走进叶绿素的奇妙世界

走进叶绿素的奇妙世界

爱因斯坦，是世界上最有名的物理学家。他所创立的相对论，是科学发展史上的一个重要里程碑。而才华不亚于爱因斯坦的德国有机化学家理查德·威尔斯泰特，知道他的人也许就不多了。

1872年8月13日威尔斯泰特出生在德国的卡尔斯鲁。自幼就喜欢独自到城外的林地里玩。因为别人家的孩子总是欺负他，用不堪入耳的话对他进行谩骂，向他扔石头，军人的孩子更是凶狠。

威尔斯泰特

威尔斯泰特是犹太人，所以他不得不忍受各种侮辱，听任折磨而尽量不刺激任何人和不让人注意。在学校里，教师们也不怎么注意他。在班级上，同学们都是按照字母的顺序排座位的，唯独威尔斯泰特总是坐在最后一个位子上。老师们的目光很少注意到那里，对他们来说，威尔斯泰特似乎并不存在。可是，这种环境却使他养成了顽强的性格，尽管老师没有把他放在眼里，但是，他自己却对学习特别专心、用功，而且还有独特的兴趣。在他的房间里放着几只木箱，里面装着他的珍藏品，对别人说来，这都是极其普通的东西，然而，对威尔斯泰特来说，却是宝贝。他特别珍惜他8岁那年收到的一件礼物——马丁斯写的一本《博物志》。后来，他读到罗斯科和肖莱马编写的化学教科书时，对化学发生了兴趣。

路易港

1890年秋天，威尔斯泰特考入慕尼黑工业学院，受到著名化学家米勒、拜耳、艾因霍恩等影响，开始从事有机化学的研究。26岁时，他发现了一些植物中存在的含氮有机碱的化学组成。三年后，他又研究出人工制造这些植物碱的化学方法，引起了化学界的震动。1901年，被提升为教授。

1901年夏，威尔斯泰特应邀参观路易港。路易港的巴登苯胺和制碱工业公司主要生产染料、化学制品等。这次参观对于威尔斯泰特来说等于上了一堂很好的化学课，在这里，他通过实践看到，怎样把一个化学反应实现工业化生产。在这个过程中会出现许多原来在实验室里完全没有考虑到的重大问题。例如，在实验室的条件下，每进行一次新的合成试验时，都要测定产率，但却很少要求测定的精确度达到1%。在生产中，1%却意味着几十吨的物资，意味着成千马克的利润。在路易港的实验室里，威尔斯泰特接触到不少他当时全然不懂的另外一些问题。

公司的染料专家尤利乌斯博士说道：“我们至今没有弄清楚，物质的颜色是怎样产生的。现在有一种理论认为，凡是带颜色的物质，在其分子中皆含有双键，而且分子中双键的数目越多，物质的颜色就越深。另一方面还有人认为，在分子中存在某些原子团，同样也是物体显色的原因。”

“是的，这就是所谓的生色团。”威尔斯泰特打断了尤利乌斯的话。

“可是，生色团又怎样影响着物质颜色的变化呢？我们能否预先就知道，在某个化合物里，需要含有什么样的生色团，才能使它具有相应的颜色呢？而对于这个问题，目前我们还无法作出解答。”

新的学年开始了，工作特别紧张。威尔斯泰特不愿意放弃对生物碱的研究工作，可是，一些新的问题又等待着他去解决。应当合成一些在分子中含有双链的化合物，以便确定，物质具有颜色是不是由于分子中存在双键的缘故。经过几年的努力，他终于发现了从煤焦油中提取出来的苯胺染料的化学组成，并完成了一系列的重要发现。接着，他又向新的高峰进军，开始研究叶绿素的化学结构。

