비타민은 어떻게 발견되었을까? 영양소 연구의 시작과 초기 과학
저는 비타민이라는 단어를 너무 오래 봐서, 이게 원래 어떻게 생겨난 말인지 별로 궁금해한 적이 없었습니다. 영양제 라벨에 항상 붙어 있으니 그냥 원래부터 있던 개념처럼 느껴졌던 건데요.
그런데 자료를 찾아보니 전혀 그렇지 않았습니다. 비타민은 18세기 괴혈병 임상시험에서 출발해, 19세기 각기병 연구를 거쳐, 1912년 폴란드 화학자 카지미르 풍크가 '비타민(vitamine)'이라는 이름을 처음 붙이면서 비로소 하나의 과학 개념으로 자리 잡았습니다. 지금부터 그 200년 가까운 시행착오의 과정을 시간순으로 짚어보겠습니다.
괴혈병과 오렌지 — 과학이 원인도 모른 채 답부터 찾은 사건
이야기는 뜻밖에도 '왜'를 모른 채 '무엇이 듣는지'부터 알아낸 사건에서 시작됩니다.
1747년, 영국 해군 군의관 제임스 린드는 군함 HMS 솔즈베리 호에서 괴혈병에 걸린 선원 12명을 여섯 그룹으로 나눠 각각 다른 처방을 줬습니다. 사과주 식초를 준 그룹도 있었고, 바닷물을 준 그룹도 있었습니다. 그런데 오렌지와 레몬을 먹은 두 선원만 눈에 띄게 회복됐습니다.
이게 역사상 최초의 대조 임상시험으로 꼽히는 실험입니다. 다만 이 결과가 실제 정책으로 이어지기까지는 반세기 가까이 걸렸습니다. 영국 해군이 레몬주스를 정식 배급품으로 채택한 게 1795년이었으니까요.
정작 오렌지 속에 무엇이 들어 있길래 괴혈병이 나았는지는 여전히 미지수였습니다. 1907년에야 노르웨이의 악셀 홀스트와 테오도르 프뢸리히가 기니피그로 괴혈병과 비슷한 증상을 인공적으로 재현하는 데 성공하면서, '특정 식이 성분의 결핍'이라는 방향으로 연구가 좁혀지기 시작했습니다. 실제로 비타민C라는 물질의 정체가 분자 수준까지 규명된 건 그로부터도 20여 년이 더 지난 1930년대였습니다.
백미가 문제였다 — 각기병이 알려준 또 다른 단서
비타민 이야기에서 괴혈병 못지않게 중요한 축이 각기병입니다. 그리고 이 축의 시작은 유럽이 아니라 아시아였습니다.
일본 해군 군의관 다카키 가네히로는 1883년 하와이 항해에서 승조원 376명 중 169명이 각기병에 걸리고 25명이 숨지는 일을 겪었습니다. 그는 백미 위주 식단을 의심해 보리·고기·우유·빵·채소를 포함한 새 식단을 청원했고, 1884년 같은 항로를 다시 항해했을 때는 각기병 환자가 333명 중 16명으로 크게 줄었습니다.
숫자만 보면 뚜렷한 성공이었습니다. 하지만 다카키 본인은 원인을 '단백질 부족'으로 잘못 짚었습니다. 결핍된 게 정확히 무엇인지는 아직 아무도 몰랐던 겁니다.
같은 시기 네덜란드 의사 크리스티안 에이크만은 정반대 방향에서 접근하고 있었습니다. 그는 자바에서 각기병을 일으키는 '세균'을 찾으려고 실험용 닭을 키우다가, 백미를 먹인 닭은 병에 걸리고 현미를 먹인 닭은 회복되는 현상을 우연히 관찰했습니다. 세균이 아니라 쌀겨 안의 어떤 물질이 병을 막아준다는 걸 처음으로 짚어낸 겁니다.
흥미로운 건 1929년 노벨 생리의학상이 에이크만에게 돌아간 이유입니다. 대중적으로는 "비타민B1을 발견해서"라고 알려져 있지만, 실제로는 물질 자체의 발견보다는 결핍병을 규명하는 새로운 조사 방식을 제시한 공로가 인정받았습니다.
'비타민'이라는 이름, 대체 어디서 온 걸까요?
'비타민'이라는 단어 자체는 한 사람의 발명품에 가깝습니다.
폴란드 출신 생화학자 카지미르 풍크는 에이크만의 논문에서 영감을 받아, 1911년 런던 리스터 연구소에서 쌀겨로부터 각기병을 예방하는 물질을 최초로 분리했습니다. 그는 이 물질이 질소를 포함한 아민(amine) 화합물이라고 판단해서, 생명을 뜻하는 라틴어 'vita'와 'amine'을 합쳐 vitamine(생명의 아민)이라는 이름을 만들었습니다.
