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第17章 青霉素的发现

第二次世界大战期间,人类在自然科学和技术方面有三项重大发明,这就是原子弹、尼龙和青霉素。原子弹是一种毁灭性的新式武器,当时因为给人类带来了灾难而受到诅咒;尼龙在很大程度上解决了衣着问题,受到人们的欢迎;而青霉素,对于肺炎、猩红热、白喉、脑膜炎等多种疾病都有神奇的疗效,挽救了无数的生命。由于它史无前例的成功,导致世界各地积极寻找别的抗生素,开辟了整个世界现代药物治疗的新时期。

其实,青霉素早在1928年就被英国细菌学家弗莱明发现。以后经过澳大利亚病理学家佛罗理和德国生物化学家钱恩的深入研究和提取成功,并广泛应用于临床,才使这项发现应用于人类,有了实际的应用价值。正因为如此,这三位科学家在1945年共同获得了诺贝尔生理学及医学奖金。

弗莱明童年时就爱好探问事情的究竟。有一次他跟母亲到医院去探望一位病人,见到医生就一连串地问道:这病人生的是什么病?怎么会生这病的?怎样进行治疗?有些病为什么医不好?医生见他非常聪明伶俐,便回答了他提出的问题,最后说道:“孩子,人们还没有详细研究过的病症多得很呢!”医生最后说的这句话,给弗莱明留下了深刻的印象。他暗暗下定决心,长大了当医学家,专门去对付那些没有详细研究过的病症。

弗莱明长大后,果然攻读医学。大学毕业后,他在伦敦大学附属圣玛丽医院从事痘苗的治疗研究。不久,第一次世界大战爆发,弗莱明服役当军医。由于医术高明,他多次立功受奖,军报上也不时地提到他的名字。

1918年11月第一次世界大战结束后,亲友们都劝他到苏格兰去行医,并且对他说,凭他的临床经验,挂牌后来就医的人一定很多,可以名利双收。但弗莱明并不这样认为。他一直想着那些“还没有详细研究过的病症”,特别是其中的传染病症,期望能找到一种杀灭病原菌的方法。经过再三考虑,他还是回到圣玛丽医院去研究细菌学。

1928年9月的一天早上,弗莱明像往常一样,来到了他的实验室。实验室里整整齐齐地排列着许多培养器皿,上面分别贴着链状球菌、葡萄状球菌、炭疽菌、大肠杆菌等的标签。他收集这些有毒的细菌,是为了寻找一种能把它们培养成无毒细菌的方法。对其中的葡萄状球菌的培养,他特别予以重视,因为这种细菌存在很广,危害很大,伤口所以感染化脓,主要是它在作祟。弗莱明试验各种药剂对它的作用,力图找到一种能杀灭它的理想药品,但是一直未能成功。

弗莱明进入实验室后,先检查培养器中的细菌有什么变化。当检查到靠近窗户一只培养器的时候,他忽然皱起了眉头,自言自语地道:“唉,怎么搞的,竟会变成这个样子!”原来,这只贴有葡萄状球菌的培养器里,所盛放的培养基发霉了,长出一团青色的霉花。

他的助手赶紧过来说:“这是被杂菌污染了,别再使用它了,让我倒掉吧。”

弗莱明没有把这只培养器交给助手,而是仔细观察了一会。使他感到惊奇的是,在青色霉菌的周围,呈现出一小圈空白的区域,原先生长的葡萄状球菌消失了。看来很可能是这种青霉菌的分泌物把葡萄球菌杀灭的。生长的葡萄状球菌杀灭的。想到这里,弗莱明兴奋地把它放在显微镜下进行观察,结果发现,青霉菌附近的葡萄状球菌已经全部死去,只留下一点枯影。他立即决定,把青霉菌放进培养基中培养。

几天后,青霉菌明显地繁殖起来。于是,弗莱明进行了试验: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,葡萄状球菌全部死亡。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。但是放下带有伤寒菌和大肠杆菌的线,这几种细菌照常繁殖。

那么,青霉菌杀灭葡萄状球菌等的能力究竟有多大呢?弗莱明对此又进行了试验:他将青霉菌培养液加水稀释,先是一倍、两倍,最后以八百倍稀释,结果它对葡萄状球菌和肺炎菌的杀灭能力依然存在,而稀释一百倍,则对链状球菌有杀灭能力。显然,这是人类从发现杀菌药物以来最强有力的一种杀菌物质了。

现在必须再进行试验的是,这种青霉菌液体对动物是否有害。弗莱明小心地把它注射进兔子的血管,然后紧张地观察它的反应。结果发现兔子安然无恙,没有任何异常反应。这证明葡萄状球菌液体没有毒性。

1929年6月,弗莱明把它的发现写成论文,发表在英国《实验病理学》季刊上。他把这种青霉菌分泌的杀菌物称为青霉素。

人们都向他祝贺。英国的一位显贵,建议他申请制造青霉素的专利权。但弗莱明经过几个月的考虑后,写信婉言拒绝了那位显贵的建议。他在信中写道:“为了我自己和我一家的尊荣富贵,而无形中危害着无数人的生命,我不忍心!”

