书城科普读物趣味科学(科学知识大课堂)
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第5章 趣味发明(4)

此时此刻,他目睹受伤小伙子的惨状,又看到旁边那只死疯狗的狰狞样子,一下触动了灵机。他想到:疯狗咬人,一定是将嘴里的毒传进人体,才使人中毒得病的。《黄帝内经》这本医书上有以毒攻毒之法,那么,治疗疯狗病,可不可以取疯狗身上的毒物来试一试呢?

他立即向村上的人说明了自己的主意。人们听说他是个医生,又见他热情和蔼,老成持重,就都愿意了。那个被疯狗咬伤的小伙子是位贫家子弟,家长和本人都无其他法子可想,听葛洪说得有理,顿时产生了希望,苦苦恳求葛洪当场医治。于是,葛洪用刀砍开疯狗的脑壳,取出白生生的脑髓,敷在小伙子的伤口上。为了观察效果,他暂时留在这座小村庄里。过了7天,那小伙子果然没有发病;又过了14天,小伙子仍旧安然无恙。

试验初步成功,葛洪高兴极了。从此以后,凡是碰到被疯狗咬了的人,只要可能,他都叫人立即把疯狗打死,依照这种办法治疗。经多次证明,这法子都灵验,被疯狗咬过的人,只要是在7天内敷了疯狗脑髓的,一般都不会发病;偶尔有发病的,也比通常的病人轻得多。

葛洪当时创造的这种治疗疯狗病的方法,用今天的科学观点来说,实际上就是免疫法。现代医学知识认为:细菌或病毒侵入人体,人体本身就有排斥、消灭它们的能力,所以不一定就发病;只有在身体抵抗力差的时候,细菌和病毒才能使人发病。免疫的方法,就是先让人体进行抗毒训练来提高抗病能力,然后使人免于得病。在欧洲,免疫法最初是从19世纪法国的巴斯德开始的,他用人工的方法使兔子得疯狗病,然后又把病兔的脑髓取出来制成针剂,用来预防和治疗疯狗病。至于免疫法的普遍使用,则是近代医学的成果。葛洪却在比巴斯德早1500年的时候就运用了类似的原理,有了免疫思想的萌芽。因此,他实在是世界上免疫法的先驱。

寻找魔弹

在19世纪,细菌学和免疫学进步很快。医学家在实验中已经发现,当细菌侵袭人体时,人体内部能产生一些物质,抵消细菌和细菌产生的毒素的作用。这些物质具有一定的针对性,既能准确地与所攻击对象发生作用,又不会给周围组织造成很大危险。然而,这些物质的作用是有限的,还有大量的疾病,人体产生的那种抵抗物质对它们却无能为力。

那么,能不能制造出这样一种物质呢?让它们进入人体后,只发挥消灭“细菌”敌人的作用,而不破坏人体组织的健康。如果能的话,那该多么好啊!它就像是神话中的“魔弹”一般,能够识别敌人,消灭敌人。

“能制造出这样一种‘魔弹’来吗?”保罗·艾利希反复地思考着这样一个问题。

艾利希于1854年3月14日出生在德国一个小城镇里,从小就爱好化学,因此,当他进入医科大学后,就开始研究某些化学物质对动物组织的作用。当时,还很少有人将化学与医学结合起来研究。艾利希的研究得到了老师的支持,老师还鼓励这位有头脑的青年,在科学研究上开辟自己的道路。

当时,德国的化学染料工业十分发达。在染料研究中,人们发现有些染料可以使动物组织着色;有些染料还可使某些特定的细胞而不是所有的细胞着色;还有些染料只能使某种细胞的某一部分着色。这项研究是由德国医生科赫开始的,但还存在着进一步完善和加以发挥的余地。艾利希被这些事实深深地吸引住了。他的博士论文就是探讨用染料进行动物组织染色的理论和技术问题的。此后,他还用染色技术提出了白细胞的分类方法。

思想活跃的艾利希在进行这一课题的研究时,很自然地想到,既然用适当的染色方法可以辨别出特定的细胞,那么,它也有可能辨认出特定的细菌。不久,他果然找到了一种可以使结核杆菌染色的办法,改进了科赫所用的方法。不幸的是,在研究结核杆菌染色中,艾利希感染上了轻度结核病,所以,他不得不暂时停下自己的工作,去进行疗养。

