Глава 4 Путешествие по миру питания

Глава 4

Путешествие по миру питания

Ясно как день, что еще до окончания этого столетия мы получим бесспорные доказательства того, что описание необходимых нашему организму компонентов пищи не может ограничиться одними калориями, белками и солями[116].

Фредерик Гоуленд Хопкинс, речь на вручении Нобелевской премии, 1929

Практически невозможно в наши дни открыть свежий журнал или побывать в продуктовом магазине и не натолкнуться на рекламу очередной биологически активной добавки, обещающей нам крепкое здоровье. Каротины, катехины, куркумины… Мы уже давно потеряли надежду хотя бы приблизительно понять, что это за вещества и как они работают, мало того, иногда даже их названия мы не можем прочесть с первого раза! Но коль «эксперты» уверяют нас в их безусловной пользе, мы послушно включаем эти новые слова в наш повседневный лексикон и стараемся выбирать те продукты, в которых они содержатся.

Эта странная привычка — целиком и полностью вина витаминов. Представив на суд широкой публики такие термины, как ниацин и тиамин, витамины заложили основу для удивительной химической переориентации всех наших рассуждений о еде, и теперь в рекламных роликах прославляют ликопин вместо томатов, а статьи о красном вине пестрят упоминаниями о ресвератроле. Но как же все-таки были открыты сами витамины? Ведь тот факт, что люди получили представление об их существовании и сам термин вошел в оборот, еще не означал, что теперь любой желающий мог распознать витамин или сказать, где его можно найти. Чтобы это произошло, ученым еще предстояло снять с нашего питания один из многих его таинственных покровов и показать, что любой продукт можно разбить на составляющие.

Эта заслуга принадлежит целой плеяде исследователей, которые на рубеже XIX и XX веков впервые задумались над химическим составом потребляемой нами пищи. Именно они предложили большую часть терминов, которые мы с вами так часто используем и по сей день. Эти слова стали настолько привычными, что нам и в голову не приходит поинтересоваться, откуда они взялись. Мало того, нам невдомек, как много вопросов о питании по-прежнему остаются без ответа. Поэтому очень важно изучить этимологию этих слов, проследить, как они превратились в самостоятельные понятия. Полученные знания слегка умерят наш пыл, когда в другой раз мы начнем столь небрежно обращаться с терминами из химического словаря, и помогут нам принять решение, чем и как питаться.

Сегодня нам прекрасно известно, что пища содержит энергию, и мало того, мы все буквально помешаны на том, чтобы ее измерить. Представление о калориях так прочно укоренилось в философии питания, что напрашивается вывод, будто слово «калория» прозвучало едва ли не в первом разговоре наших пращуров о еде[117]. На самом деле первое письменное упоминание этого слова относится к 1825 году, и оно не имеет никакого отношения к нутрициологии. Впервые оно упоминалось в лекции о паровых двигателях и обозначало количество энергии, необходимое для нагрева одного грамма воды на один градус Цельсия. И хотя контекст весьма далек от того, что нам привычен, определение калории не изменилось и по сей день.

Связь между человеческим метаболизмом и химическими реакциями с выделением тепла (включая, между прочим, и работу паровых двигателей) впервые была отмечена в XIX веке. Французский химик Антуан Лавуазье — поистине выдающийся ученый, но, к сожалению, его научная карьера оказалась короткой и трагически оборвалась: его обезглавили во время Великой французской революции. В одном из своих наиболее известных экспериментов Лавуазье посадил морскую свинку в камеру, обложенную льдом, и измерил количество тепла и двуокиси углерода, выделенных подопытным животным. Затем он в точности вычислил количество угля, которое нужно было сжечь в той же ледяной камере, чтобы выделилось такое же количество двуокиси углерода, которое он определил для этой бедной окоченевшей от холода морской свинки, и установил, сколько при этом горении выделилось тепла. Оказалось, что количество тепла от лампы было равным количеству тепла от свинки. Это позволило Лавуазье сделать единственно правильный вывод: обмен веществ в организме подобен медленному сжиганию угля. Исходя из этого можно легко вычислить количество энергии, содержащееся в определенном объеме пищи: требовалось просто сжечь ее и измерить выделившееся тепло.

Итак, калория стала универсальной единицей измерения, и вдобавок у исследователей появился «универсальный опыт» — по примеру морской свинки Лавуазье. В результате в конце XIX века все активно принялись за составление таблиц с содержанием калорий (то есть количества энергии) в различных продуктах. Достаточно было поместить определенное количество продукта в так называемый бомбовый калориметр (герметично запечатанный контейнер в емкости с водой) и затем сжечь этот продукт. Соответствующее повышение температуры воды показывало, сколько калорий содержалось в сожженном продукте[118]. Вряд ли сегодня кто-либо из нас, глядя на печенье, калорийность которого составляет сто калорий, прикидывает про себя: «Если я съем это печенье, то получу такое количество энергии, которое необходимо для превращения куска льда весом один килограмм в пар». Тем не менее в техническом плане это совершенно верно[119].