弗莱明发现青霉素,似乎是非常偶然的,但却是他细心观察的必然结果。令人遗憾的是,它没有能马上临床应用。这是因为,青霉素培养液中所含的青霉素太少了,很难从中提取足够的数量供医疗临床使用。而如果直接用它的培养液来治病,那一次就得注射几千至上万毫升,在实际上无法办到。因此,他只好暂时停止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。

佛罗理和钱恩,正是在弗莱明作的基础上继续研究,才使青霉素的提取获得成功,并用来造福于人类的。

佛罗理在阿德莱德大学攻读医学时,就表现出非凡的才能。虽然玩的时间不比同学少,但每次大小考试都是名列第一。大学毕业后,他又去英国牛津大学深造。26岁那年,他取得了医师的资格,但他没有挂牌行医,又到英、美两国最有名的医药研究机构去做了三年多实验工作。美国好几个医学院邀请他当教授,他都没有去;后来,英国剑桥大学让他去主持病理实验讲座,他欣然同意了。1935年后,他又去母校牛津大学主持病理研究工作。

1940年,佛罗理仔细阅读了弗莱明关于青霉素的论文,对这种能杀灭多种病菌的物质产生了浓厚的兴趣。但是他知道,要提取这种物质,需要各方面科学家的共同努力,因此邀请了一些生物学家、生物化学家和病理学家,组成一个联合实验组,一起进行研制。其中的生物化学家钱恩,是他最得力的助手。

钱恩曾在柏林德皇威廉大学入读化学,成绩优秀,对生理学也很有兴趣。大学毕业后,他毛遂自荐,到当时设备最完善的伯林查德医院附设的病理研究院理化实验所工作,并很快成为一位病理化学专家。1929年,他又进入当时欧洲最着名的剑桥大学生物化学研究院工作。佛罗理知道他在生物化学方面有杰出的才能,特别邀请他来研究用化学方法从培养青霉素的液体中提取和纯化青霉素。

在佛罗理的领导下,联合实验组紧张地开展了青霉素的研制工作。细菌学家们每天要配制几十吨培养液,并把它灌入一个个的培养瓶中,然后在里面接种青霉菌菌种,等它充分繁殖后,再把它装在大罐里,送给钱恩去提练。

提练工作非常繁重,但取得的成效却很小:一大罐培养液只能提炼出针尖大小的一点点青霉素。经过几个月的辛勤工作,钱恩才从中提取出一小匙青霉素粉末。把它溶解在水中,用来杀灭葡萄状球菌,效果良好,即使把这种溶液稀释二百万倍,还是具有杀灭力。

联合实验组选择了50只小白鼠来进行实验。他们把每只都注射了同样数量的、足以致死的链状球菌,然后对其中25只注射青霉素,另外25只不注射。不到24小时,25只未注射青霉素的全部死亡,而注射青霉素的有24只存活下来。

随后就是医疗临床试验了,这是弗莱明没有做过的事。佛罗理选择的第一个病人,是一位已处于休克状态的警察。医生确诊他患了严重的败血症,虽然使用了大量磺胺药,还是无法挽救他的生命。

佛罗理取来了半匙青霉素,嘱咐护士用一定比例的蒸馏水溶解后,分次进行静脉注射,注射后24小时,患者病情好转;到第三天,意识转入清楚;第五天,居然想吃东西了。佛罗理他们看在眼里,喜在心里。但是到了第六天,青霉素已经使用完,而再提炼来不及了。最后,病人还是死亡了。佛罗理他们再次紧张地提炼,终于获得了一些青霉素,并选择了第二个病人进行试验。病人注射后,恢复了健康,但是一个月后,病情复发,而他们又拿不出足够数量的青霉素,结果病人仍然死去。

他们只得又开始提炼。经过10个月的紧张工作,才获得能救活一个病人所需的青霉素。后来虽然救活了病人,证明了这种药物的无比效能,但要广泛地应用于临床,必须改进设备,进行大规模的生产。这对联合实验组来说,是一件办不到的事。再说,当时伦敦处于德国法西斯飞机频繁的轰炸之下,即使要进行大规模生产,也是非常不安全的。

佛罗理认为,在当前的形势下,只有到不受战火影响的美国去,才能安全地进行大规模的生产。但是钱恩认为,不能让美国坐享其成。1941年6月,佛罗理不顾钱恩的反对,带着青霉素样品前往美国。

美国的科学家们也正在研制青霉素,佛罗理到那里后,马上与他们合作研制。他们首先要找到产量最高的菌种。在西瓜皮上,弗洛里和钱恩找到产量最高的832绿霉菌种。后来经过大家的共同努力,终于制成了以玉米汁为培养基。在24℃的温度下进行生产的设备。用它提炼出来的青霉素,纯度高,产量大,从而能广泛地应用于临床,使一些传染病的死亡率大大下降,无数人的生命得到了拯救。

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