化學(xué)家鮑林是量子化學(xué)和結(jié)構(gòu)生物學(xué)的先驅(qū)之一,憑借在化學(xué)鍵理論領(lǐng)域的卓越貢獻(xiàn)他獲得1954年諾貝爾化學(xué)獎;熱愛和平,積極推動反核事業(yè)的他1962年又再次獲得諾貝爾和平獎殊榮,成為居里夫人之外唯一獲得不同諾貝爾獎項(xiàng)的科學(xué)家。維生素是生物體必需的微量營養(yǎng)成分,發(fā)揮著調(diào)節(jié)新陳代謝的重要作用,維生素C就是其中的典型代表。令人意想不到的是,鼎鼎大名的科學(xué)家晚年會深陷和維生素C的巨大爭議之中······
鮑林1901年2月出生于美國西海岸的俄勒岡州波特蘭市,自幼就對化學(xué)興趣濃厚。1925年博士畢業(yè)后他前往歐洲多個重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室從事學(xué)習(xí)和研究工作,也正是在那時候鮑林接觸到新興的量子力學(xué)理論和現(xiàn)代物理測試方法,為他后來提出化學(xué)鍵理論奠定了重要基礎(chǔ)。他一生所涉領(lǐng)域頗多,研究興趣橫跨化學(xué)、生物化學(xué)、醫(yī)學(xué)并且成果豐碩,雖然犯過錯誤,但絲毫不能掩蓋他在科學(xué)史上光輝的一面。
晚年的鮑林(圖片來源于網(wǎng)絡(luò))
量子化學(xué)的誕生奠定了近代價(jià)鍵理論(Valence Bond Theory)的基礎(chǔ),這一理論俗稱VB法,即電子配對理論。為了解釋多原子分子的空間結(jié)構(gòu),鮑林于1931年在VB法的基礎(chǔ)上創(chuàng)造性地提出了雜化軌道理論(Hybrid Orbital Theory),合理解釋了甲烷分子(CH4)的四面體構(gòu)型,進(jìn)一步豐富和發(fā)展了VB理論。此外,他還提出電負(fù)性、共振論等化學(xué)領(lǐng)域最基礎(chǔ)又廣泛使用的概念,極大豐富和發(fā)展了價(jià)鍵理論,成為當(dāng)之無愧的“現(xiàn)代結(jié)構(gòu)化學(xué)奠基人”
鮑林前期的主要研究內(nèi)容是化學(xué)鍵理論,從中后期開始他的研究領(lǐng)域逐漸拓展到生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,并首次提出蛋白質(zhì)的a-螺旋結(jié)構(gòu),也為后來確定DNA結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了條件也提供了理論依據(jù);1949年鮑林借助電泳技術(shù)揭示了鐮刀型細(xì)胞貧血癥分子層面的疾病成因,并首次提出“分子病”的概念,吸引了后續(xù)醫(yī)學(xué)科研人員從分子層次上進(jìn)行疾病研究。
20世紀(jì)50年代,二戰(zhàn)結(jié)束后不久,鮑林特別關(guān)注世界范圍內(nèi)的戰(zhàn)爭與和平問題,他聯(lián)合愛因斯坦等科學(xué)家,反對研究和生產(chǎn)毀滅性武器,并撰寫《不要再有戰(zhàn)爭》一書,充分論述了核武器對人類的重大威脅。1962年,鮑林因在反對核武器試驗(yàn)上做出的努力獲得諾貝爾和平獎,成為備受贊譽(yù)的“和平老人”。
熱愛和平的鮑林(圖片來源于網(wǎng)絡(luò))
事實(shí)上,維生素C目前廣為接受也經(jīng)科學(xué)證實(shí)的作用是治療壞血病和抗氧化。長期缺乏維生素C造成壞血病最早可以追溯到幾百年前不能及時補(bǔ)充新鮮水果蔬菜的航海水手,人們偶然間發(fā)現(xiàn)食用柑橘后壞血病癥狀會極大緩解,但那時候人們對于柑橘中的“抗壞血”成分一無所知。1928年至1933年期間,匈牙利科學(xué)家圣捷爾吉·阿爾伯特(匈牙利語:Nagyrápolti Szent-Gy?rgyi Albert)等人首先從生物中分離出維生素C而且證明它就是抗壞血酸,憑借這一成果他獲得了1937年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。
維生素C預(yù)防和治療壞血病的原因是它能促進(jìn)膠原質(zhì)(collagen,又稱膠原蛋白)的形成,膠原質(zhì)存在人體的結(jié)締組織、血管和骨骼的組織細(xì)胞之間,是動物體型的基本支撐物質(zhì)。正常的血管壁細(xì)胞由于膠原質(zhì)的填塞所以能排列整齊,并確保其嚴(yán)密性。當(dāng)缺乏維生素C時,血管組織的嚴(yán)密性受到損害,只要外界稍加壓力,血液即自行滲出,這就是壞血病最表面的現(xiàn)象。維生素C另一種重要作用是抗氧化,它是一種抗氧化極強(qiáng)的物質(zhì),對于人體長期暴露在不良的環(huán)境中所產(chǎn)生的自由基物質(zhì),都可以有效地清除。
除了上述經(jīng)過證實(shí)的作用外,近些年關(guān)于維生素C可以預(yù)防感冒、提高免疫力甚至預(yù)防癌癥的說法不絕于耳。其實(shí)這些說法并非近些年才盛行的,早在鮑林時期就廣為流傳,他本人更是維生素?zé)岢钡闹圃煺摺uU林認(rèn)為維生素C能夠增強(qiáng)人體免疫系統(tǒng),對感冒有顯著療效,他更指出服用大劑量的維生素C還可使癌癥得到緩解。人們對這位科學(xué)家深信不疑,霎時間維生素C成為“明星分子”。此外,鮑林還認(rèn)為維生素C是一種常見的“正分子”并大肆宣揚(yáng)所謂“正分子醫(yī)學(xué)”,然而這一觀點(diǎn)嚴(yán)重挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)認(rèn)知,被認(rèn)為是對傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的威脅,時至今日也從未得到主流醫(yī)學(xué)界和營養(yǎng)學(xué)界的認(rèn)可,反對和批評之聲不絕于耳,昔日的“科學(xué)巨匠”也被攻擊為“江湖庸醫(yī)”,他也被視為“偽科學(xué)傳播者”。
時至今日,對于鮑林晚年極力推崇維生素C的爭議仍未完全退卻,學(xué)界也沒有對維生素C的保健作用和服用劑量等達(dá)成共識。客觀來說,無論爭議的具體焦點(diǎn)如何,維生素對生命有機(jī)體的重要作用仍不失為20世紀(jì)的重要發(fā)現(xiàn)之一,這是毋庸置疑、也是無可爭議的。對于化學(xué)家鮑林而言,晚年維生素C的爭議或許是他受限于當(dāng)時的認(rèn)知,但這并不能否定他在整個科學(xué)領(lǐng)域的貢獻(xiàn),尤其是鮑林敢為人先,積極探索新領(lǐng)域的精神值得我們每個人欽佩。
[1] 盛根玉. 化學(xué)鍵本質(zhì)的探索者鮑林[J]. 化學(xué)教學(xué), 2011 (11): 57-60.
[2] 張宏志, 搖李建. 鮑林對于血紅蛋白分子學(xué)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)[J]. 大學(xué)化學(xué), 2012, 27(6).
[3] 曾翔云. 維生素 C 的生理功能與膳食保障. 中國食物與營養(yǎng). 2005;4(4):52-4.
[4] 淮沙. 維生素之爭[J]. 生命世界, 2010 (3): 26-31.