第二十一章 糖

虽然晚年的瓦尔堡行为怪异，生活方式难以捉摸，但在上世纪50年代末及60年代的生活，最令人惊讶的可能仍然要数他能够进行合理的、有时甚至是开创性的研究工作。

科学界针对他就光合作用如何产生氧气的机制研究显然已证实是错误的，但瓦尔堡无意中也揭开了一种全新的反应机制，即碳酸氢盐效应。围绕这一机制并没有因瓦尔堡的离世，相关的研究停滞不前，相反持续了数十年。

在同一时期，瓦尔堡发现癌细胞通常含有较少的抗氧化酶，称为过氧化氢酶。这是一个重要的观察结果，有助于解释为什么癌细胞特别容易受到辐射形成的高反应性分子的影响。 瓦尔堡很快就提出了一种以过氧化氢酶为重点的疗法，使癌细胞更容易受到反应分子的影响。

不过，由于瓦尔堡的的治疗方法过于牵强附会，针对这一研究领域，他所付出的努力及所做的贡献早已石沉大海，被世人所遗忘。

而事实证明，这正是他富有远见卓识的另一项创举。

2017年一篇关于过氧化氢酶的综述论文指出，基于瓦尔堡60年前的这一设想（“调节过氧化氢酶表达”），当代的一些研究机构正在探索许多的抗癌新药，并希望通过靶向癌细胞有关反应分子和抗氧化剂之间的平衡来治疗癌症。

瓦尔堡甚至也会企图跟上时代的科学步伐。一位同事曾回忆起20世纪60年代初与瓦尔堡的会面情形，并试图告诉这位同事，他最近在蛋白质方面的工作进程。

这时的瓦尔堡步入了耄耋之年，已是80岁高龄，他向这位同事详细的提出了一些问题，即使是在海斯宣布午餐准备好之后好些时间，他依然痴迷于着这次谈话。

这种质疑可能既是一种支配地位的表现，也是一种兴趣。一位在英国汉斯·克雷布斯（Hans Krebs）手下工作的研究人员回忆起1965年克雷布斯穿着针条纹西装来到实验室的那一天。克雷布斯试图否认他的着装不寻常，但最终还是向这位年轻的研究员展示了他从瓦尔堡那里收到的电报。当研究人员回忆起来时，电报说：“我想让你来一下柏林。我有一个新的理论。我不想要你的意见。我想要一个观众。克雷布斯当时60多岁，他飞到柏林，花了一天时间耐心的听瓦尔堡唠叨，然后立即又回来了”。

瓦尔堡还以其他方式展示了他在业界的统治地位。彼得·奥斯滕多夫（Peter Ostendorf）回忆说，当他不在实验室的长凳上时，可以在瓦尔堡的图书馆里找到他，坐在房间中央长木桌头的打字机前。如果门关上了，可以理解瓦尔堡不会被打扰。但即使门是开着的，你也无法打断瓦尔堡，他有时会凝视着研究所窗外的花园。唯一要做的就是等待。“你会站在那里”，奥斯滕多夫回忆道，“沙沙作响你的文件或清清嗓子，希望引起注意”。

这是瓦尔堡一直以来的样子。他坐在20世纪30年代所在的达勒姆研究所的同一个地方，当时他拒绝改变自己的工作方式，即使他的生命处于危险之中。但是，当瓦尔堡在20世纪60年代从他的图书馆窗户向外看时，场景有一点不同。战争结束后，瓦尔堡竖起了一座埃米尔·费舍尔（Emil Fischer）的雕像，他是瓦尔堡有机化学的教授者。

当瓦尔堡1903年到达费舍尔的柏林实验室时，这位老人已经取得了科学史上最伟大的发现之一：他解开了碳水化合物的秘密。碳水化合物是由糖形成的。葡萄糖是一种单糖，是生命活动中最普遍和最核心的物质形态。它是植物通过光合作用产生的，并且在每种动物体内都始终保持在精心调节的范围内。不过，对于费舍尔而言，他对糖感兴趣的驱动力并非来自葡萄糖。

十九世纪末，几乎所有德国人都对蔗糖或“食糖”感兴趣，糖使得我们许多的食物和饮料变得有甜味（葡萄糖和蔗糖过去是，现在仍然是俗称“糖”。在随后的文章中，除非另有说明，否则“糖”将指蔗糖）。

有关德国的糖的故事可以追溯到十八世纪中叶，当时柏林化学家安德烈亚斯·玛格拉夫（Andreas Marggraf）在显微镜下凝视着一种甜菜粉溶液，并注意到了一些有趣的东西。他观察到的晶体结构看起来与甘蔗粉中的晶体结构非常相似。这并不完全令人惊讶。玛格拉夫知道，甜菜汁尝起来像甘蔗里的甜汁。

