阿西莫夫最新科学指南-下 [美]-第48部分

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了就会有毒。

这自然使我们想到相当古老的施肥习惯的合理性。直到近
代，施肥用的还是动物粪便、绿肥和鸟粪等，这样可以恢复土壤中
氮和磷的含量。这样施肥常常伴随着恶臭和传染疾病的可能性。　
19世纪初期，由李比希研究出的干净而无臭味的化肥取代了粪
肥。

钴

在无机盐缺乏病中，关于钴的发现是最引人注目的篇章之一。
它关系到一种曾经无药可医的致命疾病恶性贫血。　


20世纪　
20年代初期，罗彻斯特大学病理学家　
G。　H。惠普尔
进行了利用各种食物补充血红蛋白的实验。他先给一些狗放血，
造成贫血，然后再给它们喂各种不同的食物，看哪一种食物能够使
这些狗最快地补充上失去的血红蛋白。他这样做并不是因为他对
恶性贫血或任何种类的贫血感兴趣，而是因为他要研究胆色素，胆
色素是身体利用血红蛋白制造的化合物。　
G。　H。惠普尔发现，肝
脏是能够使狗最快地制造血红蛋白的食物。　


1926年，两位波士顿医生迈诺特和墨菲研究了　
G。　H。惠普尔
的结果，决定用肝对恶性贫血病人进行试验治疗。这种治疗果然
奏效。只要病人把肝作为食物的重要部分，这种不治之症就能治
好。G。　H。惠普尔、迈诺特和墨菲分享了　
1934年的诺贝尔医学与
生理学奖。

遗憾的是，虽然肝经过适当的烹调，加上鸡蛋、洋葱和鸡油，是
一道美味的菜肴，但经常食用会使人感到腻烦。生物化学家们开
始寻找肝中能够治病的物质；到　
1930年，哈佛医学院的　
E。　J。科恩
和他的同事们制备了一种浓缩物，效力是肝本身的　
100倍。但是


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要分离出活性因子，还需要进一步纯化。幸而，20世纪　
40年代，
默克实验室的化学家们发现，从肝中得到的浓缩物可以加速某些
细菌的生长。这就提供了一种检验任何一种肝制剂效力的简便方
法，于是生物化学家们可以进而把浓缩物分解成碎片，并连续对它
们进行快速检验。因为这些细菌对肝物质的反应方式和它们对硫
胺素（维生素　
B1）或核黄素（维生素　
B2）的反应方式基本相同，所以
研究人员现在强烈地猜测他们寻找的这种因子是一种　
B族维生
素。他们称之为维生素　
B12。

到　
1948年，利用细菌的反应和色谱法，英国的　
E。　J。史密斯和
默克实验室的　
K。　A。　福克斯成功地分离出了维生素　
B12的纯样品。
维生素　
B12被证明是一种红色物质，两位科学家都认为它的颜色和
某些钴化合物的颜色相似。当时人们已经知道，缺乏钴会使牛羊
严重贫血。　
E。　J。　史密斯和　
K。　A。　福克斯都曾把维生素　
B12的样品
烧掉，分析剩下的灰，发现确实含有钴。这种化合物现在被命名为
氰钴胺素。到目前为止，这是在活组织中发现的惟一的含钴化合
物。

将维生素　
B12断裂并检验其片段，化学家们很快就断定，维
生素　
B12是一种极其复杂的化合物，他们研究出的经验式是　
C63H88O14N14PCo。后来英国化学家　
D。　C。　霍奇金利用　
X射线确定
了它的完整结构。维生素　
B12晶体的衍射图使她建立了分子的电
子密度图，即哪些区域发现电子的可能性大，哪些区域可能性小。
如果把同等可能性的区域用线条连接起来，就会构成整个分子形
状的骨架图。

这件事并不像听起来那么容易。复杂的有机分子能够产生一
种极其复杂的　
X射线散射。把这种散射翻译成电子密度所需要
的数学运算是极端冗长的。　
1944年，计算机帮助搞清了青霉素的
结构式。维生素　
B12比青霉素复杂得多，D。　C。　霍奇金不得不使用


