元旦佳節(jié)你能吃到的各種糖和各種酒，都有他的一份功勞

雖然人類在幾千年前就會釀酒，但真正研究釀酒的生物學(xué)原理及發(fā)酵等相關(guān)理論卻只有兩百年歷史。

最初，西方科學(xué)家認(rèn)為發(fā)酵只能在活細胞里完成，發(fā)酵作用不過是一種微觀的生命現(xiàn)象。然而，一位農(nóng)民的兒子經(jīng)過潛心研究，發(fā)現(xiàn)即使沒有活細胞，發(fā)酵也能進行。

一石激起千層浪，他的研究推動了發(fā)酵生理學(xué)、酶化學(xué)及微生物學(xué)的發(fā)展，他也因此獲得諾貝爾化學(xué)獎。

農(nóng)家子弟跟名師

1893年冬季的一天，德國慕尼黑大學(xué)化學(xué)教授阿道夫·馮·貝耶爾在實驗室里收到一份助手寄來的報告。助手在報告中說，他研究發(fā)酵多年卻沒有突破，近期將另找實驗室，沿著前輩巴斯德的足跡，繼續(xù)研究酵素，此后對貝耶爾老師的支持工作會減少，希望老師理解。開明的貝耶爾幾乎沒作考慮就在報告上簽字，并讓人盡快轉(zhuǎn)交給對方。他很了解這位勤奮的學(xué)生兼助手。

獲得1904年度諾貝爾化學(xué)獎的馮·貝耶爾（來源：化學(xué)雙月刊網(wǎng)）

學(xué)生兼助手名叫愛德華·比希納，出身世代農(nóng)家。德國當(dāng)時農(nóng)業(yè)比較發(fā)達，小比希納幾乎沒吃過多少苦，也受到良好的基礎(chǔ)教育。開明的父親見小比希納成績名列前茅，更加愿意支持兒子上學(xué)。

1884年，24歲的比希納考入慕尼黑大學(xué)，師從對有機染料和芳香族化合物研究極深的貝耶爾教授。后來，他到紐倫堡大學(xué)進修，師從化學(xué)家埃米爾·菲舍爾教授，并發(fā)表論文《氧對發(fā)酵的影響》。他之所以寫這篇論文，是因為“發(fā)酵”是當(dāng)時化學(xué)界的新生事物，研究者甚多。沒有想到，他此后竟?jié)撔难芯窟@東西很多年，并因此功成名就。

在慕尼黑大學(xué)獲得博士學(xué)位后，比希納被校方指定為貝耶爾教授的助手，協(xié)助老師進行化學(xué)理論研究、化學(xué)實驗等工作。比希納工作兢兢業(yè)業(yè)，時不時會提出自己的獨到見解。勤快聽話且有想法的學(xué)生哪個老師都喜歡，貝耶爾教授也不例外。所以當(dāng)比希納提出研究酶素的請求后，他毫不猶豫地答應(yīng)了。

其實貝耶爾還有層想法，就是希望年輕的比希納去“啃啃”酶素這塊硬骨頭，畢竟當(dāng)時研究的人雖多，但沒人取得突破性進展。

潛心研究破桎梏

準(zhǔn)確地說，比希納之前，西方科學(xué)家研究發(fā)酵理論已有半個多世紀(jì)。1836年，德國動物學(xué)家施旺發(fā)現(xiàn)人體的胃腺里有種物質(zhì)可以分解食物。他通過實驗提取出該物質(zhì)，后人稱為蛋白酶。這是人類首次從動物體內(nèi)提取出酶。西方科學(xué)家紛紛投入到酶研究的隊伍。研究對象里，最受關(guān)注的是引起面包和酒精發(fā)酵的酵母。

益生酶，酶的一種（來源：健康科學(xué)網(wǎng)）

20年后的1857年，法國科學(xué)家巴斯德在實驗中發(fā)現(xiàn)，酵母可以把蔗糖轉(zhuǎn)化為二氧化碳和酒精，他把這種具有催化能力的物質(zhì)叫做酵素。他在實驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)酵素被輾碎后就會失去催化能力，所以得出一個結(jié)論：酵素只能在活細胞里發(fā)揮生物作用。他進一步指出，新陳代謝是生命的特有現(xiàn)象，只能在活細胞里完成。這就是當(dāng)時著名的“活力論”。

