再伟大的科学家也是人,“他们也会受欲望、虚荣心和恐惧所支配。当后人们仰望着他们立起的丰碑时,很少有人会知道他们曾经的焦虑和挣扎”。青霉素的诞生历程,生动地演绎了四位科学家之间的爱恨情仇。
青霉素被认为是20世纪最伟大的发明之一,但它从一个科学现象成为真正能治病救人的特效药,并不简单。从弗莱明,到弗洛里、钱恩、希特利,4名科学家轮番上阵,他们都为青霉素的诞生做出巨大的贡献!他们抛开恩怨的合作,开创了抗菌素时代,人类的平均寿命因此而延长了10年!弗莱明
撰文
金淘沙炼
01前言数年前在《纽约客》上刊登了一幅漫画。画中两个史前人在讨论:“有些事儿不大对劲儿——我们的空气是干净的,我们喝的水是无污染的矿泉水,我们每天都锻炼,我们吃的食物都是有机的和野生的。但是我们没人能活过30岁。”
CartoonbyAlexGregoryfor"TheNewYorker"
这幅漫画让人发笑也令人思考。是呀,我们该如何解释原始人提出的疑问呢?是什么样的变化使现代人的寿命远超过去呢?我脑海里首先跳出来的一个词是"抗生素"。
我们经常读到网络流行的穿越小说:生活在现代社会的男主角或女主角因为一起事故穿越到古代。凭借着现代人的意识、知识和技能,他(她)占尽优势,呼风唤雨,闯出一片天地。但是如果真有穿越的可能,大部分回古代的人可能结局并不美好。除非他(她)带一些青霉素回去,轻微的外伤引起的感染或一场瘟疫就可能让主角一命呜呼。而且这种结局的几率还不低:唐代人的平均寿命为27岁;宋代人稍微好一些,但也只有30岁。
远的不说,年前的第一次世界大战中,死于伤口感染的士兵数远远高于在战场上阵亡的人数。感染致死的主要原因有破伤风、菌血症、败血症、链球菌和产气荚膜梭菌引起的坏疽。在年前,人类对第一杀手细菌感染束手无策:肺结核、肺炎、瘟疫、霍乱、脑膜炎……我们人类每天的日常生活都是一场冒险。一旦得了由于擦伤或咬伤而引起的皮肤感染,平均9个人中有1个会失去生命;感染上肺炎后,10人中有3人会丧命;生孩子的过程对所有母亲来说都是一个*门关,仅感染引起的死亡率就高达二百分之一。
但时隔20年,到了第二次世界大战,这种状况就大为改观。这20年发生了什么?答案是抗生素的发现。先是德国拜耳公司的科学家多马克(GerhardDomagk)为首的团队研发的磺胺药,接着是英国研发出的青霉素(penicillin,又译成盘尼西林)。二战结束后,世界进入了一个抗生素的*金时代:链霉素、头孢菌素、四环素、氯霉素等相继上市。
磺胺药是人类第一个用化学合成的方法生产的抗生素。(按着最开始对抗生素的严格定义来说,磺胺药还不算抗生素。必须是微生物产生的可以杀死细菌的物质才能算抗生素。但现在普遍接受的是更广义的定义:不管其来源,任何能杀菌或抑菌的化合物都算抗生素。)它使人类第一次对链球菌引起的感染有了有效的治疗方式。磺胺药也可以治疗脊髓性脑膜炎,淋病和部分肺炎。
青霉素在历史上有着极其特殊的地位。同磺胺药相比,青霉素有更广谱的杀菌性和更小的副作用。它是第一个严格意义上的抗生素。开发它的历史也跌宕起伏。它的发现、开发和产业化与第二次世界大战的历史交织在一起。在英国一个实验室的偶然“事故”导致了它的发现,但论文发表后却将近10年无人问津。在二战前夕这篇论文被重新挖掘出来,由英国的另一个团队继续开发,将它推向世界舞台。但青霉素的最终大规模生产需要美国的国家机器参与,通过*府、农业部和制药工业的紧密合作来完成。青霉素成为盟国除了原子弹之外的第二个秘密武器,也缔造了美国现代医药产业。
青霉素的历史跨越超过20年,主要发生在欧美两个大洲,可以简单地分为三个阶段:发现、开发和产业化。
02发现关键词1弗莱明一提起青霉素,大家就会想起亚历山大·弗莱明。在发现青霉素时,来自苏格兰的弗莱明任职于人才医院的疫苗研究实验室。该实验室是在年由41岁的传奇人物莱特爵士(SirAlmrothWright)建立的。莱特曾因为发明了伤寒疫苗而使英国部队在印度和第一次世界大战中减少了数万人的伤亡。
年,25岁的弗莱明开始在疫苗实验室任职。他又瘦又矮,性格内向,说话声音小。据他的朋友描述,和弗莱明交谈并不是一件愉快的事:“和他谈话就好像和一个人在打网球。当你把球打过去后,他把球用手抓住,再揣进兜儿里。”
弗莱明虽然不擅长人际交往,但他喜欢和细菌、真菌相处。作为外科医生出身,他训练有素,有敏锐的观察力,和超强的动手能力。他在培养皿中的培养基上接种细菌时,经常将几种不同菌株划到一个培养皿中。等菌群长出来时,培养皿中竟是一幅彩色的芭蕾舞演员的画。这表现了他性格里戏谑的一面,也体现了他的对不同菌种惊人的了解和细致的手法。要知道,他在接种细菌时并不能看到其颜色,就好像在黑暗中作画一样。
关键词2“意外”弗莱明的科学生涯中的两次最大的发现都来自“意外”。年,他一不留神让自己的鼻涕掉落到手中的培养皿中,结果后来发现鼻涕周围不长菌——这让他进一步发现了溶菌酶。第二次“意外”导致了青霉素的发现。年,根据弗莱明后来的回忆,当他8月份离开实验室去休假时,他把几十个长有葡萄球菌的培养皿遗忘在实验台上。
当他9月3日回来时,他发现其中一个培养皿已被真菌污染。由于“不小心”,实验室的一扇窗户一直开着,某些真菌从室外飘进来,污染了那个培养皿。他看到了比六年前更惊奇的现象:真菌菌落周围所有葡萄球菌都消失了,形成一个空环。弗莱明准确地猜测,是那种真菌分泌了某种物质,杀死了葡萄球菌。那种真菌是青霉菌,弗莱明把那种神秘物质称为青霉素。
弗莱明(AlexanderFleming,-)和被青霉菌污染的培养皿。
但是弗莱明描述的过程有太多的巧合:实验室的那扇窗很少有人打开过;空气中恰含有青霉菌,并且准确落到了培养皿中;他不早不迟,恰好在青霉菌菌落长到一定大小,还没来得及覆盖整个培养皿时回到实验室。多少年后人们弄清了青霉素的机理时,再回头看,发现弗莱明的解释不大合理。青霉素的机理是阻止细菌在细胞分裂的过程中建造新的细胞壁,所以它对已经建立的菌群杀伤作用并不大,不会在已铺满了菌的培养基表面上生生地造出一个无菌环带。
事实的真相我们无法判断。一种解释是弗莱明好玩的天性。他也许是在玩儿,也许是想从真菌中寻找溶酶体。但一旦一个重要的发现诞生于世,他需要演义一套正儿八经的故事来解释这一发现的由来。毕竟“我当时只是闹着玩儿的,没想到能拿到诺贝尔奖”登在报纸上显得不那么庄重。另一种解释是弗莱明记忆的偏差。青霉素的发现当时并没有引起多大反响。在10多年以后,由英国另一个科学团队证明了青霉素的价值。在全国的