第十五章　人　体

第十五章　人　体

更先进的电子计算机（　
SWAC），并做了一些艰苦的准备工作。不
过，这项工作最终为她赢得了　
1964年的诺贝尔化学奖。

维生素　
B12（氰钴胺素）分子原来是一种倾侧的卟啉环，一侧缺
少一个连接两个较小的吡咯环的碳桥，在另一侧吡咯环上有复杂
的侧链。维生素　
B12分子和较为简单的血红素分子相似，但有这样
一个关键的差别，血红素在卟啉环的中心有一个铁原子的地方，氰
钴胺素有一个钴原子。

只要把极少量氰钴胺素注入恶性贫血病人的血液里就会产生
活性。人体对这种物质的需要量只是其他　
B族维生素的　
1/1　000。
因此，任何食物都应该含有我们所需要的足够的氰钴胺素。即使
食物中的含量不够，肠内的细菌也能制造出一些来。那么，为什么
还会有人患恶性贫血呢？

显然，患这种病的人只是因为不能通过肠壁给身体吸收足够
的维生素　
B12。实际上他们的粪便中含有丰富的维生素　
B12（因为
缺乏这种维生素他们就会死亡）。通过食用可以提供特别丰富的
维生素　
B12的肝，这类病人可以勉强吸收足够的氰钴胺素而存活下
去。但是病人通过膳食对这种维生素的需要量是直接往血液里注
射需要量的　
100倍。

患这种病的人一定是肠器官出了毛病，使维生素　
B12不能通过
肠壁。由于美国医生卡斯尔的研究，人们从　
1929年以来就已经知
道，答案不管怎样是在胃液上。卡斯尔把胃液中这种必需的成分
叫做内在因子。而在　
1954年，研究人员从动物的胃黏膜中发现了
一种帮助吸收维生素　
B12的产物，并证明这种产物就是卡斯尔的内
在因子。很明显，恶性贫血病人没有这种物质。当把少量的这种
物质与氰钴胺素混合后，病人可以毫不费力地通过肠来吸收维生
素　
B12。内在因子已被证明是一种糖蛋白，上面结合着一个氰钴胺
素分子，并把这个分子传递给肠细胞。


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碘

现在再回到微量元素上来。第一个被发现的不是金属而是
碘，一种具有类似于氯的性质的元素。这个故事要从甲状腺说起。　


1896年，一位德国生物化学家鲍曼发现，甲状腺的显著特点
是含有碘，而所有其他组织几乎都没有碘。1905年，一位名叫马
林的医生，刚刚在克利夫兰开业，惊奇地发现甲状腺肿在那个地区
非常普遍。甲状腺肿是一种惹人注目的疾病，有时造成甲状腺奇
异地肿大，使患者变得迟钝、倦怠、神经质、过度敏感甚至突眼。瑞
士医生科赫尔发展了切除不正常甲状腺的外科技术，结果减轻了
甲状腺肿的症状，为此他获得了　
1909年的诺贝尔医学与生理学
奖。

但是马林想，甲状腺肿大会不会是由于缺乏碘造成的，因为碘
是甲状腺专有的一种元素。他还想，利用化学药物治疗甲状腺肿
是否会比开刀更安全和方便。他认为，克利夫兰地区的碘缺乏病
和甲状腺肿可能与缺碘有密切关系。因为克利夫兰地区是内陆，
不像在靠近海洋的土壤中或海味中那样有丰富的碘，而在海边，海
味是人们的一种主要食物。

马林在动物身上进行试验，10年以后，他感到有了充分的把
握，可以试着给甲状腺肿患者食用含碘的化合物。他可能并不太
惊奇地发现，这样治疗是有效的。马林于是建议，在土壤中缺乏碘
的内陆城市，把含碘的化合物加入食盐和供水中。然而，这个建议
遭到了强烈的反对，又过了　
10年人们才普遍接受了把水碘化和食
用碘化盐的做法。碘的补充已成为常规，单纯性甲状腺肿对人类
的危害减小了。


