維生素K的諾貝爾獎爭議

維生素K的發(fā)現(xiàn)歷程頗為錯綜復雜，是誰首先發(fā)現(xiàn)了維生素K這一問題存在著爭議，由此導致諾貝爾獎委員會將1943年度諾貝爾生理學或醫(yī)學獎授予丹麥生物化學家亨里克·達姆（Henrik Dam）和美國生物化學家愛德華·A.多伊西（Edward A. Doisy），表彰他們在發(fā)現(xiàn)、純化和合成維生素K方面的貢獻時，美國加州大學表示了強烈不滿，指出諾貝爾獎委員會忽視了在這項工作中做出了重要貢獻的另一位科學家——赫爾曼·J. 阿姆奎斯特（Herman J. Almquist）。在關于維生素K獲獎人的爭論中，令人欽佩的是主要當事人——美國加州大學伯克利分校青年科學家阿姆奎斯特。與諾貝爾獎失之交臂時，他本人對此事件一直未發(fā)表評論。直至1975年，他才在朋友們的勸說下，公開了他領導的加州小組的早年研究情況，后來他又應邀出席了在達拉斯舉行的關于維生素研究的專題討論會，會上他全面闡述了自己對維生素K發(fā)現(xiàn)之爭的觀點。雖然未能獲得諾貝爾獎，但阿姆奎斯特卻贏得了同行們廣泛的稱贊與尊重?；仡櫨S生素K發(fā)現(xiàn)的歷史，分析引起這場爭論的原因，不僅有助于公正地評價有關科學家的貢獻，而且通過這一事件，可以加深理解科學思想、科研方法、社會經濟活動以及科學家的道德情操對于科學活動的影響。

赫爾曼·J. 阿姆奎斯特（Herman J. Almquist）

一種新的出血性疾病的發(fā)現(xiàn)

1929年，哥本哈根大學的達姆等人在用小雞做固醇代謝研究時，首次觀察到用不含脂類的飼料喂養(yǎng)的雞出現(xiàn)肌肉和皮下出血的癥狀。與此同時，其他的科學家也觀察到了類似的情況。因此，科學家們開始尋找造成出血的原因。1933年，加州大學伯克利分校農學系的W.霍爾斯特（W. Holst）博士和他的研究生E. R.哈布魯克（E. R. Halbrook）在實驗研究中發(fā)現(xiàn)，用加利福尼亞沙丁魚粉作為蛋白質原料配制的飼料喂養(yǎng)的雞，也出現(xiàn)出血性疾病。他們還證實這種出血性疾病可以通過在飼料中加入新鮮卷心菜來預防。他們將實驗結果發(fā)表在《科學》雜志上，并推斷這是一種“壞血病樣”疾病，因為配制飼料中不含綠色植物，可能是飼料中缺乏維生素C使雞染上了“壞血病”。由于霍爾斯特在論文發(fā)表不久后就離開了人世，哈布魯克不久也離開了伯克利，這項出血性疾病的研究工作在伯克利就暫時中斷了。

1934年，R.克利伯特（R. Cribbett）和J. T.科雷爾（J. T. Correll）重復霍氏的實驗，但沒有出現(xiàn)出血性疾病。原因是他們使用了不同的飼料，在他們用于喂雞的飼料中含有肉渣。遺憾的是他們沒有認識到正是因為飼料的差別，才未能復制出霍氏的結果。