Конечно, измерить общее количество энергии, содержащейся в продукте, вовсе не означает раскрыть ее источник, точно так же как, измерив температуру пламени, вы не узнаете, что именно в нем горит. Следующим этапом исследований должно было стать разделение пищи на составляющие ее макронутриенты и изобретение способов изучать каждый из них по отдельности. Однако в данном случае от ученых требовалось принципиально новое отношение к пище — не как к общему хранилищу энергии, а как к сочетанию химических компонентов, каждый из которых содержит определенное количество калорий. Перспективы, которые открывал подобный взгляд, не только заложили фундамент для последующих экспериментов по получению химически чистых витаминов, но и сформировали новый подход, которого мы придерживаемся до сих пор.

Впервые концепцию макронутриентов сформулировал в 1827 году британский физиолог, впоследствии увлекшийся химией, Уильям Праут. По его гипотезе, пища состоит из трех энергетически ценных «столпов жизни», сегодня известных как белки, жиры и углеводы. Французский физиолог Франсуа Мажанди, в свою очередь, предположил, что каждый из «столпов жизни» Праута выполняет в организме свою функцию, а в 1843 году знаменитый немецкий химик Юстус фон Либих опубликовал фундаментальный труд Animal Chemistry («Биохимия животных»), в котором описал эти функции.

Либих был чрезвычайно влиятельным ученым, добившимся впечатляющих успехов в самых различных областях химии. Именно он первым определил азот как основной питательный элемент для растений (тем самым сформировав предпосылки для создания азотных удобрений) и занялся получением питательных экстрактов, которые впоследствии превратились в столь популярные бульонные кубики. И хотя сам Либих никогда не занимался экспериментами в области питания человека, он накопил достаточно материала для теоретических выкладок, основанных на наблюдениях за питанием растений. Поскольку растениям требуется азот, а единственным макронутриентом, содержащим азот, является белок, Либих пришел к выводу, что белок, или протеин, является таким же важным нутриентом для людей (само слово «протеин» образовано от греч. proteios — «первостепенной важности»), предположительно участвует в строении и обновлении тканей организма и служит источником энергии для мышц[120]. В отношении углеводов и жиров Либих объявил, что они участвуют лишь в выделении телесного тепла, но не могут быть использованы как топливо для мышечной работы. Якобы поэтому у эскимосов так много жира: им требуется много тепла, чтобы согреться[121].

Хотя Либих верно предположил, что белки участвуют в строительстве и обновлении тканей организма, его теория об их энергетической роли оказалась ошибочной: получалось, что для движения наш организм, своего рода автомобиль, использовал один вид топлива, а для обогрева — другой. Теперь мы точно знаем, что универсальным источником энергии для мышц являются углеводы и что организм выделяет тепло независимо от того, какой вид топлива в нем сжигается[122]. Хотя наука подтверждает утверждение Либиха о взаимозаменяемости форм различных макронутриентов (действительно, белок есть белок, и неважно, из какого источника он получен), еще мы знаем и о том, что белки, жиры и углеводы, в свою очередь, могут разлагаться на подъединицы (например, заменимые и незаменимые аминокислоты, или крахмал и сахара, или насыщенные и омега-3 жирные кислоты) и что каждая из этих первичных форм по-своему воздействует на наш обмен веществ, причем многие нюансы этого воздействия и по сей день остаются невыясненными.

И все же, несмотря на ошибочность, гипотезы Либиха имели бесспорный положительный эффект, а именно дали толчок бурному развитию химии, посвященной нашему питанию. То есть ученый достиг той самой цели, которую ставил перед собой и которую указал в предисловии к «Биохимии животных». «Моей задачей… является привлечь внимание к тем областям, где пересекаются интересы химии и физиологии, чтобы заставить работать сообща эти две отрасли науки, — писал он. — И если хотя бы одна из гипотез или теорий, приведенных мною в этой работе, подтвердится и принесет пользу в дальнейшем, я буду считать, что достиг своей цели. Ибо каждый новый путь открывает новые возможности, так что наука всегда будет поступательно двигаться вперед»[123].

И новые пути действительно находились — как раз на стыке химии и физиологии, упомянутом Либихом. Уже в 1880-х годах ряд немецких ученых, которые специализировались на питании, вдохновленные идеями Либиха, приступили к исследованиям, которые закрепили за Германией статус столицы нутрициологии и в итоге привели к открытию витаминов[124].

В числе прочего немецкие исследователи не ленились пользоваться бомбовым калориметром для измерения энергетической емкости все новых и новых продуктов. Затем, вооружившись полученными данными, они пошли дальше и с помощью техники экспресс-анализа принялись выяснять химический состав этих продуктов.

В техническом экспресс-анализе, который в усовершенствованном виде ученые используют и по сей день, жиры экстрагируются с помощью других жиров или иных растворителей, и затем измеряется их количество. Количество белка вычисляется по количеству содержащегося в продукте азота. Оставшаяся часть — это углеводы. Экспресс-анализ полезен еще и тем, что позволяет узнать, какая часть продукта сгорела с выделением энергии. К примеру, чтобы определить содержание воды, ученые высушивают продукт и вычисляют разницу его начальной и конечной массы. Чтобы узнать количество минеральных веществ (роль которых в метаболизме еще не до конца ясна), они сжигают продукт в тигельной печи и взвешивают оставшуюся золу. (Минералы как неорганические элементы не содержат углерода и поэтому не горят.){13}

Работа, проделанная этими учеными, весьма и весьма впечатляет, особенно если вспомнить, что существует шесть основных классов нутриентов (компонентов пищи) — белки, углеводы, жиры, вода, минералы и витамины — и был найден способ определить содержание в конкретном продукте каждого из них, за исключением последнего. Дело в том, что в молекулах витаминов содержится углерод, и в результате они сгорали с остальными макронутриентами в бомбовом калориметре. И хотя ученые давно догадывались о существовании витаминов, технический уровень оборудования был недостаточен, чтобы их обнаружить. Ведь в пище витамины содержатся в таких ничтожно малых пропорциях, что даже современные ученые часто вынуждены прибегать к непрямым методам детекции — скажем, путем измерения скорости роста и размножения бактерий, о которых известно, что они зависят от определенного витамина, — нежели определять их количество напрямую.

