奧古斯特克羅——科學界的道德模範

知識 10-27

丹麥動物生理學家奧古斯特·克羅（August Krogh）因為對毛細血管在代謝方面調節機制的研究工作而獲得1920年的諾貝爾生理或醫學獎。即便是在一百年後，這位科學界模範的故事也值得讓後人傳頌。

奧古斯特克羅——科學界的道德模範

奧古斯特·克羅（網路圖）

一、給父親的道歉信

奧古斯特·克羅於1874年11月15日出生在丹麥一個平凡的工人家庭里。他的父親曾經是一名造船工人，但由於工業技術的進步，當時的木質船業日漸式微，工人紛紛下崗，於是奧古斯特的父親只好在家經營起一個小小的啤酒手工作坊，靠向街坊兜售啤酒維持生計。奧古斯特從小就聰明好學，別的孩子都在玩耍的時候，只有他喜歡坐在角落靜靜地讀書。

12歲那年，他就熟讀了當時的兩套百科全書，包括《發明之書》（共7卷，4288頁）以及《自然的力量》（共3卷，1508頁），還在自己的後院重複書中的各種科學小實驗。除此之外，他還收集昆蟲標本並記錄它們的形態習性，製造出了自己的昆蟲百科。他的父親對這個兒子寄望極大，作為體力勞動者的他希望這個聰慧的兒子有朝一日能夠鯉魚躍龍門，成為一名律師或商人，成功躋身上流社會。

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奧古斯特的家鄉小鎮（網路圖）

然而，19歲的時候，剛剛高中畢業的奧古斯特就清晰地確定了自己的人生方向：他想要做一位科學家，一位鑽研動物生理學的研究員。研究員這個職業大有可能讓他一輩子坐冷板凳，這毫無疑問是違背了父親期望的。所以，很長一段時間裡，他都不敢和家人說實話。儘管如此，最終，他決定用信件為自己的選擇道歉。在那封長長的家書里，他詳盡地剖析了自己的興趣所在，並全面地分析了自己的性格和能力在各學科上的前景。這封信是這樣結尾的：

「……當我說『沒了動物學我就不能活』時，這的確只是誇張；當我說『我不想以後的人生失去動物學』，這是真的。您也許認為我是瘋了或者過於倔強，因為我有時候也這麼覺得。」

在收到兒子這樣一封真心實意的書信時，一位慈愛的父親又能說些什麼呢？就這樣，奧古斯特得償所願，於哥本哈根大學開始了自己動物學的學習。

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哥本哈根大學（網路圖）

二、改變人生的一節課

1895年9月的一個清晨，和別的大三學生一樣，奧古斯特在洗漱後匆匆吃過早餐，便趕去上課。我們可以猜測，在踏進教室的時候，他還沒有意識到台上的克里斯提夫·玻爾（Christian Bohr）將成為他今後的良師益友。

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克里斯提夫·玻爾（網路圖）

克里斯提夫·玻爾是一位丹麥生理學家，他一直致力於人體血液中氣體交換的研究。1891年，他第一個提出了「無效腔（Dead Space）」的概念，用以指代每次呼吸時，進入人體但沒有與肺泡進行氣體交換的空氣量。——等等，大家是不是覺得這位玻爾教授的姓氏有些熟悉？也許你們想起的是他的兒子， 1922年的諾貝爾物理學獎獲得者、描繪出了完整原子結構的尼爾斯·玻爾（Niels Bohr）；也許，你們想起的是他的孫子、1975年的諾貝爾物理學獎獲得者阿格·玻爾（Aage Bohr）。

克里斯提夫的名氣也許沒有他的兒孫們大，但他的科學魅力一點也不比他們少。在哥本哈根大學的講台上，他憑藉一場尋常的講課，讓21歲的奧古斯特為之傾倒。從此，奧古斯特定下了今後追隨玻爾的人生計劃。此後，他不斷寫信申請進入玻爾的生理實驗室。1897年秋季，不堪「騷擾」的玻爾給他找了一個實驗室助手的職位。儘管在此之前，奧古斯特已經私下進行了很多生理學實驗（包括研究箭蟲如何通過令氣囊充氣放氣的方法在水中升降），但直到玻爾發出邀請，他才算是真正進入了學術界。

三、箭蟲氣囊開啟的研究

剛剛進入實驗室時，奧古斯特並沒有帶路人，沒有人告訴他該研究些什麼，於是他就按照自己的興趣繼續研究剛剛我們提到的箭蟲（Corethra larvae）。箭蟲是一種經常出現在積水中的細小蠕蟲，它們最大的特點是身上長有一連串可充氣的透明氣囊。奧古斯特發明了用來測量箭蟲氣囊容量（大約0.03立方厘米）及氣囊內壓力的精密儀器，並發現了一個奇妙的事實：箭蟲氣囊內的氣體不是空氣，而是高濃度的氮氣。

