Semba, RD (巴尔的摩, MD)

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Semba RD：维生素 A 的故事——消除死亡阴影。World Rev Nutr Diet。巴塞尔，Karger，2012 年，第 104 卷，第 65–105 页

<https://doi.org/10.1159/000338592>

任何动物都不能靠纯蛋白质、脂肪和碳水化合物的混合物生存，即使精心供应了必要的无机材料，动物仍然无法繁衍生息。动物的身体被调整为以植物组织或其他动物的组织为生，这些组织中除了蛋白质、碳水化合物和脂肪之外，还含有无数的物质…… 坏血病和佝偻病是如此严重，以至于我们不得不注意它们；但许多其他营养错误对个人健康的影响对他们自己来说是最重要的，其中一些取决于意想不到的饮食因素…… 我只能暗示这些问题，但我可以断言，营养学科学的后期发展将处理高度复杂且目前未知的因素。

来自 FG Hopkins，《分析师和医生》，1906 年。

当流行专栏作家安娜斯蒂斯理查森在 1916 年发表给准妈妈的建议时，她的建议反映了她那个时代根深蒂固的营养教条。她写道，“用正确的煤来推动你身体的引擎”，“保持它远离煤渣和熟料，用纯净水清洗，休息更新磨损的部分……什么是正确的煤？” 根据化学性质分类的食品……水、矿物质、蛋白质、碳水化合物和脂肪  [1]]。从 19 世纪后期到 20 世纪，蛋白质、碳水化合物、脂肪和矿物质被认为是建立和维持人类生活必不可少的食物成分。该教条的局限性开始暴露出来，但对食物的科学理解还远未完成。关于什么构成足够营养的知识仍然只是部分的，实际上，这是一个散布在全球各地的谜题，有些甚至还没有被怀疑。

诚然，对食物和营养的理解远远落后于其他生命科学，也绝不是在人类健康其他领域取得的巨大飞跃。与其他科学不同，对维生素及其在维持健康中的作用的理解不是通过重大突破来实现的，而是通过小的、渐进的步骤，在此过程中伴随着一些猜想、错误结论、失望和反驳。

最终，是实验室科学家用动物进行实验，而不是试图治愈患有维生素缺乏症影响的人类患者的医生，他们成功地识别并拼凑了营养难题的各个部分。对维生素及其在维持生命和健康方面的作用的认识主要是通过使用动物受试者的实验室调查来实现的。对于动物，实验者可以控制和操纵条件，必要时让他们的受试者以人类无法做到的方式生病。大多数营养科学家用小鼠或大鼠进行了实验，与大型动物相比，它们的获取和维护成本更低，而且显示结果的速度也更快。小型啮齿动物可以以适中的成本大量饲养，个体之间的差异较小，2 ]。但是，即使是在维生素研究中必不可少的实验用老鼠的繁殖，也直到 20 世纪之交才开始。

在 1900 年之前和之后的几十年中进行的与健康相关的科学在许多方面都卓有成效。微生物学研究和细菌理论的发展，巴黎的路易斯巴斯德和柏林的罗伯特科赫的工作，使人们能够鉴定出引起炭疽、产褥热、霍乱、鼠疫、肺结核、麻风病和许多其他疾病的细菌。文本框 5-1）。传染性微生物和毒素广泛地与疾病的病因有关，并且正在开发防腐技术。但某些常见疾病，其中夜盲症只是其中之一，似乎不符合细菌学说。尽管不可否认，在医疗保健的许多方面都是革命性的进步，但细菌理论也对理解维生素和缺乏维生素引起的疾病造成了一些障碍。

在 1854 年伦敦霍乱流行期间，医生约翰·斯诺（John Snow，1813-1858 年）将霍乱死亡与使用 Soho 区宽街水泵受污染的水联系起来。斯诺说服当局从宽街泵上取下把手，因此被认为避免了更多的死亡 [ 3 ]。但是斯诺对霍乱传播的理解是超前的，正如威廉·巴德医生所理解的那样，他认为这种疾病是由胃肠道中发现的一种特定生物引起的，并通过受污染的饮用水在人与人之间传播[ 4]。两位医生都在挑战当时的流行观念。瘟疫、麻疹、霍乱和疟疾等疾病的传播归因于腐烂的有机物产生的瘴气。

疾病是由传染性生物或这些生物产生的毒素引起的概念——即细菌理论——在 19 世纪后期取代了将疾病归因于不良空气的概念，并成为病理学和公共卫生领域的主导原则。医生们很快也证明，疾病是通过传染病传播的，无论是通过直接的人与人接触，还是通过与干预对象或身体（即媒介）的相互接触。法国化学家路易斯巴斯德 (1822-1895) 和德国医师兼细菌学家罗伯特科赫 (1843-1910) 进一步阐述了疾病的细菌学说。

细菌理论在 19 世纪后期获得认可，并能够鉴定导致炭疽 [ 5 ]、疟疾 [ 6 ]、肺结核 [ 7 ]、霍乱 [ 8 ]、麻风病 [ 9 ] 和白喉 [ 10 ]的生物体]。鉴于在确定此类疾病的病因方面的生产力，对传染病的同一调查路线经常但错误地应用于在 20 世纪初最终被发现由维生素缺乏引起的令人费解的疾病。这些死胡同包括肠道感染导致坏血病、一种未知的传染病导致佝偻病以及不良的卫生条件和卫生条件促进了导致糙皮病的传染病。

营养科学的发展尤其受到公认但不充分的理论的阻碍。许多营养学科学家在食物具有四种基本成分的给定框架内进行了研究，并且特别关注蛋白质和卡路里。这项工作的领导者包括吉森大学的化学家 Justus von Liebig、慕尼黑大学的生理学家 Carl von Voit、柏林大学的生理学家 Max Rubner 和耶鲁大学的生物化学家 Russell Chittenden。

与组装任何仍然零碎的东西一样，营养拼图的某些部分似乎适合但实际上不适合。例如，Liebig 认为，除了红细胞外，血液的两个主要成分是含氮物质，白蛋白和纤维蛋白  [11]]。Liebig 争辩说，当一个人吃肉时，他或他的消化液会将含氮蛋白质转化为白蛋白，而白蛋白又会作为血液的成分被吸收；蛋白和纤维蛋白变成肌肉。（他承认植物性食物也含有含氮物质，如纤维蛋白、白蛋白和酪蛋白，这些物质也像肉类一样被吸收并整合到组织中。）据 Liebig 所说，当肌肉发力时，肌肉组织会被消耗和吸收。分解成尿素、碳酸和水。因此，肌肉在运动过程中会消耗自己，但从食物中吸收的蛋白质会不断地替代它们。根据这个理论，在白天，肌肉组织会分解；它们在夜间睡眠时被重组。Liebig 分配给淀粉、糖、和其他非含氮的食源性化合物有支持呼吸作用。Liebig 认为，唯一真正的营养物质——也就是可以指定为食物基本成分的物质——是可以形成或替代活性组织的含氮物质。简单地说，Liebig 的教条将蛋白质确定为肌肉能量的唯一来源，而身体活动是分解这些物质的唯一途径。Liebig 于 1842 年在“动物化学或有机化学在生理学和病理学中的应用”中提出了这些想法。s 教条认为蛋白质是肌肉能量的唯一来源，而身体活动是分解这些物质的唯一途径。Liebig 于 1842 年在“动物化学或有机化学在生理学和病理学中的应用”中提出了这些想法。s 教条认为蛋白质是肌肉能量的唯一来源，而身体活动是分解这些物质的唯一途径。Liebig 于 1842 年在“动物化学或有机化学在生理学和病理学中的应用”中提出了这些想法。12 ]。

许多科学家（但不是全部）接受了 Liebig 的聪明计划，认为这是在理解营养方面迈出的一大步。但一位评论家很快指出，这一理论与现实生活不一致，在现实生活中，久坐不动的商人靠富含肉类的饮食生活，而勤奋的劳动者则在靠高碳水化合物、低蛋白质饮食生活的同时进行体力劳动 [ 13 ] .

回顾李比希关于水手和士兵夜盲症的理论（第 1 章、第 4 章），一般富含肉类的军用口粮应该足以让这些人适合履行职责，但显然没有。盛行的饮食教条使医生和科学研究人员无法怀疑夜盲症在某种程度上与军人饮食中缺乏某种必需物质有关，尽管营养研究日益突出，但可以解释有问题的缺失元素的维生素理论并没有即使在地平线上。疾病可能由饮食不足引起的观点也与关于食物性质的流行观点和疾病的感染/毒素理论背道而驰。然而与此同时，

在这些疾病中，最广为人知的疾病是坏血病、脚气病、佝偻病和糙皮病，尽管尚未被认为是由维生素缺乏引起的。到 20 世纪之交，这些疾病的临床特征得到了很好的认识，在某种程度上，它们的发展环境也得到了很好的认识。可以治愈或预防坏血病和脚气病的饮食改变越来越多地被采用。导致它们的饮食缺乏——坏血病的维生素 C、脚气病的硫胺素、佝偻病的维生素 D 和糙皮病的烟酸——尚未确定。

相比之下，维生素 A 缺乏症的临床表现更加不完整和零碎。它主要包括对水手、士兵和孤儿院儿童夜盲症的描述，并且在某些情况下，意识到腹泻和痢疾可能与夜盲症有关。可能会注意到 Bitot 的斑点，还有角膜溃疡、角膜软化，并最终完全失明。出现这些症状的成人和儿童的死亡率极高。然而，唯一已知的治疗方法似乎是摄入肝脏或鱼肝油，这是一种自古以来就很熟悉的经验疗法——也就是说，它已知有效，但不知道如何。该柜tenebreux似乎也对治疗夜盲症有效，但很难确定患者是否真的被治愈了，或者只是厌倦了连续几天被关在黑暗的壁橱里。任何其他治疗夜盲症的方法，更不用说它的原因了，仍然难以捉摸。

对维生素 A 进行表征，从其存在的最初微光到其最终的分离、纯化和合成，是一个漫长而中断的过程，总体而言，耗时 130 多年。1816 年弗朗索瓦·马根迪在巴黎的饮食实验中，研究人员故意让狗几乎饿死，从而使它们的角膜溃疡，产生了早期的暗示。在下一代，查尔斯·比拉德 (Charles Billard) 在照顾患有角膜溃疡的严重营养不良的婴儿孤儿时，认识到 Magendie 观察的相关性，并怀疑饮食不足与角膜溃疡之间存在联系。但是在 Magendie 和 Billard 的时代过去了半个多世纪之后，维生素理论才取得重大进展——特别是在北欧实验室取得的重要进展。

