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落入培养皿的神奇“救星”:青霉素的曲折发展史

 历史探奇 2019-06-26

世界上发生过很多意外事件,但能被称为“偶然的奇迹”的神奇剧情却没有多少,但青霉素(Penicillin)的发现却能被算入其中,因为它的问世够偶然、够意外、影响力够大。

青霉素是一组广泛用于治疗细菌感染的抗生素。在引入抗生素之前,人类不具备有效治疗由细菌引起的感染,如肺炎、肺结核等。但在20世纪20年代后期,情况改变了,青霉素的意外发现开创了医学的新时代。

从一开始,青霉素就被誉为“奇迹药”,能有效治疗各种传染病,拯救了无数生命。今天,青霉素家族不断扩大,出现了许多天然和合成类型的青霉素,用于治疗各种疾病。想了解这些跟人类关系密切的“细菌杀手”,我们得从青霉素的发现说起。

青霉素的发现

亚历山大·弗莱明(Alexander Fleming),一名在伦敦圣玛丽医院工作的细菌学教授,因1928年发现青霉素而广受赞誉。

亚历山大·弗莱明

根据美国公共电视网(PBS Newshour)专栏作者霍华德·马克尔(Howard Marke)博士的说法,当时弗莱明刚休完假期,回到自己凌乱的实验室,事实上,弗莱明的实验室经常是乱糟糟的,实验用培养皿往往随手搁着,一放就是好几个星期,这种“懒散”的习惯本来对科学试验不利,但在这个故事中,它却成了事件的转折点。

弗莱明发现含有葡萄球菌的培养皿已被污染了,一些叫青霉菌(Penicillium notatum)的东西落入了培养皿,阻碍了葡萄球菌的发育。

虽然大部分人都认为,霉菌是从没关好的窗户飘进来污染培养皿的,但其实是因为楼下实验室做“过敏试验”,霉菌孢子才会往上飘。弗莱明猜测可能是青霉菌杀死了细菌,于是从中提取了一种物质,并将这种活性剂命名为“青霉素”(Penicillin),经过试验,他确定提取物确实能够杀灭许多类型的有害细菌。

弗莱明后来表示:“当我在1928年9月28日早晨醒来时,我并没有想到发现世界上第一种抗生素会彻底改变所有药物。但我想这正是我所做的。”

不过弗莱明对青霉素的研究就到此为止了,他没法大规模制取这种物质,在发表了《青霉菌培养基的抗菌作用》一文后,就放弃了对青霉素的关注。《大英百科全书》认为,问题在于弗莱明未采取“必要的化学方法,未能鉴别其中的活性成份”。

J·阿伦森(J. K. Aronson)也在《牛津医学指南》中补充道,弗莱明“从未努力将青霉素应用在临床上”。就连弗莱明本人也招认:“1929年,我发表的论文只是别人研究的起点,他们不断在青霉素研究上前进,尤其是在化学领域。”

青霉素发展过程

1939年,牛津大学病理学教授霍华德·弗洛里(Howard Florey)在英国《实验病理学》(Experimental Pathology)杂志上读到了弗莱明的论文《青霉菌培养基的抗菌作用》。弗洛里和同事们提纯了青霉素,并用动物进行了试验。

霍华德·弗洛里

据美国化学学会(ACS)称,1941年2月12日,病入膏肓的阿尔伯特·亚历山大(Albert Alexander)接受了第一剂试验青霉素。短短几天内,新药品见效了,他身患的一种足以威胁生命的感染开始得到治疗。不幸的是,亚历山大在被完全治愈之前就病死了,因为弗洛里的团队用完了提纯的药物。

一年后,研究团队生产了足够多的青霉素,他们找来了第二位测试患者安妮·米勒(Anne Miller),她是康涅狄格州纽黑文(New Haven)医院的一名产妇,因流产而患上血液感染。米勒很幸运,足量的青霉素治好了她。

霍华德·弗洛里

在第二次世界大战末期,青霉素开始大规模生产,并配发到前线,用于治疗伤病士兵的感染。从历史上看,感染在战争中杀死的伤兵数量,远多于战死的士兵。青霉素的出现挽救了无数受伤士兵的生命,战场上细菌性肺炎的死亡率从18%降至1%。

三个人的舞会

或许是受到预防医学泰斗阿姆洛斯.莱特爵士(Sir Almroth Wright)的影响,我们才把青霉素视为弗莱明个人的发现。1942年8月28日,莱特爵士在信中写道,发现青霉素的“桂冠”,应该给弗莱明教授。

阿姆洛斯.莱特

莱特爵士一心想替自己在伦敦圣玛丽医院主持的预防接种系争光,还说弗莱明“不但发现青霉素,还率先提出了新颖的见解,主张青霉素可能在医学上发挥重要作用”。因为莱特在英国的巨大声望,人们相信了这种说法。

1945年,亚历山大·弗莱明、霍华德·弗洛里,以及恩斯特·钱恩(Ernst Chain,弗洛里的同事)共同获得了诺贝尔生理学或医学奖,由此可知,科学界还是比较了解内幕的。

亚历山大·弗莱明、霍华德·弗洛里,以及

厕读观点:正如人类洞穴旁被雷击中而出现的野火一样,青霉素的发现是偶然的,带有运气成分的“礼物”。如果弗莱明离开实验室时打扫了培养皿;如果青霉菌没有落入培养皿;如果弗莱明没有注意到培养皿中的异样;如果弗洛里没有看到《实验病理学》上的文章,如果……在青霉素的发现过程中,有太多的偶然性,在这条不可思议的“因果链”上,任何一个环节出问题,导致青霉素没有被发现,或者说没有这么早被发现,那么人类的卫生事业都会遭受重大打击。

但回过头来一想,也是由于伦敦圣玛丽医院在同时进行众多实验,提供了大量的潜在条件,当这些条件都成熟时,青霉素的出现就顺理成章了,所以这个偶然发现中又有必然。仔细回顾青霉素的发展史,我们只能感叹,青霉素天生不凡,无愧于落入培养皿中的神奇“救星”这一称号。

参考资料:PBS Newshour

《实验病理学》(Experimental Pathology)

美国国家医学图书馆(National Library of Medicine)馆藏资料

《大英百科全书》

《牛津医学指南》J·阿伦森(J. K. Aronson)

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