疗养中的艾利希依然思考着他在试验中遇到的一系列问题。此时,德国医学家贝林正进行消除细菌在人体内作用的研究,试图找到一种“体内消毒剂”,以便使侵入人体内的细菌无害化。他将白喉杆菌的肉汤培养物灭活以后,给试验动物注射几次,发现试验动物的血液里出现了能中和这些杆菌所产生的毒素的抗毒素。这种抗毒素能使另外的动物获得免疫,可以用它去治疗已经出现白喉症状的患者。现在我们把这种经过上述方法,从试验动物的血液里提取出来的抗毒素叫做抗毒素血清。

1889年,艾利希疗养归来后听说了贝林的发现。他与贝林共同研究,于1892年研制成功白喉抗毒血清。以后,用白喉抗毒血清治疗白喉的方法,很快得到推广,使白喉的病死率大幅度降低。

艾利希总结了他的观察和研究,他推断,各种不同的细胞、组织之间,必定存在着某些差异,所以一种物质对于某一特殊物质有一种“化学亲和力”,它类似于锁和钥匙的关系。在此基础上,艾利希提出了有机体和周围化学物质,如食物、药物等相结合的学说——侧链学说。“侧链学说”认为,细胞是装备有侧链(后来他又将侧链改名为受体)的巨大分子,这种侧链可与食物、药物等结合,还可与毒素结合。当细胞受到毒素作用后,可产生大量侧链,并从细胞上脱落下来,到血液中去中和毒素,所以称它为抗毒素。如果所产生抗毒素量不多,不足以中和所有的毒素,毒素便会与细胞结合,于是,细胞受到损害。

艾利希的这一学说,是第一个有广泛和深远影响的体液免疫理论,为此,他与梅契尼柯夫共获1908年诺贝尔生理学和医学奖。

艾利希在医学理论上做出了巨大贡献后,并没有停止他的研究,而是把自己的精力投入到新的研究中,以实现他多年来的梦想——寻找能杀灭人体内病菌,而不影响人体正常组织和细胞的“魔弹”。

染料能有选择地使细菌和原生动物染色的事实,一直萦回在他的脑海。他希望能找一种化学药品来帮助人体与疾病作斗争。艾利希首先选用锥虫作为寻找“魔弹”的射击对象,因为锥虫比细菌大,注射到小白鼠血管里,它可以快速繁殖,直至将小白鼠杀死为止,这对于研究十分有利。他用各种染料做试验,终于发现一种叫锥虫红的染料可以杀死引起睡眠病的锥虫。可是他随后又发现锥虫红虽然能杀死锥虫,可有时也能把小白鼠杀死,这就是非不清了。不久,他把注意力从染料转移到一种对睡眠病有效的阿托克西尔药品上。阿托克西尔是一种含砷的化合物。他知道化合物都是有毒的。他跳出了以往科学家的老路子,只在现成的化合物中去寻找药物。他决定以阿托克西尔为基础,改变它的结构,寻找毒性小、疗效高的药物。

艾利希立即着手试验,合成了数千种砷化合物,然后对这些化合物逐一筛选,观察动物对这些药物能承受的剂量,研究动物能承受的最大剂量能否有效地杀死细菌和原生生物。

他以锲而不舍的精神追寻着梦想的“魔弹”,每次试验他都亲临观察。试验过的药品数目在不断增加,1、2、3……101、102、103……301……401……他坚持毫不灰心地一直试验着,认真仔细地观察各种试验结果。

当试验到418号药品“偶砷苯基甘氨酸”时,终于显示出对锥虫有很高的杀灭效果,但受试的小鼠出现狂跳症状而死亡。艾利希和他的助手秦佐八郎仍继续着他们的试验,经常一连几天不停。累了,用几本书叠起来放在实验室的长椅子上当枕头睡上一会儿。

漫长而艰苦的工作,反复出现的不理想的结果,都没能动摇过艾利希的信心。他坚信,“魔弹”一定能够制造出来。

1909年,当他们试验到第606号化合物时,奇迹出现了。艾利希发现了一种既能杀死老鼠和马体内的锥虫,而又不引起眼盲或跳跃病的化合物。艾利希将这一化合物命名为“洒尔沸散”(意思是安全的砷剂)。在实验室工作的人们为这一伟大的发现而欢呼!这里面包含了他们多少繁重的劳动和多么顽强的意志啊!

“606”是艾利希梦想的“魔弹”,它终于制造出来了。“606”的发明,把非洲人从睡眠病的威胁中解救出来。

当时在世界范围内还流行着一种叫做梅毒的疾病,无论男人或女人,甚至刚出生的婴儿,都有可能染上这种可怕的疾病。成千上万的梅毒患者多么希望能有一种良药,使他们能摆脱这种疾病的痛苦啊!