最后，开始研究预测维生素最终被识别、表征和合成的紧张、快节奏的时期。尼古拉·伊万诺维奇·卢宁 (Nicolai Ivanovich Lunin) 是爱沙尼亚多尔帕特大学古斯塔夫·冯·邦吉 (Gustav von Bunge，1844-1910 年) 实验室研究化学的博士生，他在 1881 年表明，成年小鼠可以在牛奶中健康地生活。Lunin 实验中的小鼠在由牛奶成分酪蛋白原（牛奶蛋白质）、牛奶脂肪、牛奶糖和牛奶灰分（即蛋白质、脂肪、碳水化合物、盐和水）组成的饮食中无法存活。Lunin 在发表他的研究结果时表示，“老鼠在这些条件下接受合适的食物（例如牛奶）可以生活得很好，但是，因为上述实验表明，它们无法依靠蛋白质、脂肪、碳水化合物、盐、除了酪蛋白原、脂肪、乳糖和盐类 [ 14 ]之外，牛奶中还必须存在其他营养所必需的物质[重点补充]。Lunin 有时被认为是第一个假设牛奶中存在一些对生命必不可少的未知物质的科学家。法国化学家让-巴蒂斯特·杜马斯 (Jean-Baptiste Dumas) 在 1871 年巴黎围攻期间也做出了类似的观察。然而，推动此事的是冯·邦吉，而不是卢宁（他继续从事儿科工作）。

冯邦吉在 1887 年出版的一本有影响力的教科书中重申了这个问题：“除了（蛋白质）、脂肪和碳水化合物之外，牛奶是否还含有其他对维持生命必不可少的有机物质？” [ 15 ]。另一位冯·邦吉的学生 Carl A. Socin 对饮食中不同形式的铁进行的一项研究表明，只喂食蛋黄（维生素 A 和铁的丰富来源）的小鼠可以活近一百天，而小鼠喂食含或不含其他形式铁的贫铁饮食，一个月内死亡。Socin 证明蛋黄中存在一种对生命至关重要的未知物质，他提出了这种物质在性质上是否类似于脂肪的问题  [16]]。尽管冯邦格说“继续这些调查会很有用”，但他和他的学生都没有进一步探索这个充满希望的新领域。教授的主要兴趣是研究营养中的无机元素。

大约在同一时间，在英格兰，弗雷德里克·高兰·霍普金斯 (Frederick Gowland Hopkins)（1861-1947 年）在成为早期科学家之一，试验用分离的食物成分喂养动物方面发挥了关键作用。随着时间的推移，霍普金斯将在生物化学领域获得巨人的地位，并成为诺贝尔奖获得者。霍普金斯最初接受过化学分析师的培训，开始了他作为科学毒理学家的职业生涯，并建立了作为中毒凶杀案专家证人的声誉。他为 Adelaide Bartlett（丈夫死于氯仿中毒）、Florence Maybrick（丈夫死于砷中毒）和 Israel Lipski（邻居死于硝酸中毒）等著名案件进行了化学分析。霍普金斯在职业生涯的早期就改变了方向，他去了伦敦大学并在盖伊医院学习医学。

霍普金斯对蛋白质化学很感兴趣，并于 1901 年 40 岁分离出了氨基酸，色氨酸（术语表）[ 17 ]。色氨酸的分离是一项非凡的早期成就，特别引人注目的是，正如霍普金斯所指出的那样，他“……没有接受任何专业生物化学家培训就去了剑桥” [18]]。与他那一代的许多同事不同，他从来没有在德国科学家的实验室做过访客，也没有在任何大师的身边待过。霍普金斯并没有被他非传统的专业开端所吓倒，他反对源自经典细胞学的观点，即原生质是细胞的活物质。霍普金斯大学的许多同事认为，食物分子和氧气分子进入这个神秘的复合体，在那里失去身份，然后以尿素和二氧化碳等可识别的物质的形式出现。但从生物化学家的角度来看，霍普金斯认为原生质的概念与巴斯德很相似，而其他微生物学家则认为自发产生这个模糊的概念（即生命可以从无生命物质中产生的概念）。原生质和自然产生都变得越来越不可能。因此，霍普金斯认为细胞内部的化学反应与实验室中观察到的化学反应没有任何不同。19 ]。他还怀疑饮食的食物价值基于其能量和氮值的流行观点。“生理学的最新进展”，他宣称，“似乎证明对这个主题（以下）有些不同的路线进行新的攻击是合理的”[ 19 ]。

霍普金斯与同事伊迪丝·威尔科克 (Edith Willcock) 一起向小鼠喂食碳水化合物、脂肪和矿物质，从而证明色氨酸是一种“必需”氨基酸。（所谓的生命不可缺少的“必需”氨基酸是人体无法合成的氨基酸。）实验饮食中唯一的蛋白质来源是玉米醇溶蛋白，玉米蛋白是一种源自玉米的植物蛋白，不含色氨酸。除非在饮食中添加色氨酸，否则霍普金斯和威尔科克的小鼠就会死亡。他们的研究首次表明特定氨基酸是必需的，即营养中的“必需”氨基酸，并引领了鉴定其他必需氨基酸的道路 [ 20 ]。

在 1906 年霍普金斯-威尔科克氨基酸研究结果发表前一个月，作为化学研究所药理学和治疗学审查员的霍普金斯在伦敦伯灵顿宫的公共分析师协会面前发表了讲话。他的演讲题为“分析师和医生”，断言“医生和分析师在他们之间分担……几乎所有维护公共卫生的负担”。然后他转向营养学的主题，“……在该主题中，医生是公认的权威，负责对公众进行指导，但他的科学知识在很大程度上取决于化学生理学家和分析师”。他承认，作为“公共分析员”——即科学家——社会成员在防止食品掺假和维持食品安全供应方面发挥了作用。然后，他介绍了关于食物本身成分的新发现——这些事实“……鲜为人知，而且似乎是学术性的。” 然而，我相信我的主题，即饮食中最小的质量变化的影响，有一天会被认为具有重大的实际意义”。寻找一个例子，霍普金斯回顾了色氨酸研究，在研究中他发现“蛋白质分子中的一个基团可能在身体中发挥某些作用，而不是形成组织或提供能量”。未来的分析师将被要求做的不仅仅是测量特定食物的总蛋白质；他们将不得不承担更艰巨的任务，即霍普金斯所说的“判别分析”。他的研究使他得出结论，“……没有动物可以依靠纯蛋白质、脂肪和碳水化合物的混合物生活，” 即使精心供应了必要的无机材料，动物仍然无法繁衍生息。动物的身体被调整为以植物组织或其他动物的组织为生，这些组织中除了蛋白质、碳水化合物和脂肪之外，还含有无数的物质。

从那里，他研究了广泛的饮食主题和一些广为人知但尚未了解的缺陷：

我相信，生理进化已经使其中一些几乎与饮食的基本成分一样重要……该领域几乎未开发；唯一可以肯定的是，在身体考虑的所有饮食中都有许多次要因素……在佝偻病等疾病中，尤其是坏血病，我们对饮食因素已有多年了解；但是，尽管我们知道如何凭经验使这些条件受益，但饮食中的真正错误直到今天还很模糊。然而，它们肯定是包含我正在考虑的这些最小定性因素的那种……坏血病和佝偻病是非常严重的情况，它们迫使我们注意；但许多其他营养错误对个人健康的影响对他们来说最重要，其中一些依赖于*意想不到的饮食因素……*我只能暗示这些问题，但我可以断言，饮食科学的后期发展将处理高度复杂且目前未知的因素[ 21 ]。

这篇演讲的大部分内容背后的研究在几年内仍未发表，在此期间，疾病和重伤导致霍普金斯的职业生涯中断。此外，即使在他康复后，他被任命为科学导师所带来的教学职责也支配了他的时间。然而，就在他 50 岁之前不久，霍普金斯成为了三一学院的研究员和生物化学的教授，这个职位曾经由他的导师迈克尔福斯特担任。这个职位没有教学义务，所以他终于可以不受干扰地在这个生化实验室工作。

在此期间进行的一项极其重要的实验中，霍普金斯观察到，当喂食蛋白质、淀粉、蔗糖、猪油和矿物质的基础日粮时，幼鼠生长不佳。然而，只要在他们的饮食中添加一点牛奶，这些动物就会正常生长。霍普金斯于 1912 年在*《生理学杂志》上*发表了这些非凡的发现[ 22 ]。牛奶中支持生命的未知因素以“惊人的少量”存在。论文中包含的图表显示了比较增长模式（图 5.1）。实验进行了 18 天后，霍普金斯改变了受试者的饮食，这样接受基础饮食加牛奶的大鼠现在不再接受补充牛奶；它们的生长随后在大约三十天内停止。那些只接受基础饮食的人在前 18 天内开始生长不佳，但从第 18 天开始每天接受牛奶后，他们的生长迅速。这项研究标志着在确定一类霍普金斯所说的食物“辅助因素”方面取得了重要的早期进展。

霍普金斯的工作大大增加了维生素存在的早期证据，并最终获得了国家和国际的认可。但这绝不是具体的或确定的。霍普金斯也没有确定食物中是否存在许多这些重要物质，或者只有一种。他的“辅助因素”的生化性质以及它们在人类健康中的作用远未确定。了解一些熟悉的、使人衰弱的疾病的努力使研究人员走上了寻找食物中难以捉摸的物质的道路，如果缺少这些物质，可能会造成这样的麻烦。

在荷兰，与霍普金斯大学并行的工作正在进行中，以追求一个特定的目标：如何预防或治疗脚气病。由于硫胺素缺乏，脚气病会导致四肢麻木或刺痛，有时行走困难到腿部麻痹，有时会出现心力衰竭，并经常导致死亡。在 19 世纪后期，脚气病在荷属东印度群岛尤为常见，因此成为统治该地区大部分地区的荷兰政府的主要关注点。荷兰政府成立了一个研究脚气病的委员会，并任命细菌学家 Cornelius Pekelharing (1848-1922) 为其主任。在前往东印度群岛的途中，该委员会在柏林的罗伯特·科赫 (Robert Koch) 细菌学实验室停留。荷兰医生克里斯蒂安·艾克曼（Christiaan Eijkman，1858-1930 年）在严重疟疾发作后请病假，在休养期间，他在科赫的实验室加强了他的医学培训。Pekelharing 对 Eijkman 的才华印象深刻，并安排这位年轻的医生加入脚气病项目。

该小组的初步调查——在巴达维亚（今天的雅加达）一家军事医院的两个房间进行——涉及脚气病受害者的尸体解剖。这项工作包括试图在尸体的血液中发现可疑的致病细菌。脚气病患者的血液被注射到各种动物体内，以确定转移的血液是否会导致实验对象患上这种疾病。在这些研究过程中，Eijkman 观察到多发性神经炎，相当于人类脚气病，在鸡中发展 - 特别是在喂食已磨光其麸皮（“银皮”）的米粒的鸡中 [ 23]。Eijkman 得出的结论是——不正确，但与当时疾病的主要细菌/毒素理论一致——精米中的淀粉带有毒素，而银皮可以中和毒素或防止其形成 [ 24 ]。后来荷属东印度群岛的进一步发现促使艾克曼改变了他对脚气病病因的看法。