Не принимая во внимание тот факт, что они могли что-то упустить, немецкие ученые на основе своих исследований составили подробные таблицы содержания белков, жиров, углеводов, воды и минералов в том или ином продукте, то есть, по сути, создали прообраз современных диетологических баз данных. Однако в то время такие таблицы были понятны исключительно специалистам, и вдобавок они не покидали территории Германии. Ни один средний американский обыватель понятия не имел о каких-то там калориях, не говоря уже о белках, жирах и углеводах. Но этому скоро пришел конец. Благодаря работам химика Уилбура Олина Этуотера, наше отношение к еде изменилось навсегда.

Если за завтраком вы внимательно изучаете коробку с овсяными хлопьями, а именно раздел «В 100 г продукта содержится…», значит, вы тоже оказались под влиянием его идей. Этуотер родился в 1844 году в Джонсбурге и получил в Йеле докторскую степень по агрономической химии. Этой же наукой, наряду c физиологической химией, он продолжал заниматься в Германии под руководством одного из самых выдающихся специалистов по питанию того времени. Вернувшись в Америку, Этуотер с энтузиазмом продолжил вычислять калории и макронутриенты для сотен разных продуктов и пришел к выводу, который буквально вбит в сознание любого нашего современника, когда-либо сидевшего на низкокалорийной диете: белки и углеводы содержат от силы четыре калории на грамм, тогда как жиры — целых девять![125]

Хотя я никоим образом не принижаю ценность аналитической работы Этуотера, его самым значительным вкладом в развитие нутрициологии, с моей точки зрения, являются не таблицы энергетической ценности и химического состава продуктов, а активная связь с широкой публикой. В 1887 и 1888 годах в журнале Century вышла целая серия его статей под общим названием «Химия пищи и питания», которая оказала огромное влияние на общественное мнение. Он призывал читателей видеть в пище не просто источник насыщения, а сумму, составляющее различных частей. Это в принципе изменило отношение людей к еде, что все тот же Этуотер подытожил в новой статье, вышедшей в 1892 году. Вот цитата из этой статьи, превосходно отражающая современный подход к питанию:

«Для дальнейшего обсуждения мне придется отойти от того отношения к еде, к которому мы привыкли, — пишет он, — и представить пищу не как нечто неделимое, но как сочетание питательных веществ, составляющих ее на самом деле, а это совсем иной взгляд. Я должен определить пропорции ее химического состава, питательных составляющих, а также способы, посредством которых она насыщает наш организм. Я должен говорить не о мясе, хлебе или картофеле, но о белках, углеводах и жирах»[126]. Таким образом он в упрощенном виде сформулировал тот самый подход, который так популярен в наши дни.

Но как и все упрощения, формулировка Этуотера грешит неполнотой. Под влиянием Юстуса фон Либиха Этуотер свято верил, что для нашего метаболизма совершенно необходимы лишь два поддерживающих элемента: белки — для строения и восстановления, и калории (по его мнению, также взаимозаменяемые) — для получения энергии. Следуя его логике, самой лучшей для нас едой будет дешевая, насыщенная белками и калориями[127]. То есть большинство американцев с их любовью к мясным блюдам и нелюбовью к низкокалорийным овощам и фруктам, которые практически не содержат белков, получают даже больше необходимых нутриентов, чем им необходимо. Этуотер, наравне с питанием заботившийся еще и об общественном благополучии, пришел к выводу, что способ избавления от нищеты все это время был у нас прямо перед носом: люди легко сократят свои расходы, если при покупке продуктов будут руководствоваться содержанием в них белка и калорий. И тогда каждый грош, сэкономленный на еде, можно будет потратить на что-то другое.

Чтобы популяризировать эту идею, Этуотер опубликовал свои таблицы со сравнительным составом продуктов. В одном фунте репы, провозглашал он, содержится всего 139 калорий (для сравнения, в очень жирной свинине — 3452 калории). В наше время подавляющее большинство нутрициологов выступило бы в пользу репы, однако для Этуотера и его сторонников репа и все прочие низкокалорийные продукты явно уступали хорошему куску колбасы. (Если бутерброд, то не белковая, а высококалорийная диета, поэтому уступала хорошему куску колбасы.)

Как позднее писал один из исследователей витаминов: «Судя по счастливому спокойствию, в коем пребывала его душа, Этуотеру ни разу не пришлось столкнуться лицом к лицу с результатами питания человека или животного, следовавшего его советам. И еще больше повезло всем нам, что наши домохозяйки не взяли его теорию на вооружение»[128]. Историки утверждали, что на самом деле Этуотер был достаточно сведущ в науке, чтобы оказаться откровенно опасным, и теперь ни у кого не вызывает сомнений, что от предложенной им диеты человек гарантированно мог получить авитаминоз.

