科学家的意外发现中的必然性—霍乱疫苗,青霉素发现

因为我教高中化学,12年级有一个单元是结构化学,要介绍原子结构如何被发现,这使得我不得不在网上搜索了许多发现电子质子原子核的科学家的故事,而往往介绍这些大拿们的频道也会介绍其他领域的科学家的故事,使我有机会在闲暇之余了解了二十世纪初欧洲科学腾飞期间波澜壮阔的科学史。

法国著名化学家巴斯德被法国人奉为英雄一点也不为过,他是造福人类的科学家。巴斯德其实考大学考了两次,第一次排名第14,他不满意,第二年以第四名考入巴黎高等师范学院化学专业,毕业后他做了几年的中专老师。然而他爱动脑筋,早年他帮助制酒厂解决了酒变酸的问题使得他名声大震,发明了著名的巴斯消毒法,就是加热食物低于沸点,杀死食物中的有害微生物,却不破坏食物中的口感,法国的酿酒工业也逐渐地恢复了元气。

当时大家都喝生牛奶,当时的人们认为生牛奶才会将所有的营养传递给人。人们不知道而牛奶中的许多微生物才是疾病的来源,比如牛结核病等等。当时流行的伤寒,结核病,疟疾都还没有抗生素来对付,唯一的途径就是预防。而巴斯消毒法发明后大大地降低了这些要人命的传染病的传播。所以现在一说巴斯消毒法人们总想起来牛奶的消毒。

巴斯德发现杆菌让酒生病了以后,他就联想到细菌也会让人和动物生病。

在那个年代,每三个出生的婴儿就有一个会夭折。他自己的五个孩子里有三个都是伤寒而早夭。失去孩子的痛苦使他有了研究疾病起因的欲望。

1878年他有了一个重大的发现,跟许多其他重大发现一样,他的发现也是来源于一次失误。他正在用鸡作为研究动物,想找出当时冲击法国的霍乱病。他用患霍乱的鸡的体液抽取出来后注射到健康的鸡身上,看看霍乱弧菌的演变过程。注射两天后鸡会死去,他就会解剖鸡,在鸡的血液中寻找霍乱弧菌,放在显微镜下观察。

作为法国科学院院士他每年都要去休年假,一年他去休假了。他的学生Chamberland看到导师休假了,也跟着去休假。他休假两周后回来把放在实验室里的霍乱毒液给鸡注射,发现这些鸡居然没有死!他诚惶诚恐地报告给导师,认错并保证一定重新培养新鲜的毒液,重新做实验。后来他把新鲜采集的毒液注射到鸡身上后,发现打过毒性减弱的毒液的鸡都没有患病,而没有打过减毒的毒液的鸡全都死了!

当Chamberland 把实验结果告诉导师后,作为有智慧头脑的科学家巴斯德立刻联想到80年前琴钠发现牛痘的过程,他敏锐地意识到他们找到了预防霍乱的办法!将毒液减毒,注射到健康的鸡身上,然后激发鸡本身的抗体,然后鸡就有了免疫力!这就是霍乱疫苗的发现过程!

直到今天所有的疫苗都是用这样的思路来制作的,只不过减毒的方法不同而已。现在我们有狂犬,麻疹,肺炎。。。30多种疫苗,如今人类的长寿这些疫苗功不可没。

再来说说青霉素的发现过程。

英国生物学家Alexander Fleming早年父亲去世了,因为没有得到足够的关爱,他长得比较矮小,性格内向。因为舅舅去世了,他意外得到一笔财产,他的哥哥建议他去学医,这样他就考取了伦敦大学圣玛丽医学院,毕业后留校。因为他在研究中发现了溶菌酶,被升为教授。

1928年夏天他急着去休假,就把一摞没有来得及清洗的长满金黄色葡萄球菌的培养皿放在实验台上就去度假了。度假回来以后,他意外地发现有一个培养皿里的边缘有一处葡萄球菌缺失,却长了一株绿色的霉菌。他马上意识到可能霉菌的什么成分杀死了葡萄球菌!他把这种杀死葡萄球菌的成分叫青霉素。

1929年他把自己的发现写成一篇论文发表了,但是没有引起重视。而他自己也没有找到合适的提取青霉素的方法。

直到1938年在牛津大学做研究的德国化学家Chain在旧书堆里看到了弗莱明的论文,他开始提纯青霉素。另外一位澳大利亚病理学家Florey也在牛津大学,和Chain是同事,他们决定一起对青霉素提纯。他们联系了弗莱明,得到了弗莱明1928年发现的那枚菌种。

Chain and Florey 在1940年研究时给8只老鼠注射了致死量的链球菌,然后给4只注射青霉素,另外四只做对照,发现没有用药的四只很快就死掉了,证明青霉素对链球菌有很强的杀死功能。

青霉素之所以可以杀死细菌儿对人体没有害,原因是青霉素可以使细菌的细胞壁的合成发生障碍,导致细菌死亡。而人和动物的细胞没有细胞壁,所以没有杀伤作用。

Chain and Florey 虽然做了许多尝试,一直不能大批量地合成青霉素。一天Florey下班后路过西瓜店,他想买个西瓜慰劳一下自己。买了西瓜交了钱后他瞥见墙角放了一个被挤破的西瓜,裂开处长了一些绿霉,他向老板要了那只西瓜。抱回实验室后,他将其中的青霉素提取出来,结果意外地获得每平方厘米200单位的青霉素,比以前每平方厘米40单位高出许多。

美国从1942年开始大量生产青霉素,二战期间挽救了成千上万人的生命。而1945年弗莱明,钱恩,Florey分享了当年的诺贝尔生理和医学奖。

从这些大拿们发现拯救人类的疫苗,青霉素的过程我们不难看出奇迹留给有准备的人,看是偶然,其实里面有多么深的必然啊!