Як відкрили вітаміни? Історія відкриття вітамінів та їх роль у харчуванні
До кінця XIX століття люди навіть не здогадувалися, що їжа містить не лише білки, жири, вуглеводи та мінеральні речовини, а й інші компоненти, без яких організм не може нормально функціонувати.
На той час білки, жири та вуглеводи вже були відомі науці, тому цілком логічною здавалася думка: якщо їжа містить ці поживні речовини у правильному співвідношенні, цього має бути достатньо.
Але життя раз по раз спростовувало цю теорію. Люди могли отримувати достатньо їжі й водночас тяжко хворіти. Причиною виявлявся дефіцит речовин, про існування яких наука ще нічого не знала.
Так почалася довга історія відкриття вітамінів.
Цинга: хвороба, яка підказала, що в їжі є щось іще
Однією з найвідоміших проблем мореплавців була цинга. Під час тривалих морських подорожей, коли раціон місяцями складався переважно з продуктів тривалого зберігання і майже не містив свіжих овочів та фруктів, у моряків з’являлися слабкість, кровоточивість ясен, випадіння зубів та інші тяжкі симптоми.
Сьогодні ми знаємо причину: цинга розвивається через виражений дефіцит вітаміну C.
Мореплавці помітили користь цитрусових задовго до того, як наука змогла пояснити механізм їхньої дії. А у 1747 році шотландський лікар Джеймс Лінд провів знаменитий дослід на моряках із цингою: серед різних засобів саме апельсини та лимони дали найпомітніший результат.
Минуло ще багато років, перш ніж стало зрозуміло, що саме міститься у свіжих продуктах і чому без цього організм хворіє.
Бері-бері та загадка полірованого рису
Ще одним важливим кроком до відкриття вітамінів стала хвороба бері-бері.
Вона була поширена в регіонах, де основу харчування становив очищений, або полірований, білий рис. Хвороба могла уражати нервову та серцево-судинну системи, спричиняти слабкість, порушення чутливості, проблеми з ходою та в тяжких випадках призводити до смерті.
Сьогодні відомо, що одна з основних причин бері-бері — дефіцит вітаміну B1, або тіаміну.
Цікаву сторінку цієї історії написав японський військово-морський лікар Такакі Канехіро. У 1880-х роках він помітив зв’язок між раціоном моряків та поширеністю бері-бері. Після зміни харчування японських моряків — з додаванням, зокрема, м’яса, молока та ячменю — кількість випадків хвороби різко зменшилася.
Такакі ще не знав про вітамін B1 і помилково пояснював результат нестачею білка. Але його спостереження стало ще одним доказом: склад їжі має значення не лише з погляду білків, жирів та вуглеводів.
Досліди Миколи Луніна: у молоці є щось невідоме
Один із найважливіших ранніх експериментів провів Микола Лунін.
У 1880–1881 роках він досліджував харчування лабораторних мишей. Одні тварини отримували натуральне молоко, а інші — штучно складений раціон із відомих на той час компонентів молока: білка, жиру, вуглеводів, мінеральних солей та води.
Здавалося б, усі необхідні складові були на місці.
Але миші на штучному раціоні не могли нормально існувати, тоді як тварини, які отримували натуральне молоко, виживали.
Лунін зробив надзвичайно важливий для свого часу висновок: у природній їжі повинні міститися ще якісь невідомі речовини, необхідні для життя.
Фактично це була одна з перших експериментальних підказок до майбутньої концепції вітамінів.
Однак науковий світ тоді не надав цій роботі належного значення, і дослідження Луніна на багато років залишилося майже непоміченим.
Християн Ейкман і курчата, які допомогли наблизитися до розгадки
У 1890-х роках голландський лікар Християн Ейкман працював на острові Ява, намагаючись з’ясувати причину бері-бері.
Спочатку, як і багато медиків того часу, він шукав інфекційного збудника.
Але допоміг випадок.
Експериментальні курчата, яких годували залишками полірованого білого рису, почали страждати від захворювання нервової системи, схожого на бері-бері. Коли їх знову перевели на неполірований рис, стан птахів покращився.
Ейкман провів додаткові досліди й установив зв’язок між полірованим рисом і розвитком хвороби.
Проте важлива деталь: сам Ейкман спочатку ще не дійшов сучасного пояснення про дефіцит вітаміну. Він припускав, що в білому рисі може бути щось токсичне, а оболонка зерна містить речовину, яка нейтралізує цю дію.
Наступний важливий крок зробив його колега Герріт Грейнс. Він висунув значно точнішу ідею: у природних продуктах існують особливі речовини, відсутність яких сама по собі може призводити до захворювання.
