1602年，一支西班牙艦隊橫越太平洋，抵達(dá)墨西哥沿岸。船上的探險隊員忽然染上重病。隨船牧師安東尼奧•安薩松（Antonio de la Ascensión）寫道：“最先出現(xiàn)的癥狀是全身疼痛，而且一碰就痛……隨后船員身上浮現(xiàn)大量紫斑，腰部以下尤為明顯。然后牙齦腫起，牙齒脫落。船員不能進食，只能喝水。他們甚至可能在走路的時候忽然猝死。”
船員們得了壞血病——不久之后，這種疾病就將伴隨著痛苦的記憶為人熟知，但無人能解其秘。沒人知道，為什么這疾病只會纏上海員；也沒人知道該如何治療。但在1602 年那次遠(yuǎn)航中，安薩松親眼見證了他所謂的“神跡”：船員去岸上掩埋死者，其中一個生病的水手隨手摘了個仙人掌的果子吃。然后他居然感到自己好些了。同伴們便也紛紛效仿。
牧師寫道：“他們開始吃仙人掌果，然后帶了些果子回到船上。大概一兩周以后，他們?nèi)既恕?rdquo;
又過了兩個世紀(jì)，人們才逐漸了解，壞血病的病因，正是海員在遠(yuǎn)航中缺乏水果和蔬菜。英國海軍從18世紀(jì)末就開始為所屬船只配備數(shù)百萬加侖的檸檬汁，以徹底鏟除壞血病。但直到1928年，匈牙利生化學(xué)家阿爾伯特•圣捷爾吉（Albert Szent-Gyorgyi ）才發(fā)現(xiàn)了真正能治愈壞血病的物質(zhì)：維生素C。
圣捷爾吉的實驗，以及20世紀(jì)早期的許多研究，為我們揭開了維生素的神秘面紗?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，人體要想維持正常功能，需要13種微量維生素。缺了哪一種，都會引發(fā)重病——比如說，缺乏維生素A會導(dǎo)致失明，缺乏維生素B12會導(dǎo)致嚴(yán)重貧血，缺乏維生素D則會導(dǎo)致佝僂病。
科學(xué)家現(xiàn)在已對維生素進行過大量研究。但大部分研究的重點，都在于維生素的攝入量：人需要攝入多少維生素，才能保持健康？這些研究都未觸及問題的核心：我們到底為什么會如此依賴于這些微量的有機分子？
最新研究或許能給我們帶來答案。研究發(fā)現(xiàn)，早在40億年以前，維生素對原始生物來說就已經(jīng)必不可少了。原始生命可以自己合成維生素，但有些物種卻失去了這樣的能力——比如我們?nèi)祟悺２荒茏约汉铣删S生素的物種，必須依靠其他物種才能取得維生素，由此在物種間形成一種復(fù)雜的維生素傳遞網(wǎng)絡(luò)，科學(xué)家稱之為“維生素傳遞”（vitamin traffic）。
生物普遍適用的化學(xué)物質(zhì)
維生素都是由活細(xì)胞合成的——要么來自我們自身，要么來自其他物種。比如說，如果太陽照到我們的膽固醇前體，我們的表皮細(xì)胞就能自動合成維生素D。而檸檬樹能利用葡萄糖合成維生素C。合成維生素，是一個極其復(fù)雜的過程。有些物種需要22種不同蛋白質(zhì)共同作用，才能合成維生素B12分子。
一個蛋白質(zhì)分子可能由數(shù)千個原子組成。而一個維生素分子，可能只有十幾個原子。維生素雖然個頭很小，但卻極大地拓展了我們的化學(xué)反應(yīng)能力：維生素能與蛋白質(zhì)結(jié)合，幫助后者進行某些單憑它們自己無法解決的化學(xué)反應(yīng)。就拿維生素B1來說，它能幫助蛋白質(zhì)從生物分子中分解出二氧化碳。
維生素不只作用于我們自己的身體，還作用于所有生物。正如美國特拉華大學(xué)的生化學(xué)家哈羅德•懷特（Harold B. White III）所說：“細(xì)菌、真菌、植物和人類……所有生物都需要維生素。”
維生素這種生物界普遍適用的化學(xué)物質(zhì)，很可能是演化的產(chǎn)物。大多數(shù)科學(xué)家都認(rèn)為，現(xiàn)在地球上的生命形式，都從簡單的原始生物化學(xué)分子演化而來——后者可能出現(xiàn)于40億年前。這些原始生物仰賴RNA（一種單鏈的DNA類似物）生活。當(dāng)時RNA有雙重任務(wù)，其一是傳遞基因，就和現(xiàn)在的DNA一樣；其二是催化化學(xué)反應(yīng)，和現(xiàn)在蛋白質(zhì)的作用相同。
