晚年的圣捷尔吉在实验室 | 图源：nfcr.org

 

导 读

 

历史上有这样一位传奇的科学家，他经历了两次世界大战，中途辍学应征入伍，在战场上对着自己的手臂开了一枪，为了科研而在欧洲各国四处 “流浪”，获得诺贝尔奖后又在二战中成为 “间谍”，并因此被德国纳粹追杀，东躲西藏的日子里也不忘科研……

 

这位传奇的人物便是生物化学家圣捷尔吉·阿尔伯特。除了科研，圣捷尔吉的一生都与政治紧密相关，他是士兵，是间谍，也是誉满学界的诺将得主。“科学到底是会将人类引向升华还是毁灭？我科学生涯的意义到底是什么？” 回顾自己的 “滚烫人生”，晚年的圣捷尔吉也陷入了对科学研究意义的深深怀疑之中……

 

撰文 | 孙睿晨

 

责编 | 王雨丹

圣捷尔吉·阿尔伯特，摄于1948年 | 图源：wikipedia.org

 

1 应征沙场

 

1893年9月，圣捷尔吉·阿尔伯特（Albert Szent-Györgyi）在奥匈帝国的布达佩斯出生。他的父亲是农场主，而他的母亲则来自于医学世家——圣捷尔吉的外公和舅舅都是布达佩斯大学的解剖学教授。

 

圣捷尔吉小时候并没有过人的天赋。小学时，他不爱读书，常常需要补习才能通过考试。青春期时，如突然开窍一般，他变得异常喜欢阅读，希望成为一名科学家。圣捷尔吉的舅舅对此很不以为意，认为自己的外甥天赋平庸，无法在科学领域有任何建树。随着圣捷尔吉在高中的成绩逐渐好转，这位舅舅对他的观点有所缓和。有一阵子，舅舅认为圣捷尔吉或许可以在美容医学有些作为；后来他又觉得圣捷尔吉或许也可以胜任（稍微难一点的）牙医的工作。

 

1911年，圣捷尔吉以高分考入布达佩斯大学的医学院。此时，舅舅不得不承认圣捷尔吉的能力，但他的态度仍然有所保留——他觉得这么多医学学科里，直肠科应该最适合圣捷尔吉。所以，当圣捷尔吉开始在舅舅的实验室里学习解剖时，他得到的第一个课题是研究肛门的上皮组织 [1]。

 

随着圣捷尔吉在组织解剖学上的技术日益进步，他终于逐渐对人体的具体解剖形态失去兴趣。大三时，他开始转而研究与人体各部分的功能更直接相关的生理学。

 

就在这时，第一次世界大战爆发了。

 

当时，奥匈帝国是世界大国之一，面积在欧洲排名第二（仅次于俄罗斯），并有着非常发达的机械制造业体系和军火制造业（仅次于美国与德国）。那时的奥匈帝国在政治、军事和外交上是德意志帝国坚定的盟国。1914年6月28日，奥匈帝国王储及其妻子被塞尔维亚的萨拉热窝刺客枪杀（史称 “萨拉热窝事件“）。随后，奥匈帝国和塞尔维亚的关系迅速恶化。

 

1914年7月28日，奥匈帝国向塞尔维亚宣战。第二天，俄国决定出兵援助塞尔维亚。

 

8月3-4日，德意志帝国先后向俄国、法国宣战，并入侵比利时。同时，英国向德国宣战。两天后，奥匈帝国向俄国宣战。

 

8月12日，英国向奥匈帝国宣战。第一次世界大战正式爆发。

 

一战期间，有着5800万人的奥匈帝国一共派了780万青壮年上战场。年仅21岁、还在读大三的圣捷尔吉就是其中的一员。

 

多年后，圣捷尔吉回忆道：“多少个世纪以来，应召入伍时，匈牙利人不会有任何犹豫（Centuries-old tradition told us Hungarians to ask no question when we were called upon to fight）。” [2]

 