Советы Этуотера так и не были подхвачены широкой публикой, но тем не менее его статьи совершили революцию в самом отношении к еде и тем самым подготовили почву для триумфального шествия витаминов. Ведь впервые читатели его статей задумались о том, что должны выбирать продукты исходя из количества содержащихся в них калорий, углеводов, белков и жиров — и это означало радикальный переход от традиционных взглядов к представлению о количестве заключенной в еде энергии, питательному эквиваленту определенного количества угля. Этот новый подход был настолько необычен, что даже в 1915 году нутрициолог Грэхем Ласк отмечал, что «кое-кто так и не поверил до конца, насколько важным может быть это представление о калориях в пище»[129]. С точки зрения читателей, проникнувшихся идеями Этуотера, такие люди явно отстали от своего времени.

Да, нам трудно представить человека, не осознающего значения калорий, но статьи Этуотера кажутся на удивление современными — скорее всего, из-за нашей любви все упрощать, двигавшей и его пером. Мы покупаем продукты, исходя из содержания в них калорий и химических элементов. Мы обсуждаем возможность добиться с помощью диеты социальных перемен. Мы смирились с утверждением, что «вкусное» должно уступать дорогу «здоровому», даже если на самом деле в полном соответствии с советами Этуотера предпочитаем дешевую и калорийную еду.

Большинство из нас находится под магическим воздействием одного и того же самоуверенного, не основанного ни на чем убеждения, которое скрыто в любых даваемых нам рекомендациях, будь то советы Юстуса фон Либиха, Уилбура Этуотера или диетических гуру наших дней, в том, что люди полностью проникли в тайну своих пищевых потребностей. Доведенное до крайности, это убеждение может быть сформулировано так: человеку вообще нет нужды обращаться за пищей к дарам природы, ведь вместо нее мы можем пользоваться дарами науки, точнее химии, чтобы синтезировать все необходимое. На бумаге это кажется правильным и очевидным, что в немалой степени примиряет нас с переработанными и упакованными продуктами, от которых ломятся полки в супермаркетах. Но точно так же, как мы не можем представить питание без витаминов, наши потомки не сумеют понять, как мы могли жить, не имея представления о каких-то других вещах, совершенно очевидных для них. Совершенно не исключено, что и мы, подобно Этуотеру, считаем, что являемся достаточно начитанными и сведущими, и потому рискуем оказаться попросту опасными для самих себя. Как это часто бывает, излишняя самоуверенность в собственной правоте вовсе не идет на пользу здоровью.

Как это ни странно, но как раз в те годы, когда Этуотер столь активно продвигал в массы свою белковую диету, было немало ученых, пришедших к выводу, что все искусственные рационы питания, придуманные человеком, в чем-то неполноценны, хотя, увы, и не могли сказать, чего же именно не хватает в этих, как они тогда назывались, синтетических рационах. Однако гораздо больше ученых, трудившихся на почве нутрициологии в начале XX века, включая и нашего героя Этуотера, либо вовсе не слышали о взглядах этих несогласных исследователей, либо намеренно делали вид, что ничего не знают о них. Скорее всего, они были просто не в силах отказаться от представления о пище как о чем-то ясном и однозначном, которое их всех устраивало.

Однако нашелся-таки человек, который отважился возразить им публично, британский биохимик Фредерик Гоуленд Хопкинс, еще один весомый персонаж в нашей летописной истории витаминов. Сегодня Хопкинса вспоминают как ученого, развенчавшего идею о том, что созданные человеком синтетические рационы могут удовлетворять все нужды организма, и первым предположившего существование нутриентов, известных сейчас как витамины.

В первый раз о Хопкинсе заговорили в 1901 году, когда он открыл триптофан, незаменимую аминокислоту, и сумел выделить ее из белка. Это было выдающееся достижение, которое в очередной раз доказывало, что макронутриенты можно расчленить на составляющие, а также подтверждало идею незаменимости определенных белков или, точнее, определенных аминокислот. Это значило, что если организм не может синтезировать их самостоятельно, ему необходимо получать их из пищи{14}.

Итак, вечером в среду, 7 ноября 1906 года, примерно за пять лет до того, как Казимир Функ придумал слово «витамин», Хопкинс выступил с речью, описывая свои исследования, сделавшие его нобелевским лауреатом в один год с Кристианом Эйкманом, уже известным нам борцом с бери-бери[130].

Хопкинс рассказал, что во время своих опытов с аминокислотами заметил кое-что странное: мыши, которых кормили в соответствии с тем или иным синтетическим рационом, почему-то переставали расти. Согласно убеждениям, господствовавшим в то время, это не поддавалось логическому объяснению, ведь мыши, получавшие вдоволь энергии и белков, должны были чувствовать себя прекрасно и размножаться. Открытие триптофана уже начало подрывать основу теории о том, что все белки, и если уж на то пошло, жиры и углеводы, взаимозаменяемы. И вот, обнаружив расхождение между существовавшей на тот день гипотезой и очевидными фактами из собственной лаборатории, ученый задался вопросом: так чего не хватает его мышам?