懷特博士是最早認(rèn)真探討原始“RNA世界”的科學(xué)家之一。他在1975年提出，維生素可能會幫助RNA分子進行化學(xué)反應(yīng)。后來蛋白質(zhì)出現(xiàn)，取代RNA進行催化，但它們?nèi)孕枰瑯拥木S生素。他說：“如果沒有維生素，我們不可能成為現(xiàn)在的樣子。”
但當(dāng)時其他科學(xué)家紛紛對懷特博士的理論表示質(zhì)疑。他回憶道：“人們說：‘你打算怎么驗證你的理論？’我說：‘我做不到。’當(dāng)時沒有任何方法能夠做到。”
在將近40年后，我們的科技終于足夠發(fā)達(dá)。2007年，加拿大西蒙•弗雷澤大學(xué)的生化學(xué)家迪潘克爾•森（Dipankar Sen）著手驗證懷特博士的理論。
在經(jīng)過6年的不懈思考與實驗之后，森博士和他的學(xué)生保羅•塞納科（Paul Cernak）終于發(fā)現(xiàn)了一種能夠利用維生素B1，從另一個生物分子中分離出二氧化碳的RNA——這恰恰就是現(xiàn)在蛋白質(zhì)利用維生素B1做的事。實驗結(jié)果一如懷特博士當(dāng)年所料。塞納科博士和森博士已把實驗整理成文，發(fā)表于《自然化學(xué)》（Nature Chemistry）。
我們失去的能力
自從維生素制造能力出現(xiàn)以來，有些生物就特別善于此道。比如說，植物就演化成了維生素C制造廠，其葉子和果實里都蘊含著豐富的維生素C。起初，維生素C可能只為植物提供抗壓能力——很多物種都有這能力，包括我們?nèi)祟愖约?。但隨著時間變化，植物體內(nèi)的維生素C又演化出新的功能，比如協(xié)助控制果實的發(fā)育。
植物花了數(shù)億年時間，才成為維生素C大規(guī)模制造廠。但要改變維生素的合成方式，其實并不需要那么久。我們?nèi)祟惖淖嫦戎挥昧藥浊?，就改變了自己合成維生素D的方式：在人類走出非洲之后，部分先民來到高緯度地區(qū)。這里的陽光照射角度較小，紫外線也較少。在此環(huán)境之下，歐洲人和亞洲人演化出了更白皙的皮膚，表皮細(xì)胞因此能繼續(xù)為機體制造足量的維生素D。
但除了維生素D和維生素K之外，我們?nèi)祟惒荒茏约褐圃炱渌魏我环N我們必需的維生素。我們的祖先似乎還能合成這些維生素，但我們卻在演化路上逐漸失去了這樣的能力。暫且舉個例子：我們那些生活于1億年前的哺乳動物祖先，就從來不會患上壞血病，因為它們能自己合成維生素C。
即便到了現(xiàn)在，很多脊椎動物也能自己合成維生素C，而且它們使用的還是同一組基因。法國國家農(nóng)業(yè)研究所專家麗貝卡•史蒂文斯（Rebecca Stevens）介紹說：“我們自己就有這些基因，所以從理論上說我們應(yīng)該也能合成維生素C。”
但是我們?nèi)祟愑植煌谇嗤芎痛?，我們本來用于制造維生素C的基因（即“L-古洛糖酸內(nèi)酯氧化酶基因”gene for L-gulonolactone oxidase GULO）發(fā)生了嚴(yán)重突變，所以我們無法合成蛋白質(zhì)GULO酶，也就無法制造維生素C。
加拿大渥太華大學(xué)的分子演化學(xué)家蓋伊•德勞（Guy Drouin）說：“不只我們?nèi)绱耍覀兊淖嫦纫惨粯印?rdquo;他和其他許多研究者都曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與我們親緣性最近的靈長類動物猿和猴，也發(fā)生了相同突變，導(dǎo)致GULO基因無法使用。德勞博士認(rèn)為，我們和這些同樣不會合成維生素C的靈長類動物擁有共同祖先，它們大約生活在6千萬年前。
不只我們?nèi)绱?/strong>