圣捷尔吉在匈牙利军队服役期间，一直战斗在祖国与意大利和俄国交战的前线。尽管如此，持续几年的战争让圣捷尔吉愈发想回到科学研究的世界里。随着奥匈帝国在战争中节节败退，前线的圣捷尔吉意识到自己的国家胜算渺茫，继续顽抗抵抗下去毫无意义。后来，他在日记里写道：“努力活下去才是我为国家能做的最好的事（The best service I could do for my country was to stay alive）。” [2]

 

想明白这个问题之后的某一天，圣捷尔吉在前线悄悄用一只手举起枪，对着自己的另一只手臂打了一枪，并假装手臂是被敌军打伤的。手臂负伤后，他被奥匈帝国授予勇气银章，并被送回布达佩斯养伤。他因此得以回到校园完成剩余的大学学业。

 

1917年，24岁的圣捷尔吉大学毕业。同年，他与当时奥匈帝国邮政局长的女儿结婚。次年，圣捷尔吉的女儿出生。

 

毕业后，圣捷尔吉意识到比起治病救人，自己对基础科学更感兴趣。因此，他放弃了行医的计划，决意专心投身科学研究。

青年时期的圣捷尔吉 | 图源：famousbio.net

 

2 为科研 “流浪”

 

科学研究在当时的欧洲早已经不是一个门槛低的事业（“内卷” 严重）。只有医学本科学位的圣捷尔吉抱着一腔热血，带着家人踏上了为科研 “流浪” 的日子。他先后在多位教授的课题组里短暂地担任过助理研究员。

 

1918年，圣捷尔吉的第一站是药学家盖萨·曼斯菲尔德（Géza Mansfeld）的实验室，位于匈牙利布拉迪斯拉法的国立佩奇大学。当时正值一战结束，奥匈帝国所在的同盟国一方战败，同年，奥匈帝国解体。圣捷尔吉在实验室工作了几个月后，捷克斯洛伐克建国，根据《凡尔赛和约》，布拉迪斯拉法被并入新成立的捷克斯洛伐克。所以圣捷尔吉所在的实验室需要全部撤离，返回匈牙利共和国（匈牙利共和国为奥匈帝国瓦解后短暂成立的共和制政体）。于是，圣捷尔吉只好另谋下家。[2]

 

第二站。圣捷尔吉怀揣着不到一千英镑的现金，带着妻女来到捷克斯洛伐克的布拉格。在那里，圣捷尔吉跟着布拉格生理研究所的生理学家阿明·冯·切尔马克-赛塞内格（Armin von Tschermak-Seysenegg）学习了一阵电生理技术。

 

第三站。他携家人到达柏林，跟随柏林大学的生化学家莱昂诺尔·米凯利斯（Leonor Michaelis，酶促反应中米氏方程Michaelis-Menton Equation的两位发现者之一）学习。

 

第四站。为了进修物理化学，他在德国汉堡的热带卫生研究所（现为伯纳德诺赫特热带医学研究所）呆了两年。

 

1920年，结束了物理化学的学习之后，27岁的圣捷尔吉带着家人继续 “流浪”。第五站，他来到荷兰莱登大学的药理学系担任了一阵助理研究员。

 

第六站，1922年，他转到了荷兰格罗宁根大学（University of Groningen）的生理学家哈托格·雅各布·汉堡（Hartog Jacob Hamburger）教授的实验室，继续担任助理研究员。

 

在格宁根大学工作期间，圣捷尔吉开始研究生物氧化现象。当时学术界对于细胞呼吸的理解分为两派：一派认为氧的活化是细胞呼吸中最重要的特点，另一派则认为氢的活化更为重要。圣捷尔吉通过动物组织实验证明二者在细胞呼吸中都扮演着重要的作用 [2]。

 

圣捷尔吉坚信动物和植物在生物化学层面没有本质的区别，于是开始研究植物中的细胞呼吸现象。他在植物中首次发现了辅脱氢酶和多酚氧化醇，并且对一个常见的现象产生了好奇：土豆被切开后会迅速变黄，但柠檬被切开后却不会。他猜想柠檬可能含有一种物质，使得其不会与空气中的氧气产生反应而变黄。他进一步用实验证明了动物肾上腺组织中也存在这种还原物质，并且该还原物质在肾上腺组织中浓度较高 [2]。