Хотя Хопкинс еще не додумался до эксперимента, который помог бы определить, какое именно вещество требовалось мышам для роста, он был настолько уверен в его существовании, что отважился на весьма далекоидущие выводы, которыми поделился в тот вечер со своей аудиторией. «Тело животного приспособлено для жизни за счет растительной ткани или тканей других животных: и те и другие содержат великое множество субстанций, помимо известных нам белков, жиров и углеводов». Он также добавил: «В отношении таких заболеваний, как рахит и особенно цинга, мы уже давно накопили достаточно знаний о вызывающем их пищевом факторе. Но хотя нам удалось опытным путем найти способы борьбы с этими состояниями, породившие их на самом деле недостатки рациона до сих пор остаются невыясненными… Несомненно, предстоящие в будущем открытия в науке и питании обнаружат для нас чрезвычайно сложные факторы, неизвестные в наши дни».

Точно так же как поступили некогда голландцы, предположив, что какой-то компонент в пище может предотвратить бери-бери, Хопкинс, в свою очередь, предположил существование веществ, известных нам сейчас как витамины. Но в отличие от голландцев (и если уж на то пошло, и от Казимира Функа, изобретателя слова «витамин») Хопкинс не только попытался объяснить причину алиментарных заболеваний, но и подверг сомнению эффективность любой искусственной диеты, созданной человеком. И если бы ученые приняли на веру выводы, которые он сделал на основе своих экспериментов, это полностью опровергло бы утверждение фон Либиха о том, что данное им научное описание совершенной диеты является далеко не полным.

Обсуждение доклада так затянулось, что для его краткого изложения потребовалось более семи страниц, но ни один из выступавших не попытался опровергнуть революционные выводы Хопкинса об ошибках в питании. Возможно, это объяснялось тем, что аудитория, состоявшая из членов международной Ассоциации общественных аналитиков (Society of Public Analysts, APA), не испытывала столь уж рьяный интерес к проблемам питания. Но даже несмотря на одно из последних заявлений Хопкинса: «Ясно как день, что еще до окончания этого столетия мы получим бесспорные доказательства того, что описание необходимых нашему организму компонентов пищи не может ограничиться одними калориями, белками и солями»[131], — его идея мало кого взволновала и среди ученых-нутрициологов.

Сам Хопкинс позднее объяснил это равнодушие всеобщим увлечением калорийностью пищи, будоражившей умы ученых мужей на заре XX столетия. В доказательство своей правоты он напоминал о том, как в 1800-е годы точно такую же отвлекающую роль сыграло открытие болезнетворных микроорганизмов, замедлившее разгадку причины алиментарных заболеваний. Вот и теперь энтузиазм, бурливший в научной среде после открытия калорий и макронутриентов, не позволял даже предположить, что в пище могут содержаться еще какие-то там неизвестные им факторы. Но какой бы ни была причина, Хопкинс, всего лишь наблюдавший определенный эффект и не имевший представления о множестве самых вычурных гипотез, выдвинутых голландцами о рационе с преобладанием белого риса и причинах развития бери-бери, предпочел больше не углубляться в этот предмет, пока не сумеет поставить такие эксперименты, которые определят эти загадочные вещества. И он замолчал на пять лет.

Наконец в 1912 году, страдая от проблем со здоровьем, после нескольких лет активных экспериментов (и примерно в то же время, когда Функу удалось его первое представление «витамина» на публике) Хопкинс опубликовал результаты своих исследований. Он объяснил, что вырастил две группы крыс в строго контролируемых сходных условиях. Единственным различием являлось «добавление минимального количества молока» — такое незначительное, что его доля составляла не более 1–4 % от всего крысиного рациона. Согласно превалировавшей на то время логике, эта разница не должна была дать никакого эффекта. Но напротив, «воздействие молока на рост оказалось столь серьезным, — писал Хопкинс, — что его невозможно было отнести на счет разницы в качестве потребляемого белка, а только… по моему собственному убеждению, на счет наличия в молоке какой-то неизвестной составляющей». То есть он объяснял отмеченную разницу действием какого-то вещества (или нескольких веществ), в минимальных количествах содержащегося в молоке, но совершенно необходимого для того, чтобы крысы росли. Хотя Хопкинс уже знал о «витаминах» Функа, он не использовал это слово. И вместо этого назвал свое загадочное вещество «вспомогательным фактором».

«Поначалу это казалось совершенно невероятным! — восклицал он позднее в своей речи на вручении ему медали Чандлера в Колумбийском университете в 1922 году. — На протяжении полувека и даже долее было проведено такое множество научных изысканий в области питания — и все они упускали из виду самое основное! Но, как и всегда бывает, рано или поздно кто-то сказал: а почему бы и нет?»

Иными словами, сама идея существования витаминов уже витала в воздухе. Однако слово «витамин» было знакомо горстке читателей статей Функа и никому не удалось выделить витамин из пищи. Хотя в исследованиях участвовало великое множество людей, включая и самого Хопкинса, главную роль сыграл один-единственный человек — Элмер Вернер Макколлум, самопровозглашенный открыватель витамина А.

Элмер Вернер Макколлум родился в семье сельских поселенцев в Канзасе в 1879 году, и, судя по всему, его первое путешествие в мир витаминов состоялось еще в младенчестве. Его мать забеременела второй раз, когда еще кормила грудью своего первенца, и в попытке сохранить свои силы перевела крошку Элмера на смесь кипяченого коровьего молока и картофеля. Кипячение было совершенно необходимым: в те годы наблюдался очень высокой процент детской смертности как раз из-за болезнетворных микробов, содержавшихся в зараженном молоке. Но высокая температура точно так же уничтожала и растворенный в смеси витамин С.

