【冠亚体育娱乐】第六十七回一念之间,青霉素的发明与应用

  上回说到爱因斯坦闻听自己建议研制的原子弹在广岛上空爆炸,千万无辜百姓瞬间灰飞湮灭,不觉痛心疾首,大呼科学家要带头设法禁止核武器的使用。从此以后,禁止使用核武器便成了一场世界性的和平运动。

弗莱明这位细菌学家被世人所知道是因为他发明了一种可以杀死传染病细菌的新药:青霉素。这也使得某些传染病无法治疗的时代一去不复返,人类的平均寿命也得以延长。

  科学是一把锋利的宝剑,人们得到它可以披荆斩棘,去为幸福的生活开辟坦途,也可以同类相残,制造灾难;科学是一把打开自然宝库的万能钥匙,人们用它来取得光、热、电,创造新的文明,但也能用它放出邪恶的火,制造罪孽。在进行第一次世界大战时,人们还只能用老式的枪炮对射,到第二次世界大战时便能用飞机轰炸,用潜艇偷袭。全世界死于二次世界大战的人便有5120万人。科学为这场战争造就了最强大的杀人武器,就是那个爱因斯坦后悔不迭的原子弹,但是科学也在这时发现了一件救人免于死亡的法宝——青霉素。

弗莱明全名亚历山大·弗莱明,一直在伦敦圣·玛丽医院工作,从事研究抗击细菌感染的制剂。

  话说1943年春天,正是太平洋战争紧张之时,美国在各处的伤兵源源不断地运回国内,涌进伯利汉城的柏西乃尔陆军医院。这本是一个拥有2500张病床的,世界上少有的大医院,但是现在连走廊士都挤满了伤员。他们大都是枪伤、炸伤或烧伤,缺臂少腿惨不忍睹。院长正在巡视现场,他只能在横躺竖卧的伤员堆中跨行。他看看他们渗出鲜血的绷带,听着大呼小唤的呻吟之声,更是愁肠百结,哭天不应。他知道这些小伙子说是被送来这里抢救,但实则是来排队等死。伤员送来之前,伤口几乎全部感染,病菌吞噬着肌肉,侵入骨骼,侵入血液,病人被折磨得奄奄一息,而医生却束手无策。因为他们能用的最好的消炎药便是磺胺了。但这种药大量杀伤人体的白血球,反倒削弱了病人的抵抗力,加快了病人的死亡。

1928年9月的一天早晨,弗莱明像往常一样来到了实验室。虽说他工作的地方是在实验室里,但是他的实验室更像是杂货铺。里面的多西多种多样,比如:链状球菌、葡萄状球菌、炭疽菌、大肠杆菌等这些有毒细菌都被放置在一起。这些细菌的存在都是为了能研究出对付能使伤口感染化脓的细菌。弗莱明试验了各种药剂,力图找到一种能杀它的理想药品,但是一直没有成功。

  这天,从波士顿来了一位青年医生,他自称带来一种“神药”,可以让这些伤员起死回生。院长不信,但是这些伤员再也无其他办法可救了,他使选了49名严重骨折的病人来试试看。他们的骨片都已剌出皮肤,伤口严重感染,医生用这种“神药”消除炎症,挖去死肉,缝合伤口,果然再未感染,其中42人竟很快出院。他们又把这种药用于骨髓炎、脑膜炎、血液中毒等,结果受治疗的209人就有206人活了下来,并很快出院。这真是一个奇迹!院长握住青年医生的手高兴地说:“年轻人,您从哪里发现这种‘神药’?”

弗莱明例行检查着每个培养器皿中细菌的变化,当他检查到靠近窗户的一只器皿时,他皱起了眉头,自言自语道:“唉,怎么搞的,竟然变成了这个样子!”原来,这只培养皿里不是长满了金黄色的葡萄球菌,而是像发了霉似的,长出一团青色的霉花。

  “不,这种药的发现者是一个英国人,他叫弗莱明。可惜它现在还不能大量生产。我这次带少量样品来,就是希望能引起军方对这种药的重视。”

他的助手赶紧过来说:“可能这是被杂菌污染了,把它倒掉吧。”弗莱明没有马上把这培养器交给助手,而是仔细观察了一会儿。令弗莱明惊奇的是:在青色霉菌的周围,有一小圈空白的区域,原来生长的葡萄状球菌消失了。难道是这种青霉菌的分泌物把葡萄状球菌杀灭了吗?虽然还不能确定,但是弗莱明肯定他是一种很有价值的东西。