 

很不巧的是，1924年汉堡教授去世了。来接班的课题组长是个心理学家。这位心理学家不仅对化学并不感冒，而且也不喜欢圣捷尔吉所研究的课题。圣捷尔吉坚持继续工作了一段时间之后，萌生退意。到1926年时，他已经准备好彻底放弃科研。他让妻子和女儿返回匈牙利，自己留下进行课题的收尾工作。

 

作为给自己告别科研的纪念，他报名参加了那一年在瑞典举办的国际生理学大会。大会上，剑桥大学的生物化学家霍普金斯教授（Fredrick Gowland Hopkins）作了主题致辞。有趣的是，霍普金斯教授在致辞演讲中三次提到了圣捷尔吉，并重点介绍了他的研究。惊讶不已的圣捷尔吉在会后鼓起勇气向霍普金斯教授自我介绍。霍普金斯教授在得知他的困难后，邀请他来自己的实验室读博士，并答应帮他争取奖学金 [2]。

大学毕业后，圣捷尔吉漫长的科研“流浪”之旅 | 图源：谷歌地图

 

3 “不知道是什么糖”

 

1927年，圣捷尔吉如愿获得了洛克菲勒奖学金，得以到霍布金斯教授的课题组攻读博士学位，此时他已经34岁。值得一提的是，在圣捷尔吉念博士的第三年时（1929年），霍普金斯教授因发现多种维生素而与同事克里斯蒂安·艾克曼（Christiaan Eijkman）一起获得了诺贝尔奖生理与医学奖。

 

读博士期间，圣捷尔吉的关注点只有一个：寻找他之前注意到的那种能抑制土豆变黄的神秘还原性物质。为了提取这个物质，他尝试了各种原材料。当时，他能够从橙子、柠檬、卷心菜，以及动物的肾上腺组织中提取出这种物质并形成结晶。但由于实验仪器的限制，他只知道这种物质与糖类有关系。

 

于是，他在论文投稿时，给这个物质起名为 “Ignose”，意为“不知道是什么糖” （Ignosco在拉丁语中为 “不知道”，而ose在英文中是糖类物质的后缀）。审阅他的论文的期刊编辑对此名表示反对。于是圣捷尔吉想了一个新名字：Godnose（大概可以翻译为：上帝知道是什么糖）。这个名字也遭到了否决。最后，因为该物质有六个碳原子，并且呈酸性，圣捷尔吉将其名名为：己糖醛酸（hexuronic acid）。[2-4]

 

那时圣捷尔吉还不知道，己糖醛酸还有另一个广为人知名字。

 

1929年，圣捷尔吉因成功分离己糖醛酸获得了博士学位。之后，他受邀到美国明尼苏达州的梅奥医院交流访学一年。访学期间，他受益于当地屠宰场丰富的肾上腺组织的供应，一口气提取出了25克己糖醛酸 [2]。

 

1932年，受匈牙利王国教育部长的邀请，离开故土14年的圣捷尔吉回到了祖国。此时，于1920年成立的匈牙利王国已经在摄政王霍尔蒂·米克洛什（Horthy Miklós）的领导下度过了10个春秋。他离开时，奥匈帝国方才解体，匈牙利共和国刚刚成立；他回来时，政体已又变更了两次。尽管如此，欧洲时局仍然动荡——圣捷尔吉回国一年后，希特勒被任命为德国总理，法西斯主义在匈牙利王国境内逐渐萌发。

 

圣捷尔吉开始位于匈牙利的塞格德大学（University of Szeged）任教，并继续研究己糖醛酸和生物氧化还原过程。他和同事发现，己糖醛酸其实就是大航海时代就被人们发现的 “神奇物质”：抗坏血酸，又名维生素C [5]。早在大航海时代，欧洲的船员们在航行中多发坏血病。后来有医生发现食用柠檬能防止航海人员患上坏血病，便认为柠檬中有一种抗坏血病的物质，但人们一直不知道这种物质到底是什么，于是给这个神秘物质取名为维生素C。