显然，确定两种不同食物中含有相同的化学物质是一个重要的突破。

这时候的蔗糖已然成了全球性举足轻重的产业。如果可以从甜菜中提取糖，它有可能改变整个世界的经济格局。只是，存在这么一个问题：玛格拉夫从每棵甜菜中能获得的糖分太少。甜菜糖需要经过几十年的技术进步，才能有效地进行提取和精制。

曾几何时，拿破仑非常希望自己的帝国有朝一日也能摆脱英国殖民地的对糖出口，并希望成为甜菜制糖工业首位伟大的拥护者（1811年的一幅讽刺漫画描绘了拿破仑傲慢地在咖啡上挤甜菜汁）。不过，进入十九世纪，最终却是德国人主导了甜菜制糖业。事实证明，普鲁士的萨克森州拥有种植甜菜的理想土壤。

随着德国甜菜制糖量的增加，德国糖消费量也在水涨船高。1800年，一个典型的德国人每年吃大约1磅重量的糖。而当费舍尔在19世纪80年代转向糖研究时，德国蔗糖供应量几乎占据了世界蔗糖供应量的三分之一，这个时候一个典型的德国人每年消费的量为15磅（同期，英国人和美国人已经比德国人在食用更多的糖）。糖曾经是奢侈品，咖啡、茶、可可、果酱和糕点中的糖成为日常的必需品，有时甚至还是肉类和脂肪的替代品。糖果、冰淇淋、巧克力和软饮料行业都起源于十九世纪中叶，每次午餐和晚餐结束时品尝甜点更是习以为常安排。

尽管糖变得无处不在，但对它的认识却仍然是一知半解。在化学家眼里，认为所有的糖都只是附着在水分子上的碳原子，因而将它取名为“碳水化合物”。

到费舍尔时代，人们已经知道糖是由碳、氢和氧原子的巧妙排列形成的。化学家甚至对葡萄糖的基本配方了然于心：碳和氧各6个原子，12个氢原子。但是，碳、氢和氧的原子究竟是如何排列在不同种类的糖之中的，也只能凭人们的猜测和想象力。

糖被归为一类，仅仅是因为它们尝起来有甜味，同时还可以支持发酵。直到19世纪70年代，一位领先的化学家将分子如何在空间排列的理论称为“花哨的琐事”，“任何头脑清醒的研究人员都完全无法理解”。

为了在研究方面取得突破，费舍尔需要分离出不同种类糖的纯晶体，可是大家都不清楚如何能做到这一点。

那个时代的化学家面临的问题对任何吃过煎饼的人来说都很熟悉：晶体是固体，但作为调味剂的糖往往却是以糖浆的形态出现。费舍尔的第一个突破性的进展可能还涉及到一点运气。就如同他那一个时代许多伟大的德国化学家一样，他们的职业生涯基本上始于染料业。这样做的同时，他很可能合成了一种化合物苯肼，这给他带来了一种淡黄色的溶液。它看起来像尿液。费舍尔继续前进，从未想过他有朝一日重又回到装在玻璃烧杯中那些看似毫无价值的液体。

19世纪80年代中期，费舍尔发现苯肼能够做一件非常重要的事情：它可以与糖反应，并最终获得他所需要的糖的纯晶体。这还只是第一步。而在普通化学家手中，这样的晶体就不那么重要了。但费舍尔（一在父亲说他“太愚蠢了，不能当商人”之后才转向化学研究领域的人）来说，却远非是一个普通化学家所能做到的角色。有了他手头上的纯晶体，费舍尔可以对这些宝贵的晶体进行一连串的化学测试，以收集一些有关这些晶体的关键特性并根据这些晶体的理化特征提出全新的见解。

很快，他就能通过实验室合成了这些糖（的晶体）。从粘液中找到了这些批量的有机分子。正如耶鲁大学化学家弗雷德里克·齐格勒（Frederick Ziegler）曾经说过的那样，费舍尔关于糖结构的工作对有机化学来说“就像牛顿和爱因斯坦对物理学的贡献一样”。另一位化学家曾经说过，费舍尔对糖的分析所取得的成果，完全可以跟“莎士比亚”在文学方面的造诣相媲美。

有关费舍尔所研究的这些糖晶体，其中一部分属于果糖，顾名思义，一种可以在水果中能找到的糖分。在费舍尔之前，已有化学家确定了果糖与葡萄糖存在一定的相似性，但并不完全相同。两种单糖所出现的旋转光波方向相反，而果糖要比葡萄糖略甜。