  各位读者,这位青年医生用的“神药”当时叫“盘尼西林”,它是人类发现的第一种抗菌素青霉素。提起它和它的发现者弗莱明(1881-1955),这故事还得从头说起。

他把培养皿中青色物刮下来一点点,开始用显微镜观察。这些青色的斑斑点点具有青霉素属霉菌——青霉葡萄球菌氧化酶的特征。然后,弗莱明把剩下的霉菌弄出来,放在一个装满营养液的罐子里。几天后,青霉菌明显繁殖起来。

  亚历山大.弗莱明1881年生于英国的洛克菲尔特。他在医学院毕业后专门要求到圣玛丽医院实习。说来这个原因很可笑,因为圣玛丽医院的水球队水平很高,而弗莱明酷爱这项运动,于是便投奔这里而来。他实习成绩优异,医院要留他任住院部医生,可是这时细菌部正在组建射击队,弗莱明对体育无有不好,射击也是一把好手,于是他又被细菌部主任从住院部挖了过来。谁知他这个从游泳到射击的业余爱好的转变,倒促成了他从医生到细菌研究者的专业的转变。柏西乃尔陆军医院得救的伤员,倒是真应该感谢他那浓厚的射击兴趣呢。

接着,弗莱明忐忑地开始了试验:他用一根线蘸上溶了水的葡萄状球菌,放到青霉菌的培养器中,几小时后再取出线头,葡萄状球菌已全部死亡。接着,他分别把带有白喉菌、肺炎菌、链状球菌、炭疽菌的线放进去,这些细菌也很快死亡。经过多次试验和观察,他确认:这种绿色霉菌具有强大的杀菌能力,正是自己梦寐以求的杀菌物质。

  再说弗莱明到细菌部上任不久,就赶上第一次世界大战爆发,他立即上了前线。战士们伤口溃烂感染的痛苦给他留下极深的印象。战后他又回到圣玛丽医院细菌部,发誓要解决这个难题。

另外,为了研究青霉菌液体对动物是否有害,弗莱明小心地把它注射进了兔子的血管,然后紧张地观察他们的反应,结果发现兔子安然无恙,没有任何异常反应。这证明这种青霉菌液体没有毒性。弗莱明将这种青霉菌分泌的杀菌物质称为青霉素。

  1928年,他集中力量研究葡萄球菌。这种可恶的东西,在显微镜下是黄色的,像一堆鱼子,让人一看就想呕吐。它就是伤口溃烂、生脓长疮和血液中毒的祸根。研究的办法照例是把这种细菌接种在培养皿上,给它一点培养液,让它生长,观察它的形态和生长规律。这是一件很枯燥又要很细心的工作,从列文虎克、巴斯德开始,便只有极富耐心的人才干得了这种事。

1929年6月,弗莱明将一篇题为《青霉素——它的实际应用》的论文发表在《新英格兰医学杂志》上,标志着人类在抗菌素研究中取得了关键性的进展。

  1928年的一天早晨,弗莱明换上工作服,像往常一样推门走进实验室,第一件事就是检查一夜间细菌的生长情况。他将那些小碟子似的培养皿一个个取出来,仔细观察,看到有一只培养皿上的黄色葡萄球菌此昨天少了一半。这是实验室里常有的事,细菌被别的菌污染后,培养皿上又会长出别的菌种。这一碟污染过的菌是不能用了,应该倒掉,重新培养。弗莱明站起身来,左手持碟,右手抓过一把镊子,当琅一声刮在皿边上,就要将这些可恶又可怜的葡萄球菌刮入垃圾筒里去。但是,就在这镜子碰着皿边当螂一响之际,弗莱明的手又缩了回来。他转念一想,我何不看看到底是什么讨厌的细菌总是污染我的培养皿,破坏我的实验?

