书城科普读物站在巨人肩上-从米歇尔谈生物化学
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第8章 发明神奇的盘尼西林

在1984年3月1日,亚历山大·弗莱明的最早论文复写本以2010镑的惊人高价被人买走了。

这篇论文是关于青霉素即盘尼西林抗菌剂的著名论文,多少年来,它是收藏家梦寐以求的收藏珍品。弗莱明是世界科技史上一位传奇式的人物,他发现了溶菌酶和盘尼西林,挽救了数以亿计的人们的生命,曾荣获1945年诺贝尔奖。收藏家们认为,这篇题为《关于盘尼西林培养液的抗菌作用》的论文,具有普度众生的魔力。

亚历山大·弗莱明自从近代科学技术诞生以来,人类发明了难以计数的各种药物,但盘尼西林自始至终药效不减。它具有广谱的抗菌功能,无副作用和不使病菌产生抗药作用等优点。从它诞生之日起,人们就将它视为“神药”。

亚历山大·弗莱明,188l年生于英国爱尔沙哑的一座农庄,他父亲是一个庄园主,爱好自然科学。14岁时,弗莱明遵父命到伦敦去同他那当医生的兄弟住在一起,随后在一家船运事务所当小工。后来,弗莱明继承了一笔为数不多的遗产,得以在圣玛丽医院学医。学习期间,聪颖的弗莱明差不多取得了所有的奖金和奖学金,1906年以优异的成绩毕业,成了一名医生。离开了圣玛丽医院以后,弗莱明在赖特的预防接种站里找到一份临时工作,在那里一呆就是半个世纪。

赖特笃信疫苗能够抵抗细菌入侵,长期热情地从事研究工作。他的接种站的经济来源,在很大程度上依靠出卖疫苗收入。弗莱明进入赖特预防接种站不久,很快便成为研究小组中一名能干的成员,他发明了一些新的研究方法,制作了一些仪器,赢得了赖特先生和同伴们的赞许;与此同时,弗莱明还成了研究梅毒和用注射洒尔福散治疗梅毒的专家。

第一次世界大战爆发了,弗莱明和赖特一起去战地医院服务,从事伤口感染的治疗。弗莱明的研究没有因战争而中断,他把研究传染病的热情转移到研究防治伤口感染上,这使他很快就抓住了问题的要害。

为了防止伤员伤口感染,医生们对伤员伤口做了外科处理,进行消毒灭菌,大家一致以为不会出现伤口感染。可是,几天之后竟有一些伤员因伤口感染、化脓而死去,这使弗莱明异常震惊。从此弗莱明把注意力集中到给伤员敷用的抗菌剂本身上了,经过精心的观察和反复实验,弗莱明找到了罪魁祸首。原来,当时医疗所用的抗菌剂,事实上是“有毒”的,为此他发明了用来给新的抗菌剂评估的试验方法,他们的工作非常出色,弗莱明所在的战地医院成为防止伤口感染最佳医院。战争结束了,弗莱明又回到了赖特接种站,从事他心爱的研究工作。战争使赖特接种站的伙伴们减员了,但战后重建工作又为站里增添了新生力量。不久,艾利森大夫成了弗莱明的助手,两人配合默契,工作很有成效。

弗莱明和艾利森于1921年发现了溶菌酶。溶菌酶是一种大量分布在动植物组织中、能够溶解病菌的生物酶。当时,弗莱明和助手正在做一项生物培养抗菌试验。当弗莱明观察培养液时,培养液板恰好被一种十分稀少的生物孢子污染。机遇偏爱有准备的头脑,这种偶然的现象一下子把弗莱明的注意力吸引到早先并不认识的具有溶菌作用的酶上。随即,弗莱明转向酶的研究上,他同艾利森一起对溶菌酶开展试验研究,为后来发现青霉素奠定了雄厚的基础。弗莱明和他的助手研究了7年溶菌酶,本以为它能够成为一种重要的疫苗或有效的药物,然而,可以说他们的目的没有达到。这是因为溶菌酶在病原生物方面几乎不起丝毫作用。科学研究总是面临成功与失败,而且失败的总量总是大于成功的总量,失败固然可惜,但宝贵的经验却是千金难买的,没有失败经验的人,不可能尝到成功的甜头。

事实上,弗莱明已经打开了通向盘尼西林的大门。1928年,弗莱明发现了盘尼西林,完成了科技史上彪炳千秋的功业。

1928年的一天,弗莱明来到实验室,观察他度假之前搁放在工作台上的一堆盛有培养液的表面皿。他望着生毛发霉的试验器皿有些追悔莫及,应该在度假之前就把这些东西收拾好,他丢弃了这些不能再用的东西。过了不久,弗莱明重新取回其中的一些器皿,作进一步观察。其中一个试验皿经过第二次仔细检查之后,显现出这样一种现象:靠近一团霉菌的一些葡萄球菌落,明显地被溶解掉了。也许这时弗莱明脑子里已经有了溶菌酶的概念,特别是经历失败的宝贵经验,他决定将这些菌落进一步培养观察,并作进一步深入的研究,于是发现盘尼西林的历史开始了!

