,圖片來源:flickr

達姆在文獻中看到,大鼠、小鼠、狗跟人類一樣,都可以自己合成膽固醇,而小雞似乎不能,它們需要的膽固醇可能都來源於食物。既然不能合成膽固醇,那小雞是不是就不用做實驗了?

當然不是,達姆看到了機會:小雞和大鼠、人類肯定存在某些差異;找到這些差異,也許就可以找到膽固醇代謝的關鍵了。

當然,前提是證明小雞不能合成膽固醇。因為有些食物的膽固醇含量很低,為此,達姆精心設計了一個食譜,用幾乎不含膽固醇的食物餵養小雞。

實驗結果怎麼樣呢?

非常遺憾,研究顯示,小雞也可以自行合成膽固醇。升職加薪的夢會就此破滅嗎?

達姆沒有就此放棄,反而被另一件事吸引了:在2-3周後,許多小雞出現了皮下出血。

說到這裡,需要補充一點背景知識,健康的血液要滿足兩個條件:在血管裡流動的時,不能凝結成團;遇到創傷,要儘快封堵傷口,血液丟失過多也不是好玩的。所以,血液裡既有抗凝血物質,讓血液在血管裡正常流動。也有凝血物質,必要的時候封堵傷口。

皮膚是人體的第一道防線,也是最容易受到創傷的部位。正常來說,人體有能力通過凝血機制修復皮膚裡的血管損傷。皮下出血意味著,實驗動物出現了凝血功能障礙。後續研究顯示,小雞們的凝血時間,果然出現了顯著的延長。

失敗也絕不放棄

達姆很想仔細研究這一現象,可惜,苦哈哈的青年教師,很多事身不由己。他被大學派到魯道夫·肖恩海默實驗室進行進修,待了整整一年。在此期間,他沒有閒著,一直在查找相關的文獻。

讓他眼前一亮的研究有兩個。

第一個是安大略農學院的學者們發現,如果用乙醚萃取魚、肉中的成分,然後用這些成分餵養動物,會出現與小雞相同的症狀,即皮下出血、凝血時間延長。

維生素家族,藍色為脂溶性,紅色為水溶性,作者自製

第二個研究由加州大學的學者進行。他們同樣對凝血產生興趣,並且發現捲心菜可以治療這種疾病。因為捲心菜含有維生素C,而維生素C缺乏可以引起出血,所以,他們斷定「凝血時間延長由維生素C缺乏引起「,補充點維生素C就行了,不值得一提……

達姆則決定「提一提「。通過對兩個實驗的思考,他得到了三個基本結論:缺乏某些元素會導致凝血障礙;這種元素應該不溶於乙醚;這種元素也許是維生素C,也許不是維生素C,捲心菜裡含有的營養元素很多。

1935年,遊學歸來的達姆終於有時間驗證自己的假說。

首先是維生素C。他把維生素C注射到小雞的胃裡,測量凝血時間。結果顯示,凝血時間沒有改變,還是比正常凝血時間長。這樣,就把維生素C排除在外了。

接下來,他搜集了市面上所有能想到的食物,將其分為幾類,穀類和種子、蔬菜、動物器官、油脂等,對於動物的內臟,他又用乙醚進行萃取,將其分為可溶於乙醚的與不可溶於乙醚的兩類。利用這些食物,製作了形形色色的食譜,對小雞進行了數百次實驗。

部分實驗結果,圖片來源:達姆的論文

結果顯示,穀物和種子可以治療疾病,西紅柿、甘藍顯示出一定的效果,最有效的是生豬肝中不溶於乙醚的成分;而這種成分,不是任何一種已知的營養元素。

至此,他終於相信,自己發現了一種全新的營養元素,便用「koagulation(丹麥語,凝血)「一詞的首字母為其命名,稱之為維生素K。

尾聲

故事到這裡還沒有完。

達姆因此得了1943年的諾貝爾生理或醫學獎。沒過多久,人們發現天然存在的維生素K有兩類。K1主要存在於食物,K2可以由腸道裡的菌群合成。於是問題來了,誰會缺乏維生素K呢?

答案很顯然,剛出生的小孩既不能好好吃飯、又缺乏腸道細菌,維生素K可能會不足。於是,現在的小孩出生之後,都要打一針維生素K;新生兒出血的概率,也因此大為降低。

達姆從失敗之中,找到了一條通往成功的道路;而縱觀他的研究經過,無非遵循著細心、理性的原則。這正是我們都需要學習的科學精神。————————————————————————

參考文獻

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作者:趙言昌

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