דוקטור ויטמין

על כל מדף רענן ברשתות הפארם אפשר היום למצוא ויטמינים, מ-A ועד E ואפילו K. אך לא כך היה מאז ומתמיד. לפני פחות מ-200 שנים האמינו כי תזונה בריאה ומאוזנת היא כזו שמורכבת מכל אבות המזון, בלי לדעת מדוע זה כך. היום אנחנו יודעים שוויטמינים הם מרכיב חיוני בתזונה, וחסכים בוויטמינים השונים יכולים להוביל לתסמונות ומחלות רבות, בהן אנמיה, עיוורון לילה, מחלות עור, בעיות פוריות ועוד. אחד החלוצים במחקר התזונה שהוביל לגילוי הוויטמינים וחשיבותם היה אלמר ורנר מקולום (McCollum), שכבר בינקותו למד על ההשלכות ההרסניות של היעדרם.

ויטמינים הם חומרים אורגניים הנחוצים לנו בכמויות מזעריות, שהגוף שלנו לא יכול לייצר בעצמו (במידה המספקת). כדי להגיע לצריכה המתאימה עלינו לאכול מזונות המכילים אותם, או להיעזר בתוספי תזונה. הוויטמינים חיוניים כדי לסייע לגדילה ולהתפתחות של הגוף, עוד בשלב העוברי: העובר מתחיל להתפתח מחומרי המזון שהוא סופג בתנאי שהוויטמינים הנחוצים נוכחים בתהליך.

גם בסיום התפתחות הגוף, הוויטמינים נותרים חיוניים לתפקוד בריא של תאים, רקמות ואיברים בגופנו. הם מסייעים בהפקת אנרגיה מהמזון שאנו אוכלים, דרך עיבוד של חלבונים, פחמימות ושומנים, והכרחיים לתהליך הנשימה התאית, במהלכו מיוצרת אנרגיה זמינה (ATP) מחומרי המזון שבתא.

את רוב הוויטמינים אפשר לצרוך באמצעות מזון, וכמה מהם מושגים באמצעים אחרים. ויטמין K למשל מיוצר על ידי מיקרואורגניזמים במעיים, ונגזרת מסוימת של ויטמין D מיוצרת בעור כאשר אנו נחשפים לקרינת השמש (ליתר דיוק לקרינה העל-סגולה). 

סוד קליפות התפוחים

מקולום נולד ב-3 במרץ 1879 בקנזס, ארצות הברית להורים חסרי השכלה שעסקו בחקלאות. בגיל שבעה חודשים אמו גמלה אותו מיניקה באמצעות מחית תפוחי אדמה וחלב מורתח שלא הזינו אותו כראוי, והוא חלה בצפדינה, המאופיינת בבעיות עור, דימומים בחניכיים והידרדרות כללית במצב הגופני. מצבו החריף עד שיום אחד אמו קילפה תפוחים, ומקולום החל למצוץ את הקליפות. למחרת הוא חש טוב יותר, ואמו המשיכה להאכיל אותו בקליפות התפוחים. בחודשים שלאחר מכן היא האכילה אותו בפירות וירקות נוספים, והוא התאושש מהמחלה, אף שהיא הותירה נזק בשיניו.

שנים לאחר מכן יתגלה כי הגורם למחלת הצפדינה הוא מחסור בוויטמין C, שנחוץ ליצירת קולגן – החלבון המאפשר יצירת רקמות ועצמות יציבות, ושומר על נימי הדם והשיניים. קליפות התפוח מכילות את הוויטמין שמקולום היה זקוק לו.

מקולום גדל עם ארבעה אחים, והוריהם היו נחושים להקנות להם את ההשכלה שהם עצמם לא זכו לה. כשהיה בן 17 עברה המשפחה להתגורר בחווה גדולה יותר, סמוך לאוניברסיטת קנזס, והוא ניסה את מזלו בבחינות הכניסה. הוא לא עבר אותן, אך התקבל בכל זאת, לפנים משורת הדין, על בסיס תשוקתו לקריאת ספרים ושירה.

הוא סיים לימודי תואר ראשון בכימיה אורגנית ב-1903, וקיבל את תואר המוסמך שנה לאחר מכן. הוא זכה במלגה יוקרתית ללימודי דוקטורט באוניברסיטת ייל, וסיים את לימודיו תוך שנתיים בלבד. מקולום נשאר בייל להשתלמות של שנה נוספת וחקר את ההרכב החלבוני של צמחים. אחד מהמנחים שלו השיג לו משרה באוניברסיטת ויסקונסין-מדיסון, כמרצה בכימיה חקלאית.

ניסוי הדגן הבודד

ב-1907 הצטרף מקולום לניסוי שהובילו ראש המחלקה לכימיה סטיבן בבקוק ועמיתו אדווין ב. הארט בוויסקונסין. הניסוי נועד לחקור את השפעת התזונה של פרות על בריאותן ותפוקת החלב שלהן. 16 פרות חולקו לארבע קבוצות וכל קבוצה קילה כמויות זהות של אותם חלבונים, פחמימות, שומנים וקלוריות, אך ממקורות שונים: חיטה בלבד, שיבולת שועל בלבד, תירס בלבד, או שילוב של שלושת הדגנים. שנה לאחר תחילת הניסוי, רק הקבוצה שניזונה מתירס בלבד שגשגה, בעוד שהפרות האחרות היו חלשות, התקשו להעמיד צאצאים וגוועו, כאשר מצבה של הקבוצה שניזונה מחיטה היה הגרוע ביותר. כאשר החליפו את התזונה של הפרות החלשות לתירס, הן התאוששו לחלוטין, וכאשר הזינו את קבוצת התירס בחיטה, מצב הפרות הידרדר משמעותית. השלושה פרסמו את התוצאות ב-1911, אך לא ידעו להסביר מה הביא להן, כלומר מהו המרכיב בתירס שהכרחי לבריאות הפרות. 