费舍尔的努力最终有了回报，可以解释为什么果糖和葡萄糖如此相似，但又如此不同。这两个分子具有相同数量的碳、氧和氢原子。葡萄糖和果糖之间的区别只是其组成分子结构的这些原子空间排列上的差别。

虽然葡萄糖和果糖可以分开发现，但这两类分子也可以相互结合。而当这种情况发生时，蔗糖就是其中的产物，也就是我们平时添加到食物和饮料中的糖。费舍尔无法弄清楚葡萄糖和果糖是如何结合而最终形成为糖。这一发现只能留给其他科学家来完成，因为菲舍尔在1919年选择了自杀。当时他患有癌症，不过也有人认为费舍尔是因为长期接触苯肼而引起中毒死亡。

现在看来，揭示糖本质的分子原来是一种毒药。遗憾的是，因糖带来的悲剧并没有费舍尔的中毒身亡却就此结束。在糖方面的研究工作不仅改变了他所研究的领域，糟糕的是，他对糖的贡献最终也被融入到现代医学的血液中。而当人们谈及营养和疾病之间是否存在着某种关联时，结果却让整个世界重又陷入了层层迷雾。

当菲舍尔和同时代的其他科学家忙着了解果糖和葡萄糖如何结合并形成糖时，而那个时代的一些医学思想家显然也已经注意到了与糖有关的一些现象：如果人们吃的精制糖越多，他们似乎就越有可能患上糖尿病和癌症。

1902年，英国生物化学家罗伯特·普利默（Robert Plimmer）在费舍尔的柏林实验室呆了一年，并在瓦尔堡到来之前就离开了。二十年后，普利默和他的妻子维奥莱特（Violet）出版了《食物与健康》（Food and Health），这是一本广受欢迎的营养指南书籍。“不久前，糖还是一种罕见的奢侈品，被锁在茶叶盒里”，普利默夫妇写道。但随着德国甜菜糖产量上的增长及伴随着价格的下跌，糖的消费量也在“大幅增加”，并且“是在所有以文明著称的国家，强劲的维持增长”。

夫妻俩还不忘告诫世人：“顺便说一句，癌症和糖尿病是现代文明世界中的两大祸害，且与糖的消费量成比例地增加”。

糖与糖尿病之间潜在的关联要比糖与癌症之间的关联更为显而易见。

印度教医生发现，早在公元六世纪，糖尿病患者的尿液就很甜。

在美国，最先清楚的意识到作为新出现的糖尿病流行病的人，并且也是最令人信服地将其与糖联系起来的人莫过于哈文·爱默生（Haven Emerson），他是瓦尔堡生前的克星——爱默生（Robert Emerson）的父亲，也是纽约市卫生部门的前任专员。爱默生在1924年写道，糖尿病不仅在上升，而且在过去的50年里，它的增长速度比任何有记录的疾病都要快。虽然他不能确定甘蔗和甜菜中的精制糖是否存在某种危险，因为它对新陈代谢的独特影响，或者只是把它看做是多余卡路里（能量）的来源，但爱默生确信美国人（源于糖的消耗量）正在危及他们自身的健康：“我们每年有必要吞食三倍于我们祖父母的糖吗？”

爱默生能够证明，从十九世纪开始，西方的糖消费量与糖尿病同步在上升，并且有迹象表明，随着第一次世界大战期间糖消费量的下降，随后几年糖尿病发病率也随之下降。但无论趋势重叠得多么紧密，它仍然只是一种相关性的分析。

美国糖尿病研究的权威埃利奥特·乔斯林（Elliott Joslin）跟爱默生一样，研究了同样的证据，但仍然不肯轻易相信上述这一结论。乔斯林明白，糖尿病患者需要避免糖和其他碳水化合物来控制血糖（葡萄糖），但这并不意味着糖首先要对引起这种疾病负责。乔斯林的怀疑很大程度上是基于一个观察。他在1923年指出，日本的饮食“主要由大米和大麦组成”，但糖尿病“在该国不仅不那么频繁，而且显得更为温和”。乔斯林说，日本的例子“似乎可以使我们免于将糖尿病归咎于对糖的过度消耗所引发的错误”。

这是一个简单而极为鲜明的观点，但乔斯林本人也因此犯下了一个致命的错误。日本人以大米和大麦的形式消耗了大量的葡萄糖，这是事实，不过，问题的关键在于没有摄入大量的糖或蔗糖，也就是没有将葡萄糖与果糖同时作为食品在消耗。这是一个奇怪的疏忽，因为乔斯林也很清楚果糖占糖成分的一半。如果乔斯林是在掩盖蔗糖和葡萄糖之间的区别，那很可能是因为他相信同样作为果糖那一半糖是无害的。

