抗生素传奇

现代医学的历史很短，至今不过才发展了100多年，但它所取得的成就是毋庸置疑的。就拿药物来说，一个在上世纪20年代开业的西医的药箱里只有十几种药，远远不能应付病人的需要。个中原因说起来很简单：谁见过不懂空气动力学的飞机设计师?那个时候的医生对人体的工作原理所知甚少，不可能“对症制药”，只能抱着神农尝百草的精神，挨个试验。那么，你能想像一个人在一张纸上瞎画，希望有朝一日蒙出一张飞机设计草图吗?还别说，真有人这样做了，而且他还真蒙对了。

此人名叫格哈德・多马克(Gerhard Domagk)，是个德国中学校长的儿子。他从小就喜欢科学，大学选择了医学系。1914年，19岁的他跑去当兵，并参加了第一次世界大战，结果因伤退役。战后他回学校完成了学业，并开始研究病菌感染问题，因为他亲眼目睹了很多战士因伤口感染而死的惨剧。

1927年，已经当上拜尔制药公司研究部门主任的多马克开始研究染料的抗病菌特性。他的同伴约瑟夫・克莱尔(JosefKlarer)负责合成不同种类的染料给他，由他负责在小鼠身上测试。这项实验的工作量极大，多马克不得不把自己关在实验室里，不接电话，不接待访客，从早到晚都在解剖感染小鼠，在显微镜下观察小鼠的染病器官有没有发生变化，直到把自己搞得头晕眼花为止。

实验的头4年啥也没找到，但他没有放弃。直到1932年，他实验了一种商品名“百浪多息”(Prontosil)的红色染料，发现它能杀死链球菌，因为感染链球菌的小鼠只要注射了百浪多息就不会死了，而对照组小鼠无一例外都会死亡。当时他并没有急着把结果发表出来，直到一年后他女儿的手臂得了丹毒，也就是一种链球菌引起了皮肤感染。此病在当时无药可治，医生认为只有节肢才能保住他女儿的性命。多马克一狠心，偷偷用百浪多息治疗，居然治好了女儿的病。

1935年，多马克发表了实验报告。几个月之后，法国巴斯德研究所的科学家通过进一步的研究分析证实，百浪多息的药效并不是来自染料本身，而是染料分子的结合剂一磺胺(Sulfonamide)。就这样，人类第一个抗病菌特效药诞生了。格哈德・多马克以他杰出的贡献被授予1939年的诺贝尔医学奖。

在磺胺被发明之前，病菌感染是人类的第一杀手，仅是链球菌引起的丹毒、猩红热和产后感染每年就会夺去成千上万人的生命，远比今天癌症和艾滋病更可怕。

从表面上看，磺胺的发现似乎只是碰运气，其实不然，磺胺的发现过程每一步都和科学紧密相连。如果没有化学知识的进步，克莱尔就不可能在短时间内合成出大量结构迥异的小分子化合物。如果没有采用正负对照组方式的科学方法，多马克也不可能如此肯定地认为磺胺有作用。最重要的是，如果没有19世纪末期化学家们对化学“受体”和“药效团”的基础研究，多马克就不会进行这项实验。简单地说，多马克的实验基础就是“万物相生相克”的原理，“受体”和“药效团”理论在分子水平上为此原理找到了科学的解释。

有趣的是，科学成就了磺胺的盛名，最终也埋葬了磺胺的前程。进一步观察表明，磺胺类药物对肾脏有极强的副作用，如今已经很少有人使用它了。不过，磺胺最大的贡献就是证明细菌能够被选择性地杀死，这一理论直接导致了抗生素的发现，而没有抗生素的话，将会有很多人活不到今天这个岁数。

众所周知，世界上第一个抗生素就是1928年被亚历山大・弗莱明(Alexander Fleming)发现的青霉素。不过，青霉素的发现完全是一次偶然事故，其中的巧合简直匪夷所思。

那是1928年的夏天，伦敦圣玛丽医院的微生物学家弗莱明把几个金黄色葡萄球菌培养皿扔在实验室的架子上，去外地度假了。回来后他发现其中一个培养皿里污染了一个霉菌菌落，他刚要扔掉这个培养皿，却突然发现菌落周围有一个透明的圆圈，这意味着圆圈里的葡萄球菌都被杀死了。他用霉菌提取液又试了一次，确认了这种霉菌的杀菌效力，后来证实这就是青霉菌。

