笔趣三小说

微生物学和化学的成长（第2页）

埃利希有时很难与人相处，因为他总认为自己是对的。每天早上他给助手们一叠卡片，写明这一天实验的详细指示，以此来考验助手们的耐性。如果违背了他的指示，就会遭受冷遇。

但是埃利希工作出色，由于这一性格，再加上作为一个实验家的才华和直觉，作为化学疗法的奠基人，他对科学和人类健康都作出了巨大的贡献。

当埃利希还是德国莱比锡大学医学院的年轻科学家时，就对苯胺染料的作用机制发生了兴趣（康米罗·高尔基和科赫在他之前就已对此产生兴趣），苯胺染料可以使各种微观结构更容易观察。还在学校时，他就发现了若干有用的细菌染色剂，他的学位论文就是关于这一课题的。但并不是每个人都相信他能够在这方面取得更大的进展。科赫有一天访问埃利希的学校，遇到了这位年轻的热心者，科赫后来宣称：“非常善于染色，但他永远通不过考试。”科赫错了，埃利希通过了。

还有，埃利希在1878年取得医学学位后，发现了一种给结核菌染色的好方法。这是科赫感兴趣的领域。这一成绩使他又一次受到科赫的注意，1882年至1886年之间，两人在一起工作，不幸的是，埃利希感染了轻微的肺结核，于是离开科赫到埃及去休养。

1889年，埃利希返回后与德国细菌学家贝林（Emily，1854—1917）及日本细菌学家北里柴三郎（KitasatoShibasaburo，1852—1931）一起工作，他们都和科赫合作过。1890年，埃利希在柏林大学获得了一个职位。此时，科学家已经对疾病的成因以及自然物质在血液里如何产生自然免疫力有了一些新的见解。就在同一年，1889年，北里柴三郎和贝林宣布了他们的发现：他们不断给动物注射少量不会致病的破伤风毒素，这时，在动物血液会产生一种物质（抗毒素），以中和注射的毒素。他们还发现，可以用这个办法从已经获得免疫力的动物身上取出其血液的**部分（叫做血清），用于使其他动物获得免疫能力。这一简单的步骤可以用来预防疾病，否则，致命剂量的毒素或者细菌就会使动物致病。

与此同时，贝林、北里柴三郎和埃利希都在寻求治疗白喉的方法，这是一种致命的疾病，特别是儿童，一旦染上此病往往只有死亡。他们注意到，感染过白喉而又幸存下来的儿童在成年后似乎就不会再得这种病。显然在与疾病的斗争中，儿童的身体中产生了抗体，抗体保留在血液中，从而起到保护作用。但是用这种方法获得免疫力的风险太大。这三位细菌学家运用与对付破伤风相同的办法，埃利希则在剂量和治疗技术等方面继续工作，他们在1892年白喉流行期间，提炼出了新的白喉抗毒素，取得了成功。因为这项工作，提出这一思想的贝林获得了1901年诺贝尔生理学或医学奖。

就在他们对付白喉成功以后，埃利希与贝林吵了一架，北里柴三郎回日本去了。于是埃利希只得孤军备战。由于对白喉抗毒素工作的肯定。德国政府建立了一个研究所专门研究血清，让埃利希当所长。埃利希不仅长于实验研究，善于构思精湛的步骤，而且总在寻求更多的治疗方法。他迫切要知道白喉毒素是如何攻击人体；毒素抗体又是如何抵御毒素使它不致伤害人体细胞。他需要知道他看到的现象背后的化学机制，于是他回到早年曾有兴趣的染色剂问题：染色剂的价值在于它能使细胞结构清晰地显示出来，或者使细菌着色，以便在无色的背景下进行观察。对这一现象应该有一个化学解释。染色剂一定是与细菌中的某种物质结合到了一起，通常的结果是它杀死了细菌。也许这一现象可以用于对付细菌。实际上，也许可以找到一种染料，能够给有害的细菌染色甚至杀死，而不伤害人体的正常细胞。也许可以创造这种“魔弹”，以攻击细菌所栖居的宿主为靶子，找到寄生物并摧毁之。于是，化学疗法就诞生了。

埃利希开始寻找能够着色和杀死特殊靶标的染料，他发现了一种，称之为锥虫红，它可以用于杀死锥体虫——这是一种单细胞动物，可以引起多种疾病，包括昏睡病。

他一开始猜想，也许是锥虫红里面的氮原子干扰了寄生虫的新陈代谢过程，于是想到用砷的各种化合物进行试验，看看还能够找到什么样的“魔弹”。砷跟氮有许多共同特性，但是毒性强得多。所以这一方法看来是可行的。他让实验室里每个人都参加，普查他们所能想到的所有含砷的有机化合物——包括自然的和合成的。总共试了几百种。1907年，他们做到第606号，把它用于锥体虫，效果不大，于是就把它和所有其余的放到一边，继续往下做。

