Эксперименты в этом направлении привели к открытию витаминов — химических веществ, которые необходимы для человека и нехватка которых в рационе вызывает болезни. Иногда достаточно очень небольшого количества, но совсем обходиться без них человек не может. Сам витамин С был открыт норвежцами Акселем Хольстом и Теодором Фрёлихом. Сначала они изучали болезнь, похожую на цингу и носившую название «бери-бери». Это старейшее из известных человеку заболеваний из-за недостатка витаминов, впервые отмеченное в Китае почти 5000 лет назад[324]
. В 1880-х годах японский врач Такаки Канегиро понял, что высокая заболеваемость бери-бери среди моряков японского флота объясняется тем, что основным продуктом питания у них был белый рис и не хватало достаточного количества азотистых веществ. Болезнь устранило добавление в питание моряков овощей, ячменя, рыбы и мяса, в которых присутствовал азотсодержащий белок[325]. В 1897 году в Голландской Ост-Индии голландец Христиан Эйкман обнаружил, что болезнь, похожую на бери-бери, можно вызвать у цыплят, если кормить их исключительно белым рисом. Симптомы исчезали, если их кормили коричневым рисом. Эйкман задался вопросом, есть ли в полированном рисе что-то вредное, чему противодействует вещество, содержащееся в шелухе. Теперь мы знаем, что бери-бери связана с недостатком витамина В1 в белом рисе. Витамин В1 присутствует в рисовой шелухе, но он удаляется, когда его полируют, чтобы получить белый рис.Окрыленные успехом, Хольст и Фрёлих решили переключиться на изучение бери-бери у млекопитающих. К счастью, они выбрали морскую свинку. Морская свинка — один из немногих видов, помимо нашего, у которого в организме не вырабатывается витамин С. Следовательно, когда они кормили морских свинок только различными видами зерна, к их удивлению, у них не развилась бери-бери, а вместо этого появились симптомы, похожие на цингу. Цинга никогда раньше не наблюдалась у животных. Морские свинки вылечивались, когда им давали свежую капусту или лимонный сок, как и людям[326]
,[327]. Таким образом, для изучения цинги морская свинка — идеальное подопытное животное.Так почему же недостаток витамина С вызывает цингу? Безусловно, самый распространенный белок в нашем организме — коллаген. Это основной компонент кожи, костей, связок и сухожилий, а также мышц, кровеносных сосудов и кишечника. Структура коллагена напоминает веревку, состоящую из трех нитей, скрученных друг с другом. Витамин С необходим для синтеза коллагена, так как он добавляет дополнительные атомы кислорода, которые образуют связи вдоль нитей, стабилизируя их структуру. Таким образом, отсутствие витамина С означает пропуски атомов кислорода и более хрупкий коллаген. Затем симптомы цинги возникают там, где необходим коллаген. Например, периодонтальная связка соединяет корни зубов с их гнездами в челюстной кости. Слабость коллагена означает ослабление периодонтальных связок, и зубы начинают выпадать.
Большинство животных могут самостоятельно вырабатывать витамин С, за исключением морских свинок, некоторых рыб, летучих мышей, птиц и приматов (включая людей). В какой-то момент нашего происхождения от обезьяны ген, который вырабатывает фермент на заключительном этапе синтеза витамина С, испытал мутации и стал нефункциональным. Мы все еще можем видеть в нашей ДНК остатки этого гена в сильно мутированной форме, которая не может работать как фермент. Эта мутация не повредила древнему примату. Он ел много фруктов, поэтому прекрасно обходился без способности вырабатывать витамин С. Современные дикие гориллы, например, получают с пищей гораздо больше витамина С, чем им когда-либо понадобится, поэтому никогда не болеют цингой. Таким образом, мутировавший ген, определивший невозможность самостоятельной выработки витамина С, был безвреден у наших далеких предков и передавался из поколения в поколение. Только когда люди стали питаться плохо, без фруктов и овощей, нехватка фермента стала проблемой[328]
.Витамин С — это всего лишь один из витаминов. На протяжении тысячелетий люди страдали от болезней, вызванных недостатком различных витаминов, когда их питание становилось слишком однообразным[329]
. Недостаток витамина D (и солнечного света) вреден для костей и вызывает рахит; недостаток витамина B3 вызывает вампироподобное состояние, как при пеллагре, с образованием кожных волдырей на солнечном свету, бледной кожей, тягой к сырому мясу, кровотечением изо рта, агрессией и безумием. Дефицит витамина B12 вызывает нарушения кровообращения и функций мозга.