霍爾斯特的另一位學生K. G.斯考特（K. G. Scott），在霍氏去世后從加州大學伯克利分校的農學系轉到生理學系，但他仍在考慮雞出血性疾病的病因問題。他與生理學教授S. C.庫克（S. C. Cook）合作對這一問題再次進行研究，并且進行了比較觀察。他們分別給兩組雞喂不同的飼料：一組用加利福尼亞沙丁魚粉作為蛋白質原料，另一組用肉渣替代沙丁魚粉。不久他們就成功地復制出了霍氏的實驗結果：用加利福尼亞沙丁魚粉作為蛋白質原料喂養(yǎng)的雞發(fā)生出血性疾病，而用肉渣喂養(yǎng)的雞則未發(fā)生疾病。他們推斷，出血性疾病可能是由于沙丁魚粉中含有某種有毒物質所引起的。斯考特的論文發(fā)表后，肉渣飼料生產商大為振奮，因為這樣一來可促進肉渣飼料的生產，而沙丁魚粉生產商則為之惱怒，無疑論文直接損害了他們的利益。加州沙丁魚制造商F. E. Booth公司經理弗雷德·馬爾林（Fred Mullins）因此向加州大學提出申訴，指出斯氏的論點是錯誤的并要求予以調查。馬爾林強調，F(xiàn). E. Booth公司生產的沙丁魚商品飼料并不引起雞的出血性疾病，因此，不存在沙丁魚粉有毒的問題。在這種背景下，加州大學農學系主任C.哈奇遜（C. Hutchison）要求他手下的一位年輕教師阿姆奎斯特查明究竟是什么原因引起雞的出血性疾病。

原因的發(fā)現(xiàn)

阿姆奎斯特1903年3月3日生于美國蒙大拿州。他曾在蒙大拿州立大學學習電氣工程，一年后轉學化學，1925年獲理學學士學位，1929年進入加州大學伯克利分?；瘜W學院深造，三年后獲有機化學博士學位。阿姆奎斯特畢業(yè)時正值經濟大蕭條時期，在一位教授的熱心幫助下，他才在加州大學伯克利分校的家禽部找到一份檢測貯存雞蛋質量的事務性工作。

阿姆奎斯特接受了哈奇遜交給他的任務之后，首先對有關文獻進行了全面分析。在他面前，關于雞出血性疾病的原因已有兩種假說，即霍爾斯特的“壞血病樣”疾病假說與斯考特和庫克的“毒素作用”假說。因此，阿姆奎斯特首先需對上述假說重新檢驗。在認真地分析了霍爾斯特的論文之后，他發(fā)現(xiàn)霍爾斯特既沒有用維生素C進行試驗研究，也沒有意識到雞在胚胎發(fā)育時能制造維生素C的事實。顯然，霍氏僅憑出血癥狀相似來做出缺乏維生素C的推斷是難以令人信服的。丹麥生物化學家達姆等人也認識到這種出血趨向，并認為那是由于不同于維生素C的抗出血因子缺乏所致。

當阿姆奎斯特認識到雞的出血性疾病不是缺乏維生素C所致之后，他自然將注意力集中到沙丁魚粉上來，尋找為什么會出現(xiàn)斯考特等人描述的用沙丁魚粉喂雞產生出血性疾病，而用肉渣則不出現(xiàn)的情況。經過細致的比較和分析，阿姆奎斯特注意到兩者在加工程序上的差別：沙丁魚是在夜間從海洋中捕撈的，為防止腐敗，第二天上午就加工成罐頭，而肉渣飼料是屠宰場屠宰動物后的一些剩余物和副產品做成的，并未采取任何防腐措施。于是，阿姆奎斯特認為腐敗作用是問題的關鍵。通過考察肉渣飼料的加工過程，阿氏了解到，肉渣幾乎都是用罐裝肉的次品做成，并且還含有內臟和糞便等，有些是由內地運來的一些不宜食用的動物為原料，這些都可引起肉質的發(fā)酵，細菌因此就有了作用的機會，可能問題就出現(xiàn)在這里。此時，阿姆奎斯特已找到了解決問題的突破口。