维生素C的化学式 | 图源：wikipedia.org

 

在塞格德大学，圣捷尔吉将之前在美国明尼苏达州提取的维生素C全部用完之后陷入了缺货危机。当时，塞格德盛产红辣椒。某一天晚饭时，家人在饭菜中加入了红辣椒。圣捷尔吉看着这道菜，突然意识到一件事：在剑桥的时候，自己曾经尝试用市面上能买到的所有蔬菜来提取维生素C，但唯独没有用红辣椒做过实验。于是，他饭也不吃了，拿上厨房里多余的红辣椒，直奔实验室。那天半夜，提取实验结束时，圣捷尔吉知道自己再也不用担心维生素C的供应了——红辣椒中的维生素C含量高达2mg/g，是自然界维生素C含量最多的蔬菜之一。

圣捷尔吉发现红辣椒中富含维生素C | 图源：pixabay.com

 

除维生素C以外，圣捷尔吉还带领团队发现了延胡索酸、生物类黄酮（曾被称为维生素P）的生物活性、C4二羧酸催化途径等多个细胞代谢中重要的化学反应，为日后三羧酸循环（TCA cycle）的发现奠定了重要基础。

 

1937年，44岁的圣捷尔吉因 “与生物燃烧过程的相关研究，尤其是关于维生素C与延胡索酸的催化作用” 而被授予诺贝尔生理学或医学奖。

圣捷尔吉 | 图源：nobelprize.org

 

4 九死一生的投稿

 

在科研上，圣捷尔吉是个异常谦虚的人。在做出维生素C和延胡索酸这样诺贝尔奖级别的工作之后，圣捷尔吉才感觉自己终于积攒了足够的经验，有资格去挑战一些更复杂的生物学问题：他决定研究肌肉是如何收缩的。

 

“在开始一项新的课题时，如果你不知道从何下手，那么就从重复前人的实验开始吧。” 这是圣捷尔吉一直遵循的信条之一。于是，他采用了一百年前威廉·屈内（Wilhelm Kuhne，德国生理学家，也是酶的命名者）的方法成功提取肌球蛋白，并且在此基础上对原方法进行改良，实现了肌动蛋白的提取 [6]。但这些丝状的肌动球蛋白（肌动蛋白与肌球蛋白）在试管中毫无动静，并不会自动产生收缩现象。

 

于是，圣捷尔吉和同事向肌动球蛋白加入煮沸过的肌肉提取液。结果令人兴奋：肌动球蛋白丝收缩了！这是人类第一次在体外复现肌动球蛋白的收缩现象，也是圣捷尔吉一生中最难忘的时刻。在此之后，圣捷尔吉的团队研究发现肌动球蛋白的收缩仅依赖于ATP（三磷酸腺苷，生物体内最直接的能量来源）以及部分离子。圣捷尔吉推断肌肉收缩是一种肌动球蛋白与ATP的相互作用。

 

圣捷尔吉研究肌肉收缩的课题时正值二十世纪三十年代末期，那时，匈牙利王国境内法西斯主义盛行。圣捷尔吉在回忆录中写道：“不是我选择搞政治，而是政治占领了我的生活。当书本被焚烧、我的犹太朋友们被行刑时，我不得不做出旗帜鲜明的选择，我选择向法西斯说不。（Politics came into our lives and when books were burned and my Jewish friends were prosecuted had to say “yes” or “no”.）” [2]他不仅帮助德国犹太科学家逃亡，还在学校里直接与四处挑衅的法西斯学生对峙。

 

1939年9月1日，第二次世界大战爆发。匈牙利王国受到来自纳粹德国的压力，于1940年加入轴心国。1941年，希特勒要求匈牙利王国支持德国对南斯拉夫的侵略，并承诺将一部分领土还给匈牙利。不久后，希特勒进一步要求匈牙利王国支援纳粹德国对苏联的侵略。在希特勒不断加码的要求下，匈牙利王国开始在私底下悄悄探索与同盟国合作的可能性，希望停战。

 