埃利希获得了1908年诺贝尔生理学或医学奖，是与俄国细菌学家梅契尼科夫（Ilyalliikov，1845—1916）分享的，奖励他们在免疫学方面的研究。但是事实上，埃利希最大的贡献还没有到来。

第二年，他的合作者之一，秦佐八郎（HataSukehachiro，1873—1938）在复查测试砷化合物有效性的技术时，偶然用到了第606号样品。让所有人都惊奇的是，尽管第606号对锥体虫没有特殊效果，他却发现它对引起梅毒的螺旋菌有很强的破坏力。埃利希听到合作者的报告激动万分，立刻进行验证，并且重新命名为“撒尔佛散”（salvarsan），于1910年宣布了这一发现。魔弹就这样被发现了，它被用于控制梅毒这一具有高度破坏力的疾病，这种疾病通常通过**传播，通常归咎于妓女、不忠婚姻或者其他**行为，这些都是被社会所唾弃的现象。受害者由于梅毒造成不育，最终导致瘫痪、神经错乱和死亡。埃利希把65000单位的药剂免费分发给世界各地的医生，他相信根除这种病，要比从中获取收益更为重要。撒尔佛散（现在叫做胂凡纳明（arsphenamine））的发现标志着近代化学疗法的开始，标志着一类药剂开始问世，这类药剂实际上是一种合成的抗体，它能够寻找并且破坏侵袭的微生物，而不伤害患者或宿主。

埃利希常常说，他坚定地相信“四个大G”对成功的重要性。所谓“四个大G”是德语四个词Geduld，Geschick，Geld，Gluck的缩写，意即“耐性、能力、金钱和运气”。但是当人们祝贺他发现第606号药剂时，他只说了一句：“我在7年坏运气中，只一次侥幸遇到了好运气。”

评论却是低估了其中所涉及的巨大工作量，实际上，埃利希不仅是指挥者，也是身体力行的工作者。在1877年至1914年之间，埃利希发表了232篇论文和著作。再有，实验本身极其劳累，正如他的一位助手玛尔夸特（MartheMarquart）所解释的：

“局外人不可能体会到在这些漫长的实验时间里有多大的工作量，实验必须重复又重复，连续几个月。人们常常说606是第606次实验，这是不正确的，因为606是样品的号码，和所有以前的样品一样，用它做了许多次实验。所有这些加在一起，工作量之大是难以想象的。”

埃利希提出的化学疗法所用的技术至今仍在不断地产生成果，他和他的合作者治疗昏睡病和梅毒的方法一直行之有效。直到20世纪30年代，又新添了两项突破性工作。

20世纪30年代中期，世界上所有实验室都在寻找能够更有效地对付细菌感染的染料或者其他化合物，许多私人医药公司纷纷建立自己的实验室，以便赢得这场竞争。在德国，多马克（GerhardDomagk，1895—1964）成了法尔本（I．G．Farben）公司一间实验室的主任，在那里他和同事们开始致力于研究链球菌，这是一种厉害得能引起血液中毒的细菌。多马克开始用一系列新合成的染料进行各种试验，1932年，他偶然用到一种叫做百浪多息（Pro—ntosil）的橙红染料，在实验中治愈了老鼠的链球菌感染。这是一条激动人心的新闻，因为这类细菌比埃利希的梅毒螺旋菌还要小且更难制服。

就在多马克还没有机会在人体上检验他的发现时，一位医生请求他帮助一个因为葡萄球菌感染了血液而快要死去的婴儿。当时百浪多息只对链球菌感染做过试验，但对葡萄球菌感染的效果如何，则不得而知。但这位医生说服多马克让他试试，只为救那个孩子。婴儿接受百浪多息4天后，温度降下来了，3个星期内完全康复。多马克自己的小女儿希尔德加，也在1935年2月的链球菌感染中被治愈。当它治愈了另一桩危险的感染，挽救了美国总统的儿子小富兰克林·罗斯福（FranklinDela，1914—1988）的生命时，这一药剂获得了世界范围的声誉。

后来证明，多马克的百浪多息中的有效成分是磺胺。很快研究者找到了一系列相关的有机化合物，名为磺胺药剂，证明对链球菌、淋菌、脑膜炎双球菌，以及某些类型的肺炎球菌、葡萄球菌、布鲁氏菌和梭状芽孢杆菌等感染高度有效。