然而,让人又感到遗憾的是,当时青霉素还无法马上用于临床治疗,因为培养液中所含的青霉素太少,一次有效的注射要用几升培养液,而且只会从霉烂的食品中培养青霉素,这在实际上无法办到。因此,弗莱明只好暂时停止了对青霉素的培养和研究工作。但是他的发现,为后来的科学家开辟了道路。

  弗莱明这一转念不要紧,他可挽救了千万条生命。

时间到了1939年,弗莱明关于青霉素的论文引起了在牛津大学主持病理研究工作的澳大利亚病理学家佛罗理的兴趣。但是,要提取出这种物质,需要各方面科学家的共同努力。为此,他和助手德国化学家钱恩以及一些生物学家、生物化学家和病理学家,组成了一个联合实验组。

  他把碟子拿在手里仔细观察,被污染的地方好像长了一层绿霉。这不知是哪里飞来的一点线霉菌的孢子落在了培养皿上,它便这样迅速地生长开来。更奇怪的是,这种绿色的菌十分强悍,竟将那些黄色葡萄球菌慢慢地吞噬掉了。按一般生物学家的解释,这是因为新菌夺去了培养皿上的养分,旧菌自然饿死。可是弗莱明不愿因袭这个传统观点,他想弄清这支“绿军”是怎样将”“黄军”战败的。他在笔记上写道:“是什么引起我的惊异呢?就是在绿霉的周围,葡萄球菌被蚀化,以前它长得那样茂盛,现在只剩下了一点枯影。”

在他的领导下,联合实验组紧张地开展了研制工作。细菌学家们每天要配制几十吨培养液,把它们灌入一个个培养瓶中,在里面接种青霉菌菌种,等它充分繁殖后,再装进大罐里,然后送到钱恩那里进行提炼。

  弗莱明未敢耽搁时机,他立即取来白金丝,挑了一点霉菌,放在皿上细心培养。这些霍菌在显微镜下很是好看,起初长出一点白色的绒毛,后来就变成一层绿色的“地毯”,而每一根就像浸在水里的毛笔,头上还有向四周张开的笔毛。他兴奋极了,立即召来两名助手说:“这种新菌生长力这样强,我看它很可能是葡萄球菌的死敌,它不只是和葡萄球菌争夺养料,而是自己分泌了一种汁液直接杀死了对方。”于是弗莱明吩咐助手将霉菌培养液仔细过滤。然后,他取过一只长满葡萄球菌的小碟,用白金丝挑了一滴过滤液滴入其中,几小时后,那些可恶的葡萄球菌竟消失得无影无踪。

提炼工作繁重而艰难,一大罐培养液只能提炼出针尖大小的一点点青霉素。经过一年多的探索和无数次实验后,钱恩提取出了一小匙青霉素。把它溶解在水中,用来杀灭葡萄状球菌,效果很好。即使把它稀释二百万倍,仍然具有杀灭能力。

  弗莱明高兴极了,他连连吩咐助手们赶快再制一点过滤液来。他们将过滤液稀释到各种浓度,试验于各种细菌。当浓度为1﹪时就足以杀死链状球菌;到1/300时还可能阻止葡萄球菌的生殖;到1/800时,还可杀灭肺炎球菌。这可真是一件从天而落的大喜事。那些疯狂作乱的病菌原来自有一种与它同样小的玩艺儿来轻而易举地对付它。病菌是可以由其他菌来对抗的,这便是抗菌素,弗莱明把这个人类发现的第一个抗菌素命名为青霉素。

联合实验组选择了50只小白鼠来进行试验,他们给每只都注射了同样量的足以致死的链状球菌。一个小时之后,对其中25只老鼠注射青霉素,对另外25只老鼠则不予治疗。实验结果,不注射青霉素的白鼠全部死亡,而注射的只有一只死去。

  各位读者,青霉素存在于世界上也不知有几千百年,何以单单撞在弗莱明的手中,去让他发现?这就要说到科学研究的一个重要方法,就是观察。其实客观事物存在于我们每个人的周围,同每人捧献着平等的发现机会。有人熟视无睹,扫一眼即过,他睁着眼其实并没有看见什么;有的人留恋不止,注视良久,想了又想,想了又看,总要发现事物中的特殊之点,找出问题的最新解释。于是这个平等的发现机会在不同人的身上就会结出极不平等的结果。这也就是为什么从古到今科学门庭人来人往,攻关大军浩浩荡荡,而摘冠夺魁者总是少数伟人。原来他们一决定献身科学事业,便努力练就了一双锐利而又冷静的眼。弗莱明也正是一位这样的学者。他在孩童时代就养成一种细心的习惯。一次他随母亲到医院里探望一位病人,他问那人得了什么病,为什么会得这种病,直问得苦主再也答不出来,只好说:“孩子,人们还没有详加研究的病症多着呢!”

