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  • 福建这位中国生物化学的巨人是怎样炼成的?

    时间:2018-11-24 17:24:22  来源:台海网  作者:

    台海网11月24日讯 据福建共青团微信公众号报道,“Folin-Wu method”可能是第一个以中国人名命名的科学方法。早期有些中国人命名的发现或发明,经常只是在中文世界有中国人名,而英文命名中并没有。而Folin-Wu方法,英文名中也有华人名字。今天,是他诞辰125周年

    青年兴则国家兴,青年强则国家强。青年一代有理想、有本领、有担当,国家就有前途,民族就有希望。中国梦是历史的、现实的,也是未来的;是我们这一代的,更是青年一代的。中华民族伟大复兴的中国梦终将在一代代青年的接力奋斗中变为现实。全党要关心和爱护青年,为他们实现人生出彩搭建舞台。广大青年要坚定理想信念,志存高远,脚踏实地,勇做时代的弄潮儿,在实现中国梦的生动实践中放飞青春梦想,在为人民利益的不懈奋斗中书写人生华章!

    吴宪(1893-1959),福建福州人。生物化学家、营养学家、医学教育家。中央研究院第一届院士,亚拉巴马大学客座教授。

    1911年吴宪考入北京清华留美预备学校;1912年赴美入麻省理工学院攻读造船工程,后改习化学,1916年获理学士学位后留校任助教;1917年被哈佛大学医学院生物化学系录取为研究生;1919 年获博士学位;1920年回国任北京协和医学院生物化学系任教;1946年任中央卫生实验院北平分院院长兼营养研究所所长;1947年应联合国教科文组织的邀请,去英国出席第17届国际生理学会议;1949年应聘为亚拉巴马大学客座教授;1952年秋因患心脏病辞职。

    吴宪在临床生物化学方面多有贡献。他与Otto Folin一同提出的血液分析系统方法是当时临床生物化学方面最重要的贡献。他首创用钨酸除去血液样品中所有的蛋白质。最先提出一个言之有理的蛋白质变性理论。提出符合中国实际情况的改变国民营养的膳食方案,并使用标记的抗原研究免疫化学。他还培养了中国第一代的生物化学家和营养学家。

    撰文 | 杨小慢

    青年兴则国家兴,青年强则国家强。青年一代有理想、有本领、有担当,国家就有前途,民族就有希望。中国梦是历史的、现实的,也是未来的;是我们这一代的,更是青年一代的。中华民族伟大复兴的中国梦终将在一代代青年的接力奋斗中变为现实。全党要关心和爱护青年,为他们实现人生出彩搭建舞台。广大青年要坚定理想信念,志存高远,脚踏实地,勇做时代的弄潮儿,在实现中国梦的生动实践中放飞青春梦想,在为人民利益的不懈奋斗中书写人生华章!

    他是第一位在生物化学方面做出重要贡献的中国人,他和导师合作发明血糖检验方法,得到临床上的广泛应用。这一方法被称为“Folin-Wu method”,可能是第一个以中国人名命名的科学方法,在全世界检测的人数和次数,以几十亿人次计。这里的“Wu”就是吴宪。

    吴宪先生于1920年来到北京协和医学院任教,担任生物化学系的首任系主任,任期长达18年。在领导生化系期间,他不仅在临床生物化学、气体与电解质的平衡、蛋白质化学、免疫化学和营养学等领域取得了蜚声国际的科研成果,更是为中国培养了大批的相关专业人才。他于1931年正式发表了关于蛋白质变性理论的论文,是首次在世界上提出了蛋白质变性机理。他不仅是中国的生物化学和营养学之父,更是第一位为诺贝尔科学奖提名的中国科学家。

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    “毫无疑问,吴宪是20世纪前半叶中国最伟大的化学家,或者说是最伟大的科学家。”美国学者里尔顿•安德森(J Reardon-Anderson)这样评价他。

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    那么,这位中国生物化学的巨人是怎样炼成的?我们先回到福州的半野轩,那片养育他的土地。