巴斯德是當(dāng)時的科學(xué)權(quán)威，他的論述自然很少有人反對。比希納覺得自己應(yīng)該沉下心來研究巴斯德的實驗，這樣才有發(fā)言權(quán)。

提出“活力論”的微生物學(xué)之父巴斯德（來源：生物科學(xué)網(wǎng)）

他做了一個又一個關(guān)于酵素的實驗，但都沒有什么新發(fā)現(xiàn)。一次老友聚會，一位做生意的朋友說自己釀的濃蔗糖溶液總是變質(zhì)，頭痛得很，問比希納有沒有科學(xué)辦法可以解決這個問題。

比希納答應(yīng)試試。回到實驗室后，他先采用物理方法制備出酵母的榨出液，結(jié)果發(fā)現(xiàn)此液引起蔗糖的加速發(fā)酵。這讓他哭笑不得：蔗糖發(fā)酵和變質(zhì)不是差不多嗎？自己的實驗豈非白做了？

感嘆沒多久，比希納猛然發(fā)現(xiàn)一個問題：用機器制作的酵母榨出液里已經(jīng)沒有活細胞，那是什么東西讓蔗糖發(fā)酵的呢？難道這也是酵母的功勞？如此這般，豈非與巴斯德的“活力論”相悖嗎？

新發(fā)現(xiàn)讓比希納感到無比興奮。為了證明自己的設(shè)想，他先制作出一種含有活酵母細胞的溶液，再用乙醇和丙酮殺死活酵母細胞，從而得到新的溶液。他把新的溶液注入蔗糖里，結(jié)果蔗糖同樣很快就發(fā)酵了。多次試驗后，比希納得到的結(jié)果保持一致。

1897年冬，也就是向貝耶爾教授提出獨立研究酵素的第4個年頭，比希納公開發(fā)表了一篇名叫《無細胞的發(fā)酵》的論文。這篇論文里，他詳細介紹了自己所做關(guān)于蔗糖發(fā)酵的實驗，把類似催化蔗糖發(fā)酵的物質(zhì)稱為“釀酵”，并指出“發(fā)酵作用并非生命現(xiàn)象，“活力論”值得商榷，至此，“活力論”已經(jīng)在科學(xué)上站不住腳了。

無細胞發(fā)酵的示意圖（來源：生物科學(xué)網(wǎng)）

事實勝于雄辯，《無細胞的發(fā)酵》一文迅速在學(xué)術(shù)界引起轟動。至此，科學(xué)家們研究酶及發(fā)酵有了新方向：無細胞發(fā)酵。比希納的發(fā)現(xiàn)，不但打破了“活力論”的桎梏，為糖酵解等高級理論研究奠定了基礎(chǔ)。甚至很多人認(rèn)為，無細胞發(fā)酵的理論，推動了酶本質(zhì)的研究，推開了酶化學(xué)研究的大門，開創(chuàng)了微生物生化研究的新篇章。

無細胞發(fā)酵理論最大的貢獻，莫過于制糖和釀酒?？梢赃@么講，我們現(xiàn)在能吃到各種各樣的糖，喝上各種各樣的酒，里面都有比希納的一份功勞。

由于在無細胞發(fā)酵理論方面的出色研究，比希納獲得了1907年的諾貝爾化學(xué)獎。此后，陸續(xù)有多位研究酶化學(xué)的科學(xué)家獲得諾貝爾化學(xué)獎。這位德國農(nóng)民的兒子，最終用行動向世界證明了茅以升說的那名名言：“對于搞科學(xué)的人來說，勤奮就是成功之母?！?/p>

比希納的諾貝爾獎?wù)掌俺晒?來源：生物科學(xué)網(wǎng))

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責(zé)編/心與紙

原文題：《現(xiàn)在你能吃到各種糖，喝上各種酒，都有他的一份功勞》