取得以上结果之后,佛罗理和钱恩开始了人体实验。第一个试用者是败血症患者,他是一位45岁的警察,当时已危在旦夕。使用青霉素后,患者的病情明显好转,遗憾的是青霉素量太少了,几天后药品用完了,患者病情又再度恶化,不久就死了。

  他记住了这句话,以后发誓学医,无论在战场上观察那腐烂的尸体,还是在医院里收集培养各种病菌,都要极细心地观察记录和思考。今天他发现青霉素实在是理所当然的了。

经过这件事,佛罗理意识到,想要青霉素能广泛地用于临床治疗,必须改进设备,进行大规模生产。但这对联合实验组来说,还是无法办到的事。因为当时的英伦三岛处于德军的猛烈空袭之下,大量生产青霉素几乎不可能。

  再说弗莱明发现了青霉素的抗菌作用,欣喜若狂。他又一转念,还不知这菌本身对动物和人体有无毒性。于是他赶快找来一只家兔和一只白鼠,同它们的耳朵上和腹内分别注射了滤液。还好,并无一点不良反应。他又在人的血液内混上一点青霉素,证明对白血球也无杀伤作用。于是弗莱明便挥笔将这一成果写成一篇短文,发表在1929年9月份的《英国实验病理学》杂志上。当时有人劝他就这项发现去申请制造青霉素的专利,他说:“为了我自己和我一家的尊荣富贵,而无形中危害无数人的生命,我不忍心!在我毕业之时就宣过誓,一定要以所学知识救死扶伤。医药界最可怕的莫过于贪,贪名贪利而不舍己救人无异于拿刀杀人。”他毅然将这一发现过程详细公布。

1941年6月,佛罗理和钱恩远涉重洋,到美国去寻求投产药厂。因为当时美国珍珠港遭到日本袭击,于是美国政府开始鼓励医药公司进行合作,加速生产青霉素。到了“二战”后期,已经有足够的青霉素可以用于治疗所有受伤的盟军战士。战争结束后的第一届诺贝尔生理学和医学奖,颁给了青霉素的发明者——英国细菌学家弗莱明博士、病理学家弗洛里博士和德国化学家钱恩。

  但是,正像许多重大发现一样,科学原理的发现到转化为具体应用,这中间还有许多技术难题。青霉素可以救命治病,但是靠在碟子里培养,实在太少太少了。哪怕治疗了一个轻微的伤口也需要几公升的滤液。且不说造不出这样大量的药来,就是能造出来,把几公斤的滤液倾注到人的血管中去,这也是不可能的。人们一时还找不到一种提取出有效成份的好办法,于是这种“神药”在医界引起一阵小小的兴奋之后,又渐渐被人遗忘了。

直到今天,青霉素仍是流行最广、应用最多的抗菌素。青霉素能杀灭各种病菌,还可以治疗各种炎症,而且对人体几乎没有毒性。因此除了极少数对青霉素过敏的人,大多数病人都能借助青霉素恢复健康。

  岁月整整过了十年,有一个从德国流亡到英国的青年化学家钱恩,他看到了十年前弗莱明发表的那篇文章,于是又开始作提纯实验。到1940年冬,他提炼出很少一点青霉素,刚够给四只老鼠注射。他先给八只老鼠注射了致死的病菌,再给其中的四只注射青霉素,结果这四只活了下来,那四只立即死去。但是钱恩提纯的药其纯度才只有0.3﹪。而且这种方法所需霉菌培养液极多,要提炼出能治一个恶性病人的药,就需要注满一节火车厢的菌液。所以实验还是只能在白鼠身上做,因为一只白鼠的体积只有人体的三千分之一。

  到1941年,青霉素研究的接力棒又传到了一位澳大利亚人手里,他叫弗洛里,此时正在牛津大学教病理学。弗洛里想方设法在英国一家化工厂的帮助下,提炼出一小匙青霉素药粉。他估计这足够治疗一个病人了。这年冬天恰巧有人急慌慌地来请他出诊。他登门一看,床上躺着一位48岁的警察,头上脸上全是脓疖,全身也已多处溃烂,眼睛肿得已经睁不开,神志昏迷,离阎罗殿也就只差一步了。弗洛里想别无他法,只有将这一小匙药粉拿出来或许还可救命。

