“超级神药”青霉素是怎样发现的?

青霉素是第一种能够治疗人类疾病的抗生素。青霉素的发现者是英国的细菌学家亚历山大•弗莱明,青霉素的发现是极其偶然的,但是这次发现足以名垂青史、载入史册。

1928年夏,英伦三岛的天气特别闷热——伦敦大学圣玛丽医学院赖特研究中心也破例放了暑假。细菌学教授亚历山大•弗莱明(1881~1955)连实验台上杂乱无章的器皿都没有收拾好,就准备到海滨去度假了——这是他多年科研生涯中的第一次。9月初,天气渐凉,度假的人们陆续回来了。弗莱明跨进他离开多日的实验室。

青霉素是哪年研制出来的(发明创造的故事)(1)

长霉菌的培养细菌

“糟了,长霉菌了!”弗莱明小心翼翼地取出一个个培养细菌的器皿,取到第五个时,突然惊奇地叫了起来。

此前,弗莱明曾从病人的脓中提取了葡萄球菌,放在盛有果子冻的玻璃器皿中培养,繁殖起来的金黄色葡萄球菌——他称为“金妖精”,密密麻麻地出现在果子冻上。这“金妖精”使人生疖、长痈、患骨髓炎,引起食物中毒,很难对付。他培养它,就是为了找到能杀死它的方法。现在,他看到玻璃器皿里有一个地方沾上绿色的霉,开始向器皿四周蔓延,所以惊叫起来。

培养液受到污染而发霉,就不能再用来做实验了。通常的做法,就是把它一倒了之。但弗莱明却没有这样做,他要看是哪种霉菌在捣乱。于是拿起培养皿来仔细观察,想了解为什么发霉的培养液就不能再用。对着亮光,他发现了一个奇特的现象:在青绿色的霉花周围出现一圈空白——原来生长旺盛的“金妖精”不见了!

弗莱明立即意识到,可能出现了某种了不起的东西。他兴奋地迅速从培养器皿中刮出—点霉菌,小心翼翼地放在显微镜下观察。透过厚厚的镜片,他终于发现这种能杀死“金妖精”的青绿色霉菌是青霉菌。

弗莱明估计是玻璃器皿的盖子没有盖好,青霉孢子是从楼上一位研究青霉菌的学者的窗口飘落下来的。

随后,他把青霉菌分离出来。他还发现,“金妖精”每次要和青霉菌“短兵相接”之前,都会“望而却步”——在青霉菌前2.5厘米处“安营扎寨”。

弗莱明继续在培养液中繁殖了许多青霉菌,然后把过滤过的培养液滴到“金妖精”中去。奇迹出现了——几小时之内“金妖精”们全部死亡。他又把培养液稀释1/2,1/4……直到1/800,分别滴到“金妖精”中。结果,他发现“金妖精”们全部“死光光”。他还发现,青绿色霉花还能杀灭白喉菌、炭疽菌、链球菌和肺炎球菌等——青霉菌具有高强而广泛的杀菌作用被类似的实验证实了。

青霉素是哪年研制出来的(发明创造的故事)(2)

细菌学家亚历山大•弗莱明

1928年9月15日,弗莱明在圣玛丽医学院公布了他的发现。他还于1929年2月13日向伦敦医学俱乐部提交了有关论文《青霉素——它的实际应用》,被刊登在《新英格兰医学杂志》上。

接着,弗莱明制取了少量青霉素结晶,先后到两家学院,请医生临床试用于人体,但遭到拒绝,青霉素被打入冷宫。

青霉素被打入冷宫还有另一个重要原因:弗莱明一直未能找到提取高纯度青霉素的方法。弗莱明也只好在1931年暂时放弃了继续研究,但是一直在让那个培养皿上的青霉素传宗接代。

20世纪30年代,澳大利亚出生的病理学教授霍华德•弗洛里博士组织了一大批人专门研究了溶菌酶的效能, 生物化学家钱恩博士也在其中。

对溶菌酶的专门研究,使他们再次发现了细菌的抗菌作用这个问题引起了他们的强烈兴趣,从而决定重点研究抗菌物质。为了迅速了解抗菌物质研究的全部情况,1939年钱恩等人专程去各大图书馆查找以往的文献,在一本积满灰尘的医学杂志上,他们意外地发现了弗萊明10年前发表的关于青霉素的文章。弗莱明关于青霉素具有良好的抗菌作用的阐述极大地鼓舞了弗洛里和钱恩。

他们当机立断,立刻把全部工作转到对青霉素的专门研究上来。

弗莱明了解到钱恩和弗洛里对青霉素的研究情况,心中十分欣慰,立刻动身赶到牛津会见这两个人。弗莱明毫不犹豫地把自己培养了多年的青霉素菌种送给了弗洛里。

通过一段时间的紧张实验,弗洛里、钱恩终于用冷冻干燥法提取了青霉素晶体。钱恩通过对青霉菌的培养和青霉素的分离、提纯和强化,使其抗菌力提高了一千倍。弗洛里在一种甜瓜上发现了可供大量提取青霉素的霉菌,并用玉米粉调制出了相应的培养液。他们在1940年用青霉素重新做了实验--给8只小鼠注射了致死剂量的链球菌,然后给其中的4只用青霉素治疗。几个小时内,只有那4只用青霉素治疗过的小鼠还健康活着。“这真像一个奇迹!”弗洛里说道。

此后一系列临床实验证实了青霉素对链球菌、白喉杆菌等多种细菌感染的疗效。青霉素之所以能既杀死病菌,又不损害人体细胞,原因在于青霉素所含的青霉烷能使病菌细胞壁的合成发生障碍,导致病菌溶解死亡,而人和动物的细胞则没有细胞壁。但是青霉素会使个别人发生过敏反应,所以在应用前必须做皮试。

与原子弹、雷达并称“第二次世界大战期间的三大发明”的青霉素,最终成为具有惊人疗效的药物,不但在第二次世界大战期间成功地挽救了成千上万病人的生命,而且使人的平均寿命延长了15年。于是,弗莱明和钱恩、弗洛里共享1945年诺贝尔生理学或医学奖。

青霉素是哪年研制出来的(发明创造的故事)(3)

青霉素

青霉素对药物学、医学的影响无与伦比,可以说青霉素是“超级神药”。

首先:青霉素让人类第一次摆脱了对病菌“无特效药可治”的困境。

其次:由于青霉素的发现和量产并有效地用于临床,对寻找其他抗菌素是一个巨大的促进,种类繁多的抗菌素奔涌而出,形成规模庞大的“抗菌素家族”:链霉素(1943)、金霉素(1947)、氯霉素(1948)、土霉素(1950)、红霉素(1952)、卡那霉素(1958)……迄今,世界上已发现1万多种不同的抗菌素。

第三:青霉素高效、低毒、抗菌能力强,是抗菌素中的“全能冠军”,对包括革兰氏阳性菌、葡萄球菌、β-溶血性链球菌、淋球菌等多种细菌都有不同程度的抗菌作用。

第四,青霉素在所有的抗菌素中,抵抗病菌的抗药性能力最强,已经使用了70多年,至今还在广泛使用。

青霉素的出现开创了用抗生素治疗疾病的新纪元。通过数十年的完善,青霉素针剂和口服青霉素已能分别治疗肺炎、肺结核、脑膜炎、心内膜炎、白喉、炭疽、脓肿、败血症、梅毒、淋病或风湿热等病。青霉素的发现与研究成功,成为医学史的一项奇迹。

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