然而，直到第三位年轻得多的荷兰调查员 Gerrit Grijns（1865-1944 年）来到爪哇工作，脚气病问题才最终得到解决。Grijns 继续进行 Pekelharing 和 Eijkman 开始的调查，但持开放态度。Grijns 得出的结论是——正确地——脚气病不是由有害物质的存在引起的，而是由缺乏必要物质引起的：实验鸡的饮食缺乏一个重要的组成部分（文本框 5-2）。此外，Grijns 再次正确地观察到，这种缺陷会导致神经损伤。在 1901 年发表他的发现时，他写道：“在各种天然食物中，存在着物质，如果不严重伤害周围神经系统，就不能缺少这些物质” [25]]。更进一步，Grijns 观察到绿豆能有效治​​疗鸡的多发性神经炎。

与夜盲症和维生素 A 一样，脚气病和硫胺素之间的相关性需要很多年才能拼凑起来。从 Eijkman 在印度尼西亚对脚气病的可能原因进行初步观察到硫胺素的鉴定和表征，硫胺素是一种 B 复合维生素 - 在 Elmer McCollum 的术语“水溶性维生素 B”的部分时间段内被称为“水溶性维生素 B”，这一时间过去了将近半个世纪。1916 年，麦科勒姆和研究生科妮莉亚·肯尼迪 (1881-1969) 与鸽子一起研究多发性神经炎（禽类脚气病）；这种疾病是由缺乏“水溶性B”引起的[ 26 ]。

1926 年，两位荷兰化学家 Barend CP Jansen (1884-1962) 和 Willem F. Donath (1889-1957) 成功地从印度尼西亚碾米厂的米糠中结晶出“水溶性 B”，并将其鉴定为硫胺素 [ 27 ] . 硫胺素的化学结构后来由 Robert Williams (1886-1965) 于 1936 年在哥伦比亚大学和新泽西一家制药公司的研究实验室中描述和合成 [ 28 ]。1940 年代，美国开始用硫胺强化面粉，自从硫胺强化面粉广泛使用以来，脚气病变得极为罕见 [ 29 ]。

1902 年，另一位荷兰同事 Dirk Johann Hulshoff-Pol 在爪哇一家精神病院对患者进行了对照试验。Hulshoff-Pol 将大约 300 名患者安置在十二个展馆中，测试了三种不同的饮食干预以及他们的常规精米饮食。将患者分为四组，将其细分为三个亭子，并保持如下：

• 仅常规米饭饮食（对照组），
• 普通的米饭饮食加上每天300克的绿色蔬菜，
• 常规大米饮食加上每天 150 克绿豆，以及
• 仅常规大米饮食，加上定期消毒

9 个月后，服用绿豆的患者均未出现脚气病，但 33% 的对照组和 42% 的添加绿色蔬菜和消毒组的患者确实出现了脚气病。增加定期消毒熏蒸是为了测试这种疾病是否真的是由蟑螂携带的。结果表明，蟑螂不是罪魁祸首。在饮食中添加绿豆可有效预防脚气病 [ 30 ]。

其他饮食人体试验很快在东南亚紧随其后，包括 1909 年在马来半岛偏远热带雨林中由两名公路工作人员进行的一项著名实验 [ 31 ]。吃白米的劳动者患上了脚气病；那些吃糙米的人没有。当两名公路工作人员的饮食发生变化时，新的脚气病病例与食用的大米类型之间的关系是一致的。

佝偻病是北欧和北美北部儿童的常见病，是另一种挑战感染/毒素理论的疾病。由于骨骼发育中矿化和机械强度异常低，佝偻病是由缺乏维生素 D 引起的；维生素 D 存在于油性鱼类、蛋黄中，并且与维生素 A 一样，存在于鱼肝油中。负重长骨中的弓形腿和膝关节畸形等畸形是儿童佝偻病的特征。维生素 D 也可以通过直接暴露在阳光下在皮肤中产生。因此，饮食不足和缺乏阳光照射都会导致佝偻病。

在伦敦动物园进行的观察表明，佝偻病可能是由饮食缺乏引起的。1889 年，米德尔塞克斯医院的外科医生兼伦敦摄政公园动物园的检察官约翰·布兰德-萨顿 (John Bland-Sutton) 报告了对猴子、狮子和其他动物佝偻病的研究 [ 32 ]。幼狮有典型的佝偻病骨骼畸形。在找到有效的治疗方法之前，畸形的幼崽被从展品中取出并远离公众视线。Bland-Sutton 起初推测佝偻病是由饮食中缺乏脂肪引起的。他建议，除了通常的瘦肉饮食外，还可以给幼狮喂鱼肝油和碎骨头。结果是戏剧性的：规定的饮食治愈了佝偻病。

Bland-Sutton 的发现与许多儿科医生的经验观察一致，他们一段时间以来一直使用鱼肝油治疗儿童佝偻病 [ 33 ]。1880 年代初期，维也纳的儿科医生 Max Kassowitz 引入了鱼肝油和磷，称为“Kassowitz 配方”，用于治疗儿童佝偻病 [ 34 ]。

尽管人们早就知道可以通过在饮食中加入柠檬和其他特定食物来预防坏血病，但从科学的角度来看，坏血病仍然是一个谜 - 即它是由维生素 C 缺乏引起的 - 直到 20 世纪。许多症状可能与坏血病有关，包括牙龈软化和牙齿脱落、皮肤出血、虚弱和下肢水肿。1907 年，克里斯蒂安尼亚大学（奥斯陆）的两名挪威科学家、细菌学家 Axel Holst 和儿科医生 Theodor Frölich 开发了一种动物模型，使坏血病研究取得了突破  [35]]。Holst 曾在柏林与 Koch 一起学习，并参观了位于巴达维亚的 Grijns 实验室，以从那里正在进行的脚气病研究中获得见解。然而，当他回到奥斯陆时，霍尔斯特对在鸡和鸽子中产生坏血病的尝试感到沮丧，他决定与弗洛里希合作，使用豚鼠作为实验对象。

豚鼠是一个偶然的选择，因为豚鼠和人类一样（与狗、老鼠、老鼠和鸟类不同）需要维生素 C 作为必需的营养素。使用豚鼠与德国和法国实验室使用狗进行喂养研究的通常做法背道而驰。然而，豚鼠在 1900 年代初期被称为儿童的宠物，与狗相比，它的空间和食物需求微乎其微  [36]]。Holst 和 Frölich 表明，喂食谷物、去壳谷物和面包的豚鼠会出现坏血病，但同时提供新鲜卷心菜或新鲜土豆的豚鼠则不会。在回顾了人类坏血病的流行病学和临床数据以及他们自己的实验结果后，Holst 和 Frölich 得出结论：“……流行病学事实支持了所描述的豚鼠疾病与人类坏血病相同的观点”。

1896 年至 1904 年间，由维生素 A 缺乏引起的夜盲症的零散临床表现终于在 1896 年至 1904 年间汇集在一起​​，当时日本医生森正道描述了超过 1500 名儿童*患 hikan——*即干眼症  [37]。]。Mori 曾在三重县立医科大学和东京大学学习医学，并在返回三重县从事外科手术之前继续在德国和瑞士工作。Mori 描述的儿童患有夜盲症、Bitot 斑、角膜溃疡、角膜软化和腹泻。他们当中的死亡率很高。大多数年龄在 1 至 4 岁半之间，许多来自山区的贫困家庭，那里的饮食完全缺乏牛奶和鱼。孩子们接受治疗后，每天都服用鱼肝油，事实证明，这对治疗眼部病变和腹泻都有效。与许多医生的观点相反，森的结论是，这种疾病不是传染性的，而是由饮食中缺乏脂肪引起的。

糙皮病是一种以皮肤损伤、腹泻、消瘦、神经和精神障碍以及高死亡率为特征的疾病，在欧洲部分地区广为人知。糙皮病是由饮食中缺乏烟酸引起的。富含烟酸的食物包括红肉、肝脏、鱼、家禽、豆类和奶酪。糙皮病的出现恰逢玉米的种植，到19世纪初，它成为法国南部和西部的普遍问题。患有糙皮病的人大多是主要吃玉米的贫农，因为他们负担不起更多样化的饮食。医生们提出了几种理论来解释糙皮病的病因，包括食用过多的玉米、食用发霉的玉米导致中毒，以及按照李比希的学说，玉米缺乏足够的蛋白质。38 ]。尽管当时尚未确定糙皮病的确切原因，但医生泰奥菲勒·鲁塞尔 (Théophile Roussel) 提倡改变，例如增加畜牧业和用其他谷类作物替代玉米，最终导致糙皮病在法国消失 [ 39 ]。当糙皮病在欧洲基本上被遗忘时，它在 20 世纪初在美国南部的贫困佃农中重新出现（详见下文）。

东南亚的精米和脚气病用全谷物治愈，摇摇晃晃的伦敦狮子和日本婴儿眼睛干涩、溃疡用鱼肝油治愈，挪威豚鼠用卷心菜治愈坏血病——所有这些发现都为欧洲和美国的生命科学家所熟悉。 1900 年代初期（表 5.1）。只有四种基本食物成分的教条正在失去对营养和健康感兴趣的研究人员的控制。疾病的感染/毒素理论也开始似乎不足以解释所有疾病。营养科学家正在为描述难以捉摸的食物成分的竞赛做准备，霍普金斯将其归类为“辅助因素”。斯特拉斯堡的 Wilhelm Stepp、耶鲁大学的 Thomas Osborne 和 Lafayette Mendel、约翰霍普金斯大学的 Elmer McCollum（最终）、威斯康星大学的 Marguerite Davis 和 Harry Steenbock——他们都去工作，给各种动物喂食孤立的食物。希望确定什么，有一段时间，被称为“维生素”（文本框 5-3）。

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随着大西洋两岸遥远学术中心的科学家们开始关注 FG Hopkins 的“附属因素”，这个仍然难以捉摸的采石场需要一个集体名称。1912 年，波兰出生的生物化学家 Casimir Funk 提出了“vitamine”，来自拉丁语vita for life 和“amine”，指的是物质的假定化学性质 [ 40 ]。（胺是一类由氨[NH 3]; 该术语为短语“氨基酸”提供了基础）。McCollum 提出了“脂溶性 A”和“水溶性 B”的命名法。1920 年，伦敦大学学院的生物化学家兼维生素研究员杰克·德拉蒙德 (Jack Drummond) 提议将该术语缩写为维生素。从严格的化学角度来看，并非所有的“维生素”都是化学胺。德拉蒙德还建议放弃麦科勒姆对“脂溶性 A”和“水溶性 B”的命名。相反，他建议，“这些物质应该被称为维生素 A、B、C 等。这种简化的方案应该足够了，直到这些因素被分离出来，并确定了它们的真实性质”[ 41 ]。德拉蒙德提出的新命名法从那时起就被科学界及其他领域广泛采用。