1928年10月30日,弗莱明记录了有关霉菌试验的情况。弗莱明将霉菌苗落在常温下放在盘中培养了5天,再将其他多种生物培养液以条状穿过菌落,然后再用培养液加以培养。他把结果记录下来了:“某些生物体直接朝霉菌生长,甚至越过并覆盖住了霉菌;而葡萄球菌却在霉菌前25厘米处停下了。”在随后的一次试验中,弗莱明把装有混浊的葡萄球菌悬浊体瓶中加入一些霉菌培养液,并进行培养观察,3小时之后悬浊体混浊液开始变清了。

弗莱明写下了这样一句使他誉满全球的话:“这表明在霉菌培养液中包含着有对葡萄球菌有溶菌作用的某种物质。”这“某种物质”后来被命名为盘尼西林。

葡萄球菌是一种可以致病的细菌,许多疾病就是它导致的。1928年的圣诞节很快就要到了,处于兴奋状态的弗莱明,盘算着1929年在盘尼西林研究中作出怎样的成绩。

1929年1~6月,弗莱明和他的助手里德利、克莱道克一块儿,研究了命名为盘尼西林霉菌的活动情况。盘尼西林能够生存在许多种不同的生物体中,生命力极强,经过试验证明它对活细胞无毒害作用,一系列试验结果简直使弗莱明高极了。他认为盘尼西林就是他梦寐以求的“完美无缺的抗菌剂”。

1929年5月10日,弗莱明将他有关盘尼西林的论文,正式提交出版,这一版的复写本就是收藏家以高价买走的珍本。论文的发表并没有立即给弗莱明带来荣誉和地位。一些试验结果使弗莱明把盘尼西林作为一种全身或局部性抗菌剂的希望破灭了。这些试验显示了它的弱点,盘尼西林花了4个多小时,才能把细菌杀死;在血清存在的情况下,盘尼西林几乎完全丧失杀菌能力;如果盘尼西林通过静脉注射到兔子身上,30分钟之后就会消失在血液中,并不能穿过感染的组织,因而不能将表层下面的细菌消灭。

弗莱明感到继续研究盘尼西林在临床上的使用,恐怕是一件得不偿失的事了。因此他没有去作关键性的动物保护性试验,而这些试验极有可能揭示出盘尼西林所真正具有的杀菌功能。从此,弗莱明放慢了研究盘尼西林的工作速度。

1930年以后的10年中,弗莱明发表了27篇论文,他一直将盘尼西林用于出售的疫苗生产中,他并不鼓励别人去作盘尼西林的提纯工作,他自己对此也毫无兴趣。1936年,磺胺第一次在世上出现时,更使得盘尼西林黯然无光,人们几乎忘却了盘尼西林。

然而,第一篇关于盘尼西林的文章发表了,以后的盘尼西林论文又陆续发表了。从1933年开始,一位名叫欧内斯特·金的化学家专门研究酶,是他使盘尼西林焕发了青春。他在收集文献时发现了弗莱明的盘尼西林论文,他对弗莱明关于溶菌酶的设想十分感兴趣,他随即又将论文送交弗洛里。盘尼西林开始显示它的效力了。不久之后,弗洛里证明盘尼西林既不是溶素,也不是一种酶。但他对盘尼西林的抗菌效力十分满意。

弗洛里于1940年5月25日进行了动物保护性试验,证实了弗莱明的盘尼西林菌株具有强大的杀菌作用。这进一步鼓舞了弗洛里,他几乎把牛津大学里的系,变成一个进一步将盘尼西林用于临床试验的工厂。第二年,提纯盘尼西林的工厂果然开业。

不久,弗洛里将纯化后的盘尼西林用于人体病员身上,取得了明显的效果,但遗憾的是他们发表的成果报告并没有引起公众的多大兴趣和反响,甚至连弗莱明本人对此也不置可否。

1942年8月,弗莱明的一位朋友患了脑膜炎,虽经磺胺药物治疗,但仍无效果。弗莱明最后决定采用盘尼西林来做最后的偿试。他向弗洛里求援,弗洛里为他提供了一些盘尼西林并告诉他如何使用。用药之后,濒临死亡边缘的病人,奇迹般地恢复了健康。这位社会知名人士使弗莱明大夫马上成了无数家报纸采访的中心人物,盘尼西林立刻成了新闻界的宠儿。

随即,盘尼西林治疗各种疾病的神奇功能,在欧洲盛行。

1945年,弗莱明同弗洛里、欧内斯特·金获得了诺贝尔医学和生理学奖。在这以后的10年里,弗莱明继续攀登在充满着胜利和成功的山路上,他曾经获得15个城市的荣誉市民的称号,25个荣誉学位以及140多次重大奖赏、荣誉和奖励。

弗莱明既是一位技艺超群的细菌学家,同时还是一位敏锐的、有鉴别力的观察家,他受到人类的永恒的尊敬。1955年,弗莱明去世。