217｜维生素B1：多少人为它错失诺贝尔奖？

很多科学家为认识维生素B1做出了重要贡献，但获得诺奖的只有两个人。

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我是孙轶飞，欢迎来到《医学文明300讲》。

前面几讲我们讲到，科学家们对于放射性的研究引发了医学影像学的技术革命，对今天的诊断和治疗都有深远影响。这一讲我们回归到人体自身，来聊一聊对人体至关重要的营养素维生素B1是如何被发现的。这是一段曲折的故事。

高木兼宽与英德医学传统

在第208讲发现鼠疫杆菌的故事里，我们已经讲过，在德国留学的绪方正规坚信微生物致病理论，但他却被这个正确的理论指向了错误的方向，认为是所谓的脚气杆菌引起了脚气病。正是在此时，高木兼宽(Kanehiro Takaki, 1849—1920)也开始了对脚气病的研究。

1849年，高木兼宽出生在日本萨摩藩，所以他的医学理念注定来自英国，而不是德国。这是为什么呢？因为在日本的近代历史中，陆军军官大多来自长州藩，他们全面学习德国；而海军军官大多来自萨摩藩，主张向英国学习。

就这样，高木兼宽在英国留学之后回到日本，当海军军医。绪方正规在德国留学，而高木在英国，虽然都是日本人，但体现出来的却是英德两国的不同医学传统。

你肯定还记得，早在十八世纪，英国海军医生林德就发现柠檬能治坏血病，这意味着“人体缺乏某种物质能引起疾病”，而高木兼宽明显是按照这个思路进行研究的。

从发病差异到饮食线索

首先要弄清楚脚气病是不是传染病。高木发现海军军官发病率很低，但是士兵有很多人得病，考虑到军官和士兵必然存在不少接触，脚气病不应该是传染病才对。

然后高木兼宽开始思考，脚气病是不是跟季节有关系？结果他发现，虽然看似春夏季节发病率高，但是秋冬季节得病的人也不少，很难确定是不是跟季节有关系。

就在这个时候，一艘日本军舰的航海记录引起了他的注意。这艘军舰在160多天内访问了不少欧美国家，在这漫长的航行里，很多士兵得了脚气病，但是没有明显的季节性特征。

重点在于，高木发现每当军舰停靠港口的时候，发病率就会明显下降，比如在美国和澳洲停靠期间，根本没人得病。

这个信息虽然重要，但还是不能直接揭示真相，高木只能继续在细节里寻找答案。

然后他发现有些士兵在抱怨，自己受不了西方的饮食习惯，尤其是面包，实在是不如白米饭好吃。这些抱怨一下提醒了高木，饮食结构就是问题的关键。

当时日本海军的规定是，饮食的补助直接发钱，士兵想吃什么自己买。但是很多士兵为了攒钱，就只吃白米饭，配上一点盐和酱，这就很容易导致饮食结构不合理。而军官发钱多，在吃饭这事上基本不亏待自己，所以饮食更加全面。

简单地说，军官和士兵的饮食结构有区别，这很可能就是脚气病发病率存在差别的原因。知道了这一点就很容易想到，在西方国家的港口停靠时，日本士兵只能按照当地的饮食习惯吃饭，所以就不得脚气病了。

伙食改革与航行实验

接下来，高木对比了日本和西方国家的饮食结构，发现日本人摄入的氮元素远低于西方国家，而西方国家饮食中的氮元素主要来自蛋白质。

基于这一发现，高木认为蛋白质摄入不足是导致脚气病的关键因素，不过很遗憾，这个结论是错误的。

然后他提出了一项改革建议，以后伙食补助不发钱了，而是直接提供食物，结果遭到了海军上下强烈抵制。高木没有办法，只能选取了10名患者做了小规模实验，结果证实只要改吃面包，脚气病症状就会消失。

虽然结果很理想，但高木自己知道样本量太小，还是要进一步验证。于是他组织了一次远洋航行实验，并亲自制定食谱。新食谱中增加了大量豆类、大麦、牛肉和牛奶等富含蛋白质的食物。实验结果还是一样，只要营养种类丰富，就不会得脚气病。

高木的成果与遗憾

然而，高木在英国接受医学教育，更注重实际问题的解决。当时日本主流医学界深受德国医学理论影响，特别注重病因分析，要求必须明确病因才能接受治疗方案。所以高木在日本医学界受到了广泛质疑。

我们简单总结一下刚才这个故事：

• 第一，高木兼宽意识到饮食中缺乏某种关键物质是导致脚气病的主要原因，思路正确；
• 第二，他的研究方向准确，也因此找到了成功解决问题的方法；
• 第三，因为没有化学家的帮助，高木并不知道这种物质是什么，是个小小的遗憾。

艾克曼的鸡饲料实验

更遗憾的是，高木做出了如此重要的发现但没有获得诺奖，可另一位医生研究了同样的问题，而且成果不如高木兼宽，却得了诺奖。接下来，我们就聊聊诺奖得主克里斯蒂安·艾克曼（Christiaan Eijkman，1858-1930）的故事。

艾克曼是驻扎在印度尼西亚的荷兰军医，受荷兰政府委托研究当地脚气病流行的原因。一开始，他也遵循微生物致病理论，想在患病士兵的血液中寻找致病细菌。

他进行了很多次实验，把细菌注射到兔子和猴体内，但是兔子和猴并没有得病。不过奇怪的是，他把细菌注射到鸡体内的时候，鸡居然病了。更奇怪的是，没有注射细菌的鸡居然也病了。比这还奇怪的是，当艾克曼结束实验的时候，所有的鸡在没有接受任何治疗的情况下，病全都好了。