科學(xué)家最初之所以能發(fā)現(xiàn)維生素C，是因為我們自身存在基因缺陷。但并非只有靈長類動物會出現(xiàn)GULO基因壞損。其實豚鼠也一樣——圣捷爾吉博士在1928年之所以能取得突破性進展，還得多虧豚鼠。豚鼠與其他嚙齒類動物不同，它們會和人類一樣患上壞血病。研究發(fā)現(xiàn)，它們的GULO基因也發(fā)生了變異，雖然與我們?nèi)祟惖淖儺惒槐M相同。
GULO基因缺陷，不僅存在于靈長類動物和豚鼠身上，還存在于其他物種，比如蝙蝠和鳴禽?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，在動物開始吃維生素C含量豐富的食物之后，它們自己很可能就會逐漸失去合成維生素C的能力。比如我們靈長類動物的祖先，早就開始食用果實和葉子。這些食物為它們提供了豐富的維生素C，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過實際需要。
英國劍橋大學(xué)學(xué)者凱瑟琳•黑利威爾（Katherine E. Helliwell）于今年8月在《基因趨勢》（Trends in Genetics）期刊撰文，探討維生素基因的衰退。她寫道：“失去本來可以讓你更獨立的基因，這看似有違常理……但如果你在很長時間里都置身于到處都能獲取維生素的環(huán)境，你就不需要動用制造維生素的基因了。”
現(xiàn)在，科學(xué)家已經(jīng)能夠檢測數(shù)千個不同物種的基因組。他們發(fā)現(xiàn)，許多物種的維生素基因要么衰退了，要么已經(jīng)完全消失。美國南加州大學(xué)學(xué)者薩努多-威廉密（Sergio Sanudo-Wilhelmy）最近和幾位同事一道，研究了大海中最常見的400種細(xì)菌的基因，并撰文發(fā)表于《海洋科學(xué)年評》（Annual Review of Marine Science）。他們發(fā)現(xiàn)，在這400種細(xì)菌中，有24%都沒有能合成維生素B1的基因，更有63%的細(xì)菌無法合成維生素B12。
他們的研究尤其令人驚異，因為人們一向認(rèn)為，細(xì)菌能夠自己生產(chǎn)出足量維生素。現(xiàn)在科學(xué)家需要搞清楚的是，為什么海洋中的這些細(xì)菌，沒有患上微生物版的“壞血病”？
圣捷爾吉博士說：“一定有些細(xì)菌在為海洋生物群體制造維生素，只不過我們還沒有發(fā)現(xiàn)它們。”
科學(xué)家直到最近才開始測算大海中的維生素水平。他們發(fā)現(xiàn)，大海中有些地方維生素含量很高，有些地方卻是一片維生素的荒漠。環(huán)境差異可能不僅會影響細(xì)菌和藻類，還會波及食用細(xì)菌和藻類的魚。
維生素傳遞相當(dāng)復(fù)雜——不只在海洋中如此，在陸地上也一樣。我們?nèi)祟惒荒茏约汉铣删S生素B12，所以我們需要從食物中獲取。我們可以吃含B12的肉類，比如牛肉。但供我們食用的牛羊牲畜，也不能在自己的細(xì)胞中合成B12。真正做這件事的，其實是寄生在它們內(nèi)臟中的細(xì)菌。
我們也知道，在我們體內(nèi)寄生著數(shù)千種能夠合成維生素的細(xì)菌，它們依靠我們攝取的食物生活。這是否意味著，我們實際上也依賴于自己的內(nèi)部維生素傳遞？愛爾蘭科克大學(xué)的分子生物學(xué)家凡辛德仁（Douwe van Sinderen）說：“雖然目前這說法尚處于理論階段，但我們已經(jīng)收集到越來越多的證據(jù)，證明細(xì)菌能夠為我們提供多種必需的維生素。”
如果真是這樣，也許我們可以把自己的身體想象成一片封閉的海洋，大量維生素在其中交流傳遞。維生素傳遞早在40億年前就已經(jīng)誕生。直到今日，我們?nèi)允芷溆绊憽?/p>
本文編譯自《紐約時報》（New York Times）：Vitamins’Old, Old Edge
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