事实证明，在精制糖可能导致糖尿病的这一观点上，奥特·乔斯林将比哈文·爱默生或其他任何人都更具有影响力。如果那个时代主要医学思想家还没有准备好将糖尿病与糖联系起来，那么他们也就不太可能准备好将癌症与糖联系起来。最倾向于建立联系的医生往往是那些前往边远地区治疗土著居民的人。罗伯特·麦卡里森爵士（Sir Robert McCarrison）对喜马拉雅山罕萨地区没有癌症和其他疾病表示极为惊叹，他在1921年曾指出，一年内进入该国的糖量似乎少于匹兹堡一家“中等规模酒店”一天消耗的糖量。

二十世纪下半叶，有一部分研究人员持续认为糖与癌症死亡之间存在着可疑的相关性。英国生理学家约翰·尤德金（John Yudkin）被证明是这一部分人群中最为耿直的。尽管他1972年出版的《纯洁、白色和致命》（Pure，White and Deadly）一书只讲述了糖和营养之间关系，而在二战期间，他曾服役于皇家陆军医疗队，他的妻子尤德金（Yudkin）于1933年逃离纳粹德国，或许无法抗拒署上一个听起来更像是对纳粹主义警告的书名。

尤德金自己的研究发现，某些特定国家的乳腺癌和结肠癌发病率与该国人均消费的糖量呈正相关。正如尤德金坦诚的那样，这类关联没有提到它们之间的因果关系，而只是“提供了关于可能原因的线索”。但这些线索显而易见已堆积如山。

1975年，理查德·多尔（Richard Doll）研究了不同国家的癌症与糖消费量之间的关系，发现糖可能与许多类型的癌症有关，包括前列腺癌、卵巢癌、子宫癌、直肠癌、睾丸癌和肾脏癌。几年后，进一步对65岁以上女性的糖摄入量和乳腺癌死亡人数进行了审查。死亡人数最多的五个国家赶巧也是糖消耗量最大的五个国家。反过来，死亡人数最少的五个国家正好是糖消耗量最少的五个国家。

这些研究结论，无论存在多么的不确定性，都可能会导致对食用糖的恐慌，因为并不能令人信服的证据经常会导致对合成化学品的恐慌。就在有关糖与癌症之间关联证据显山露水的同时，在美国，研究发现，消耗大量糖的大鼠更容易患膀胱癌，从而打击了人造甜味剂（这些研究后来被证实，其实与人类无关）。

当谈及欧美国家饮食中的天然食材成分，并非是添加到我们饮食中的精制糖，而是肉类和动物脂肪，它们同样被认为是某些疾病潜在的致病因素。喂食高脂肪饮食的小鼠确实更容易患上癌症，但支持人类关系的证据（例如，移民到美国的日本女性更容易患乳腺癌）可能同样容易被用来支持糖假说。毕竟，美国人通常比日本人吃更多的糖和更多的动物脂肪。

动物脂肪致癌（病）假说还面临着其他的一些挑战：二十世纪初，世界各地，如北极的因纽特人、北美的各种美洲原住民部落、非洲的马赛人等族群癌症很少见，即使这些族群将肉类和脂肪变成饮食的主食。一直到20世纪80及90年代，一系列大规模研究表明，均未能发现脂肪膳食会导致癌症的证据。

虽然有些人，比如尤德金，会继续敲响关于食用糖的警报，但这几乎没有带来多大的影响力。认为动物类食材才是真正的威胁已成了公认的观点，就像它与费舍尔的苯肼反应一样容易理解和接受。来自甘蔗、甜菜和玉米的精制糖（以高果糖玉米糖浆的形式存在，与甘蔗和甜菜中的糖成分基本相同）的消费量将在一个又一个国家保持增量，年复一年，一代接一代。

到本世纪的头几年，根据保守估计，普通美国人每年吞下超过90磅的糖（这还不包括水果中的天然果糖。在整个水果中一起消耗的葡萄糖和果糖，虽然可能仍然会变胖，但通常被认为这比精制的蔗糖问题更少，因为分子吸收得更慢，导致血液中葡萄糖和胰岛素的急剧峰值减少）。

鉴于20世纪70年代已有的证据，不难理解为什么糖被认为至少不像动物脂肪（食材）那样可能会导致癌症。但后来，乔斯林和其他研究者仅仅根据葡萄糖对人体代谢带来的影响就得出了包括食用果糖在内的糖属于安全的结论。再一次，似乎世界上的每个人都忘记了葡萄糖和糖其实并非是一回事，而葡萄糖与果糖其实就是一对双胞胎。