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    从造船到生化

    1893年11月24日,吴宪出生在福建省闽侯县士埕的吴家,家族在福建当地世代经营盐业买卖。

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    吴宪六岁开始入塾读经,以旧学启蒙,并中过秀才。1906年,清朝正式废除科举制,推广实学与建立学堂。于是,13岁的他进入全闽高等学堂预科班(今福州第一中学的前身),接受新学教育。

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    家庭环境、旧学启蒙与新学教育都给予吴宪不同的精神和知识积淀,培养了他坚毅的品质和敢于承担的责任心。

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    1911年8月,18岁的吴宪于在上海乘船赴美留学,进入麻省理工学院海军造船工程专业学习。选择这个专业的原因也得从他的故乡说起。福州是中国最早发展造船业的地区,早在1886年就创办了马尾造船厂,还设有船政学堂(Foochow Naval Academy)。在这里,造船和西学一度盛行。但中日甲午战争的失败在当地产生了极大的震动和影响,在中学老师的影响下,吴宪想要壮大国家的海军,保卫国家,于是选择了学习造船。

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    但在麻省理工学院学习的过程中,他接触到了新的科学思想,少年时代的满腔热血渐渐变成更为深沉的爱与责任——科学报国。

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    受到赫胥黎著作,特别是《生命的物理基础》这篇文章的影响后,他在1913年更改了专业,变为主修化学、辅修生物学。1917年,吴宪进入哈佛大学研究生院,成为当时美国生物化学权威福林(Otto Folin)教授的学生,并因为科研能力突出,很受福林赏识。

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    福林在实验室(图源:wikipedia)

    “Folin-Wu method”

    福林教授是当年美国生物化学权威,对早期血液化学分析有重要贡献。他选择研究生素以严谨著称,但极为赏识吴宪的才华。吴宪于1919年获得博士学位(Ph.D)后,继续以博士后的身份跟随福林教授从事血液化学的研究。

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    在此后的一年时间里,他独自完成了一项重要的血糖定量分析改进方法的研究。

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    血糖是指血液中存在的葡萄糖。当时主流的血糖分析采用的是本尼迪克特(Benedict)法。吴宪在探索实验的过程中,发现用弱碱性酒石酸铜溶液氧化糖,并用Folin和Denis的酚试剂对生成的氧化亚铜进行显色反应,可以得到强烈而稳定的颜色。

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    原理

    葡萄糖的半缩醛羟基具有还原性,在加热条件下可使碱性铜试剂中的Cu2+还原为黄色的氧化亚铜沉淀。而氧化亚铜可使磷钼酸还原为蓝色的钼蓝,而且钼蓝的颜色深浅和葡萄糖的浓度呈正比。

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    但是血液成分复杂,尤其有许多蛋白质存在,对血糖的测定会产生干扰。因此,吴宪于1919年提出了钨酸血滤液法,利用钨酸沉淀血液中的蛋白质,制备无蛋白滤液,然后测定其中的葡萄糖含量。

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    他的改进方法远远优于本尼迪克特法——用血量少,方法简便,避免了由肌酸、肌酐和尿酸引起的误差,因而数据准确。当吴宪将最终结果告诉老师时,福林说:“这值得获第二个哲学博士。”这一方法最初由Folin和Wu发表于1919年的《生物化学杂志》。

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    迄今,Folin-Wu方法在全世界检测的人数和次数,恐怕不是数以亿计,而是数以几十亿人次计。可以说,它是华人在生物化学上建立的第一个丰碑,能够达到这样重要性的工作,迄今罕见。

    1920年,他们改进了方法,利用钼酸、钨酸钠和磷酸配置了(磷)钼酸盐溶液,代替了Folin—Denis的苯酚试剂。此外,他们还设计了带有细颈的Folin-吴宪式血糖管,以避免空气中的氧气对Cu2O的再氧化问题。

    Folin-吴宪式血糖管(图源:farmacia-museoaramburu.org)