为什么会出现这么诡异的情况呢？一个偶然的机会，艾克曼听到实验助手在聊鸡饲料的问题，这给了他灵感。

原来，实验助手一开始直接去军队的食堂拿白米喂鸡，这也正是鸡生病的时候，后来食堂换人管理了，新领导表示，鸡又不是军人，怎么能占用军用物资呢？于是实验助手只能用糙米喂鸡了。

精米、糙米与错误的解释

我们以今天的知识解释一下。在粮食匮乏的时代里，人们只能吃糙米，糙米是水稻脱壳以后的米，还保留了麸皮和胚芽，而麸皮含有维生素B1，所以吃糙米的人不会得脚气病。

但十九世纪下半叶粮食产量高了，机器加工普及了，而且糙米不利于保存。所以此时的人们开始对糙米进行精加工制成精米，不但便于储存，口感也更好了。不管是高木兼宽研究日本兵，还是艾克曼喂鸡，问题的根源其实都出在这些精加工的大米上。

那么，艾克曼是怎么发现问题的呢？并不复杂，把鸡分组，然后提供不同的食物。然后艾克曼发现，吃精米的鸡会得脚气病。

但艾克曼对于这个问题的解释是错误的，他觉得精米有毒，而被机器去掉的麸皮含有能解毒的物质，糙米则属于负负得正、毒药和解药相互中和了。

两位研究者与诺奖归属

很明显，高木兼宽和艾克曼都通过改变饮食结构解决了问题，但都不知道精米里缺乏的物质到底是什么。但高木的理论正确，艾克曼的理论错误，而且高木得出结论比艾克曼还要早很多年。总之，高木兼宽完胜。

但是，一来此时的日本国际地位不高，日本学者在学术界更是不受重视；二来，高木在1920年去世了。结果就是，艾克曼在1929年获得了诺贝尔医学奖。

铃木梅太郎与被遗漏的发现

不过，因为维生素B1而错失诺奖的不只高木一个人。发现维生素B1的铃木梅太郎（Umetaro Suzuki，1874-1943）和他有非常相似的遭遇。

铃木在德国留学，并于1907年担任东京大学农业化学教授。作为一个懂农业的化学家，铃木对糙米的成分进行了研究，并在1910年成功提取出了一种水溶性的微量营养素。铃木把它命名为"米糠酸"，也就是今天所说的维生素B1。

但刚才说过，此时的日本在国际学术界没什么地位，所以铃木用德文发表了自己的论文。

遗憾的是，在翻译过程中出了严重失误，铃木的原文明确提到，自己发现了一种全新的营养素，但是翻译的时候居然把这部分给漏掉了。结果，当时的科学界完全没重视铃木的这个重要发现。

冯克与维生素的命名

那么，维生素B1是怎么受到科学界重视的呢？这就要说到波兰生物化学家卡西米尔·冯克（Kazimierz Funk，1884-1967）的贡献了。

冯克在德国和瑞士求学，于1904年获得了有机化学博士学位。然后他先后在法国巴斯德研究所、德国柏林大学和英国李斯特研究所工作，在二战前他曾担任波兰国家卫生研究所所长，二战以后又去往美国继续从事科学研究。可以说，他的工作履历相当亮眼。

在英国研究期间，冯克看到了艾克曼的一篇文章，知道了吃糙米可以预防和治疗脚气病。于是他和铃木梅太郎一样，成功地在糙米里提取出了有效成分，并给这种物质起名叫“维生素”。

更重要的是，冯克认为维生素并不是某一种物质，而是一类物质。在1912年他就指出，维生素至少有4种，它们分别能预防脚气病、坏血病、糙皮病和佝偻病。今天我们知道，他的这些看法都是正确的。

但遗憾的是，冯克也和诺奖失之交臂。

霍普金斯与辅助食物因子

和艾克曼分享那一年诺奖的是弗雷德里克·霍普金斯（Frederick Gowland Hopkins，1861-1947）。霍普金斯是一位英国生物化学家，是剑桥大学第一位生物化学教授，曾担任剑桥大学生物化学系主任、英国皇家学会会长，以及美国哲学学会会长。

作为生物化学家，霍普金斯自然关注生物体内的化学过程。然后他在1912年出版了自己最有名的著作，这本书里详细讲述了他进行的一系列动物实验。这些实验得出了非常明确的结论，只靠蛋白质、碳水化合物、脂肪、微量元素和水是不足以维持生命的。

霍普金斯提出，在这五类物质之外，一定还有一种少量的、不为人知的物质，它们对动物的生存至关重要，霍普金斯把这种物质称为“辅助食物因子”，后来被冯克改为维生素。

国籍与学术环境的影响

1912年冯克和霍普金斯都在伦敦，而且是在同一年提出了关于维生素的相似的理论，为什么得诺奖的是霍普金斯呢？

原因或许还是跟国家有关系。此时的大英帝国如日中天，正处在自己最辉煌的时代，霍普金斯是土生土长的英国人，一直在英国的学术界发展，而冯克虽然也在英国做出了重大发现，但他是波兰科学家。就这样，这位波兰科学家和刚才提到的两位日本科学家一样，与诺贝尔奖失之交臂。

总结

日本医学家高木兼宽发现脚气病是因为某种营养物质缺乏引起的，之后铃木梅太郎发现这种成分是维生素B1。荷兰医学家艾克曼得到了和高木相同的结论，而英国化学家霍普金斯指出了维生素的存在，他俩分享了1929年诺贝尔医学奖。

波兰化学家冯克也发现了维生素B1，并命名了维生素，但他和两位日本学者一样，都没能获得诺奖。

思考题

脚气和脚气病是两种完全不同的疾病，你知道它们的区别吗？欢迎你在评论区留言，把知识分享给我。

好啦，今天的内容就到这里，明天见！