在德国从事化学工作的年轻医学毕业生 Wilhelm Stepp (1882-1964) 进行的研究表明存在对生命必不可少的脂溶性物质。他将面粉与牛奶混合，制成面团——他称之为牛奶面包——然后喂给实验性的小老鼠，它们正常生长到成年。但是当 Stepp 使用酒精和乙醚提取他的牛奶面包中存在的任何脂肪并将所得糊状物喂给老鼠时，这些动物无法存活超过三周。当提取物重新加入无脂糊状物时，小鼠正常存活。Stepp 的结论，发表于 1909 年：有一些脂溶性物质是生存所必需的 [ 42]。在两年后发表的进一步研究中，Stepp 指出“牛奶中存在的某些脂类物质（可溶于醇醚）对于小鼠的生存是必不可少的”[ 43 ]。在获得这些有价值的发现后，Stepp 将注意力转向了医学实践。

随着新一代生命科学家的成熟，生化研究的中心正在经历地理转移，从欧洲到美国。因此，生物化学领域最有影响力的早期协会之一不在法国、德国或英国，而是在美国。从 1909 年开始，Thomas Osborne (1859-1929) 和 Lafayette Mendel (1872-1935)——一个来自社会知名的新英格兰家庭，另一个出生在纽约州的德国犹太移民——在康涅狄格州纽黑文。他们共同合作发表了一百多篇论文。

奥斯本与耶鲁大学有着长期的合作关系，他在耶鲁大学攻读本科和研究生并担任讲师。奥斯本很快就加入了康涅狄格农业实验站的工作人员，该站位于耶鲁大学校园以北约一英里处。他发起了一个研究植物种子中蛋白质的项目。他的早期工作驳斥了贾斯图斯·冯·李比希 (Justus von Liebig) 半个世纪以来的论点，即四种形式的植物蛋白——植物白蛋白、植物明胶、豆蛋白或酪蛋白以及植物纤维蛋白——与具有相似名称的四种动物蛋白相同  [44]]。为了分析不同种子的蛋白质，奥斯本应用化学技术来确定种子的氨基酸组成。他的结论是：种子的蛋白质是具有区分氨基酸的特定物质，即使在密切相关的物种中，种子蛋白质也有明显的差异。

奥斯本的下一个问题：营养中的不同蛋白质有多大影响？Osborne 将与他的朋友 Lafayette Mendel 合作评估蛋白质的相对营养特性。孟德尔的实验室位于谢菲尔德镇的豪宅内，这是一座带有塔楼和圆顶的意大利式建筑，其中旧的客厅用作演讲厅，而艺术画廊则是一个大型的临时实验室。孟德尔是一位敬业而苛刻的老师，在这里指导研究生。反过来，他们将实验动物放在不同的房间里（图 5.2）。随着时间的推移，实验室蔓延到大厦的塔楼和地下室的缝隙中 [ 45 ]。

Osborne 和 Mendel 在康涅狄格农业实验站对大鼠进行了喂养实验，以确定纯化蛋白质的营养价值。在经历了一些最初的挫折之后，包括 1910 年一场大火摧毁了他们的实验室，他们为老鼠开发了一种由酪蛋白、糖、淀粉、猪油和矿物质组成的分离食物物质的基础饮食。结合这些元素，这种饮食可以很好地维持大鼠的生命，并使研究人员能够研究和比较添加各种种子蛋白质的效果。最初的实验表明，无论是在基础饮食中还是在添加了种子蛋白质的饮食中，成年大鼠都难以维持超过大约两到三个月的时间。由奶粉制成的粉末对保持幼鼠的健康产生了独特的效果，46 ]。然后，该团队通过去除酪蛋白和其他蛋白质、过滤所得溶液并干燥来开发无蛋白质牛奶。这种无蛋白质奶粉成为他们最初研究的重要组成部分，他们在 1911 年的专着“分离食物物质的喂养实验”[ 2 ] 中对此进行了总结。他们继续他们的研究，并在 1912 年承认，“……关于健康生物体对脂肪的实际需求，目前几乎没有明确的信息可用。当然，脂肪通常或多或少地存在于每种饮食中。但它们在多大程度上代表了动物不可或缺的需要还有待了解”[ 47 ]。

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这一空白很快不仅被 Osborne 和 Mendel 自己的实验室的工作所填补，而且来自 Elmer McCollum 的实验室（1879-1967）。麦科勒姆是堪萨斯州人，他在那里完成了本科工作，也在耶鲁大学攻读博士学位，在那里他学习有机化学。在 1906 年完成他关于嘧啶化学的博士论文后，麦科勒姆拜访了被他称为“美国生理化学杰出教师和研究者”的人，拉斐特·孟德尔  [48]]。由于没有空缺的学术职位，孟德尔邀请麦科勒姆在他的实验室作为博士后学生度过下一学年。麦科勒姆充分利用了这一年，参加了生物化学讲座并学习了新的分析方法。在麦科勒姆博士后年末，孟德尔安排他的门生在威斯康星大学农业化学系工作。McCollum 的新导师将是生物化学家 Edwin B. Hart (1874-1953)。

当时，由德国科学家设计的普遍接受的食品分析方法严格基于对食品的化学分析。哈特和他的同事对这种方法持怀疑态度。相反，他们试图通过实际评估食物如何影响动物生长来评估食物。Hart 的主要项目包括测试奶牛的单项饮食与多项饮食，特别是玉米、小麦或燕麦，或三者的混合物。根据德国食品分析系统，这四种饮食在化学上是等效的。McCollum 的第一个任务是记录奶牛的食物摄入量，然后分析它们的牛奶和尿液。在哈特的“单一谷物配给实验”的第二年，麦科勒姆与哈里·斯汀博克 (Harry Steenbock) (1886-1967) 一起履行职责。

就像麦科勒姆是个农场男孩一样，哈里斯汀博克在威斯康星州长大，在麦迪逊的威斯康星农业学院攻读本科。在 1908 年毕业之前，Steenbock 是参加麦科勒姆在威斯康星大学关于营养的生化方面的第一次讲座的仅有的两名学生之一。McCollum 和 Steenbock 花了很多时间为 Hart 的奶牛准备大量不同的饲料。麦科勒姆几十年后在他的自传中回忆说，不同的饮食产生了截然不同的结果。'小麦喂养的奶牛腰围小，皮毛粗糙。他们全都失明，这从眼睛的铅色和无法找到自己的路就可以看出……（T）玉米喂养的奶牛，按照畜牧业的标准，状况良好”[ 49 ]。

在此期间，麦科勒姆通过阅读“动物化学进展年鉴” （Jahres-Bericht über die Fortschritte der Tier-Chemie）了解欧洲动植物化学的发展。因此，他知道 Hopkins、Lunin、Socin、Stepp 和 Pekelharing 的实验，这些实验涉及给小鼠或大鼠喂食不同的饮食，以确定什么构成了最简单的饮食。这让麦科勒姆有了用老鼠而不是奶牛进行试验的想法 [ 50]。1908 年，他用自己的 6 美元购买了十几只白化老鼠，并开始繁殖。他在威斯康星州农业试验站的同事对饲养老鼠的想法不以为然，老鼠被普遍认为是害虫。但麦科勒姆坚持了下来。麦科勒姆早期尝试用分离和纯化的食物喂养大鼠，用他的话来说，是“笨拙的性质”，因为他难以确定分离的饮食成分的纯度 [ 51 ]。起初，他认为老鼠没能茁壮成长是因为口粮不好吃[ 52]。但随着玛格丽特·戴维斯的到来，麦科勒姆对实验老鼠的照顾和喂养开始发生变化。戴维斯出生于拉辛，曾前往加利福尼亚攻读本科，但毕业后，她回到了威斯康星州。1909 年 7 月，戴维斯出现在麦科勒姆的实验室，并要求在那里学习生物化学。麦科勒姆放心地将老鼠实验的管理工作交给戴维斯，因为他大部分时间都在忙于哈特教授的单粒日粮奶牛研究。

哈特的计划于 1911 年以不确定的方式结束 [ 53 ]。为什么玉米日粮在奶牛的健康和生长方面比其他日粮如此优越仍然无法解释。但考虑到奶牛的繁殖模式和寿命，要继续对奶牛进行进一步研究，可能还需要四年时间。当哈特的实验接近尾声时，麦科勒姆的另一位主要同事斯汀博克也不再在麦科勒姆的实验工作中扮演重要角色。Steenbock 暂时离开了威斯康星州，前往纽黑文和柏林寻求进一步的培训。直到 1914 年，斯汀博克才回到麦迪逊完成他的博士研究。

尽管麦科勒姆继续与戴维斯一起研究大鼠的分离食物物质，但他在 1911 年和 1912 年的唯一出版物与哈特和其他同事使用牛、猪和母鸡进行的营养研究有关。1913 年 7 月，麦科勒姆和戴维斯在*《生物化学杂志》上报道不同脂肪对大鼠生长的价值不同——这一发现与普遍的营养教条背道而驰，即不同脂肪具有相似的营养价值。在酪蛋白、猪油、乳糖、淀粉和盐的饮食中，只要添加黄油或蛋黄中的醚提取物，幼鼠就能正常生长。（乙醚提取物是通过将乙醚与黄油或蛋黄混合以溶解脂溶性物质而制备的。）然而，如果加入类似的猪油或橄榄油的乙醚提取物，老鼠就会死亡。研究人员得出的结论是，“我们观察到某些来源的乙醚提取物可以改善食用此类口粮的动物的状况，强烈支持这样一种观点，即某些食品中存在某些对长期正常生长必不可少的附属品”[ 54]。喂食乳脂的大鼠和未喂食乳脂的大鼠之间的差异可能是巨大的（图 5.3）。许多年后，当回顾这个实验时，麦科勒姆多少放大了其发现的重要性（文本框 5-4）。*

在后来的许多著作中，Elmer McCollum 表示他在 1913 年的研究中发现了维生素 A [ 54 ]。他还坚持认为，“奥斯本和孟德尔迅速证实了这一观察结果”[ 55 ]。麦科勒姆的这一说法是基于他的观察，即后来才被确定为维生素 A 的不明因子是脂溶性的。因此，麦科勒姆对维生素 A 鉴定的责任，至少可以说是夸大其词 [ 56 ]。

Socin（1891 年）和 Stepp（1911 年）早就提出或证明了这种未知物质的脂溶性。在他们的实验中，黄油和蛋黄中的脂溶性物质实际上含有三种维生素：A、D 和 E——这是 1913 年远未鉴定的众多“辅助因素”中的三种。多年来，必须采取更多的增量步骤在这些维生素被分离之前，对维生素A的化学结构进行了描述，并对维生素A进行了分离、提纯、结晶和合成。声称这些许多步骤中的任何一个步骤都代表了“维生素 A 的发现”的说法是没有道理的。

