История биологии с начала XX века до наших дней

После работ Ю. Либиха господствовало убеждение, что три категории питательных веществ — пластические (белки), дыхательные (углеводы и жиры) и минеральные (соли) — способны полностью удовлетворить потребности организма. Эта точка зрения получила дальнейшее детальное развитие в работах учеников и последователей Либиха — К. Фойта, У. Этуотера, М. Рубнера и др. Школами Фойта и Этуотера были проведены многочисленные исследования рационов, предложены первые химические и биологические принципы определения питательной ценности различных веществ (в частности, опубликованы таблицы питательной ценности множества продуктов) и разработаны представления о химическом и энергетическом балансах организма. В 1898 г. сотрудник Этуотера Ч. Лэнгуорти сформулировал «закон питания», согласно которому пища служит двум целям: поставке энергии для поддержания температуры тела и работы и снабжению материалом для построения тела. Было подсчитано даже необходимое соотношение белков, жиров и углеводов как источников энергии (1:2,5:1).

Но уже в 80-х годах было показано, что в отличие от животных, питавшихся естественной пищей, подопытные животные, получавшие смесь очищенных белков, жиров, углеводов и солей, погибали. Было высказано предположение, что искусственные питательные смеси неполноценны из-за отсутствия в них некоторых солей, в первую очередь солей редких элементов.

Выяснению этого вопроса была посвящена работа Н.И. Лунина в лаборатории Г. Бунге в Дерптском (Тартуском) университете, опубликованная в 1880 г. Лунин держал мышей на искусственных диетах, составленных из казеина, молочного жира, молочного сахара, солей молока и воды. Все животные через некоторое время погибали. Мыши же, получавшие цельное молоко, развивались нормально. Из этих экспериментов Лунин сделал вывод, что «в молоке, кроме казеина, жира, молочного сахара и солей, должны содержаться еще другие вещества, которые совершенно необходимы для питания»[58].

В 1896 г. к аналогичным выводам пришел голландский врач К. Эйкман, исследовавший заболевание кур, напоминающее заболевание человека и известное в Японии под названием бери-бери. Ему впервые удалось обнаружить, что в оболочках зерен риса содержится какое-то необходимое для поддержания жизни вещество, ибо добавление этих оболочек к пище предотвращало заболевание. Данные Эйкмана были подтверждены наблюдением над заключенными на о-ве Ява.

Работа Эйкмана, продолженная Г. Грейнсом, а также исследования Т. Осборна, Л. Менделя и особенно Ф. Гопкинса[59] привели к окончательному пересмотру представлений Либиха о факторах питания. Гопкинсу удалось точно доказать (1906), что нет животного, которое могло бы жить на пищевой смеси, состоящей из чистых белков, жиров, углеводов и минеральных веществ.

В 1911 г. были опубликованы исследования польского ученого К. Функа, работавшего в биохимической лаборатории Листеровского института в Лондоне. Основываясь на представлениях о «дополнительных» питательных веществах, развиваемых Гопкинсом, Функ направил свои усилия на их поиски. Ему удалось получить из рисовых отрубей бесцветные кристаллические иглы, раствор которых при введении больному полиневритом (бери-бери) вызвал его быстрое выздоровление. В 1912 г. Функ предложил для выделенного им вещества название «витамин», впоследствии распространенное на остальные вещества подобного рода. Он ввел также термин «авитаминоз» для обозначения заболеваний, возникающих при недостатке в пище витаминов.

Выделение и изучение основных биокаталитических систем.

Интенсивное развитие биологической химии в первые десятилетия XX в. было связано в первую очередь с успехами в изучении процессов обмена веществ. Необходимо отметить, что биохимические исследования, предпринимавшиеся для уточнения физиологических процессов, в это время вызывали возражения. Получаемые биохимиками противоречивые результаты (например, при изучении распада белков в процессе пищеварения), не удовлетворяли биологов. Химики же критиковали результаты биохимических исследований из-за отсутствия необходимой для правильных выводов точности определений, поскольку биохимики редко работали с чистыми материалами и убедительным контролем.