在研究過程中，加拿大圭爾夫大學的W. D.麥克法蘭（W. D. McFarlane）的工作引起了阿姆奎斯特的注意。麥克法蘭在用雞做測定鱈魚肝油中維生素A含量的研究中，也發(fā)現(xiàn)了實驗雞的出血現(xiàn)象。麥氏所用的飼料是經石油醚提煉過了的肉渣，經過這樣處理后的飼料中不含維生素A，也沒有維生素A的前體。當麥氏在第二周把金屬牌嵌入雞翅中時，雞發(fā)生出血現(xiàn)象并造成死亡。由于麥氏的注意力集中在維生素A的研究上，他沒有去尋找這種異?，F(xiàn)象的原因，更沒有想到在他用石油醚提煉肉渣后的溶液中，存在著一種新的物質。

阿姆奎斯特在麥克法蘭實驗的啟發(fā)下，開始了他的研究。他先將經己烷提煉過的沙丁魚粉弄濕，使之在室溫下自然腐敗，然后由他的助手B.斯托克斯塔（B. Stokstad）使魚粉干燥，經上述處理后魚粉發(fā)出惡臭味，用這種魚粉喂雞，不出現(xiàn)出血性疾病。阿姆奎斯特將這些魚粉再次用己烷提煉，然后用提煉后的魚粉喂雞，雞出現(xiàn)出血現(xiàn)象；當在飼料中加入提煉物，雞又不出現(xiàn)出血了。實際上，此時阿姆奎斯特已發(fā)現(xiàn)了在提取物中存在著一種抗出血物質：維生素K2。接下來，阿姆奎斯特又研究了新鮮卷心菜預防出血的機理。他注意到引起雞出血性疾病的飼料都不含葉綠素成分，由此推測綠葉植物中必定含有某種抗出血物質。于是他著手從綠葉植物中分離出這種物質。他用同樣的方法將苜蓿粉用己烷處理，發(fā)現(xiàn)苜蓿粉的己烷提取物也具有抗出血作用。阿姆奎斯特觀察到這種物質與維生素C不同，其性質相當穩(wěn)定，

不被加熱所破壞，這種物質就是維生素K1。他還注意到，在綠葉植物中沒有腐敗作用的參與，同樣存在抗出血物質。這就提示魚粉的腐敗作用并不是一種致病因素，而是一種保護因素。

阿姆奎斯特根據(jù)自己的實驗，對斯考特和庫克的“毒素假說”提出了否定看法，并解釋了克利伯特等重復霍爾斯特實驗失敗的原因，認為存在著一種新的物質——抗出血維生素。然而，由于“毒素假說”在加州大學占主導地位，阿姆奎斯特的研究成果受到壓制，校方不允許發(fā)表結果。經過阿姆奎斯特的多次爭辯，在召開了專家聽證會后，加州大學才終于同意阿姆奎斯特發(fā)表研究結果。阿姆奎斯特滿懷希望地將論文寄送給《科學》雜志。然而，遺憾的是，或許《科學》雜志的編輯還記得斯考特的論文，或許他們也支持“毒素假說”，《科學》雜志退回了阿姆奎斯特的文章，致使阿氏的論文發(fā)表時間再一次被耽誤。

就在這段時間內，哥本哈根大學的亨里克·達姆也完成了雞出血疾病的研究，并證實可用一種新的維生素——維生素K 來預防。達姆將研究成果直接寄給了《自然》（Nature）雜志，阿姆奎斯特這時也將論文寄給《自然》雜志，這樣，達姆的論文比阿姆奎斯特的論文先十周發(fā)表。就是這個論文發(fā)表時間上的差異，對幾年后關于維生素K的諾貝爾獎評選結果產生了重要的影響。

