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当生理学遇上化学

    法国生理学家马让迪是探索生命中最重要的不可分离物质的第一人。他对营养学实验的动力来自于拿破仑战争后法国社会恐慌的食物短缺。
   1815年,马让迪被任命为明胶委员会的主席。该委员会由一些著名学者组成,负责研究明胶———该物质可从动物骨头和皮肤上大量获得———能否当作食物。马让迪用缺乏蛋白质的饮食(糖、橄榄油和水)喂狗,狗群明显死于饥饿。当他在它们的饮食里加进明胶后,它们进食得要好些,而其他的蛋白质(所谓的“白木质”物质)食物可以让动物们保命。这证明蛋白质可用于维持生命。马让迪还发现,单靠蛋白质也是不够的。他的狗即使快饿死了也不吃蛋白,但它们会勉强吃血纤维,尽管这并不能使它们逃脱死亡。那些食用明胶和骨头的狗维持了健康。1841年的马让迪委员会的报告总结说,血和骨髓脂是维持生命的最重要元素。
   随着19世纪的发展,越来越多的化学家对生理学产生了兴趣,同时生理学家也意识到化学的需要。这种遭遇最终产生了新的生物化学,或者如那时所称的生理化学。特别在德国,生理研究人员和纯粹的有机化学之间局势相当紧张。
   德国一流生理学家在他的时代就预言了生理学转向化学的趋势。1801年,鞋匠的儿子米勒出生在柯布尔兹,他研究医学,在1830年当上波恩大学生理学的主席,3年后又登上事业的顶峰,成为解剖学教授和生理学家。在那里,他工作得非常出色,他撰写的教科书支配该领域达10年之久。人类生物学里有少数几个方面他没有涉足,但他对神经功能的研究给他带来巨大的声誉。
   米勒在其手册里宣称,营养并不是一门显微镜观察的课程,它在本质上属于化学。米勒是一名技艺高超的解剖学者,他用显微镜找寻血管上的孔眼以此确定是否有营养物质从血液里流失,一无所获后,他下结论道,食物在进入血管的时候一定已经转化成可溶的状态。由此,他推断只有这样食物才可能穿过细小的毛孔到达需要它们的地方。在消化过程中,可溶性元素特别针对的是许多种组织,它们可以在那里得到补充。显而易见,这些反应都是以化学方式发生的,米勒对此无法确定界线。
   米勒尊敬的同胞李比希最早开始了与化学营养学的搏斗。李比希是一位巨人,他在Giessen镇一所化学学校向全世界输送了整一代著名的化学家。李比希是一位学术将军,他指挥着一支由研究学生和访问人员组成的军队。学生们被要求奋发学习,同时李比希也找到了这样一个理想的场所来鼓动他们:“我们从日光工作到夜光,”他写道,“Giessen镇没有发呆和娱乐。”
   李比希是一个性格复杂的人,自负且傲慢,他经常卷入历时漫长的争议之中。但他同时也是一个有思想,对学生慷慨大方的人。他允许他的学生将经他辅导过的论文单署学生名字进行发表,他把此变成一种习惯,虽然这在当时并不常见。他告诉他的朋友:“如果这是一篇好的论文,那么部分荣誉就会归到我的头上,同时我也不需要为论文里面的错误做辩护。”他的这一举动让弟子们深深感念他的个人魅力,同时也把大多数的荣誉奉献给了他。
   李比希与他成群的助手们在他探索的领域创造了许多高峰,他被普遍认为是化学界独一无二的权威。但是随着时间的推移,李比希开始增大对反对意见的驳斥力度,并且用威胁性语言攻击挖苦该意见的拥护人。这使他进入一系列长时间的,经常威严扫地的争斗中。同时,李比希并不是那种很少犯错误的人,但他拒绝考虑这种可能性。
   1840年,李比希将他的生物生长和腐烂的化学周期理论发表成书,题名为《有机化学对农业和生理学的应用》。二年后,第二本著作面世,此次书名为《动物化学》,这是对变化中的化学的第一次总括。李比希的基于实验室精确分析得出的理论体系在这两本书里得到详尽阐述,特别是他对自然分子、碳、氢、氧和氮主要构成的评价。他和他的学生还研究了脂肪,他们使用的许多灵感都来自于荷兰化学家茂德。
   李比希改进了茂德的分析技术,但并不反对其结论,即动物将它从植物处获得的蛋白质导出时,蛋白质没有发生化学变化;另外,糖分也是直接来自植物。他同时认为,脂肪并不是动物组织的构成部分,只是通过氧化成为能量的来源。碳被呼出以后成为二氧化碳,还有一些留在肝脏内分泌产生胆汁,已备需要高能量时可以流通。因纽特人需要产生更多的热量,因此他们主要靠脂肪生存。而南美洲彭巴斯大草原的高楚人,精瘦强壮,通常需要动植物里含氮的物质来恢复补充他们的肌肉。牛肉被认为是肌肉蛋白质的至尊来源。肌肉的物质主要通过汗水和泪水消耗掉,最后成为氮水物质———尿素;因此,小便里尿素的含量反映了肌肉的工作程度。1840年,李比希联系了他的赞助人———一位大公,得到他的允许后对他的保镖们进行了实验。一个月里,李比希对855名壮汉的碳摄入和排出作了记录。然后他对前后两种碳的重量作了比较,但不幸的是,由于二氧化碳的逃逸,他无法计算它们。虽然李比希对能量平衡的推断缺乏实验支持,但他从来都不缺乏自信。


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