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重温青霉素的意外发现之旅

来源:颗粒在线 1208 2019-08-06

1928年9月的一天早晨,英国伦敦圣玛丽医院的细菌学家亚历山大·莱明(Alexander Fleming)像往常一样,来到了实验室。

在实验室里一排排的架子上,整齐排列着各种玻璃培养器皿,上面分别贴着标签写着:炭疽菌、链状球菌、葡萄状球菌、大肠杆菌等。这些都是有毒的细菌,弗莱明收集它们,试图寻找一种能够制服它们,将它们培养成无毒细菌的方法。其中的一种在显微镜下看起来像葡萄球状的细菌,广泛存在,且危害很大,伤口感染化脓,就是它在“作怪”。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。

弗莱明来到架子前,逐个检查着培养器皿中细菌的变化。当他来到靠近窗户的一只培养器前的时候,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,这只贴有葡萄状球菌的标签的培养器里,所盛放的培养基发了霉,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,别再用它了,让我倒掉它吧。”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。使他感到惊奇的是: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。难道是这种青色霉菌的分泌物把葡萄状球菌杀灭了吗?

想到这里,弗莱明兴奋地把它放到了显微镜下进行观察。结果发现,青色霉菌附近的葡萄状球菌已经全部死去,只留下一点痕迹。他立即决定,把青色霉菌放进培养基中培养。

几天后,青色霉菌明显繁殖起来。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,伤寒菌和大肠杆菌等细菌却依旧可以正常繁殖。

为了试验青色霉菌对葡萄状球菌的杀灭能力有多大,弗莱明把青色霉菌培养液加水稀释,先是一倍、两倍……最后以八百倍水稀释,结果它对葡萄状球菌和肺炎菌的杀灭能力仍然存在。这是当时人类发现的最强有力的一种杀菌物质。

可是,这种青色霉菌液体对动物是否有害呢?弗莱明将它注射进了兔子的血管,然后紧张地观察它们的反应,结果发现兔子安然无恙,没有任何异常反应。这证明这种青色霉菌液体没有毒性。

1929年6月,弗莱明发表论文说明了他的发现。他将这种青色霉菌分泌的杀菌物质称为青霉素。

当地的人们纷纷向他祝贺。英国一位显贵建议他申请制造青霉素的专利权,那样将来肯定会发大财。弗莱明经过考虑,写信婉言拒绝了建议。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。”

弗莱明发现青霉素,似乎是偶然的,但却是他细心观察的必然结果。让人感到遗憾的是,青霉素还无法马上用于临床治疗,因为青霉素培养液中青霉素含量太低了,难以从中提取足够的数量供治疗使用。如果直接用它的培养液来治病,那一次就要注射几千甚至上万毫升,这在实际应用上无法办到。因此,弗莱明只好暂停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提纯青霉素开辟了道路。

直至1940年,英国牛津大学病理学家霍华德·弗洛里(Howard Florey)和德国生物化学家恩斯特·钱恩(Ernst Chain)合作,带领研究团队深入研究青霉素的性质和化学结构,终于解决了青霉素的提纯和浓缩问题。青霉素终于被大量生产和临床应用。

“二战”时期,青霉素挽救了成千上万名伤员的生命。1945年,弗莱明、弗洛里和钱恩三人,因在青霉素发现利用方面做出的杰出贡献,共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。

青霉素的发现是人类抗菌素历史上的一个里程碑,直到今天,它仍被广泛应用。青霉素的发现,使人类找到了一种具有强大杀菌作用的药物,结束了传染病几乎无法治疗的时代;从此开启了寻找抗菌素新药的高潮,人类进入了合成新药的新时代。

1881年8月6日,亚历山大·弗莱明(Alexander Fleming)出生于苏格兰基马尔诺克附近的洛克菲尔德。1906年,弗莱明在伦敦大学圣玛丽医学院毕业后留校从事免疫学研究。弗莱明于1923年发现溶菌酶,1928年首先发现了青霉素。1943年弗莱明成为英国皇家学会院士,1944年被英国皇家赐于爵士爵位。1945年因发现青霉素的贡献而获得诺贝尔生理学或医学奖。1955年3月11日,弗莱明与世长辞,享年74岁。在美国学者麦克·哈特所著的《影响人类历史进程的100名人排行榜》,弗莱明名列第45位。


科学小讲堂

青霉素(Penicillin,或音译盘尼西林):又被称为青霉素G、peillin G、 盘尼西林、配尼西林、青霉素钠、苄青霉素钠、青霉素钾、苄青霉素钾。青霉素是抗菌素的一种,是指分子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素,是由青霉菌中提炼出的抗生素。

葡萄球菌(Staphylococcus):是一群革兰氏阳性球菌,因常堆聚成葡萄串状,故名葡萄球菌。多数为非致病菌,少数可导致疾病。葡萄球菌是最常见的化脓性球菌,是医院交叉感染的重要来源,菌体直径约0.8μm,小球形,但在液体培养基的幼期培养中,常常分散,细菌细胞单独存在。


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