亨里克·達姆

在達姆和阿姆奎斯特等宣布發(fā)現(xiàn)維生素K之后，科學家們紛紛進入這一研究領域，在提純、鑒定、合成這種抗出血物質的過程中展開一場科學競賽。哥本哈根大學達姆和P.卡內爾（P. Karrer）領導的歐洲小組、美國華盛頓大學愛德華·A.多伊西領導的圣路易斯小組和阿姆奎斯特領導的加利福尼亞小組幾乎同時獲得了維生素K的純化物，并對這種物質進行了鑒定，從分子量推算可能是一種醌類物質。要獲得高純度的維生素K，需要大量的苜蓿原料，為此，阿姆奎斯特考慮選用新的原料來源。阿氏觀察到用不含維生素K 的飼料喂的雞出現(xiàn)嚴重的維生素K 缺乏癥狀時，雞糞中卻有維生素K 的成分，聯(lián)系到以前對腐敗魚粉的觀察，他斷定細菌能合成維生素K。于是，阿氏與加州大學醫(yī)學院的C. F.彭特勒（C. F. Pentler）合作，研究微生物在維生素K合成上的作用。研究結果顯示，有些細菌產生的維生素K濃度比干苜蓿中的含量要高許多倍。

愛德華·A. 多依西

阿姆奎斯特在A. A.克洛斯（A. A. Klose）和E.梅基（E. Mecchi）的幫助下，用分子蒸餾法從結核分歧桿菌中分離出高效能的濃縮物，這是一種非固醇、不飽和的芳香族物質。他從文獻中得知耶魯大學的R. J.安德遜博士（R. J. Anderson）在研究結核桿菌時，從它的蠟狀夾膜中獲得了一些脂類物質，其中一種是2-甲基-3-羥基-1,4-萘醌，即結核萘醌（phthiocol）。這種物質與阿姆奎斯特獲得的物質性質相似，因此他寫信給安德遜告訴他結核萘醌可能與抗出血作用有關。盡管安德遜成功地合成了結核萘醌，但他本人并不知道這種物質有抗出血作用。安德遜接到阿姆奎斯特的信后，將自己合成的結核萘醌樣本送給阿姆奎斯特。阿氏立即進行了實驗觀察，結果顯示結核萘醌對維持雞血液中凝血酶原的水平有明顯活性，并證實它就是維生素K的一種形式，對雞出血性疾病有保護作用。阿姆奎斯特隨即將這一結果以研究通信的形式用電報發(fā)給《美國化學會雜志》，時間是1939年5月21日，該信在6月發(fā)表。根據(jù)文獻判斷，結核萘醌是第一個被鑒定的維生素K。阿姆奎斯特最先取得這一成果。

接著阿姆奎斯特又研究了甲基和羥基的性能，結果提示前者對維持活性是必要的，而后者則與活性無關。至此，阿姆奎斯特已解決了維生素K結構的主要問題。

維生素K的天然形式與結核萘醌相似，只是由不同的側鏈取代3位的羥，去掉該基團后的化合物生物學活性更高。1939年7月阿姆奎斯特等合成了這種高活性化合物：2-甲基-1,4-萘醌（甲萘醌）。不久，阿姆奎斯特又將從葉綠素中衍生出的葉綠基側鏈加到甲萘醌的3位上，合成了維生素K1。7月21日，阿姆奎斯特將結果寄給《美國化學會雜志》。與此同時，多依西領導的圣路易斯小組和費舍爾領導的哈佛小組也都成功地合成了維生素K。他們的論文同時發(fā)表在1939年9月的《美國化學會雜志》上。

錯失的諾貝爾獎

達姆和多伊西的工作引起了諾貝爾獎委員會的注意，他們分享了1943年度諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。而在維生素K的發(fā)現(xiàn)、鑒定及合成中做出了重要貢獻的阿姆奎斯特卻未能獲得應有的獎勵。諾貝爾獎委員會未考慮阿姆奎斯特的原因之一就是他的論文在發(fā)表時間上比達姆的論文晚了十周。顯然在這一點上，諾貝爾委員會的評選是有缺陷的，沒有充分考慮科學家的全部研究工作，這不能不說是個遺憾。正因如此，加州大學對這項評獎表示了強烈不滿，認為這是不公正和不能接受的?；蛟S加州大學的強烈態(tài)度也是對自身的反省，正是由于當時有關人士的反對，才延緩了阿姆奎斯特的論文的發(fā)表。