第十五章　人　体

第十五章　人　体

氟化物

半个世纪以后，美国的研究人员（以及公众）对类似的健康问
题进行了研究和讨论，这就是把水氟化防止龋齿的问题。这个问
题是非科学界和政治界激烈争议的一个问题，他们的反对比反对
碘的情况更为坚决。大概一个原因是，牙齿上的洞似乎不像甲状
腺肿那样严重地损害人的容貌。

在本世纪初的几十年中，牙科医生们注意到，美国一些地区
（如阿肯色州的一些地方）的人牙齿常常变黑——珐琅质上出现斑
点。最后找到的原因是，在这些地区的天然饮水中氟化物的含量
比一般为高。随着研究人员把注意力转向水中的氟化物，又有了
另一个有趣的发现，有些地区水中氟化物的含量比一般水高，可是
人们的龋齿发生率却异乎寻常的低。例如，伊利诺斯州的盖尔斯
伯格城，水里含有氟化物，而在其附近的昆西城，水中几乎不含氟
化物，但盖尔斯伯格城小孩牙齿龋洞的平均数目只有昆西城的　
1/　
3。龋齿可不是闹着玩的事，凡是得过牙痛的人都会同意这个说
法。美国人一年治牙的费用就超过　
15亿美元；而且到　
35岁的时
候，2/3的美国人至少失掉一些牙齿。牙科研究者成功地得到进
行大规模研究的支持。他们发现，只要在饮水中加入　
1/1　000　000的
氟化物，估计每人每年平均花　
5～10美分，就可以使牙齿不出现斑
点，而且还会显示出预防龋齿的效果。因此他们采用　
1/1　000　000作
为检验社会供水的氟化效果的标准。

效果主要产生在牙齿正在形成的那些人身上，也就是儿童身
上。饮水中氟化物的存在可以确保微量的氟化物吸收到牙齿结构
中去；很明显，正是这种氟化物使牙齿的无机盐不适合于细菌。
（以药丸或牙膏的形式使用少量的氟化物也可以显示出一些预防
龋齿的效果。）

在经过二十多年研究的基础上，牙科学界现在已经确信，美国


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人每年只要花几分钱，龋齿就可以减少大约　2/3，每年至少可以节
省　10亿美元的牙科费用，而且还可以减轻痛苦和牙科疾患，这些
是不能用金钱来计算的。

反对把水氟化的人大体上使用了两条主要的理由：第一，氟化
物是有毒的，所以绝对不能用这种物质来氟化水！第二，氟化水是
一种强迫的药物处理，侵犯了个人自由。情况可能如此，但是人们
怀疑，任何社会的个人是否应该有使别人不能预防疾病的自由。
如果强迫的药物处理是一种过错，那么我们对今天大部分文明国
家里的一些强迫的药物处理，不仅对氟化而且对氯化、碘化，以及
就这一点而言，对所有形式的接种，包括预防天花的接种，都会提
出异议。

激　素

酶、维生素、微量元素——这些稀少的物质多么有效地决定着
生物的生与死！但是，还有第四组物质，在某种程度上它们的效力
更大。它们指导着生物的整个行为，就像唤醒一个城市活动的总
开关或控制一台机器的节流阀。

本世纪初，两位英国物理学家贝利斯和斯塔林对消化道内的
一种引人注目的细微表现发生了兴趣，胃后面的叫做胰腺的腺体，
就在食物要离开胃进入小肠的时候，能够给小肠的上部释放消化
液。胰腺是怎样得到这个信息的呢？是什么告诉胰腺分泌消化液
的适当时刻到了呢？明显的猜测是，这种信息一定是经由神经系
统传递的，因为神经系统是当时惟一知道的体内通信的方式。人
们推测，食物从胃进入小肠，