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充氣後的箭蟲（網路圖）

這些看上去沒什麼意義的研究工作卻引起了玻爾的注意，他起初並沒有對這個年輕的學生抱太大的期望，但此時卻發現他在實驗上有一種特別的天分：他可以使用巧妙的方法利用簡單的設備完成自己的工作。奧古斯特的那些箭蟲測量儀器實在是太過精巧了，以至於其他人都沒辦法操作。正是從這時候開始，玻爾才真正將奧古斯特看成了自己的弟子及合作夥伴。誰能想到，十幾歲的奧古斯特窩在家裡後院觀察蟲子時積累的知識，會讓多年後的他被一位大科學家另眼相看呢？

1904年，師徒兩人共同發表了一篇文章，闡明了二氧化碳及低PH值會影響血紅蛋白及氧氣的親和力，促使血紅蛋白釋放氧氣。這篇文章充分解釋了血液將氧氣輸送至全身組織的方法，意義非常重大。後來，這個發現被命名為「玻爾效應」，但實際上，整個實驗中最為關鍵的那台血氧結合能力測量儀是奧古斯特獨立發明的。

四、始料未及的師徒反目

儘管沒有得到應有的功勞，但奧古斯特毫不介意。他們兩人有著親密無間的合作關係，但沒有人能意料到，這場師徒情最終因為一個爭議變成了一場災難。

玻爾曾經親自做過實驗，發現肺泡中的氧氣濃度比肺動脈中的血氧含量低。和當時的大部分人一樣，玻爾認為，氧氣想從低濃度的肺泡轉移到高濃度的動脈血中，只能靠「主動運輸」，一種需要消耗能量的運輸方式。然而，奧古斯特卻不這麼認為。早在1903年，他就研究了青蛙皮膚上的氣體交換，發現氧氣的轉移是一種純粹的「被動運輸」（無需消耗能量的一種運輸方式）。1904年，他發明出了著名的二氧化碳分壓測量儀，用以測量0.003升大小氣體的壓力。這部儀器和當初那部箭蟲氣囊測量儀有著異曲同工之妙。誰能想到，當時看似毫無意義的研究會成為今日的奠基石呢？

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二氧化碳分壓測量儀（網路圖）

1907年4月22日，奧古斯特完成了對氧氣輸送方式的研究，驗證了自己的猜測，於是便將他的設備和實驗結果都寄了給玻爾。他的實驗當然是相當完美的，但從此之後，玻爾就再也不和奧古斯特說話了。他是一個自尊心很強的人，他認為自己的愛徒親手毀滅了他的權威。

奧古斯特拖了好幾年才發表那些結果。1999年，已經81歲的奧古斯特的女兒波多（Bodil）接受採訪時回憶，父親為此曾經掙扎猶豫很久，為了不傷害他終生敬愛的老師，他等到玻爾去世（1911年）才刊發文章。

離開了玻爾之後，奧古斯特開始了獨立的血管研究，並在多種動物身上進行了實驗。1918年，他在一本丹麥期刊上發表了自己多年來對毛細血管代謝調節研究的結果，第二年，這篇文章被翻譯為英語在英文雜誌上發表。要怎麼描述奧古斯特的研究的重要性呢？就在英文版橫空出世後，諾貝爾委員會就立馬拍案決定要將當年的諾貝爾獎授予給他。然而，由於諾貝爾的遺囑中規定了獲獎的成果要在過去的一年內有重大影響，於是，委員會不得不耐著性子等待一年，將1920年的諾貝爾獎給了奧古斯特。

五、丹麥的第一支胰島素

即便是在一流的科學界，奧古斯特也稱得上是道德典範。他是一個好兒子、好學生，同時還是好丈夫、好父親。奧古斯特的妻子瑪麗亞（Marie Krogh）本身也是一位物理學家，他們不僅是天生一對的伉儷，還是默契的合作夥伴。奧古斯特從來沒想過要獨自佔據名聲及功勞，在各種場合，他無數次讚美和感謝瑪麗亞的付出。

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夫妻合影（網路圖）

1921年，瑪麗亞被診斷出糖尿病。多虧了前一年的諾貝爾獎，奧古斯特贏得了海內外的名氣，他也由此可以帶著妻子遠赴美國就醫。旅途中，他打聽到加拿大多倫多的科學家剛剛成功分離出了胰島素，便立即動身前往。

1922年11月23日，這對夫婦抵達了胰島素的發明人約翰·麥克勞德（John Macleod）的家中。值得一提的是，麥克勞德因為發現胰島素於1923年獲得了諾貝爾獎，奧古斯特夫婦的動作比諾貝爾委員會還快。向麥克勞德取完經之後，12月12日，奧古斯特夫婦帶著生產胰島素的執照返回丹麥，9天之後，他們就成立了研究胰島素的專用實驗室。三個月後，他們的胰島素實驗室就開始為病人進行治療了。原本只是為了幫妻子治病，沒想到，最後他們開創了歐洲最早的胰島素產業鏈。瑪麗亞很早就接受了胰島素治療，血糖控制得很好。1943年，69歲的瑪麗亞因乳腺癌去世，這時候他們的孩子才知道媽媽患有糖尿病已經有20多年了。

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