美国细菌学家杜博斯（ReneJulesDubos，1901—1982）度过一段漫长而富有成效的职业生涯。还在早年时期，他就证明，微生物产生的自然物质也有可能当做抗菌药。1939年，杜博斯从土壤细菌中得到某些物质，证明对肺炎球菌有效。这一发现迅速导致对于1928年发生的一个事件的重新检验，这是名叫弗莱明（AlexanderFleming，1881—1955）的细菌学家在伦敦圣玛丽医院接种部作出的发现。

如果弗莱明是一位更有条理、更不敏感的科学家，世界也许难以享受这种最有效力的抗菌剂的思想。1928年的一天，他度假归来，正在清洗一批离开时留在实验室角落里的细菌培养皿。但是，当他把所有器皿垛在消毒盆里，准备清除其中的培养物以便再用时，却偶然注意到其中一个器皿有些异样，于是就从水盆里把它拿了出来。

引起他注意的是培养皿里有一块地方长着不寻常的霉斑，周围环绕着葡萄球菌的黄色群落。在他工作的旧实验室里，炎热的夏天空气中充满了各种各样的孢子，所以，霉斑的出现本身并没有什么好奇怪的，但奇怪的却是，围绕霉斑一英寸范围内所有细菌都是无色透明的。显然，在细菌学家训练有素的眼里，一定是有什么东西杀死了霉斑周围的葡萄球菌。弗莱明知道他发现了某种东西。于是他拍下照片，擦去一些霉斑使它再繁殖，并且保存了这个盘子。他把培育得到的霉斑样品送到其他实验室。他和他的同事们也对这些样品作了研究。

霉斑就是青霉菌，弗莱明发现，由它产生的一种物质是针对试管和培养皿的一种有效消毒剂，并且可以用来纯化菌株。他和他的实验助手发现，青霉素对抑制猩红热、肺炎、淋病、脑膜炎以及白喉的致病细菌都有效，但是他们的提炼还不够纯，因而无法检验它作为药剂的有效性。因此，除了在实验室使用外，弗莱明的霉菌在架子上搁了十年之久。

后来在1938年，来自英国以外的两位细菌学家，钱恩（Ernst，1906—1979）和弗洛里（HowardFlorey，1898—1968）在英国的牛津大学聚到了一起，钱恩是犹太移民，从纳粹手中逃到英国；弗洛里来自澳大利亚，两人在一次普查科学文献中有关抗菌剂的资料时偶然检索到了青霉素。他们发现一株霉菌（弗莱明送给他们的样品的后代）在他们的实验室培养得不错，马上抓住不放。随即，弗洛里和钱恩以及他们在牛津的合作者解决了如何大规模生产青霉素的问题，这样一来，就有足够的剂量可以在病人身上做试验。由于第二次世界大战的爆发，对于完成这项工作和得到新的抗菌药，出现了从未有过的迫切性，于是该项目转移到了美国的药物实验室。

弗莱明特殊的青霉菌株后来再也没有能够在实验室之外得到培育，尽管类似的菌株经过紧张的搜寻后终于在伊利诺斯被发现（这一菌株现在还在用）。所以，如果不是弗莱明的眼明手快，也许那天在他实验室里的青霉素就会冲洗到下水道里去了。如今成千上万的人民避免了由于感染而死亡。从此，肺炎、猩红热之类的疾病不再可怕。1945年12月，弗莱明、弗洛里和钱恩由于他们的工作荣获诺贝尔生理学或医学奖。

由于青霉素的发现，全世界的实验室都在积极寻找土壤中的真菌以探求更多的抗生素，因此找到了大量品种，还找到了针对落基山斑疹热和斑疹伤寒的治疗方法。此外，在美国药物厂家工作，并在罗特格斯大学教书的瓦克斯曼（SelmanWaksman，1888—1973）于1943年发现了链霉素，源于他的一个学生在小鸡身上发现的一种霉菌。它是第一个能够彻底消灭结核菌的抗生素（antibiotic，这个名字就是瓦克斯曼起的）。许多抗生素可以削弱细菌，而瓦克斯曼的链霉素能够杀死细菌。瓦克斯曼的雇主莫克斯公司走了不寻常的一步，决定让新的药剂成为普遍可得的产品而没有申请专利，因为他们考虑到这一产品对于人类是如此重要，它应该被尽可能广泛地生产和分配。