八月的斯德哥尔摩诺贝尔委员会在将 1929 年生理学或医学奖授予弗雷德里克·高兰·霍普金斯奖时使用了“发现”一词，以表彰他“发现了促进生长的维生素”和他的荷兰同事克里斯蒂安·艾克曼（Christiaan Eijkman）。 ，“因为他发现了抗尿毒症维生素”[ 57]。霍普金斯显然比麦科勒姆更倾向于给予应有的信任，他承认 1881 年尼古拉·伊万诺维奇·卢宁的研究暗示了“附属因素”的存在。他还对 Cornelis Pekelharing 表示敬意，他于 1905 年在乌得勒支进行了研究，表明牛奶中含有未知的“必需物质”。Pekelharing 的实验虽然绝对相关并且比霍普金斯的实验更早，但在他自己的时代，在荷兰以外几乎没有得到认可，因为他和 Gerrit Grijns [ 58 ]一样用荷兰语发表了他的作品。

后来，在 1937 年，当诺贝尔委员会授予瑞士化学家 Paul Karrer 诺贝尔化学奖以描述维生素 A 的化学结构时，他们进一步澄清了 1929 年诺贝尔奖的授予：“诺贝尔奖的另一半同年，霍普金斯获得了医学奖，以表彰他发现了生长维生素，即动物体生长所必需的物质——例如包含在牛奶中——其中最重要的一个现在已经已被鉴定为维生素 A' [ 59 ]。这一声明无疑表明，诺贝尔委员会已经为“发现维生素 A”的任何其他提名坚决关闭了大门。

与此同时，麦科勒姆在纽黑文的同事也得出了类似的结论。在 1913 年 8 月的*《生物化学杂志》上*，Osborne 和 Mendel 报告称，以分离的蛋白质、淀粉、猪油和牛奶为基础的饮食喂养的大鼠正常生长了大约 60 天，但随后它们衰退并死亡. 在饮食中添加黄油或用黄油代替猪油可以使幼鼠正常生长。Osborne 和 Mendel 总结道，“因此，在寻找“基本”辅助因素时，我们首先被引导提供奶油成分，以黄油的形式……黄油中存在对生长的显着影响……' [ 60 ]。

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第二年，奥斯本和孟德尔报告了追踪几年前在瑞士巴塞尔浮出水面的线索的结果。1909 年，眼科医生保罗·克纳普 (Paul Knapp) 报告说，喂食蛋白质、碳水化合物、脂肪和矿物质的“纯化”饮食的老鼠不仅生长不良，而且对感染和眼部问题的易感性也增加。具体来说，采用基础饮食的 Knapp 大鼠出现了结膜炎和角膜溃疡，不久之后它们就死亡了。然而，当提供牛奶时，受试者的眼部疾病和死亡得以避免，这让 Knapp 推测牛奶中的某些物质可能会预防眼部病变  [61]]。1914 年，奥斯本和孟德尔测试了克纳普关于牛奶的主张。具体而言，他们表明，接受基础饮食的老鼠会出现眼睛发炎和腹泻，但在饮食中添加鱼肝油或乳脂后，它们会康复[ 62 ]。

与此同时，埃尔默·麦科勒姆也得出了类似的结论。1917 年，他指出，“如果允许动物在没有这种必需饮食的情况下或在足够长的时间内供应不足，则会导致失明”[ 63 ]。难以捉摸的“附属因素”已经足够接近被识别，以至于麦科勒姆开始用字母表（文本框 5-3）识别它们。在接下来的一年中，他写道，“大量证明干眼症和多发性神经炎的根源在于饮食中分别缺乏足够量的脂溶性 A 和水溶性 B”[ 64 ]。

平民医生在营养不良的婴儿和儿童身上看到的眼病，军医在军人身上描述的眼病，以及科学家在实验动物身上诱发的眼病，都被证明是同一种疾病。其原因是缺乏麦科勒姆所说的“脂溶性 A”，也被称为“抗干眼症维生素”。

由于 FG Hopkins 的“辅助因素”仍未得到证实，四基本成分食物教条的顽固支持者坚持自己的立场，指出在追求辅助因素的实验中可能存在缺陷。从德国布雷斯劳传来特别尖刻的声音。Franz Röhmann (1856-1919) 是 Justus von Liebig 的杰出研究者和坚定捍卫者，他断言：“某些未知物质对于生长必不可少的假设是解释导致失败的实验的一种方便手段——这种手段随着一旦实验成功'[ 65]。Röhmann 举例说明了他的情况：他给老鼠喂食他所谓的蛋白质、碳水化合物、脂肪和矿物质的纯净饮食，不仅老鼠长到成熟，而且它们还生下了健康的幼崽 [ 66 ]。然而，在 1917 年，Osborne 和 Mendel 通过指出罗曼使用的商业酪蛋白制剂不纯并且被其他维生素污染，从而否定了罗曼的结论 [ 67 ]。

四个主要问题确实使动物受试者的实验变得混乱，导致结果的广泛而混乱的变化和数据的误解。首先，蛋白质、碳水化合物、脂肪和矿物质的所谓“纯化”饮食通常是不纯的，正如奥斯本和孟德尔在谈到罗曼的工作时所说的那样，可能被不同的维生素污染。其次，实验动物对某些维生素的需求因物种而异。与人类不同，小鼠、大鼠、鸡、鸽子和狗可以合成自己的维生素 C 并且不需要在饮食中使用它，但豚鼠确实需要维生素 C。第三，不同动物在其组织中储存某些维生素的能力是不太了解，因此难以考虑。68 ].) 第四，在建立大规模繁殖群之前，从供应商处购买的个体动物可能彼此之间存在显着差异。例如，生物化学家 Casimir Funk (1884-1967) 在 1916 年报告说，80% 为正在进行的实验而获得的大鼠到达他的实验室时有缺陷 [ 69 ]。在进行实验和解释结果方面的这种技术困难可能会阻碍进展并加剧竞争和敌意。

孟德尔在 1914 年纽约哈维协会的演讲中阐明了由不纯实验饮食引起的问题：“保守地说，生长营养中至少有两个“决定因素”并非不可能。其中之一是在我们的“无蛋白质牛奶”中提供的，即使在没有生长的情况下也能确保适当的维护……另一个决定因素是由这些天然脂肪（乳脂、鱼肝油或蛋脂肪）提供的……两者都是生长所必需的身体对它们的储存（如果有的话）会耗尽'[ 70 ]。似乎为了证实孟德尔的警告，麦科勒姆和戴维斯在 1915 年开始意识到，他们在基础饮食中作为“纯化”糖提供的商业乳糖制剂实际上是不纯的 [ 71]。一种未知的水溶性因子与乳糖有关 [ 72 ]。同样，孟德尔自己与奥斯本一起进行的实验也受到质疑，因为他们使用的“无蛋白质牛奶”显然被其他促进生长的物质污染了。未知的污染物原来是硫胺素，脚气病患者缺少 B 复合维生素 [ 73 ]。事实上，所有四名研究人员都无意中用少量硫胺污染了大鼠的“纯净饮食”。

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当美国的研究人员顽固地寻找疾病的原因时，一位英国同事将注意力转向了神秘的治疗方法。鱼肝油和黄油已被证明在治疗夜间干眼症和佝偻病方面非常有效，但效果令人难以理解。但是它们包含什么产生了这种有益的效果呢？应医学研究委员会的要求，谢菲尔德大学药理学教授、FG Hopkins 的前学生 Edward Mellanby (1884-1955) 开始研究狗的佝偻病。Mellanby 给幼犬喂食牛奶（<200 毫升/天）、米饭、燕麦片和盐或牛奶和面包的基础饮食。在基础饮食中添加某些食物，如鱼肝油、黄油或额外的牛奶（500 毫升/天），可以预防幼犬佝偻病，而肉蛋白、酪蛋白、亚麻籽油或酵母则不能（无花果。5.4 ) [ 74 ]。Mellanby 在 1918-1919 年发表了佝偻病是一种营养缺乏症的结论，他将其归因于“一种脂溶性 A 或与脂溶性 A 的分布有些相似的抗绦虫因子的摄入减少” ' [ 75 ]。他的数据并不完全符合麦科勒姆所说的“脂溶性 A”的概念，即该因子缺失时；因此，梅兰比将他关于这种未知因素在食物中分布的陈述限定为可能类似于“脂溶性 A”。

与此同时，麦科勒姆正准备做一个大脸。由于与当时在英国工作的 Mellanby 一样，生物化学家 Casimir Funk 认为“维生素”缺乏是脚气病、坏血病和糙皮病的原因，因此麦科勒姆准备在他的白化大鼠中研究坏血病。经过几次实验，麦科勒姆在 1917 年做出了惊人的声明：坏血病不是一种营养缺乏症 [ 76 ]，尽管有相当多的相反证据。McCollum 和他的研究助理 William Pitz 给老鼠和豚鼠喂食了蛋白质、糖、乳脂（含有“脂溶性 A”）和小麦胚芽（含有“水溶性 B”）。老鼠——麦科勒姆不知道它们不需要维生素 C——健康地存活下来，但豚鼠却出现了典型的坏血病症状。

在测试额外的饮食并进行病理学、基于细菌理论的调查后，麦科勒姆得出结论，坏血病根本不是营养缺乏症；相反，它是由极度便秘引起的细菌感染引起的。“这种解释的意义深远”，他说。“它从列表中删除了一种长期以来被普遍认为是由于饮食缺乏引起的综合症（坏血病）。” 麦科勒姆继续坚持这个想法有一段时间，也许是因为，如果不能用老鼠来概括人类的饮食缺乏，这​​可能会让他对“脂溶性A”和“水-”所做的所有工作产生怀疑。可溶性 B' [ 77 ]。

回想起来，麦科勒姆的逆转可能被解释为个人对抗。虽然“维生素”领域的研究进展迅速，但个人分歧和竞争开始浮出水面。1917 年，应威廉豪威尔教授的邀请，麦科勒姆从威斯康星州搬到巴尔的摩的约翰霍普金斯大学，在约翰霍普金斯新成立的卫生和公共卫生学院担任化学卫生系主任。伴随着麦科勒姆离开麦迪逊的一连串关于道德不当和职业不当行为的指控在《科学》杂志上发表[ 78 ]。

麦科勒姆离开后，威斯康星农业站的所有研究笔记本都不见了。他的前导师哈特教授给科学界写了一封题为“专业礼貌”[ 79 ] 的信，提请注意丢失的笔记本。其中包括 Harry Steenbock，他被认为是 McCollum 的“王牌学生”和“杰出的”即将到来的科学家 [ 80 ]。Steenbock 自 1915 年以来一直与 McCollum 合作，“根据理解，Steenbock 将有机会开发一些独立的问题，如果他愿意的话，他可以与 McCollum 分开解决这些问题” [81]]。在离开威斯康星州之前，麦科勒姆向院长哈里·L·罗素保证，他会“以这种形式保留唱片，以便可以利用所有 Station 资料”。