Наука дедалі ближче підходила до поняття вітамінів.
Хто ж насправді відкрив вітаміни?
На це питання немає однієї простої відповіді.
Відкриття вітамінів — результат роботи багатьох учених протягом десятиліть. Одні спостерігали зв’язок між харчуванням та хворобами, інші експериментально доводили існування невідомих харчових факторів, а наступні змогли їх виділити, описати та встановити хімічну структуру.
Але ім’я польського біохіміка Казимира Функа посідає в цій історії особливе місце.
Казимир Функ і поява слова «вітамін»
У 1911–1912 роках Казимир Функ працював із рисовими висівками, намагаючись виділити речовину, яка запобігала поліневриту, пов’язаному з бері-бері.
Йому вдалося отримати активний концентрат із рисових висівок. Функ припустив, що подібні незамінні речовини можуть запобігати не лише бері-бері, а й іншим хворобам дефіциту.
Саме Функ запропонував термін “vitamine”.
Назва походила від латинського vita — «життя» та amine — «амін», оскільки Функ вважав, що ці життєво необхідні речовини належать до азотовмісних сполук.
Пізніше з’ясувалося, що далеко не всі вітаміни є амінами. Тому англійською назву скоротили з vitamine до vitamin, але сам термін залишився — і сьогодні ним користується весь світ.
Важливо й те, що речовина, з якою працював Функ, ще не була чистим вітаміном B1 у сучасному розумінні. Чистий антиберіберійний фактор вдалося виділити пізніше, а його структуру встановили вже у 1930-х роках. Саме цю речовину ми сьогодні знаємо як тіамін — вітамін B1.
Нобелівська премія за дослідження вітамінів
У 1929 році Нобелівську премію з фізіології або медицини розділили Християн Ейкман і британський біохімік Фредерік Гоуленд Гопкінс.
Ейкмана відзначили за відкриття антиневритичного вітаміну, а Гопкінса — за відкриття речовин, необхідних для росту організму.
Цікаво, що Казимир Функ, який подарував науці саме слово «вітамін» і зробив величезний внесок у формування концепції авітамінозів, Нобелівської премії за ці роботи не отримав.
Історія відкриття вітамінів тому й не зводиться до одного прізвища або одного експерименту.
Що змінило відкриття вітамінів
На початку XX століття стало зрозуміло: калорійність їжі та наявність білків, жирів і вуглеводів ще не означають, що харчування є повноцінним.
Організму потрібні речовини, які надходять у значно менших кількостях, але беруть участь у життєво важливих процесах.
У наступні десятиліття вчені виділили та описали різні вітаміни, встановили їхню хімічну структуру, функції та наслідки дефіциту.
Саме ці відкриття допомогли пояснити природу цинги, бері-бері, рахіту та низки інших захворювань, які протягом століть залишалися загадкою.
Яку роль вітаміни відіграють у харчуванні
Вітаміни належать до незамінних мікронутрієнтів. Вони потрібні організму в значно менших кількостях, ніж білки, жири та вуглеводи, але це не робить їх менш важливими.
Різні вітаміни беруть участь у різних процесах: енергетичному обміні, роботі нервової та імунної систем, кровотворенні, підтриманні нормального стану шкіри й слизових оболонок, кісткової тканини та багатьох інших функцій організму.
При цьому принцип «чим більше вітамінів — тим краще» неправильний. Як дефіцит, так і надмірне надходження окремих вітамінів може мати небажані наслідки.
Основою залишається різноманітне та повноцінне харчування, а необхідність додаткового прийому конкретних вітамінів залежить від раціону, віку, фізіологічного стану, наявності підтвердженого дефіциту та інших індивідуальних факторів.
Від загадки до сучасної науки
Історія відкриття вітамінів добре показує, як розвивається наука.
Спочатку люди лише бачили дивний зв’язок: змінюється харчування — зникає хвороба. Потім з’явилися експерименти Луніна, спостереження Ейкмана та Грейнса, дослідження Функа й роботи багатьох інших учених.
Знадобилися десятиліття, щоб від припущення про «щось невідоме в їжі» перейти до виділення конкретних речовин, встановлення їхньої структури та розуміння їхньої ролі в організмі.
І дослідження не закінчилися. Сьогодні наука значно краще розуміє функції вітамінів, їхній метаболізм, взаємодію з іншими нутрієнтами та наслідки дефіциту або надлишку.
А почалося все з простого питання: чому одних білків, жирів, вуглеводів, мінералів і води недостатньо для життя?