    “Folin-Wu method”可能是第一个以中国人名命名的科学方法。早期有些中国人命名的发现或发明,经常只是在中文世界有中国人名,而英文命名中并没有。而Folin-Wu方法,英文名中也有华人名字。

    还家报国

    “Folin-Wu method”,让吴宪在科学界声名鹊起,这意味着他在美国可以得到很好的科研和就业机会。但当那时的北京协和医学堂,计划筹备改建为北京协和医学院时,先生毅然接受医学院的聘请,决定用自己的所学使国家变强。

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    从1920年回国,到1942年1月协和被日军占领解散,吴宪在协和,参与创建生物化学系,领导生化系成为中国生物化学的重要基地,并在临床生物化学、蛋白质化学等领域取得了蜚声国际的科研成果。他也是协和的第一位华人系主任。在他的领导下,北京协和医学院生化系在1920年代至1940年代前期人才辈出、科研硕果蜚声国际。据他的学生估计,“1950年代中国的生化教师和研究人员有70%以上曾在协和医学院受过训练”,比如刘思职、张昌颖、陈同度、刘培楠、周启源、郑集、汪猷等。他们后来大都为我国生物化学或其他学科的发展做出了重要贡献。

    1936年,吴宪教授(左8)参加协和医学院毕业典礼。1935-1937年吴宪是三人管理(行政)委员会成员,代行院长职能。

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    1929年在波士顿召开的第13届国际生理学会上,他提出蛋白质变性学说,认为天然蛋白质分子不是一条长的直链而是一个紧密的结构。这种结构是借肽键之外的其他键,实现肽链的不同部分的相互作用,所以容易被物理及化学的力所破坏,即从有序的折叠排列形式变成不规则及松散的形式。吴宪教授的蛋白质变性学说全文于1931年用英文正式发表于《中国生理学杂志》(Studies on Denaturation of Proteins. XⅢ.A Theory of Denaturation.Chinese journal of Physiology,1931,5(4):321~344)。

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    这一想法的核心,类似于后来Christian B Anfinsen(1916-1995)的工作,后者的工作主要在1950年代和1960年代初期,集中于RNA酶A,并因此获1972年诺奖。

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    蛋白质变性学说对于研究蛋白质大分子的高级结构有重要价值。

    蛋白质变性

    吴宪热爱祖国,以科学家的眼光关注国家前途和人民生活的疾苦。他研究营养问题就是为了解决中国人的营养不良问题,希望能帮助提高中国人的身体素质。除了研究论文,他还撰写了一些有关营养问题的通俗文章,发表于《独立评论》和《科学的民族复兴》等书刊。1938年,吴宪主持制定了国内第一个《中国民众最低限度之营养需要》标准。

    1942年,北京协和医学院因被日军占领而被迫关闭后,吴宪不甘心在敌占区苟安,于1944年3月冒着极大的风险,离妻别子,只身悄悄离开了日军占领下的北平,经过长途艰苦跋涉抵达大后方重庆,在中央卫生实验院筹组和领导营养研究所。当时物质匮乏,条件艰苦,实验设备简陋,但他总是亲临实验室指导实验,有时直到深夜。

    同年7月,他被派往美国,作为营养学专家、联合国善后救济总署的中国代表,参加研究战后经济恢复与重建的会议。由于美日宣战,他奉命赴美的旅途也充满了危险,取道澳大利亚,经过64天才抵达洛杉矶。在美期间,他四处参观考察,奔走洽接,为战后重建中国积极工作。在一次分配战后救济物资会议上,美国卫生当局有人提议给中国儿童豆粉即可,无需提供奶粉,声称中国人的肠胃只适应于素食。吴宪闻之极为愤怒,当场予以驳斥。在他的据理力争下,后来联合国善后救济总署派遣到中国的运送救援物资的船上都载有奶粉。