התקבל לאוניברסיטה בזכות אהבת הספרות, ושינה לנצח את התזונה. מקולום. למעלה: כמוסות שמן דגים | מקור: ויקיפדיה, Shutterstock

מושבת החולדות החלוצית והוויטמין הראשון

מקולום החל לפתח עניין רב בתזונה ורכש סדרה של 37 כרכים בנושא תזונה של בעלי חיים שפרסם החוקר ריצ׳ארד מאלי. הוא קרא על 13 ניסויים שנעשו בין 1873 ל-1906 על חיות קטנות, כך שהמזון שלהם היה מצומצם ומוגבל לסוג מסוים. בכל המקרים החיות מתו תוך שבועות קצרים ולא הצליחו להעמיד צאצאים. מקולום היה נחוש לגלות את המרכיב חסר בדיאטות הללו, והחליט לשם כך לערוך ניסויים בחולדות. בתחילה הוא לכד כמה חולדות באסם בעזרת אחיו, אך הן היו פרועות ואלימות מדי. בהמשך הוא רכש חולדות מבויתות מחנות חיות, וב-1908 החל לגדל את מושבת החולדות הראשונה בארצות הברית למטרת מחקר בנושא תזונה.

לניסוי התלוותה אליו מרגריט דייויס, עקרת בית שהפכה לסטודנטית לביוכימיה. תזונת החולדות כללה קזאין (סוג של חלבון הנמצא בגבינות), פחמימות, אגר (ג'ל סוכר), ותערובת מלחים. בחלק מהחולדות הם החליפו את הפחמימות בשומן חזיר או שמן זית. החולדות גדלו באופן נורמלי בין 70 ל-120 ימים, ואז התפתחותן נעצרה. למראית עין הן היו בריאות, מלבד העובדה שהנקבות לא הצליחו לייצר מספיק חלב כדי להניק את הצאצאים שלהן. הוספה של תמציות ביצים או חמאה לדיאטה של החולדות הביאה לגדילה מחודשת ונורמלית שלהן.

מקולום ודייויס הסיקו שהחולדות יפסיקו את גדילתן ללא מרכיב כלשהו הקיים בביצים ובחמאה, ושהמרכיב הזה חיוני כדי לסייע לגדילה לפרקי זמן ממושכים. הם זיהו את המרכיב הזה גם בעלי אספסת ובאיברים פנימיים של בעלי חיים. מקולום קרא לרכיב הזה "פקטור A", ומאוחר יותר הוא נקרא ויטמין A. הוא ודייויס פרסמו את הממצאים ב-1913.

ויטמין B

בשנים שלאחר מכן ניסו חוקרים לגלות את המקור למחלת הבֶּרִיבֶּרִי, שפוגעת במערכת העצבים ומאופיינת בחולשה, עצבנות, חוסר תיאבון, כאבי שרירים ועוד. ברוח התקופה וגילוייו של לואי פסטר, סברו חוקרים רבים שהיא נגרמת מחיידק, אך מקולום חשב אחרת. המחלה התגלתה לראשונה אצל ימאים שניזונו מאורז מקולף במשך הפלגות ממושכות, והוא היה משוכנע שהמחלה נגרמת מחסך תזונתי. ואכן, ב-1915 מצאו דייויס ומקולום שהחומר שקבוצת חוקרים זיהתה כמונע את המחלה הוא התוסף התזונתי שהם קראו לו "מסיס-במים B", חומר שהם עצמם גילו בניסוייהם בחולדות. לימים קיבל החומר את השם ויטמין B1.

במהלך 2003 שיווקה חברת רמדיה, במה שנודע היום כ"פרשת רמדיה", תחליפי חלב צמחיים שהופקו מסויה, ולא הכילו כמות מספקת של אותו ויטמין 1B, מה שהוביל למותם של ארבעה תינוקות כתוצאה ממחלת בֶּרִיבֶּרִי, ולפגיעה מוחית בלתי הפיכה אצל מרבית התינוקות האחרים.

ויטמין D

ב-1917 התמנה מקולום לפרופסור באוניברסיטת ג'ון הופקינס. בשנים שלאחר מכן הוא גילה שבאמצעות דיאטה אפשר לגרום למחלת הרככת בחולדות. מחלה זו מתבטאת בעצמות שאינן מתקשות די הצורך ונוטות להיות רכות ולהתעקם. דיאטה שכללה דגנים בלבד הובילה להתפתחות המחלה בחולדות. מבין 300 דיאטות שונות, מצא מקולום שהוספה של שמן דגים (ספציפית, שמן כבד דג קוד) מנעה את התפתחות המחלה ואף הביאה להחלמה בחולדות החולות. הוא חימם את השמן כך שהביא להרס בלתי הפיך של הוויטמין A שבו, כדי לבחון אם יש מרכיב נוסף בשמן שמסייע למניעת המחלה. הוא גילה שכן, וקרא למרכיב ויטמין D.

ב-1944 עזב מקולום את האקדמיה וכתב שני ספרים, "ההיסטוריה של התזונה" והאוטוביוגרפיה "מנער חווה בקנזס למדען".

ב-1907 נישא לקונסטנס קארות׳, והיו להם חמישה ילדים. הם התגרשו וב-1945 הוא נישא לג'יי ארנסטין בקר, תזונאית ושותפה לכתיבת ספריו.

מקולום מת ב-15 בנובמבר ב-1967 בגיל 88. לפני מותו הוא אמר "חייתי חיים נעימים באופן מיוחד, ואני אסיר תודה".