随着麦科勒姆的离开，拉塞尔对实验室工作的未来感到担忧，他在日记中记录了与麦科勒姆的会面。罗素有理由担心，正如他在日记中所写的那样，“斯汀博克当天早些时候向我报告了他与麦科勒姆的谈话，麦科勒姆不愿向他提供任何信息，他说从现在开始他们是科学竞争对手[ 82 ]。

Steenbock 的研究计划和他丢失的笔记本中的数据很快出现在*《生物化学杂志》上*——McCollum 发表的一篇论文 [ 83 ]。这篇论文完全基于 Steenbock 进行的实验室工作，包括从 Steenbock 的笔记本中逐字提取的措辞。但即使作为合著者，斯汀博克的名字也没有出现，麦科勒姆也没有寻求斯汀博克的许可来发表他的数据。

麦科勒姆以解雇回应了科学杂志上这封信提出的伦理批评。“我们认为没有必要对他声明中的指控作出答复，而是说所指的工作完全是由我们中的一个人（麦科勒姆）计划（强调）并由 Steenbock 先生完成的…… (N) 没有什么比让公众根据所有相关人员的研究记录自行判断这项工作的规划（强调）的可能责任更好的了'[ 84]。Steenbock 反过来指出，威斯康星农业实验站要求所有科学手稿都要经过该站主任的审查和批准，即麦科勒姆的曾经的导师埃德温哈特。麦科勒姆违反政策，未经批准提交了两篇论文发表[ 85 ]。在给科学的第二封信中*，同样没有回应具体的指控，麦科勒姆就他如何独自建立实验线和老鼠群给出了很长的解释。他表示相信他的工作使大量营养不良的人受益。他进一步声称，“在我留在威斯康星大学期间，没有人与我的老鼠群体的独立工作有任何关系……只要研究不完整且不受专利保护，研究或其结果就没有产权” [86] ]。*

最后，麦科勒姆向他在威斯康星州的前同事告别。'有些人更愿意试图让一些开辟新研究领域的调查人员名誉扫地，而他已经到了还有许多工作要做的地步……希望他们因此而诋毁他，以至于他的工作将受到干扰，以期获得机会，而他缺席则可能”。威斯康星州的一位前工作人员回忆说，“（T）他的摩擦之所以产生，是因为斯汀博克也变得雄心勃勃，在同一个部门有两个强有力的人是不可能的。尤其是当他们中的一个人 Steenbock 在对抗发展之前就已经占据了下属的位置' [87]]。Steenbock 在诚实方面享有无可挑剔的声誉，他写信给 Russell 说他只是想澄清事实：“我不会从这件事中获利，但我确实想提交一些事实然后退出”[ 88 ]。

鉴于日益紧张的局势，麦科勒姆在威斯康星州的前同事“因他的离开而感到最愉快的放松”[ 89 ]。尽管他们以前的合作关系，哈特将麦科勒姆描述为“团队中的糟糕操作员”，通过指出麦科勒姆是“有能力的个人主义者”来缓和这种批评[ 90 ]。

麦科勒姆不仅删除了所有研究笔记本，包括其他研究人员正在进行的研究的笔记本。作为破坏的最后一步，他从威斯康星州农业实验站实验室动物群落的笼子里释放了所有的白化老鼠。Steenbock 不得不花费整整两个月的时间来诱捕足够多的老鼠，以重新启动动物群并继续他的研究计划 [ 91 ]。

在纽黑文，孟德尔当然意识到正在酝酿的个人冲突，因为他曾指导过麦科勒姆和斯汀博克。然而，孟德尔仍在与奥斯本合作进行研究，避开了争议。他们专注的工作取得了特别有价值的成果：他们 1918 年的研究确定肝脏是维生素 A 的储存器官。为此，他们给老鼠喂食与猪不同的器官和组织，因此发现肝脏是一种极其有效的维生素 A 的来源 [ 92 ]。当时，科学家们开始意识到肝脏作为维生素 A 储存器官的重要性。他们的实验动物出现维生素 A 缺乏症所需的时间取决于肝脏中储存了多少维生素 A。

在巴尔的摩的第一年，麦科勒姆编写了一本营养教科书，并建立了另一个老鼠繁殖群，以继续他的研究。这本书出版于 1918 年，名为*《营养的新知识：使用食物来保持活力和健康》*，其中包括作者对其同事卡西米尔·芬克 (Casimir Funk) 工作的批评。麦科勒姆断言，他自己的研究已经反驳了一些所谓的缺乏症的存在，其中一些疾病更可能是由于蛋白质、碳水化合物、脂肪和矿物质的比例不当造成的：

关于构成文明人饮食的不同食物的特殊饮食特性，以及患有已被公认为应患疾病的人群的饮食习惯，已经说过什么了对于错误的饮食，很容易看出营养学的学生和阅读大众的头脑中已经固定了一种关于芬克命名为“维生素”的物质的重要性的完全奢侈的想法。在 Funk 认为由于缺乏这种性质的不明物质而导致的疾病中，即脚气病、坏血病、糙皮病和佝偻病，但脚气病已被证明是由这种原因引起的……糙皮病、坏血病和佝偻病不属于与脚气同类别，并且不存在治疗这些疾病的未知性质的“治疗”物质。个人容易因饮食不当而患上这些综合症，但分析个别食物或其混合物的生物学方法表明，这些缺陷在于失调，以及现在健康状况之间的定量关系不令人满意- 公认的正常饮食成分。它们将在蛋白质的质量和数量、无机成分的特性和数量中寻求…… [ 现在公认的正常饮食成分之间的定量关系不令人满意。它们将在蛋白质的质量和数量、无机成分的特性和数量中寻求…… [ 现在公认的正常饮食成分之间的定量关系不令人满意。它们将在蛋白质的质量和数量、无机成分的特性和数量中寻求…… 93 ]。

在他的书（前三年售出一万四千本）中，麦科勒姆提倡更多地食用他所谓的“保护性食品”——牛奶、鸡蛋和多叶蔬菜。标题中的“新的营养知识”和他的建议的基础主要来自麦科勒姆对他的老鼠群体进行的近三千次喂养实验。但是这本书并没有受到他在该领域工作的一些同事的欢迎。在其中，麦科勒姆提到了自己的名字将近七十次，并假装一种遥远的客观性，用第三人称提到了自己。为“新知识”做出贡献的数十名主要调查人员中很少有人提到过，包括 FG Hopkins、Osborne 和 Mendel、Stepp 和他自己的一次性合作者 Steenbock（另见文本框 5-4）。

就在麦科勒姆对健康饮食的建议不屑一顾时，糙皮病开始出现在美国南部的某些人群中。糙皮病以前在南欧广为人知，并因其症状（“4D”、皮炎、腹泻、痴呆和死亡）而在各地医学界广为人知，糙皮病在美国不受欢迎，并在南方取得了积极进展。1907 年至 1911 年期间，八个州报告了近 1.6 万例病例，糙皮病达到了流行病的程度，引起了相当大的焦虑。美国外科医生请约瑟夫·戈德伯格（Joseph Goldberger，1874-1929 年），当时在国家卫生服务机构工作的传染病专家，调查糙皮病的原因，并将他将近四分之一的预算分配给了这个问题。

当时，人们普遍认为糙皮病是一种传染病，但它并不符合传染病的形象，卡西米尔·芬克 (Casimir Funk) 也是这么说的。与普遍看法相反，在 Funk 被定罪之后，Goldberger 进行了流行病学调查，表明糙皮病与南方贫困人口中占主导地位的饮食有关，即咸猪肉脂肪、玉米面包和糖蜜。戈德伯格观察被关押在有糙皮病的监狱、精神病院和孤儿院的员工和囚犯群体，发现即使是工作使他们与糙皮病受害者（包括他自己）密切接触的工人也从未感染过这种疾病  [94]]。他继续证明可以通过在饮食中提供牛奶、鸡蛋、鲜肉、豆类、豌豆和燕麦片来消除糙皮病 [ 95 ]。与此同时，其他研究得出了相反的结论。Thompson-McFadden 糙皮病委员会是一个由两位慈善家资助的研究小组，它在南部棉花带的磨坊村进行了自己的调查，得出的结论是糙皮病确实是一种传染病 [ 96 ]。

戈德伯格使用比委员会更严格的饮食方法，在工厂村庄进行了进一步的流行病学调查。与委员会不同的是，他表明，食用更多瘦肉、牛奶、黄油、奶酪和鸡蛋的家庭患糙皮病的风险较低 [ 97 ]。此外，为了测试糙皮病是否是一种传染病，戈德伯格和其他志愿者（包括他的妻子）甚至给自己注射了糙皮病患者的血液、鼻腔分泌物、磨碎的皮损、尿液和粪便：志愿者患上了这种疾病 [ 98 ]。Goldberger 的结论：“总的来说……现有证据的趋势强烈表明糙皮病将被证明是一种与脚气病密切相关的“缺陷”疾病”[ 99]。尽管他的证据是可靠的，但是戈德伯格的结论并没有被完全接受。

1919 年 4 月 25 日，麦科勒姆在美国哲学学会面前阅读了一篇论文，在该论文中他批评了戈德伯格的工作，对后者的大部分研究以及糙皮病可能是由于缺乏一种未知的膳食物质而引起的观点提出了批评。面对来自人类流行病学观察和干预研究的压倒性证据，麦科勒姆仍然不接受糙皮病可能归因于缺乏未知的膳食物质。McCollum 支持 Thompson-MacFadden 委员会的观点并宣称，“糙皮病是由传染性病原体引起的”[ 100]。他借此机会重申了他对动物实验的信心，并警告不要从成人饮食实验中得出结论。他的立场是：“（W）e 必须以动物实验的结果为指导进行人类营养，其中条件可以变得足够严格，以将某些类型的饮食与其他饮食的缺陷形成更强的对比”。麦科勒姆和他的同事未能在老鼠身上产生糙皮病。因此，糙皮病不可能是一种饮食缺乏症。

尽管这一声明和其他声明暗示了自信，但麦科勒姆对他的声誉越来越紧张。科学界的小道消息对他离开威斯康星州时的不当行为表示不满。他的同事对他的科学成就和性格的评估可能会在认可和高度重视以及失败之间产生差异。诺贝尔奖的评选过程包括收集候选人所在领域著名科学家的意见——在麦科勒姆的案例中，这可能意味着纽黑文备受尊敬的托马斯奥斯本的意见。

