生物化学创始人费歇尔：与科学家相约

生物化学的创始人费歇尔

费歇尔是德国近代最有名的有机化学家之一。他发现了苯肼，对糖类、嘌呤类有机化合物的研究和合成取得了突出的成绩，因此荣获1902年度的诺贝尔化学奖。他是第二个荣获此项荣誉的化学家，可见科学界对他的推崇。

对于大多数诺贝尔奖获得者来说，获奖的成果往往是他一生中在科学上最主要的贡献。对费歇尔而言，他在科学征途上更令人敬仰的成就，却是在他获得诺贝尔奖之后完成的。他对科学发展的重大贡献，归纳起来，主要有四个方面：一是对糖类的研究；二是对嘌呤类化合物的研究；三是对氨基酸、多肽和蛋白质的研究；四是在化工生产和化学教育上的贡献。他的研究领域集中在对有机化学中那些与人类生活、生命密切相关的有机物质的探索。因此，可以说他是生物化学的创始人。

艾米尔·费歇尔1852年10月9日出生于德国科隆市郊的一个小镇。两个哥哥早年夭折，余下的六姐弟中他是年龄最小，又是家中惟一的男孩，在家里受到大家的宠爱是自然的事。他父亲是个很有经营之道的富有商人，除经营葡萄酒、啤酒外，还兼啤酒厂、毛纺厂、钢管厂、玻璃厂及矿山企业的董事长，富甲一方。费歇尔从小就在蜜罐中长大。在费歇尔少年时代，他父亲正倾注全力发展毛纺厂，亲自动手建立了一个小染坊，把买来的染料反复调和进行试验。由于缺乏化学知识，试验总是不顺心，为此他常常自言自语：“如果家里有一个化学家，这些困难便好解决了。”后来相继建立的钢铁厂、水泥厂更迫切需要化学知识，致使他父亲对化学这门科学更加崇拜。父亲的这一思想给费歇尔留下了深刻印象，他暗暗下定决心，将来一定要做一名化学家。

1869年，费歇尔以第一名的成绩从中学毕业，他没有忘记父亲过去的嘱咐“要把自己的一生献给科学，你就应该选择化学”，毅然决定投考大学化学系。他把自己的想法告诉父亲时，父亲却犹豫了，那么大的家产和企业由谁来继承？只有费歇尔。于是老爸改变了主意，动员费歇尔从商：“你还不满17岁，这么小的岁数就入大学也没有什么意思，是不是花一年半载时间学点经商之道？”费歇尔听从了父亲的劝告，到姐夫家一个经营木材的公司见习。

此时的费歇尔心里只有化学。他来到木材场后，很快就自己建了一个简易的化学实验室。整天泡在实验室做实验，什么商业买卖，他根本就没有放在心上。说他做生意，那才是笑话。账目让他记得一塌糊涂，往往是一钻进他的小实验室，整天不出来。一会儿发出爆炸声，一会儿又发出呛人的气味，他却做得津津有味。姐夫拿他没办法，决定将他交回去。他姐夫不得不把费歇尔的见习情况如实地向老岳父汇报：“费歇尔这孩子在商业上是不会有出息的。您还是让他安心读他的书吧！”面对现状，老爸也拿他没有办法，只好作出让步：“既然你不愿意做买卖，就还是去上学吧！”费歇尔终于如愿以偿，进入波恩大学化学系。

在波恩大学，费歇尔拜凯库勒为师。凯库勒的讲课水平很高，给学生们留下深刻的印象，但是该校的化学实验室却非常简陋，对此，费歇尔十分不满，他认为学习化学就必须做化学实验，只有掌握了高超的实验技术才能成为一个有作为的化学家。他的这一观点几乎贯穿在他一生的治学活动中。他对于创立一整套假说或某一学说不感兴趣，而是致力于发现新现象和阐明新的实验事实，依靠坚忍不拔的毅力和出类拔萃的实验技巧，开辟有机化学研究的新领域。为此，他在波恩大学学习了一年之后，就忍痛离开了他尊敬的教师凯库勒，转学到斯特拉斯堡大学，从学于实验有机化学家拜尔。拜尔教授很快发现了这位勤奋好学的年轻人的才能，并精心地加以培养。