阿姆奎斯特本人卻對諾貝爾獎委員會的評選結果淡然處之，并寫信給達姆，祝賀他榮膺科學界的最高獎賞。達姆對阿氏的祝賀深表謝意，并為他未能獲獎而感到惋惜。他在給阿姆奎斯特的一封誠摯的回信中闡述了對這一事件的看法：

1944年12月4日

親愛的阿姆奎斯特博士：

非常感激您對我獲得諾貝爾獎的祝賀。由于某種不幸的原因，您事實上失去了首先報告發(fā)現(xiàn)維生素K的機會，因此，在決定授予諾貝爾獎時也未能考慮到您。在尋找純維生素K的最后階段，誰可能掌握了最有力的證據(jù)仍是一個有爭議的問題。我與卡內爾合作進行這項研究工作，是因為在適當?shù)臅r間里我沒有充足的資金在自己的實驗室里來解決這個問題。我想您可能也有同感。而且，我相信獎勵科學家的研究成果總是存在機會問題，因此，這次是我交上了好運，我并不為此有任何優(yōu)越感。

祝您和您夫人好。

誠摯地

亨利克·達姆

達姆的回信體現(xiàn)了科學家謙遜的態(tài)度和嚴謹?shù)目茖W精神。阿姆奎斯特雖然未能獲得諾貝爾獎，但他卻贏得了同行們廣泛的稱贊與尊重。他對諾貝爾獎一直保持沉默，1975年才在朋友們的勸說下，公開了他領導的加州小組早年的研究情況。后來他在達拉斯舉行的關于維生素研究的專題討論會上，全面闡述了對維生素K發(fā)現(xiàn)的觀點：維生素K的諾貝爾獎是由哥本哈根大學的達姆和圣路易斯大學的多伊西分享的。多伊西小組是在維生素K 發(fā)現(xiàn)后，并且在對維生素K的功能、性質和測定上已有了大量信息的基礎上才進入這一研究領域的。該小組以前主要在固醇激素方面做了大量的工作，他們在對綠色植物組織中維生素K1的分離和結構研究上做了出色的工作。然而，當他們在1939年宣布合成了維生素K時，阿姆奎斯特的小組已經解決了維生素K 結構的主要問題，并鑒定了比K1活性高幾倍的活性基團，同時也完成了K1的合成。他并不反對將整個獎授予達姆，因為他的論文發(fā)表時間稍前。他不知道達姆是在什么時候在他的實驗室里得到維生素K存在的確實證據(jù)的，僅知道論文被校方耽誤了，否則應比發(fā)表時間早八至十個月，如果是這樣的話，那么就顯然在達姆之前發(fā)表了。另外，達姆從首次觀察到雞出血疾病到宣布發(fā)現(xiàn)維生素K大約花了六年時間，如果注意到這一點的話，花這么長的時間才發(fā)現(xiàn)出血原因似乎是令人奇怪的。同行們的一致觀點是，既然該項獎是分享的，那么阿姆奎斯特就應有一份。達姆給阿姆奎斯特的一封信中也表達了同樣的觀點。這封信他保存了多年，后來才由朱克斯（Jukes）公之于眾。發(fā)現(xiàn)維生素K這段復雜曲折的歷史在四十多年后才得以澄清。