1943年，政府官员悄悄找到圣捷尔吉，希望他与在土耳其伊斯坦布尔的英美大使接洽，寻求同盟国的帮助。这是个危险的差事：第一，去土耳其的路上需要穿过被德国占领的领土；第二，当时的各国政要都知道伊斯坦布尔的间谍活动很活跃、谍报手段无奇不有。但圣捷尔吉仍然接下了这个任务，并想到了一个掩护的法子：去伊斯坦布尔做一场学术讲座。

 

在伊斯坦布尔，圣捷尔吉顺利地与英国军情五处（MI5）的领导碰了头，将匈牙利王国官员交代的停战意愿转达了给对方，并且与对方做了一份详细的行动计划。这份秘密计划很快就获得了英国政府的批准。

 

圣捷尔吉转达了信息后，便马上返回匈牙利。他以为自己的这次任务完成得很顺利，但德国间谍在这次行动中获得了圣捷尔吉所传达的信息。这个消息让希特勒非常愤怒，要求匈牙利把圣捷尔吉押送到德国。匈牙利王国政府为了安抚希特勒情绪，便将圣捷尔吉软禁在家。

 

圣捷尔吉想办法从家里逃了出来，开始四处潜逃。他的家人也受到了波及，不得不分开藏身。而匈牙利王国政府的行为并没有成功安抚希特勒。1944年3月，希特勒为了阻止匈牙利与同盟国签订停战协议，带领德国军队侵占了匈牙利。

1944年3月19日，纳粹德国侵占匈牙利 | 图源：kafkadesk.org

 

在潜逃期间，圣捷尔吉的学生们仍然每天在实验室进行肌动球蛋白的研究。圣捷尔吉偶尔也会突然在实验室出现，向学生们了解项目进展，然后又迅速消失。

 

逃亡的生活充满了惊险，圣捷尔吉做好了自己随时可能被杀的准备。其中一项准备是写完关于肌动球蛋白的研究的文稿。论文写好后，他打印了几百份，但却一直无法将论文送出匈牙利。在逃亡的过程中，他一度在位于布达佩斯的瑞典大使馆藏身。于是，他悄悄通过瑞典大使馆将论文寄给了Acta Physiologica Scandinavica 杂志（斯堪的纳维亚生理学学报）的一位主编朋友。[2,3]

 

不幸的是，这位朋友并不知道圣捷尔吉正在逃亡，也不知道他正好藏在瑞典大使馆内。他在收到手稿后向布达佩斯瑞典大使馆发了确认收信的电报：“请向位于布达佩斯的瑞典大使馆转达。”

 

这条电报被盖世太保（纳粹德国的秘密警察）发觉了，圣捷尔吉的行踪也随之暴露。当时他们已经四处追捕圣捷尔吉数月，于是当下决定要进入瑞典大使馆搜查。所幸，一位德国外交官向瑞典大使透露了这个消息。

 

情急之下，瑞典大使将圣捷尔吉藏在使馆的一辆豪华轿车的后备箱中，在最后关头驶离了使馆。圣捷尔吉又一次从纳粹的眼皮底下成功逃脱。在他们逃走没多久，盖世太保就闯入了使馆，并进行了覆巢破卵式搜索，整个使馆几乎被毁于一旦。

 

离开了瑞典大使馆后，圣捷尔吉不得不继续逃亡。1944年9月，苏联的军队进入了匈牙利境内。纳粹德国与苏联的军队为争夺布达佩斯进行了激烈的交火。期间，圣捷尔吉一直躲在一幢被轰炸过的废弃大楼里，直到苏联的外交部长派人把他从那里救出来。之后，苏联军队将圣捷尔吉和家人转移到了位于布达佩斯南部的苏联军队基地，圣捷尔吉和家人一直在此住到二战结束。

 

当战争结束后圣捷尔吉回到布达佩斯时，51岁的他成为了匈牙利的英雄（曾有传言圣捷尔吉可能会成为匈牙利的国家领导人）。随后，他关于肌动球蛋白的研究论文也得以成功发表，全文共116页。[7] 这是世界上首次关于含有肌球蛋白和肌动蛋白的蛋白丝能在体外实现收缩现象的报道。

 

5 移民美国

 