当时，正是德国以染料为中心的有机合成工业蓬勃发展时期，许多化学家都把合成染料的研究选作自己的课题。拜尔当时的主要研究对象就是曙红、靛蓝等有机染料。费歇尔在拜尔指导下所做的许多实验大多与染料有关，他的毕业论文就是关于酚染料的研究。在拜尔的指导下，费歇尔不仅全面掌握了化学最基础的知识，同时获得了化学实验技巧的严格训练。1874年，他完成了《有色物质的荧光和苔黑素》论文，获得了博士学位，这时他才22岁，成为该校有史以来最年轻的博士。

斯特拉斯堡大学一向以严格求实著称，在这样的学校获得博士学位是要经过严格考核的。在隆重的毕业典礼上，大学总监也抑制不住内心的激动，他颇为骄傲地大声宣布：“本校自创建307年以来，本届出了一位最年轻的博士，他就是艾米尔·费歇尔。”从此以后，“最年轻的博士”就成为费歇尔的另一个名字。1875年，他以优异的成绩从大学毕业，并有幸留校做拜尔的助手。这年拜尔应聘去慕尼黑大学，接替刚去世的李比希留下的职务。留恋自己教师的费歇尔也随同恩师到了慕尼黑大学，在那里开始研究碱性品红。由于成绩突出，1878年他被任命为讲师，第二年被提升为副教授。

1882年，费歇尔接受了艾尔兰根大学的聘请，出任化学教授。两年后又转到维尔茨堡大学任教。他之所以选择这所大学，是因为这里为他创造了较好的实验研究条件。在完成教学任务之后，就可以专心致志地从事他所喜爱的实验研究。1883年，德国最著名的化学企业——巴登苯胺和纯碱公司曾以超过任何大学教授收入的年薪10万马克的高薪聘请费歇尔出任公司的研究室主任，尽管他对染料工作很感兴趣，但是不喜欢受拘束地进行科学研究的费歇尔还是拒绝了。在维尔茨堡大学的10年中，他在糖类和嘌呤类化合物的研究中取得了突破性的成就。

1892年，柏林大学化学教授霍夫曼去世。柏林大学是当时德国的最高学府，化学教授一职必然是聘请德国化学界最有威望的教授出任，谁来接替霍夫曼的职位是化学界所关注的。合适的人选有凯库勒或拜尔，这两位化学界泰斗均因年事已高，都不愿意离开原来工作的学校。柏林大学和教育当局热情地邀请费歇尔前去就职。然而费歇尔对自己在维尔茨堡的工作环境很满意，无意离开。父亲和妻子极力鼓动他去柏林大学任教。经多方面做工作，费歇尔最后答应了柏林大学的聘请。不惑之年的费歇尔成了德国化学界的最高权威。关于蛋白质和氨基酸的研究就是在这里开始的。

作为柏林大学化学教授，除了完成本校教学任务外，还必须兼任军医学院的化学教授，必须参加许多社会公务活动，这些繁忙的工作和事务花费了他不少的精力。为了不中断科研，费歇尔不得不躲避各种社交活动，牺牲休息时间和个人享受。在这段时期内，他对氨基酸、多肽和虫白质的研究取得了重大突破。

费歇尔临终前仍念念不忘化学的发展，在遗嘱中他吩咐从他的遗产中拿出75万马克，献给科学院，作为基金提供给年轻化学家使用，鼓励他们为发展化学而努力。(www.xing528.com)

费歇尔最初的研究领域是染料，其中最主要的成绩是对品红的研究。1885年，霍夫曼曾用四氯化碳处理粗的苯胺，得到一种红色染料，他称它为碱性品红。它可以直接染毛、丝棉织品，还是鉴别酮和醛的试剂。但是碱性品红究竟是什么？霍夫曼没有解答。费歇尔仔细研究了品红的性质，为合成这一染料提供了实验基础。

在研究各种染料的过程中，他发现了化合物苯肼，它是联氨（H₂N—NH₂）中氨原子被苯基取代的生成物通过进一步研究，费歇尔还发现它是鉴别醛酮的好试剂，这为他以后的研究提供了一种重要的手段。

在染料的研究中积累一定经验后，费歇尔把研究对象转向碳水化合物，因为他觉得碳水化合物与人类生活关系密切。碳水化合物最基本的物质是各类低碳糖，其次是淀粉和纤维素。费歇尔对糖类化合物开始研究时，科学家仅知道有葡萄糖、果糖、半乳糖和山梨糖四种单糖，它们的分子式都是C₆H₁₂O₆，双糖有蔗糖、乳糖，其分子式为C₁₂H₂₂O₁₁，还知道淀粉、纤维素水解的最终产物是糖类。但是由于相当多的糖类在不纯时不易取得结晶而妨碍了对糖类的鉴别和进一步的深入研究。