18世纪以后，科学家发现绿叶能够捕捉阳光和贮藏阳光。1771年8月18日，英国化学家普利斯特里把薄荷的枝叶放在玻璃罩下面，事先在里边点燃了一支小蜡烛。这时蜡烛的光焰没有熄灭，同时放进去的一只老鼠也没有被闷死。过了些时候，罩子里面的蜡烛突然变得更亮了，那只老鼠也活蹦乱跳地跑来跑去。这说明薄荷澄清了污浊空气，就是我们现在所说的二氧化碳气体。

普利斯特里通过各种实验，发现一种奇怪的现象：薄荷有时也能加快蜡烛的熄灭。这是什么原因呢？他始终没有弄清其中的奥妙。几年以后，荷兰人英根古士得出结论：在光亮下，植物会使空气清新；在黑暗处，植物和动物一样，由于呼吸会使空气变得污浊。

两年后，日内瓦的一位牧师约翰·谢内别在自己的小书房里，摆满了各种奇形怪状的石块、假鸟、假兽和栽种秧苗的盆罐，盆中放有几根玻璃管，透过玻璃管，可以看见有浸在水里的植物嫩枝。有一次，他好奇地拿起一根小管子，把气吹进水里，再看水中那碧绿的嫩枝：啊！珍珠满布在枝叶的周围。这究竟是什么呢？这个发现引起了牧师的兴趣。他小心翼翼地把这些银色的气泡统统收集起来，然后把冒烟的干木柴放在新找到的气体中，突然火花迸发，木柴一下子就燃烧起来，这难道不就是新鲜空气，或者说就是氧气吗？

当时很多人都不相信这个事实。他们认为，空气里的二氧化碳总共不过0．5%，哪里来的二氧化碳去供应植物呢？这似乎是难以置信的。19世纪40年代，这个秘密才被彻底揭开：植物分解空气中的二氧化碳，取得构成本身躯体的基本物质——碳，同时放出氧，游离到大气中间。人和整个动物界一样，其食物的不断供应都是由植物界输送来的，更正确地说，是从绿色植物输送来的。绿色植物为了自身，也为了大地上整个动物界而制造着食物，当太阳照耀的时候，在绿色植物的内部，每时每刻都在完成当时世界上所有化学家在实验室里难以实现的事情：从自然界的最简单的无机物质中构成有机物的躯体。

叶绿体内膜的立体结构

植物不仅供给人类食物，还供给所有人氧气。如果没有不断输出氧气的绿色植物，空气中就不会有氧气。我们呼吸的时候，动物呼吸的时候，在燃烧的时候，所有氧化物形成的时候……氧都在被不断消耗着。如果植物绝迹，那就没有什么东西来补充氧的储藏量了，那么，地球就会变成一个覆盖着窒息气层、死气沉沉的行星。这种窒息气层，远在地球上面还未出现生物，绿色植物还没有以它精细的工作来创造出我们的“呼吸环境”——大气时，曾经一度围绕着地球。

叶绿素

这个神秘过程的起点就是光合作用，而光合作用正是依靠绿色植物中的叶绿素。叶绿素是一种多么奇妙的物质啊！威尔斯泰特所选取的，正是这一高难度的课题。经过20多年的艰苦研究，威尔斯泰特发现在绿叶细胞中以3∶1的量存在的叶绿素a及b，都是镁的络合物，属于卟啉系化合物，从而彻底揭示了它的化学结构。

威尔斯泰特以科学的力量雄辩地证明了万物不是上帝创造的，驳斥了唯心主义和宗教主义的谬论，并为有机化学开创了崭新的篇章。因而，他于1915年获得了科学最高奖——诺贝尔化学奖。

威尔斯泰特于1912年荣任德国最高学府——德皇威廉研究所所长。1916年，贝耶尔教授病倒后，威尔斯泰特遵照师长的嘱咐，放弃了荣誉和高薪，回到慕尼黑母校继任贝耶尔教授的职位。正当他事业如火如荼的时候，遭到希特勒政权的破坏，不幸于1942年8月3日在流亡中去世。

书犹药也，善读之可以医愚。

——刘向