二战结束后，匈牙利王国宣布废除帝制，在苏联的帮助下建立匈牙利第二共和国。三年后，匈牙利第二共和国修宪，并改名为匈牙利人民共和国。

 

战后，圣捷尔吉回到了实验室继续开展研究。当时物资非常紧张，他实验室人员的温饱成为了问题。随着冷战局势逐渐恶化，他对苏联当局对于基础科学研究的冷漠态度逐渐感到失望，于是向多家美国大学发去申请，希望到美国的学校工作。但由于他在二战时期与苏联当局的密切联系，美国政府怀疑圣捷尔吉是苏联的间谍（虽然没有实质证据），这使他的教职工作申请困难重重。最终，由于美国政府的阻挠，圣捷尔吉没有获得教职工作机会。不过美国政府批准了他的绿卡申请，他得以移民美国。[3]

 

1947年，年过半百的圣捷尔吉终于在马萨诸塞州的海边小镇伍兹霍尔（Woods Hole）安顿下来，并在那里著名的海洋生物实验室（Marine Biological Laboratory）继续他的研究生涯。圣捷尔吉在那里牵头成立了肌肉研究所，继续对肌肉进行研究。海洋生物研究所以其针对青年科研人员的暑期交流研讨班而闻名于世界，有多达58名诺贝尔奖获得者曾在这里学习、工作过 [8]。圣捷尔吉加入海洋生物研究所后除了研究以外，也曾多年任教生理学的暑期研讨班，培养了许多学者。

晚年的圣捷尔吉在实验室 | 图源：nfcr.org

 

1954年，圣捷尔吉获得拉斯克医学研究奖。1956年，他被评为美国科学院院士。五十年代晚期，他又开始对癌症研究产生兴趣，并尝试将量子力学的原理应用到癌症的生物化学现象上。他提出了著名的自由基假说——即自由基可以引发癌症的假说。

 

1986年，他在伍兹霍尔去世，享年93岁。

 

尾 声

 

圣捷尔吉一生都与政治紧密相关，移民到美国后也不例外。六十年代，美苏冷战期间，他持续关注时政，对原子弹、越战等问题也积极发表过见解。

 

在回顾自己被政治事件所裹挟、塑造的一生时，晚年的圣捷尔吉躬身自问：“我总是陷入对科学研究意义的深深怀疑之中。我写了一抽屉那么多的关于政治与科学研究关系的论述文章，这些都是我为了理清自己的头绪而写的。我想借书写寻找答案：科学到底是会将人类引向升华还是毁灭？我科学生涯的意义到底是什么？（…I am troubled by grave doubts about the usefulness of scientific endeavor and have a whole drawer filled with treatises on politics and their relation to science, written for myself with the sole purpose of clarifying my mind, and finding an answer to the question: will science lead to the elevation or destruction of man, and has my scientific endeavor any sense?）” [2]

 

圣捷尔吉没有答案。

2011年9月16日，谷歌为纪念圣捷尔吉的贡献制作了独特的首页商标 | 图源：谷歌

 

参考资料

 

1.A Szent-Györgyi. Zur Anatomie und Histologie des Teguments der Analöffnung und des Rectum. Anatomische Hefte 49, 303-336 (1913)

 

2.Szent-Gyorgyi A. Lost in the twentieth century. Annu. Rev. Biochem.32:1-15 (1963)

 

3.Zimmer, Carl. Life’s Edge. Dutton, 2021

 

4.A Szent-Györgyi. Observations on the function of peroxidase systems and the chemistry of the adrenal cortex: Description of a new carbohydrate derivative. Biochemical Journal (1928).

 

5.JL Svirbely, A Szent-Györgyi. The chemical nature of vitamin C. Biochemical Journal (1932).

 

6.Kühne W, Untersuchungen über das Protoplasma und die Contractilität. Wilhelm Engelmann, Leipzig (1864)

 

7.Szent-Gyorgyi A. Studies on muscle. Acta Physiol. Scand. 25, Suppl 9: 1–116 (1945)

 

8.https://www.mbl.edu/nobels/ (Accessed 2021-08-30)