当时医学家们已经查出,梅毒是由一种叫做“梅毒螺旋体”的微生物传染的。艾利希想,“606”能杀死微生物的锥虫,它能不能杀灭梅毒螺旋体呢?1909年整个炎热的夏天,艾利希及助手们都在紧张地研究着,经过反复的动物试验,他们证明只要注射一针“606”,就能消灭兔子体内的梅毒螺旋体。接着他们又进行了人体试验,结果顺利。艾利希又将“606”送到医院试用。1910年4月,第一批报告寄回来了,证明“606”治疗梅毒有显著疗效。

艾利希的梦想实现了!他找到了能治疗昏睡病和梅毒的“魔弹”606!这一重要的发现,使世界为之震动!人们为这一重大发现而欢欣鼓舞,因为最使人痛苦的疾病终于要被征服了。

艾利希的辛勤劳动开辟了化学治疗传染病的道路。艾利希的成功鼓舞了更多的科学家用化学合成的方法去探寻各种新的药物。

几千个“NO”

在伦敦博物馆里珍藏着的法拉第的科学日记表明,从1820年~1862年,法拉第从未间断过记日记。英国皇家学会在1932年出版的法拉第日记有7大厚本。当你翻开这厚厚的一摞日记本的时候,会在1821年~1831年这部分的每一页上,都看到一个醒目的“NO”字。“NO”,在英语里代表否定。为什么法拉第在每一页上都否定自己呢?

原来,这里记录了法拉第10年以来探索磁生电的艰苦历程。

1821年法拉第在自己的日记里写下了一个闪光的设想:“从磁产生电!”他确信电和磁好比是一枚硬币的图案和字样,是同一事物的两面。这虽然只是法拉第的一种直觉,但反映了他对自然规律的一种信念。

当时,世界上探索这件事的科学家不止法拉第一个人。德高望重的电学家安培,也在思考这个问题。安培想到静电感应现象,当用一根带正电的玻璃棒,靠近一个和地面绝缘的导体时,在导体上靠近玻璃棒的地方会聚集着负电荷,而远端则聚集着正电荷。这就是静电感应。静电感应可以使少量的电荷源源不断地感应出大量电荷,现在中学里使用的静电起电机就是用这个原理制成的。安培在想,能不能用电流感应出电流来,如果人们可以感应出源源不断的电流,就可以完全抛开伏打电池了。

安培为了这个伟大的理想不断地工作着。开始他用一根不通电的导线去靠近一根通电的导线,希望在那根电线里感应出电流来,但是没有成功。后来,又改用磁铁,等待他的又是失败。安培总结经验后,认为自己使用的磁铁太小,就到瑞士去订购了一个大的,因为法国还不会造那么大的磁铁。在归来的途中马车翻了,安培被摔伤,更严重的是磁铁也摔坏了。

这个不大的打击,对于安培来说却有些承受不了。回到法国,伤好之后,安培便终止了自己这项实验而转向电的理论研究。戴维从朋友的来信中知道了安培的遭遇,并把信交给法拉第。安培的失败没有使法拉第动摇,反而觉得自己的责任更加重大,于是写信向安培请教。他对安培的智慧一直怀有敬意,也相信安培的思想中蕴藏着有价值的东西,还没有完全挖掘出来。

安培毫无保留地把自己的研究成果转告给法拉第,并鼓励他继续干下去。这使法拉第深受感动。科学家之间的友谊比金子还要珍贵。实际上,当某一个定律前面冠上一位科学家的名字时,这位科学家只是那些忠于科学、奋斗不息的科学家群体的一个代表。一个科学家如果得不到别人的帮助,是绝对不会有任何成就的,这正如牛顿在晚年说的话:“我只是站在了巨人的肩上……”

1823年,32岁的法拉第,由于他在化学方面的成就,已经由一名助理实验员成为皇家学会的会员了,这几乎是最高的荣誉和学术地位。不少公司和厂家用重金聘请法拉第,他可以得到上千英镑的酬金。这时皇家学院正处于经济拮据的窘境,法拉第的妻子经常为衣食发愁。但是,法拉第毅然放弃发财的路而选择了在荆棘之路上的探索,他为了集中精力进行电磁研究,还辞去了学院的大部分职务。妻子理解他,宁愿过清贫的生活。

法拉第的一位同事,科学家丁铎尔后来感慨地说:“这位铁匠的儿子,订书商的学徒,把他的一生概括起来,一方面可以得到15万英镑的财产,一方面是完全没有报酬的学问,要在这两者之间作出选择。结果他选择了后者,终生过着穷困的日子。然而,这却使英国的科学声誉比各国都高,获得接近40年的光荣。”