  这弗洛里忙吩咐助手将药粉配成生理盐水,架起输液装置,药液一滴滴地渗入病人的血液中。他也顾不得吃饭睡觉,一直守候在病人身旁。24小时过去了,病情显着好转,脓疖不再恶化,病人竟睁开了眼睛。到第五天,病人已能吃东西了。家属和邻居们都高兴地拥进来,他们欢呼弗洛里带来了“神药”,亲人有救了,从此人类再不怕这种病魔。可是这时弗洛里却急得坐立不安,他脸胀得通红,额头上滚下豆大的汗珠,大家越是高兴,他就越是手足无措。原来他那一小匙药粉已经用完。眼看看病菌又卷土重来,病人那本已放出光亮的黑眼重又闭上,脸上的脓疖重又鼓起,死神对他只松了一下手,又紧紧地将他拉走了。

  病人死了,是在医生的手中眼睁睁地死去的。弗洛里捶胸顿足.他的悲痛还要胜过别人十分。是自己医术不高明吗?不是。是这种新药无效吗?不是。是这种药太少啊,它发现已经十多年了,可是总迈不出实验室的门,进不了病房。看来做医生的不能只等药,还要推动生产单位去造药。弗洛里大声疾呼,在伦敦奔走。但是这时正是第二次世界大战的紧张阶段,炮火连天,伦敦尚在生死存亡之时,有谁来投资生产这种新药呢?可是,战争不能正常生产药品,却在大量地生成伤员和病人。弗洛里眼看看一批批伤员、病人在自己面前死去,心如刀割。他知道在国内一时是得不到支持了,转念一想,大西洋彼岸的美国还未经战火灼烧,或许还可生产这种“神药”,于是便带了一名助手,毅然飘洋过海,投奔美国而去。

  正是:

  眼见病人辗转死,怀抱妙方无人识。
  喊天不应地无声,飘洋过海觅相知。

  却说弗洛里到了美国之后又少不了一番游说,为救人类于病痛,他受尽了跋涉之苦与唇舌之累。这样几经周折,一天他找到了美国农业部实验室,又力陈新药的好处和商业应用的可能。真是天无绝人之路,这个实验室发酵组的主任也是一位热心人,他立即表示支持,并组织了25人的研究组,就请弗洛里指导开始了实验。果然,不久他们用玉米汁培养霉菌,青霉素的产量一下提高了十倍。

  这个可喜的进展对弗洛里是极大的鼓舞,他立即请求军方帮忙。办法很简单,就是飞行员外出执行任务时从各地机场抓一把土带回来。于是弗洛里的实验台上很快堆满了印度、中国、非洲、南美洲等地的泥土。他就从这些土中分离菌种,青霉素的产量从每立方厘米两单位,一下子提高到40单位。真是翻过高山见平川,难关一周,顺利的事就接踵而来。一日弗洛里高兴,下班之后在实验室大门外的街上散步。他见路没水果店里西瓜满架,想这几日工作很有进展,何不买几个西瓜慰劳一下同事们,便步入店内。他正要举手点瓜,忽见柜台上有一只挤破的西瓜,有几处瓜皮溃烂,上面长了一层绿色的霉。他忽然对售货员说:“就要这一只。”

  “先生,那是我们刚选出的坏瓜,正准备扔掉呢?”

  “那就请您送给我吧。”

  弗洛里捧着这颗烂西瓜回到实验室里,他小心地取下一点绿霉,培养出菌种。想不到从这里得来的青霉素又从每立方厘米40单位猛增到200单位。青霉素的产量从此猛增,到1944年美国已有2000所青霉素仓库。战后,这种曾是极贵重、极神秘的药已经能在药店里随意购到了。而弗莱明、钱恩和弗洛里三人因为这项伟大的功绩同时被授予1945年度的诺贝尔生物及医学奖金。这是后话。

  还说弗洛里在美国两年终于将青霉素从实验室推广到了病房,虽冒着风浪,远渡重洋,但有此收获也算不虚此行。他还一直惦记着在英国的研究工作,大事办完便收拾行装准备回国。这时美国科学研究院的医科主任听说弗格里要走,便特邀他去叙谈。因为这位主任近几年主要研究医治枪伤、烧伤、实得力于弗洛里的青霉素。两人坐定,主任说道:“大战中我们科学研究生产了一种最厉害的杀人武器,又研究生产了一种最有效的救命良药。前者是原子弹,后者是青霉素。先生您真可与爱因斯坦媲美了。”

  弗洛里说:“这万万不敢,而且青霉素也不是我首先发现的。但作为一个生理和医学工作者,我要大声呼吁,科学除了研究自然现象外,实在也该将注意力对准我们人体自身。这里面还有许多的谜还没有被解开呢。”

  到底人们怎样揭开自身的谜,且听下回分解。

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