费歇尔在糖类研究方面花了十年时间，系统地研究了各种糖类。他还发现并总结出将糖类还原为多元醇，将醛糖氧化为羧酸羟基酸等研究糖类的新方法，在此基础上他得心应手地合成了50多种糖分子。通过研究，费歇尔确定了许多糖类的构型，并首次对立体结构以投影的方式加以表征，即费歇尔投影式。费歇尔投影式最大的优点在于，用二维平面来表征三维立体结构，能够较好地唤起人们的空间想像，成为有机化学中的重要的化学用语。由于费歇尔的杰出工作，人们终于探明了单糖的本性及其相互间的关系。

费歇尔根据他所掌握的有关糖类的丰富知识，还提出了一个有关发酵机理的著名假说。他认为糖类物质由于酶的存在而发生分解，而不同的糖需要不同的酶的作用才能分解，这可能因为糖和酶的分子结构有某些共同点，犹如锁头与钥匙的关系。

对于双糖类的研究，费歇尔也取得了很大的成绩，对于淀粉、纤维素等多糖的研究，未能如愿，因长期与苯肼接触而慢性中毒，不得不停止接触这一试剂。从1882年～1906年，第二类研究对象就是嘌呤碱类物质。涉及的物质有可可碱、茶碱、咖啡碱等有生理活性的物质，因为它们都能起兴奋作用，因此费歇尔决定研究它们。

费歇尔的研究从尿酸入手，尿酸是人们最早认识的嘌呤化合物中的一种。通过深入研究，他逐个地确定了上述物质的组成和结构，还合成了上述物质的母体化合物——嘌呤及其许多衍生物。他制备了当时尚未被认识的嘌呤衍生物，他发现了催眠药二乙基巴比妥酸。他还探索了嘌呤类化合物与糖类及磷酸的结合，指出由它们能够得到构成细胞的主要成分——核酸，从而为生物化学的发展奠定了基础。

1899年开始，费歇尔选择了一个更难的课题，即对氨基酸、多肽及蛋白质的研究。蛋白质与人类的生活、生命关系更为密切。蛋白质的结构非常复杂，一个分子往往有几千个原子。面对这一难题，费歇尔充满信心地说：“关于有机合成的这项研究，由于先辈们留下了宝贵的经验方法，在短短的62年内征服了尿素、脂肪、多种酸类、染料等，并进而征服了尿酸和糖类。从而可以断言对任何活着的有机物体产物，我们都不必胆怯。”

对蛋白质的研究，费歇尔决定从它的基本组成氨基酸开始。为了认识所有的氨基酸，他发展和改进了许多分析方法，一一将各种氨基酸分离出来进行鉴别。由于他的辛勤劳动，人们认识了19种氨基酸。自然界中有几十万种蛋白质，而它们都是由20种氨基酸以不同的数量比例和不同的排列方式结合而成的。在进一步探索蛋白质的组成和结构及合成方法时，他发现将氨基酸聚合，首先得到的不是蛋白质，而是以他命名为多肽的一类化合物。将蛋白质进行分解，首先得到的也是多肽一类化合物。根据这一实验事实，1902年他提出了蛋白质的多肽结构学说。他指出：蛋白质分子是许多氨基酸以肽键结合而成的长链高分子化合物。两个氨基酸结合成二肽，三个氨基酸分子结合成三肽，多个氨基酸结合成多肽。随后他合成了100多种多肽化合物，由简单到复杂，开始只采用同一氨基酸使其链逐步增长，发展到采用多种氨基酸使其氨基酸双链伸长。1907年，他制取由18种氨基酸分子组成的多肽，成为当时的重要科学新闻，并于1914年第一个合成了核苷酸。他又被提名为诺贝尔生理学及医学奖候选人。由于积劳成疾，身体状况恶化，也由于第一次世界大战的爆发，费歇尔不得不中断了这一重要的研究。

用现在的观点看，“蛋白体”实际上就是蛋白质和核酸的复合体。鉴于这一点，可见费歇尔研究工作的重要意义，他为现代蛋白质和核酸的研究奠定了基础。

加之第一次世界大战的爆发，他的健康每况愈下。1919年7月15日，这位德国有机化学大师的心脏停止了跳动，享年67岁。