1919 年春天，麦科勒姆急切地写信给奥斯本的亲密合作者和他的前导师拉斐特·孟德尔 [ 101 ]：

亲爱的孟德尔医生，

我要感谢你最近寄给我的重印本。我很珍惜这一套年复一年积累的。我会不时向你提供我的一套文件。

最近有一件事情让我很担心，我最终决定征求你的意见。我从多个渠道得知奥斯本博士对我说了一些非常难听的话，我不知道他为什么要这样做。可以肯定的是，我们在研究中的某些问题上与您存在分歧，但我将我的批评完全限制在具有高度技术性的特定点上，并且我相信，在实验工作中已经有了这种批评的基础坚信。我从来没有对你们中的任何一个发表过不敬的话，我也不想这样做。我一直很珍惜你们俩的友谊，在我的公开演讲中多次提到你们的研究，从来没有以任何方式口头批评过。在我看来，科学进步必须是我们的目标，在我们的技术文章中，我们必须坦率地向读者展示我们认真相信的事实及其正确解释。这对我来说是可能的，而不会以任何方式让个人感觉进入我的态度。

最近一位报告奥斯本博士这种令人不快的态度的是豪厄尔博士。他并没有只告诉我他说了什么，而是表示事情非常严重，以至于他觉得我应该与 Osborne 博士讨论此事并达成某种谅解。当然，在我努力解决某些问题之前，我不能休息。你能不能坦率地告诉我你对这种情况的了解，并建议我应该怎么做。我希望所有人都做正确的事情，但对我来说，受到像奥斯本博士这样在任何地方都受到如此高度尊重的人所提出的指控对我来说是最严重的事情。

给予最亲切的问候，

您忠诚的，

电动车麦科勒姆

孟德尔以仁慈着称，并以敏锐的品格判断力而著称 [ 102 ]。当全国各地开设新的学术职位时，人们经常就孟德尔对可能的候选人的意见征询他的意见。孟德尔关心他所有学生的成功，他自己的学生和研究员受到其他大学的高度追捧。几天后他回复麦科勒姆 [ 103 ]：

我亲爱的麦科勒姆

我收到你 5 月 20 日的来信，你在信中就似乎已经出现的不愉快情况征求了我的意见。首先，我想强调我认为你很清楚的一点，即我自己非常不喜欢以任何方式关心个人差异，无论是幻想的还是真实的，这些差异可能会损害我所珍视的友谊。我的偏好是远离有争议的讨论。然而，在目前的情况下，我认为您是本着我无法忽视的个人友谊的精神来找我的。尊重我自己的态度，您可能知道我不止一次敦促您晋升或任命科学职位。因此，我将坦率地回答，

你写道：“你能不能坦率地告诉我你对这种情况的了解，并建议我该怎么做”。

我自己从未听过奥斯本说过任何有损你性格的事情；事实上，在我们自己的实验室之外，我不记得听到他不是偶然地讨论过你。这并不意味着他和我们没有经常讨论你的工作、你的成果、方法和展示方式。相反，正如预期的那样，您的论文已经成为一个频繁的话题。有时，我们中的一个人或几个人对您工作的某些方面表示强烈反对；我们经常试图调和我们的结果之间的明显差异，而且您的论文或某些实验组或某些概括引起了未经稀释的赞誉，这种情况并不少见。

然而，我相信奥斯本坦率地直言不讳地表达了你对营养问题的态度的一个方面——在这一点上，他并不是孤立无援的。年复一年，您的出版物揭示了对其他人对科学发展的贡献似乎越来越冷漠的研究。在你最近的书中达到了高潮（至少，它暗示了）似乎让你独自负责营养方面的新进展。一些人认为它是一种不慷慨的演示，忽略了许多不能附加到您自己的宝贵工作的内容。我在这里以一种客观的方式写作，因为我从未公开评论或讨论过您的书。因此，您可能知道我不是任何已发布通知的作者。从您肯定看过的评论中可以明显看出，您的书在其他地方造成了不幸的印象。在这种情况下，我或许应该保密地告诉你，类似的批评已经重复给我听，因为来自其他人，甚至包括你自己的同事和以前的学生。这样做的结果是，您对营养生理学有点以自我为中心的观点的印象不仅限于纽黑文。

你发表的一些实验性批评的语气，无疑是在记者正确性范围内严格措辞的，有时会透露（或被解释为表现出）以不必要的方式贬低他人的愿望。科学的发展部分是通过纠正和补充早期的工作，而不是主要通过贬低它。我必须承认，您的某些声明似乎非常自信，即使对我来说也是如此。

我不知道豪厄尔博士对你说了什么。亲爱的麦科勒姆，如果我按照你在信中的要求给你建议，那将是本着这种精神：你的工作引起了广泛的兴趣和认可。大力保持。但是，如果您确信我所提到的其他各种工人和学生的判断可能有一定的道理，无论多么微不足道，请在未来牢记这一点，并在您的演讲中像您一样宽容，慷慨和同情非常正确地期望其他人是您自己的贡献。我相信你会因此而结交真正的朋友。怀着这种精神，我应该把过去的事情都视为结束。

在我个人方面的保证下，我是。

拉斐特·B·孟德尔

麦科勒姆似乎对孟德尔的建议有所考虑。在他的书的后续版本中，他更频繁地提到其他研究人员，尽管经常是在他对他们实验的严厉批评的背景下。但是麦科勒姆继续避免引用威斯康星州前同事的重要工作（文本框 5-5），促使哈特写信给孟德尔关于这些遗漏：“显然，威斯康星大学在我们的一些生物化学探索者中是不受欢迎的……它在描绘男性甚至科学家的性格方面都非常有趣[ 104 ]。

Elmer McCollum 在约翰霍普金斯大学继续他的研究，他的前任院长 Allen W. Freeman 将其描述为“喜欢有助手（通常是女性）而不是同事的孤独的狼”[ 105 ]。麦科勒姆觉得教学干扰了他的研究。他每周只讲一次课，并抱怨说，“从事研究的人必须有时间思考和反思”[ 106 ]。他对教学的厌恶转化为少数研究生和博士后从事营养研究 [ 107 ]。

1957 年，麦科勒姆出版了《营养史：营养调查中的思想序列》。在其中，他重申了他“发现”了维生素 A 和维生素 D  [108]]。尽管看起来很全面，这本书还是有一些明显的遗漏，特别是如果这项工作涉及授予他的同事的诺贝尔奖的话。缺少对 Paul Karrer 对胡萝卜素和维生素 A 化学结构的描述、诺贝尔奖获得者 Adolf Windaus 对维生素 D 化学结构的重要描述以及 Norman Haworth 对维生素 C 化学描述的参考。他驳斥或贬低了同事的工作，包括 1912 年 FG Hopkins 的关键实验，他写道，“霍普金 [原文如此] 的实验并没有使知识超出 [已经] 证明的范围……” [ 109]。他贬低了 Harry Steenbock 1924 年的发现，即紫外线照射食物会产生维生素 D，并指出——错误地——Steenbock 只是“证实”了其他研究人员的发现 [ 110 ]。

与埃德温·哈特 (Edwin Hart) 的俏皮话相反，威斯康星州在生物化学领域不受欢迎，他的初级同事哈里·斯汀博克 (Harry Steenbock) 实验室正在进行的工作将麦迪逊放在了该领域的前沿和中心位置。1918 年，在大鼠实验的基础上，Steenbock 发表了*《生物化学杂志》，这是题为“脂溶性维生素”的一系列非凡论文中的第一篇。早期关于“脂溶性 A”的研究主要涉及动物源食品中的维生素 A，即预制*维生素 A  [111]]。预制维生素 A 的主要来源是牛奶、黄油、奶酪、肝脏和鱼肝油。然而，事实上，脂溶性维生素 A 也存在于三种相关的类胡萝卜素分子（α-胡萝卜素、β-胡萝卜素和β-隐黄质，称为维生素 A 原类胡萝卜素）中，它们存在于深绿叶蔬菜、橙色和黄色水果和蔬菜，如胡萝卜、芒果和木瓜。4 月，在巴尔的摩举行的美国生物化学家协会会议上，Steenbock 宣布了一个新颖而重要的观点，即食物中的维生素 A 水平与黄色素的含量有关。在一系列关于类胡萝卜素的论文中，Steenbock 表明胡萝卜和黄色甘薯是维生素 A 的来源，而白色块茎如大头菜、欧洲防风草和白土豆不含维生素 A，表 5.2 ) [ 112 ]。黄玉米，但不是白玉米，含有维生素 A [ 113 ]。深色绿叶蔬菜是维生素的丰富来源 [ 114 ]。（叶绿素的主要蓝绿色隐藏黄色素是众所周知的 [ 115 ]。这些绿叶蔬菜的黄色素在秋天变得明显，当叶绿素消失并且不再掩盖黄色时。）事实上，黄色和发现食物的橙色色调是维生素 A 效力的一个很好的近似指标。例如，深红色的红棕榈油富含维生素 A [ 116 ]。相比之下，橙子的含量只有适度 [ 117 ]。

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Steenbock 和其他人的观察结果出现了明显的不一致：虽然黄色素与高效维生素 A 相关，但无色的鱼肝油也是维生素 A 的极强来源。 所以显而易见的问题是：如果颜色可以没有提供一种可靠的方法来检测维生素 A 的存在及其效力，什么是好的指标？为了找到这个问题的答案，科学家们必须确定究竟是什么构成了神秘的“脂溶性 A”。

1926 年，开发了一种颜色测试，使科学家能够测量溶液中维生素 A 的含量 [ 118 ]。三氯化锑产生可一致测量的深蓝色反应。很快，三氯化锑显色反应和其他方法，例如将不同波长的光通过溶液，被用于对比胡萝卜素和维生素 A 之间的差异（表 5.3）。关于胡萝卜素和维生素 A 之间关系的争论一直持续到 1928 年，当时斯德哥尔摩大学乌格拉斯男爵夫人伊丽莎白和她的丈夫汉斯·冯·欧拉-切尔宾表明，胡萝卜素可以治愈大鼠的维生素 A 缺乏症  [119]]。1929 年，剑桥大学的 Thomas Moore 证明了胡萝卜素可以转化为维生素 A。Moore 给大鼠喂食结晶胡萝卜素，结果表明肝脏中的维生素 A 浓度急剧增加 [ 120 ]。

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然而，另一个未解之谜仍然存在。Mellanby 在他对狗的佝偻病实验中指出，数据表明，未知的致病饮食因素在食物中的分布与维生素 A 的分布有些相似但不完全相同。“脂溶性 A”似乎在温度高达 120°C，但它并非坚不可摧。FG Hopkins 在 1920 年表明，曝气（即通过液体鼓泡空气）和热量的组合可以氧化“脂溶性 A”，从而破坏其生物活性  [121]]。两年后，McCollum 及其同事在对大鼠进行研究时发现，如果将鱼肝油充气和加热，它不再能治愈干眼症，但会促进佝偻病大鼠骨骼中的钙沉积。因此，他们表明，虽然鱼肝油由“脂溶性 A”组成，可治疗干眼症，但该油还含有另一种脂溶性物质，可促进骨骼生长 [ 122 ]。后一种脂溶性物质最初被称为“抗绦虫因子”，或简称为“X”，最终被称为维生素 D [ 123 ]。