科学家知道后纷纷各自进行了同样的试验，却没能重复出来。于是，关于青霉菌的试验就被搁置了下来，人类一等就是10年。

为什么重复不出来呢?原来，青霉菌最适宜的温度是摄氏20度，金黄色葡萄球菌则最喜欢35度。假如弗莱明按照通常的做法，把培养皿放进35度培养箱，那个青霉菌菌落就不会长起来了。不但如此，根据历史气象资料显示，伦敦在1928年7月底的时候正好经历了一次降温，也就是说，在弗莱明度假的那9天时间里，实验室的温度下降到了20度左右，于是青霉菌这才得以疯长。

先别慨叹，人类的好运气这才刚刚开始。后人研究证实，那个污染了弗莱明培养皿的霉菌是一个非常罕见的菌种，能分泌出大量的青霉素。这种霉菌在自然界中含量极少，要不是他楼下正好是另一位真菌专家拉托什的实验室，要不是拉托什那几天正好没关窗户的话，这个青霉菌孢子就不会逃出来，并飞进了弗菜明的屋子，又恰好落在了放在架子上的金黄色葡萄球菌培养皿里。那样的话，也就没弗莱明什么事了。

弗莱明的好运气终于到此为止了，因为他和同时代的科学家都相信，任何能够杀死细菌的化学物质都会对人体产生同样的伤害，因此他没有坚持研究下去。

真正发现青霉素的医疗价值的人是来自牛津大学的霍华德・弗洛里(Howard Florey)和恩斯特-钱恩(Ernst Chain)，他们取得的成就和运气一点关系没有，而要归功于两人扎实的科学基本功。首先，精通化学的钱恩提纯了青霉素，为后来的进一步实验打下了良好的基础。其次，弗洛里设计了一个精密的科学实验，他把钱恩提纯的青霉素注射进5只感染了链球菌的小鼠体内，另外5只同样感染了链球菌的小鼠则被作为对照组。结果注射了青霉素的小鼠全部康复，而且没有副作用。对照组小鼠则全部死亡。

这项实验进行的时候第二次世界大战刚刚开始。虽然英军从敦克尔克成功撤退，但是伤亡惨重，当时惟一的抗菌药物磺胺不够用了。不过，那次成功撤退的壮举激发了英国人的斗志，弗洛里和钱恩受到鼓舞，决定冒险进行一次人体试验。他们把牛津大学的实验室变成了一个化学工厂，日夜兼程，终于生产出足够的青霉素。

1941年2月12日，一位43岁的英国警察阿尔铂特・亚历山大成为人类历史上第一个被青霉素救治的病人。因为青霉素得来不易，价格比黄金还贵，主治医生不得不每天收集亚历山大的尿液，拿回实验室重新提取青霉素。这次临床试验一开始非常成功，病人的病情得到了极大的缓解。可惜的是，试验进行到第5天后青霉素用完了，病人死亡。

虽然如此，这次试验给了科学家极大的信心。此后发生的事情就不必多说了，青霉素成为人类历史上第一种几乎没有副作用的抗生素，挽救了无数人的生命。弗莱明、弗洛里和钱恩因此成果分享了1945年的诺贝尔医学和生理学奖。

值得一提的是，科学家通过实验找到了青霉素杀菌的秘密。原来，大部分细菌都属于原核生物，细胞外面有细胞壁保护。青霉素能够破坏细胞壁中的重要物质一肽聚糖的合成，因此细菌就无法合成出完整的细胞壁，人类的免疫系统就能够钻个空子，把细菌杀死。另外，人类属于真核生物，只有细胞膜，没有细胞壁，因此青霉素对人体不起作用。

现在再回过头去看看那段历史，我们可以发现，虽说弗莱明最初的发现是无数巧合的结果，但青霉素的发现和临床使用则完全得益于现代科学的发展。其实我们的老祖宗曾经发现过类似的现象，李时珍的《本草纲目》就记载着霉豆腐渣可以用来治疗恶疮和肿毒。可是，由于没有现代科学作为支持，老祖宗的发现就只能停留在霉豆腐渣阶段，病人只有碰运气，希望自己家的那块豆腐上落下的正好是一粒神奇的青霉菌孢子。