簡介
一又四分之一世紀之前，拉瓦錫用實驗證明了燃燒的本質，並提出呼吸同燃燒相仿是一種需要利用空氣中的自由氧進行的氧化作用。從此，呼吸這個問題就具備了現代的色彩。後來，發現了氧是由血紅蛋帶入細胞的，但是，氧在細胞中起什麼作用呢？關於這個問題的詳細情況當時並不清楚。 1923年華伯發明了一種用以製備仍然呼吸著的活組織之薄切片的方法，並通過小型長頸瓶中的壓力的降低來測量組織對氧的吸收。長頸瓶中壓力降低是由一個與它相連的U形液面之變化測定的。二氧化碳由長頸瓶中一個盛有鹼性溶液的小池加以吸收。這樣的華伯測壓計（其上接有華伯長頸瓶）是研究呼吸作用的一種有力工具。華伯通過1925年及後來的研究，開始推測有一組被稱為細胞色素的酶，參與了細胞中發生的一些化學反應，這些反應消耗了細胞中的氧。大約在三十年前，由於這些酶有吸收光的作用而已經被發現。華伯觀察到一氧化碳分子會把自身同細胞色素含有鐵原子。最後的確證實了細胞色素含有亞鐵血紅素基團，其類型與血紅蛋白中的相仿。血紅蛋白的亞鐵血紅素基團將氧載入細胞，而細胞色素的亞鐵血紅素基團則起著抓取氧並使之工作的作用；細胞色素的亞鐵血紅素基團蛋白質和作為血紅蛋白的組成部分的亞鐵血紅素基團蛋白質是完全不同的。由於對呼吸機制細節的深入研究，華伯獲得了1931年醫學和生理學諾貝爾獎。然而還存在這樣的問題，即當氧被“投入工作”時，氧究竟作些什麼。後來終於知道：消化後所吸收的小分子（例如葡萄糖、脂肪酸）失去了氫原子；每次失去兩個氫原子，這些氫原子就和氧原子結合成水。某些生物化學家（其中有維蘭德相信，上述脫氫作用是關鍵性反應，它們受到酶的催化；而氧的作用是頗為微小的。華伯則堅持認為氧受到酶的激活。氧和氫兩者猶如荷馬史詩中的戰鬥那樣，雙方均取得了勝利，因為雙方都是對的。酶對脫氫和氧化兩者均有控制作用。二十世紀三十年代，華伯繼續研究了脫氧作用。例如他分離出一種黃素酶，除了蛋白質之外，黃素酶還含有一個分子團，而且終於證明了這一分子團與某種維生素十分相似。華伯還研究了輔酶I（哈登的輔酶），並協助證明了輔酶I實際上與另一種維生素相似，這種維生素就是戈耳德伯格的P-P因子。二十世紀三十年代結束之前，這種研究工作曾協助闡明了一些維生素的實際功能。這樣，維生素就不再僅僅是食物中神秘而痕量的必需物質了。而在此以前，即從艾克曼開始的整個三十年里，維生素一直被認為是一種神秘的物質。維生素是酶的組分，是控制重要的新陳代謝作用的催化劑的一部分。華伯決心把自己研究呼吸作用的方法套用於攻克癌症。在郭霍發展巴斯德關於致病的微生物理論之全盛時期，人們相信一切疾病，包括癌症都是由病菌引起的。在霍普金斯提出了維生素提出了維生素概念和斯塔林提出了激素的概念之後，人們逐漸認識到，機體的化學過程（換言之，機體的新陳代謝作用）的機制，如果有缺陷或不足之處，而又沒有從外界獲得補助的話，也可能引起嚴重的疾病。由於未能發現會引起癌症的病菌，又因為癌症似乎並不是傳染的，因此在二十世紀開始的幾十年中形成了一種觀點，認為癌症也是一種代謝疾病。誠然，勞斯找到過一種腫瘤病毒，但甚至他也不太敢把“病毒”與癌症聯繫在一起。華伯研究了癌組織的呼吸機制，並把它同正常組織的呼吸機制相比較，結果發現癌組織所吸收的氧明顯地減少。機體的組織能吸收由物質脫氫所得到的能量，而不利用分子氧。這是一種低效能的吸取能量的方式，而且只是在不能充分供應氧氣量的情況下的一種臨時性手段，比如當肌肉在強勞動時就會出現這種情況。這樣的無氧呼吸，稱為糖原酵解作用；在半個多世紀以前，巴斯德已在酵母中發現這種無氧呼吸了。因此癌組織的糖原酵解作用比正常組織要強得多。華伯在癌症方面的成果使他能在納粹德國倖存下來，儘管實際上他是一個有猶太血統的人。1941年他被免職，不過希特勒（希特勒當時害怕可能患喉癌）親自安排他回到研究癌症的崗位上。然而，1944年，當他可能被提名為第二次諾貝爾獎獲得者時，卻失去了機會，因為當時納粹的政策是禁止德國人接受諾貝爾獎。不幸的是，華伯的發現未能導致對癌症的突破，自從他發現以來的約三十年間，關於癌細胞的有鑑別性的代謝模式，並無什麼有意義的發現。事實上，甚至當癌症與病毒的關係已由比特納等人描繪出更為清晰輪廓時，癌症之起因問題卻變得越來越令人迷惑不解了。