随着对佝偻病的进一步研究，维生素 A 和 D 之间的区别变得更加明显。缺乏阳光被认为在佝偻病中起作用，1919 年，一位德国儿科医生证明紫外线可以治愈佝偻病  [124]]。同年，孟德尔收到了英国营养学家 Harriette Chick（1875-1977）的来信，她是第一位被任命为伦敦 Lister 预防医学研究所的女性。奇克担任导演查尔斯·马丁的助理，并成立了一个小组来研究脚气病和坏血病。她曾担任辅食因素（维生素）委员会的秘书，该委员会成立于 1918 年，由 FG Hopkins 担任主席。当时，这是世界上唯一一个完全致力于维生素研究的正式团体。在她的信中，奇克告诉孟德尔，“我代表医学研究委员会刚刚抵达奥地利，研究这里的“缺陷”疾病，并在可能的情况下帮助治疗，尤其是儿童病例。佝偻病非常糟糕，坏血病似乎每年冬天都会发生。125 ]。

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奇克描述的情况是欧洲灾难性剧变的结果。到第一次世界大战结束和奥匈帝国垮台时，当匈牙利停止向奥地利出口食品时，奥地利的饥饿已达到临界水平。维也纳 230 万人口的食物很少 [ 126]。奇克委员会的工作是提供有关受战争影响平民营养需求的专业知识。起初，奇克和她的同事在维也纳大学儿童医院遇到了怀疑。导演克莱门斯·冯·皮尔凯 (Clemens von Pirquet) 后来写道，他“几乎没有期望它会产生具有很大实用价值的结果……我认为，我们日常饮食中维生素缺乏症是一种非常特殊的情况……(W)考虑到这一点对于佝偻病的病因，我认为它是一种传染病，在欧洲这一地区广泛流行……' [ 127 ]。关于维也纳儿童佝偻病的令人深感不安的报道正在传遍全世界（图 5.5）。患有角膜溃疡、角膜软化和失明的婴儿也很常见 [ 128]。救援工作正式开始。

1920 年，Pirquet 还写信给孟德尔，介绍了营养调查的进展，该调查催生了一家大型且富有成效的研究企业。“除了我们现在正在喂养的 300,000 名儿童之外，”Pirquet 写道，还有“100 名大学教授应该至少与孩子们一样多”[ 129]。Pirquet 保留了医院的五分之一用于佝偻病研究。在辅助食品因素委员会的主持下，Chick 和她的同事进行了一系列试验。他们发现鱼肝油可以预防或治愈儿童的佝偻病，同样的结果可以通过将儿童暴露在发出紫外线的汞蒸气灯下来实现。无论是来自汞灯还是阳光直射，紫外线都会在暴露在光线下的皮肤中产生维生素 D。委员会的结论是：佝偻病是由缺乏某些食物和阳光照射不足引起的 [ 130 ]。（Chick 后来的成就之一是制定了维生素需求标准；文本框 5-6）。

1931年6月，在国际联盟（联合国的前身）的主持下，第一届国际维生素标准会议在伦敦召开。在跨国范围内改善健康是联盟承担的任务之一，通过召开维生素标准会议，联盟默认维生素领域已经成熟，维生素与身体健康有着根本的联系。

这种双重认可转化为对测量单位的呼吁和一套关于每种已知维生素有多少单位对于维持良好的人类健康至关重要的标准。因此，会议负责为“脂溶性 A、抗绦虫维生素 D、抗尿毒症维生素 B 和抗坏血病维生素 C”寻找标准并推荐测量单位  [131]]。Edward Mellanby 主持了这次会议，会议召集了来自英国、瑞典、丹麦、荷兰、挪威、法国、德国和美国的科学家。包括 Elmer McCollum、Harry Steenbock、Harriette Chick、Jack Drummond 和两位诺贝尔奖获得者 Adolf Windaus 和 Hans von Euler-Chelpin（见图. 5.6 )。

该委员会为工作奠定了基础，最终确定了不同维生素的每日所需摄入量。最重要的初始步骤是就如何测量维生素以及在世界各地的不同实验室之间交换参考材料（含有已知量维生素的溶液或化合物）达成一致。这个过程类似于就所有团体都使用的通用货币达成一致。

在这段维生素研究成果丰硕的时期，整个西方世界的研究人员都向孟德尔寻求建议——英国剑桥的霍普金斯大学；威斯康星州的哈特；巴尔的摩的麦科勒姆；伦敦的小妞；维也纳的皮尔奎特和许多其他地方。孟德尔以其深思熟虑和慷慨的风格，通过激励其他年轻科学家来推进这项研究。他在给同事和芝加哥大学的一封信中描述了最糟糕和最好的研究环境。'（我）对于一个机构来说，拥有大量正在成长的年轻人并没有什么意义。我们很少有这样的条件的一个原因是，我们的部门负责人通常过于以自我为中心和专制。理想的“首长”是男人才能的好推手”[ 132]。孟德尔秉持自己的信念，让他的学生有机会与该领域的领导者见面并受到启发。他和霍普金斯有着长久而温暖的友谊，这反映在一位同事的笔记本上：“当剑桥大学的 F. Gowland Hopkins 博士访问旧的 [耶鲁] 实验室时……孟德尔博士告诉他的学生，霍普金斯博士会在那里，如果他们“闲逛”，他们可能有机会见到他。不用说，每个人都匆忙完成他的工作，准备迎接这位伟大的英国营养先驱。一名学生拿着一盘装满瓶子和玻璃器皿的托盘匆匆走下圆形楼梯，就在孟德尔和霍普金斯走上蜿蜒的楼梯时，突然摔倒在地。霍普金斯博士愉快地说，“我看到你对我的生活有设计”，133 ]。

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1924 年春天，孟德尔收到威斯康星州的来信，信中说斯汀博克发现某些食物的维生素 D 浓度可以通过用紫外线照射食物来增加。“我给你写这个”，Steenbock 开始说，“假设作为我的前任导师，你个人对我的职业福利感兴趣，因此我邀请你批评”[ 134 ]。孟德尔回答说，他曾经的门徒尚未发表的作品：

……（已经）唤醒了我的热情，让我充满乐趣。我祝贺并称赞你有一个极其重要的发现的前景。此外，我非常感谢你表现出的亲切精神，可以说是对你所做的事情充满信心。我希望你能获得关于辐射对非强效脂肪影响的基本发现，这样在得出你的结论时就不会有任何意外错误的问题；然后您应该确保您没有被剥夺与本次调查有关的发现的功劳 [ 135 ]。

1924 年 9 月 5 日，Steenbock 在Science上发表了一篇论文，宣布了他的发现 [ 136 ]。

由于佝偻病在世界许多地方非常流行，Steenbock 增加食物中维生素 D 含量的方法可以在食品工业中广泛而有利可图地应用。Steenbock 认识到了商业影响，并安排与威斯康星大学院长和校长会面，敦促他们抓住经济优势并为他的工艺寻求专利。由于节俭或短视，该大学拒绝支付专利申请费用，因此 Steenbock 亲自处理此事，并以 660 美元聘请了一名律师来保护专利。Quaker Oats Company 向 Steenbock 提供了 100 万美元的专利权。但斯汀博克认为，他教授的薪水足够他自己，他的大学和科学研究应该是受益者137 ]。

在 Steenbock 的坚持下，威斯康星校友研究基金会最终成立。Steenbock 花了 10 美元将他的专利转让给该基金会，并且没有要求分享版税；他的专利最终为基金会赢得了约 1400 万美元。Steenbock 非常谦虚和谦逊，回到他的实验室，与 Hart 和其他同事一起工作，继续他高产的职业生涯。他做出了开创性的科学贡献，包括对维生素 D 和 A、营养性贫血和维生素 E 的进一步新见解 [ 137 ]，而他的维生素 D 发现为威斯康星大学赢得了数百万美元。

直到 1931 年才最终描述了维生素 A 的化学结构。这是由苏黎世的有机化学家 Paul Karrer (1889-1971) 完成的，他在前一年推导出了 β-胡萝卜素的正确化学结构（Karrer 后来因发现这些结构而于 1937 年获得诺贝尔化学奖）维生素 A 和 β-胡萝卜素）[ 138 ]。六年后，奥柏林学院的 Harry Holmes 和 Ruth Corbet 已经结晶出维生素 A [ 139 ]。到 Otto Isler 和瑞士制药公司 Hoffmann-La Roche 的同事化学家合成维生素 A 时，整整十年过去了 [ 140]。结晶和合成对于理解维生素 A 至关重要，这些最后的步骤为生产可用于维生素制剂和公众食品强化的纯维生素 A 制剂铺平了道路。

维生素 A 缺乏与夜盲症之间的关系最终通过哈佛大学生物化学家 George Wald (1906-1997) 的工作得到最终解决。在哈佛大学工作之前，Wald 曾在海德堡的 Otto Meyerhof 生物化学实验室工作过。Wald 假设视紫质，即视网膜中的“视觉紫色”（见第一章），与类胡萝卜素有关。他根据视紫质的吸收光谱建立了这一理论。（当不同波长的光穿过溶液中的化合物时，光吸收模式会产生可用于推断化合物结构的信息。）海德堡提供了检验这一假设的机会。一个夏天，大部分实验室人员都在放假，来了一批三百只青蛙，但似乎没有人在那里试验它们。一个像沃尔德一样一直留在这里工作的实验室助理正要放青蛙，沃尔德阻止了他141 ]。有了这些研究对象的意外收获，Wald 能够在不同的光照条件下检查青蛙的视网膜。在可见紫色的溶液中，他发现了高浓度的维生素 A [ 142 ]。

Wald 检测到一种黄色的新型类胡萝卜素，他将其称为视黄素。他发现，具有暗适应能力的动物的视网膜中存在视黄酸。相反，他发现暴露在光线下的视网膜中含有高浓度的维生素 A。这些观察使 Wald 提出，视网膜经历了一个视觉循环，在这个循环中，光使视紫质的紫色变成亮橙色，然后又逐渐变成黄色（“视觉黄色”），由视黄素和视蛋白组成。143 ]。然后，视觉黄色失去颜色，变成富含维生素 A 的“视觉白色”。他提出视紫质是由维生素 A 加视蛋白或视黄素加视蛋白再生而成的 [ 144 ]。

Wald 的这些观察完成了从早期观察到夜盲症和维生素 A 缺乏的长期调查 [ 145 ]。维生素 A 的表征，从 1816 年 Magendie 对它存在的暗示，到 1947 年对它的分离、化学结构的描述和最终的合成，是一段历时近一百三十年才完成的曲折之旅。

https://www.karger.com/Article/Fulltext/338592

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