幾點啟示

維生素K發(fā)現(xiàn)歷史的個案分析，有助于我們更深刻地認識科學發(fā)現(xiàn)、科研活動以及科學獎勵復雜的社會文化影響。

（1）在科學發(fā)現(xiàn)中，類比方法有著重要的啟示功能，它能為探索者提供發(fā)現(xiàn)的思路，科學家應用類比方法獲得重大發(fā)現(xiàn)的事例在科學史上比比皆是。然而，類比推理所得到的結論是或然的，用類比方法是無法做出任何證明的。要得到科學的結論，還需進一步實驗論證，否則，它就可能把研究引向歧途?；魻査固氐摹皦难印奔膊〖僬f就是這樣的情況。霍氏觀察到雞出現(xiàn)類似維生素C缺乏時出現(xiàn)的出血癥狀，且這種癥狀可用綠色植物來預防，因而推論是維生素C缺乏導致出血，但他并沒有用維生素C進一步驗證，也沒有考慮到雞在發(fā)育過程中可制造維生素C這一事實，顯然這個結論下得太倉促了。使霍氏誤認為是壞血病樣疾病的另一個因素是，霍爾斯特的父親A·霍爾斯特是壞血病的發(fā)現(xiàn)者，因此，壞血病在霍氏的腦海里有深刻的印象，這就可能使他在對觀察的結果做出判斷時受到先入為主觀念的影響，只注重了一個方面，而忽視了其他方面。所以，在科學研究中必須保持客觀的態(tài)度，放棄某種偏愛，全面細心地分析各種原因，不然就會不自覺地歪曲了結果。斯考特“毒素假說”的失誤同樣是片面性造成的。

（2）麥克法蘭在研究維生素A的過程中，無意識地制造出雞出血疾病的模型。他的研究方法實際上已基本解決了維生素K的提取問題。然而，麥氏始終將注意力集中在維生素A上，忽視了研究中出現(xiàn)的異常情況，從而失去了發(fā)現(xiàn)一種新維生素的機會。因此，科研人員在科學研究中既應注意正常現(xiàn)象，更應注意異?，F(xiàn)象，意外現(xiàn)象往往可能導致新的發(fā)現(xiàn)。如果研究者總是把自己的思維局限在狹小的范圍內，忽視研究中出現(xiàn)的異常情況，就可能與科學發(fā)現(xiàn)失之交臂。

（3）現(xiàn)代科學研究是一項競爭性的事業(yè)。在科學發(fā)展的進程中，科學家們常不約而同地研究著類似的問題，這是科學自身進步和社會生產實踐需要所決定的。誰能獲得競爭的勝利，誰第一個公布其科學發(fā)現(xiàn)的成果，誰就榮獲發(fā)現(xiàn)者的桂冠。維生素K發(fā)現(xiàn)的歷史充分證明了這一點。阿姆奎斯特在加州大學伯克利分校首先完成了維生素K的發(fā)現(xiàn)工作，然而，他的結論提出后卻受到了校方的壓制，不允許他將結果發(fā)表，因為阿氏的結論對當時公認的“毒素假說”提出了疑問。一種新觀點的提出總是要受到舊觀念的壓抑和抵制的，在科學史上這種情況屢見不鮮。由于陳腐觀念的干擾，阿姆奎斯特的論文發(fā)表時間推遲了，維生素K發(fā)現(xiàn)者的桂冠戴在了達姆的頭上。這對阿氏來說是終生遺憾。科學研究本身就是對未知世界的探索，科學研究中必定會出現(xiàn)一些與原有理論和經驗不相同的事實，因此，應允許不同觀點的發(fā)表，要敢于支持不同意見。從另一方面來說，科學研究者要懂得爭取時間的重要性，及時發(fā)表自己的成果。

（4）優(yōu)秀的科學家不僅應具備良好的專業(yè)技能，還應具備高尚的道德情操。阿姆奎斯特和達姆對待諾貝爾獎的態(tài)度，充分地體現(xiàn)了兩位科學家高尚的科學品德和嚴謹求實的科學精神。獲獎者并未因自己的成功而沾沾自喜，未獲獎者也不因之而惱怒。如果將科學家的學術成就和科研成果稱為科學家的“第一財富”的話，科學家的道德品格可稱為科學家的“第二財富”，這兩種財富都是我們必須繼承的。

（本文選摘自《直面疼痛：中國近現(xiàn)代醫(yī)學史研究》，張大慶著，北京大學出版社2024年1月出版。）