По воспоминаниям матери, к десяти месяцам кожа Макколлума покрылась бурыми пятнами, а суставы так опухли и болели, что он кричал от одного прикосновения. Местный доктор решил, что раз у малютки кровоточат десны, то проблема связана с режущимися зубками. Недолго думая, он вытащил складной нож и прорезал дырочки по всей длине десен непрерывно ревущего младенца. Став взрослым, Макколлум предположил (это была еще одна революционная, но сомнительная гипотеза), что это могло стать причиной его проблем с зубами. Так или иначе, действия доктора облегчения не принесли, так как он не вылечил поразившую Элмера болезнь — детскую цингу. И вряд ли ему бы удалось выжить, если бы, как говорится, в один прекрасный день его мать не чистила яблоки, держа при этом сыночка на коленях. Она предложила ему маленький ломтик и была поражена, с какой жадностью он набросился на угощение. По словам Макколлума, его мать твердо верила в то, что человек инстинктивно понимает, какая пища ему необходима, и, соответственно, увидев энтузиазм ребенка по отношению к яблокам, стала давать ему их постоянно. Не прошло и трех дней, как ему стало лучше![132]

Подрастая, Макколлум большую часть времени гонял босиком по семейной ферме, не обращая никакого внимания на особенности ее жизни, ибо уже с младых ногтей готовился стать ученым. В старших классах Макколлум каким-то чудом успевал учиться, подрабатывать по вечерам в местной газете, по ночам зажигать газовые фонари на улицах и, конечно, помогать родителям на ферме! Ему удалось накопить достаточно денег, чтобы приобрести полное собрание Британской энциклопедии, ставшее его любимым чтивом в свободные минуты, выдававшиеся крайне редко. Измученный нехваткой сна, слишком занятой, чтобы с кем-то общаться, Макколлум при росте почти 180 см весил всего 55 кг, и все же его выбирали старостой группы и в школе, и в университете. В Университете Канзаса он получил степени бакалавра и магистра. Через несколько лет ему присудили степень доктора химии в Йеле, где его научным руководителем был известный нутрициолог Томас Осборн.

В 1906 году, через год после получения докторской степени, его поверенный в делах в Нью-Хейвене получил письмо от руководителя химического факультета в Сельскохозяйственном колледже Висконсина. Им требовался новый сотрудник, специализировавшийся на биохимии, для участия в некоем важном эксперименте.

Ведущий химик на сельскохозяйственной исследовательской станции намеревался выяснить, покажут ли абсолютную питательную эквивалентность два рациона, содержавшие абсолютно равное количество макронутриентов (измеренное с помощью экспресс-анализа)[133]. Так вот и вышло, что на заре XX века, за несколько лет до того, как перед светилами аналитической химии прозвучала провокационная речь Фредерика Гоуленда Хопкинса, этот человек убедил факультет животноводства приобрести двух коров, которых он посадил на диеты, в основу одной из которых был положен овес, а другой — пшеница. Рационы питания были разработаны таким образом, чтобы в итоге оба животных получили равное количество белков, жиров и углеводов. Если бы оба рациона являлись полноценными (как и предполагали большинство ученых), то никаких изменений в состоянии коров бы не наблюдалось. Но вместо того чтобы процветать, казалось бы, на абсолютно сбалансированной с точки зрения тогдашних представлений диете, обе коровы стали почему-то чахнуть на глазах, а та корова, что ела овес, и вовсе подохла. Разъяренный декан факультета животноводства отобрал у экспериментатора вторую корову. Но в 1906 году, через несколько лет после этого неудачного опыта, декан химического факультета выбил разрешение повторить и углубить эксперимент, чтобы выяснить, отчего же заболели коровы. И эту работу он решил поручить Макколлуму.

Совершенно ясно, что сельскохозяйственная исследовательская станция Висконсинского университета не имела никакого отношения к передовым позициям мировой науки в области питания. Это была просто одна из многочисленных исследовательских станций, открытых по всей стране после принятия закона Хэтча{15}, перед которыми ставились следующие цели: определение плодородности американских почв, выведение новых сортов сельскохозяйственных культур и пород скота и проведение сравнительного анализа корма[134]. Очевидно, что основное предназначение сельскохозяйственной исследовательской станции Висконсинского университета состояло в развитии сельского хозяйства, а не в укреплении здоровья нации[135].

Более того, образ мыслей, которого придерживались в своих экспериментах американские специалисты-аграрии, практически полностью повторял немецкий подход. Собственно, сам закон Хэтча появился под влиянием достижений немецких ученых, и большинство нутрициологов того времени были убеждены в незыблемости обновленной версии теории питания Юстуса фон Либиха, согласно которой, если в рационе содержится адекватное количество белка и калорий, не имеет значения, из какого источника они получены. В соответствии с этой гипотезой получалось, что лучшим кормом для скота является тот, который позволит фермерам взять максимум прибыли от своей скотины при минимуме вложений.

