在19世纪末和20世纪初，欧洲、北美一些工业化程度比较高的城市的小孩普遍骨骼畸形，得了佝偻病，例如，伦敦的小孩80%有不同程度的佝偻病。在1909年有一个医生解剖了221名夭折的婴儿，发现竟有214名患有佝偻病。佝偻病早在古罗马时期就已被希腊医生注意到了，但从未肆虐到这种程度。是什么原因导致的呢？有的说是因为饮食有问题，这是有证据的，当时有医生发现，如果给佝偻病患者服用鳕鱼肝油，就能治愈佝偻病，他们认为是油脂发挥了作用。有的则认为佝偻病是因为生活环境太恶劣导致的，例如“雾都”伦敦空气污染严重、见不到阳光。他们指出，那些贫穷的热带国家，饮食和卫生条件都比英国差，佝偻病反而罕见，可见充足的日晒能够预防佝偻病，可以通过晒太阳来预防和治疗佝偻病。
1919年，英国医生爱德华·梅兰比首次用动物实验系统地研究佝偻病的成因。当时已发现了维生素A、B1和C三种维生素，佝偻病会不会是缺乏其中的某种维生素导致的呢？梅兰比给患佝偻病的小狗喂富含维生素B1的酵母菌或富含维生素C的橙汁，都没有效果，但是喂富含维生素A的鳕鱼肝油、黄油或牛奶，则能预防佝偻病。梅兰比认为，佝偻病要么是因为缺乏维生素A，要么是缺乏分布与维生素A相似的某种东西引起的。1922年，曾发现维生素A的美国生化学家埃尔默·麦科勒姆用老鼠重复了梅兰比的实验。麦科勒知道，如果鱼肝油被氧化，其中的维生素A就会失效，不再具有预防维生素A缺乏症的作用，但是他发现氧化的鱼肝油仍然能够预防老鼠得佝偻病，这就证明了鱼肝油中含有一种新的维生素，这是被发现的第4种维生素，所以被叫做维生素D。
那么为什么晒太阳也能够预防佝偻病呢？1925年德国化学家阿道夫·温道斯证明了皮肤中的胆固醇在阳光的照射下能转化成维生素D，谜团得解。3年后，温道斯因此获得诺贝尔奖。但这个转化机理，到了1973年才搞得比较清楚。我们现在知道，阳光中的紫外线能把皮肤中的7-脱氢胆固醇转化成胆骨化醇（维生素D3），胆骨化醇由血液送到肝脏，在那里转化成骨化二醇，之后骨化二醇在肾脏转化成骨化三醇。骨化三醇与维生素D受体结合，控制着小肠对钙的吸收，并维持血液中的钙、磷平衡，因此对骨质健康至关重要。
不仅人，其他动物也能自己合成维生素D，包括长羽毛的鸟类和长毛发的哺乳动物。你可能觉得奇怪，羽毛、毛发能够阻挡阳光，皮肤还怎么合成维生素D呢？这些动物分泌油脂到羽毛、毛发上，油脂里的胆固醇在阳光作用下生成维生素D，然后它们通过梳理羽毛、毛发，把维生素D吃了下去。人的祖先号称是“裸猿”，又是生活在阳光充足的热带非洲，本来是不必担心维生素D不足的。等人类迁徙到阳光不那么充足的北方，维生素D缺乏症才成为严重的威胁，在自然选择的作用下，北方人群的肤色渐渐变浅，以便能充分吸取阳光合成维生素D。等到人类穿上了衣服，维生素D缺乏症才又变成了一大威胁。
既然人类能够自身合成维生素D，严格地说它不是维生素。但是这种合成需要阳光的参与，而且只限于阳光中特定波段的紫外线（UVB），如果阳光是透过玻璃射进来的，或者使用了防晒霜，就无法合成。如果不使用防晒霜去晒太阳，又增加了患皮肤癌的风险。所以医学界并不建议通过晒太阳来预防维生素D缺乏症，而是把维生素D当成真的维生素，通过饮食来补充。那么每天应该补充多少维生素D呢？美国医学科学院原先的建议是，从婴儿开始，每天应补充200国际单位（IU，相当于5微克）维生素D，一直到50岁以后加倍（400 IU），71岁以后补充600 IU。2011年美国医学科学院把这个标准提高了，改为0～12个月婴儿每天补充400 IU，1～70岁补充600 IU，71岁以后补充800 IU。富含维生素D的食物种类不多，只有多脂鱼类、全脂牛奶、鸡蛋、某些种类的蘑菇等，保险的做法是吃维生素D强化食品和口服维生素D制剂，尤其是母乳喂养的婴儿，因为母乳中几乎不含维生素D，一定要补充维生素D制剂（配方奶粉已添加了维生素D，根据情况决定是否需要补充维生素D和补充的量）。
但是即便如此，很多生物医学专家仍批评美国医学科学院把维生素D摄入推荐量定得太低。这个摄入量足以预防佝偻病和成年人的软骨症，但是是否足以维持骨质健康？维生素D除了对骨质健康至关重要外，在免疫等方面也起到重要作用，那么这个摄入量是否有助于预防慢性病？很多人相信，摄入大剂量的维生素D能够预防骨质疏松、癌症、心血管疾病、多发性硬化症等多种疾病，但是临床试验的结果还不能得出确切的结论，争议很大。比较被认可的一个结论是，每天口服700～1000 IU维生素D的老人，跌倒的风险要比口服安慰剂的低，但2014年4月发表的一份分析报告称，改用新的统计方法发现，老人服用维生素D降低跌倒的风险并不明显。
维生素D是一种脂溶性维生素，如果从饮食中摄入太多，会在体内积蓄，能导致血钙过多等不良反应。如果是人体自己合成维生素D是没有这方面的担忧的，因为一旦维生素D合成过量，人体会将其销毁，不用担心因为晒太阳晒得太久导致维生素D中毒。但是从饮食特别是制剂摄入维生素D就有这方面的危险。那么维生素D摄入的上限应该是多少呢？美国医学科学院原来定的上限是0～12个月婴儿上限1000 IU，1岁以后上限2000 IU，后来改成0～6个月1000 IU，6～12个月1500 IU，1～3岁2000 IU，4～8岁3000 IU，9岁以后4000 IU。但是还是有生物医学专家批评这个上限定得太低，认为要到10000 IU才有风险，美国内分泌协会给成年人定的上限就是10000 IU。维生素D的益处和风险，大概是维生素中争论最多的，关于它，还有很多谜有待破解。
方舟子，科普作家。本名方是民，1995年获美国密歇根州立大学生物化学博士学位，中文互联网先驱者，创办并主持中文最早的文学网络期刊《新语丝》。