그리고 1912년 논문에서 한 걸음 더 나아갑니다. 각기병뿐 아니라 괴혈병, 펠라그라, 구루병까지도 각각 서로 다른 특정 '비타민'의 결핍 때문이라는 가설을 내놓은 겁니다. 이게 오늘날 우리가 아는 '비타민 결핍병' 개념의 원형입니다.
정작 이 물질이 전부 질소 함유 아민은 아니라는 사실이 나중에 밝혀지면서, 1920년경 끝의 'e'가 빠지고 지금의 'vitamin'이 됐습니다. 이름은 틀렸지만 개념은 살아남은, 조금 특이한 사례입니다.
이론으로 완성한 사람 — 홉킨스의 '부속 식품 인자'
같은 시기, 영국 생화학자 프레더릭 가울랜드 홉킨스는 전혀 다른 방식으로 같은 결론에 다가가고 있었습니다.
그는 1912년 발표한 실험에서 순수하게 정제된 단백질·탄수화물·지방·미네랄·물만으로 만든 사료로는 쥐가 정상적으로 자라지 못한다는 걸 보여줬습니다. 여기서 그는 정상적인 식단에는 아직 정체가 밝혀지지 않은 미량의 필수 물질, 즉 부속 식품 인자가 반드시 필요하다고 제안했습니다.
풍크가 물질을 분리하고 이름을 붙였다면, 홉킨스는 그걸 뒷받침하는 이론적 골격을 세운 셈입니다. 그래서 1929년 노벨상은 에이크만과 홉킨스, 두 사람에게 함께 돌아갔습니다. 구체적 물질을 처음 분리한 사람이 아니라, 결핍병이라는 새로운 질병 개념과 그 조사 방법을 정립한 두 사람에게요.
비타민에 알파벳이 붙은 이유는 뭘까요?
비타민 A, B, C의 알파벳 이름은 발견 순서를 그대로 딴 것입니다. 미국 생화학자 엘머 맥컬럼은 동료 마거리트 데이비스와 함께 지방에 녹는 성장 필수 물질과, 쌀겨(수용성)에서 나온 각기병 예방 물질이 서로 다른 별개의 물질이라는 걸 구분해냈습니다. 그리고 지용성 물질을 비타민A, 수용성 물질을 비타민B라고 이름 붙였습니다. 이게 지금까지 이어지는 알파벳 순 명명법의 시작입니다.
이후 발견 순서대로 비타민C, 비타민D가 차례로 이름을 얻었습니다. 재미있는 예외도 하나 있는데, 비타민K는 알파벳 순서를 따른 게 아니라 혈액 응고를 뜻하는 스칸디나비아어·독일어 단어(Koagulation)의 앞글자를 따서 'K'가 됐습니다.
그리고 마지막으로 발견된 필수 비타민은 비타민B12로, 1948년의 일입니다. 그 이후로는 사람에게 필수적인 새로운 비타민이 추가로 발견되지 않고 있습니다.
결핍병이라는 발상, 지금 우리에게 남은 것
돌아보면 비타민의 발견은 어느 한 사람의 '유레카' 순간이 아니었습니다.
린드는 원인도 모른 채 답부터 찾았고, 다카키는 결핍 성분을 틀리게 짚으면서도 대규모 데이터를 남겼고, 에이크만은 물질을 분리하지 못한 채 현상만 관찰했습니다. 풍크가 이름을 붙이고 홉킨스가 이론을 세우고 나서야, 비로소 '영양소가 부족하면 병이 생긴다'는 지금은 당연한 발상이 하나의 과학으로 완성됐습니다.
비타민이라는 단어를 다음에 마주치면, 이 이름 뒤에 200년 가까운 시행착오가 쌓여 있다는 걸 한 번쯤 떠올려보셔도 좋을 것 같습니다. 원인 모를 병 앞에서 대조군을 나누고, 실패한 실험을 반복하고, 우연한 관찰을 놓치지 않았던 사람들 덕분에 오늘의 영양학이 있는 거니까요.
참고 자료
- Casimir Funk: His Discovery of the Vitamins and Their Deficiency Disorders — PubMed — 학술 논문(Annals of Nutrition and Metabolism)
- Christiaan Eijkman, Beriberi and Vitamin B1 — Nobel Prize 교육 자료 — 노벨상 공식 재단 자료
- The discovery of vitamin C — PubMed — 학술 논문
- Vitamin C: History and Timeline — Science Learning Hub — 뉴질랜드 공공 과학교육 기관 자료
- Why are vitamins named after letters? — National Geographic — 언론 심층 보도
- Frederick Gowland Hopkins — Wikipedia — 교차 확인용 백과사전 (원 논문: Feeding Experiments Illustrating the Importance of Accessory Factors in Normal Dietaries)