Изначально Макколлум вовсе не интересовался проблемами питания и уж тем более кормежки скота, и к тому же коллеги в один голос пытались отговорить его от этого предложения, откровенно доказывая, что он «совершит ошибку, похоронив свой талант в исследованиях пищи». Однако молодой ученый нуждался в деньгах и постоянной работе. И к тому же злополучный эксперимент с одним сортом зерна «ясно давал понять, что остается еще не открытым нечто важное, фундаментальное в области питания»[136], — позднее написал Макколлум. И он захотел узнать, что же это могло быть.

Новый эксперимент с одним видом зерна, предпринятый Макколлумом, являлся более длительным и сложным по сравнению с первоначальным опытом на двух коровах. Теперь наблюдение велось за шестнадцатью коровами на протяжении четырех лет начиная с того момента, когда они были нетелями (то есть ни разу не телились), и охватывая два периода беременности. Коров разбили на четыре группы, и каждая группа получала корм, сбалансированный в соответствии с положениями упрощенной теории и экспресс-анализа. Одна диета основывалась на кукурузе, вторая — на овсе, третья — на пшенице, а четвертая группа животных получала смесь всех трех видов зерна.

К тому моменту как Макколлум приехал на станцию в 1907 году, эксперимент шел уже не первый год и у животных четко прослеживались эффекты от разных диет. «Они демонстрировали поразительные контрасты»[137], — писал он позже. Коровы, получавшие пшеницу, ослепли. Их телята рождались недоношенными и слабыми, и ни один не выживал. У коров, которых кормили овсом, выжили два теленка, но и те оказались хилыми. Такие же результаты показала группа со смешанной диетой. Только коровы, получавшие кукурузу, имели здоровое потомство{16}.

Когда эксперимент запустили во второй раз, результаты повторились — с той лишь разницей, что две коровы, получавшие пшеницу, просто издохли. Затем, на последнем году эксперимента, ученые поменяли диеты для каждой группы. Те коровы, которых теперь стали кормить кукурузой, поправились, тогда как их товарки, переставшие ее получать, ослабли. Исследователи пребывали в полной растерянности. «Хотя все четыре группы получали одинаковое сочетание химических веществ, по своему физиологическому статусу они были совершенно непохожи, — писал Макколлум. — И мне нужно было выяснить почему. Это была более чем серьезная задачка для новичка»[138].

Макколлум «перерыл кучу научной литературы по органике и биохимии и раскопал описание множества фантастических экспериментов по изучению корма, тканей организма и всего прочего у коров»[139]. Он проверял состав коровьего молока. Он брал на анализ их кровь и мочу и пытался выяснить, не мог ли оказаться какой-то яд в пшенице. Поначалу он занимался своим делом с энтузиазмом и охотно делился новыми идеями с начальством и коллегами. Но проходили месяцы, и он погружался в отчаяние. К тому времени молва об эксперименте с одним видом зерна разошлась по научным кругам, так что снимки несчастных коров и их злополучного потомства появились в сельскохозяйственных институтах Европы. И сам Макколлум утратил веру в возможность понять, чем же отличается один вид зерна от другого. А ведь это была важнейшая проблема, и не только для сельского хозяйства, но и для питания человечества в целом: если ученые не могут полностью разобраться в пищевых потребностях сельскохозяйственных животных (а результаты экспериментов с пугающей откровенностью демонстрировали, что не могут), то как им хватает самоуверенности заявлять, будто они разобрались в потребностях человека?!

И снова Макколлум обратился к литературе. Когда он перечитывал старую немецкую статью под названием Yearbook on the Progress of Animal Husbandry («Дневник прогресса в животноводстве»), кое-что привлекло его интерес: между 1873 и 1906 годами было напечатано по меньшей мере тринадцать отчетов о неудачных экспериментах с синтетическими рационами[140]. (По счастливому стечению обстоятельств, он не имел возможности ознакомиться со статьями голландцев о бери-бери — иначе это наверняка повергло бы его в глубокое отчаяние.) «Я был совершенно ошарашен тем фактом, что в каждом случае, когда мелких животных сажали на такую “чистую” диету, они быстро теряли здоровье, слабели физически и психически и погибали буквально через несколько недель, — позднее писал он. — И я пришел к выводу, что самая важная задача в науке о питании — понять, чего не хватает в таких рационах».

Однако к этому моменту Макколлум уже был сыт по горло экспериментами с коровами. Действительно, трудно представить себе более неудобный объект для опыта: большие, дорогие, требующие огромного количества корма и вдобавок с изрядной продолжительностью жизни. Ему хотелось заменить их какими-нибудь более мелкими, дешевыми и живущими недолго животными, такими, чья внезапная гибель не повлечет за собой расследований. Проще говоря, он хотел работать с крысами. Но начальство Макколлума восприняло эту идею в штыки, и ученый вечером выходного дня собственноручно поймал семнадцать диких серых крыс в заброшенной конюшне на территории станции. Свою добычу он погрузил в мешок из-под зерна и отнес в подвал зала заседаний Сельскохозяйственного общества. Но вскоре, поскольку крысы из конюшни проявили себя «слишком дикими, слишком кусачими и слишком неугомонными»[141], чтобы служить хорошей экспериментальной моделью, и он прикупил десяток белых крыс в зоомагазине Чикаго, которые и стали основой его колонии. (Отмечу, что в то время крысы еще не были привычными лабораторными животными.) Грызуны обошлись ученому в шесть долларов, которые ему никто так и не возместил.