    抗战胜利后,吴宪开始筹建中央卫生实验院北平分院,并任院长,同时继续兼任营养研究所所长。在重重困难下,积极罗致人才、筹措经费、添置研究设备。1947年5月,他途经美国参加7月在英国牛津举行的第17届国际生理学大会,会后回到美国,与当时正在美国的老友侯德榜商谈由永利公司资助,在黄海化工研究所内建“人类生物学研究所”的计划。为实现这一计划,他一方面在美国四处奔走,筹款购置精密仪器运回国,与麻省理工学院商议培养一些中国学生,在哥伦比亚大学内外科医学院生化系学习质谱技术,将购置的书籍寄回国,以为日后建所做各方面准备。1948年,吴宪曾两次订好回国船票,均由于码头工人的罢工而未能成行。直到晚年,他仍未放弃这一打算,虽未能如愿,但终不肯加入美国籍。诚如吴宪的长子吴瑞所言:“发展中国科学事业是我父亲一生的愿望。”

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    教育是最好的投资

    吴宪对子女的爱,更注重于教育他们如何做人,自食其力,并贡献社会。长子吴瑞回忆说,有一次“父亲把我们五个子女叫到炉边,对我们讲英文‘investment’(投资)这个词的意义。他很兴奋地说:‘叫你们受到良好的教育是最好的投资,它在你们身上会存在一辈子,而且让你享用一辈子,所以我不给你们留下什么物质的东西,因为那对你们有害无益。’”

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    因此,吴宪先生去世后,吴严彩韵女士和子女们继承了他的遗愿,将钱财捐赠给中美两国的科学事业。

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    1986年,以吴宪夫妇名义,在吴严彩韵工作多年的圣路克-罗斯福医院设立研究基金,并购置5000册科学期刊建立研究图书室。

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    1987年“吴宪生物化学教授基金”设立,资助为中国生物化学做出贡献的教授。

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    1993年在吴宪母校哈佛大学医学院设立“吴宪生物化学教授基金”。同年又购置生物化学最新书刊,在中国医学科学院基础医学研究所设立“吴宪图书馆”。

    青年兴则国家兴,青年强则国家强。青年一代有理想、有本领、有担当,国家就有前途,民族就有希望。中国梦是历史的、现实的,也是未来的;是我们这一代的,更是青年一代的。中华民族伟大复兴的中国梦终将在一代代青年的接力奋斗中变为现实。全党要关心和爱护青年,为他们实现人生出彩搭建舞台。广大青年要坚定理想信念,志存高远,脚踏实地,勇做时代的弄潮儿,在实现中国梦的生动实践中放飞青春梦想,在为人民利益的不懈奋斗中书写人生华章!

    吴宪先生当年所开创的事业正在被一代一代的学子传承下去,我们希望能有更多的国内外生物化学家,能够做出类似、甚至超过吴宪先生的成就。

    吴宪一生勤奋笃学,治学严谨,持己以严,待人以诚,堪称一代师表,吴宪有一个“三真”座右铭——“真知、真实和真理”,即“求学问要真知,做实验要真实,为人要始终追求真理”,他一生都忠实地贯彻执行这一名言,甚至刻有一枚“博学、审问、慎思、试验、明辨、笃行”的12字格言的图章自勉。

    他的同事说:“无论是他发表论文,还是审阅别人的稿件,对文稿中每一句话,每一个数据,甚至每一个标点符号,他都仔细地推敲、修改,直到他认为满意为止。”

    吴宪毕生致力于科学研究和探索,

    以科学救国和提高民族健康水平为己任,

    持之以恒且孜孜不倦,

    深得我们的敬仰和尊重!


    文章头图及封面图片为1949年12月,吴宪先生(前排右)与严彩韵女士(前排左)结婚25周年时照的全家福。后排依次为长女吴婉先(膳食师和中学数学教师)、长子吴瑞(生物化学与分子生物学教授)、次女吴婉莲(某公共图书馆文艺与音乐科主任)、次子吴应(化学专家,在谷类蛋白质方面有大量出色的工作)、三女吴婉明(医学博士,放射科专家)。他们都在各自不同的岗位上为社会做出了贡献。(来源:知识分子)

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