Став владельцем достаточно большой популяции крыс, Макколлум начал проводить новые эксперименты, и, хотя «первые блины выходили комом», он упорно продолжал свой труд. На протяжении нескольких лет Макколлум и его помощница, недавно окончившая Калифорнийский университет в Беркли Маргарет Дэвис[142], поставили десятки опытов на крысах.

Наконец, в 1912 году (примерно в то же время, когда Фредерик Гоуленд Хопкинс опубликовал свои исследования о крысином рационе с включением молока), Макколлум и Дэвис пришли к тому, что в дальнейшем он назовет «великим пионерским открытием». Они обнаружили, что для выживания крыс достаточно было добавить в синтетический рацион минимальное количество коровьего масла или жира, выделенного из яичного желтка. Но если в корм вместо этого добавляли лярд (свиное сало) или оливковое масло, зверьки погибали. Это не только доказывало разницу в свойствах жиров различного происхождения (революционная идея, хотя мы до сих пор так и не поняли механизм ее влияния на здоровье), но еще и демонстрировало существование чего-то чрезвычайно важного в молочных продуктах, необходимого в микроскопических количествах для выживания крыс[143]. В 1913 году Макколлум и Дэвис опубликовали статью с выводами, что результаты их исследований «являются весомым аргументом в пользу гипотезы о том, что в определенных продуктах имеются некие составляющие, абсолютно необходимые для нормального роста в течение длительного периода»[144],{17}.

Вскоре Макколлум заметил, что крысиное здоровье зависит также от водорастворимого вещества, полученного посредством алкогольной экстракции из пшеничных отрубей и, судя по всему, бывшего идентичным тому составу, который предотвращал и лечил бери-бери[145]. Макколлум с коллегами предположили, что их экстракт содержит тот самый «витамин», на выделение которого Функ потратил столько лет[146]. К тому времени термин уже стал известен в научной среде, но до популярности ему было еще далеко, и Макколлум не стал использовать это слово. Отчасти это объяснялось его убежденностью в том, что не все жизненно важные вещества обязательно являются аминами, а отчасти — желанием войти в историю со своим собственным термином.

И вот в статье, опубликованной в 1916 году, Макколлум назвал выделенное им жирорастворимое вещество «жирорастворимым А», а водорастворимое — «водорастворимым В» и таким образом не только небрежно отмел термин Функа (заодно со «вспомогательным фактором» Хопкинса), но и задвинул Функа и его вещество анти-бери-бери, теперь известное как В₁, или тиамин, на второе место в алфавите[147]. Название Макколлума изначально звучало намного длиннее, оно также претерпело изменения по сравнению с первым вариантом: «неопределенный диетический фактор жирорастворимый А»[148],{18}.

Макколлуму так и не удалось выделить витамин А в чистом виде (эта задача была решена только в 1937 году), но все равно он называл себя его первооткрывателем (чего уж стесняться — он считал себя изобретателем витаминов вообще, и точка!)[149]. И как мы видим, открытие Макколлума принесло ему некоторую славу.

Но что же это такое — открыть витамин? Это вовсе не значит наткнуться на витамин, растущий посреди дикого леса, или найти пиратскую карту с отметкой «Клад витамина С». На самом деле открытие каждого из тринадцати известных нам витаминов являлось длительным процессом, состоявшим из четырех стадий: возникновение гипотезы о его наличии (в каких-то определенных продуктах), выделение в чистом виде, изучение химической структуры и по возможности поиски способа синтезировать его с нуля (это совершенно необходимо для получения витамина в количестве, достаточном, чтобы обогащать им продукты). Каждый из четырех шагов осложнялся острейшей конкуренцией, ведь первооткрывателя ждала честь быть записанным в историю. Если уж на то пошло, по меньшей мере семь Нобелевских премий были присуждены именно за работу с витаминами (хотя как раз Макколлум так и не удостоился ни одной)[150]. И как только возникала идея об очередном витамине, гонки начинались по новой.

Но в конце концов, не так уж важно, кто именно открыл каждый из витаминов, — гораздо важнее, что к 1920-м годам сама концепция витаминов была принята учеными, а четыре из них — А, В (известный нам как В₁, или тиамин), С и D — получили свои названия. И не имело значения, что выделить химически чистые витамины тогда еще не удалось и ученые не имели представления ни об особенностях их химической структуры, ни о том, что именно они делают в нашем организме. Главное — нутрициология вступила в совершенно новую эпоху.

Политики, интересовавшиеся наукой, и такие ученые, как Макколлум, горели желанием опубликовать и широко распространить сведения о витаминах не только потому, что гордились своими достижениями, но еще и мечтали внедрить их в практические рекомендации по составлению рационов питания, чтобы укрепить здоровье нации. Однако для них стали полной неожиданностью и тот энтузиазм, который вызвало открытие витаминов у воротил пищевой промышленности, и та легкость, с которой он перешел на самые широкие массы потребителей, и та скорость, с которой слово «витамины» и их концепция обрели свою собственную жизнь. Это лишило ученых возможности контролировать свои открытия и создало ситуацию, сохранившуюся и по сей день, когда научные реалии и ограничения в возможностях витаминов пребывают в непрерывном конфликте с нашими личными желаниями и мечтами.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.