所有这些突破的成果都相当惊人。美国死于肺炎和流行性感冒的人数在1945年至1955年间下降了47％，而梅毒的死亡率下降了78％。当时还不是所有儿童都能对白喉作预防接种，但是该病引起的死亡率下降了92％。凡是青霉素族药剂以及其他各种抗生素能迅速供应的地方，传染病引起的死亡都急剧减少，而在20世纪初以前，传染病引起的死亡可是所有死亡的主要原因。

饮食问题

19世纪后半叶，巴斯德的微生物学说以及后来关于病毒也是疾病成因的发现，使许多从事公共卫生的人们找到了解决问题的办法，但是另一个关键因素也开始在研究和观察中呈现。自从18世纪以来，由于在英国水手的食物中加酸橙汁，几乎完全消除了航海中坏血病的发作。看起来疾病也可能是因为食物中缺少某种需要的物质引起的。于是在医学界，人们对于日常饮食大感兴趣。

在19世纪，人们发现，蛋白质在食物中起着重要作用。其中还有“完全”蛋白质和“不完全”蛋白质之区分，完全蛋白质出现在食物中时，则为生命提供足够的营养；不完全蛋白质则起不到这一作用。但是没有人知道区别在哪里。1820年，科学家分离出一种物质叫做甘氨酸，这是出现在复杂明胶分子（一种蛋白质）中的简单分子。甘氨酸属于一类名叫氨基酸的化合物，它们是蛋白质的基本成分。不久在蛋白质中又发现了其他的氨基酸分子，到了1900年，已经发现了12种不同的氨基酸单元。

名叫霍普金斯（FrederidHopkins，1861—1947）的英国生物化学家第一个证明，不是所有的蛋白质都含有全部氨基酸，有些氨基酸对生命是基本的，有些则不是。1900年，他发现从玉米中分离得到的一种蛋白质不含色氨酸，这种蛋白质叫做玉米蛋白，不足以为生命提供全部营养。然后，他把色氨酸加到玉米蛋白中，惊奇地发现，现在玉米蛋白可以为生命提供全部营养了。在20世纪初期，其他实验证明，身体可以生产某些氨基酸，至于身体不能产生的，人们称之为“基本氨基酸”，必须通过营养得到供应。没有它们，人就会生病，死亡随之而来。

所以，食物对于健康至关重要，除了制服细菌之外。而氨基酸肯定还不是全部答案。坏血病是怎么回事?酸橙汁解决了这个问题，但是为什么?酸橙汁中已知的各种成分中不可能有这一效应。液汁里一定含有某种未知而又基本的“痕”量物质。

霍普金斯和来自波兰的冯克（CasimirFunk，1884—1967）提出，坏血病和其他几种疾病，包括脚气病、佝偻病和糙皮病都是由食物缺陷引起的，亦即少了他们所谓的“食物辅助因子”，或者冯克在1912年所称的“vitamines”。这个名词后来转变为vitamin，即维生素。

20世纪最初的30年，基于“维生素假说”，人们在对付疾病方面取得了惊人进展。1915年，戈尔德伯格（JosephGer，1874—1929）用之来解决糙皮病问题。

戈尔德伯格是一个才华横溢的年轻人，16岁进入纽约城市学院学习工程学。但是他后来迷上了医学，于是改变志向，成为一名医生。经过两年的私人营业后，他感到枯燥乏味，于是参加海军医院竞赛考试，结果得了最高分，从而进入美国公共卫生局当了一名“微生物猎手”，专门和美国流行的黄热病、登革热、斑疹伤寒、肠伤寒以及其他传染病作战。1914年，他应征解决糙皮病问题，这是两个世纪以来流行于美国南部折磨穷人的一种疾病。这是一种讨厌的疾病，它会使人皮肤肿胀、起痂、变红，引起腹泻，最终精神失常。所有人都假设这是某种传染病菌引起的，但是没有一个人发现这种病菌。有时候儿童，特别是孤儿，在他们的成长过程中似乎都会受到这一疾病的“煎熬”。

然而，为什么是流行病呢?戈尔德伯格在采访了许多医生后认识到，经济低潮使美国南方许多地区的食品比平常更为缺乏。戈尔德伯格通过自己的研究证明，糙皮病是因食物中缺乏一种维生素引起的。大多数农村劳动力就靠面包和糖浆为生，没有肉类或某种必要的食物来源，后来在1937年发现，缺少的因子是尼克酸（nia），也叫维生素B2。孤儿院儿童中能够自己康复的，都是那些长大后开始工作的人们，他们终于有能力在自己的食物中加上肉类。戈尔德伯格后来用狗做实验，使狗患上糙皮病，于是在1923年发现，酿造啤酒的酵母可以防止糙皮病。

人们终于发现缺乏维生素是产生下列一些疾病的原因：脚气病（维生素B1）、糙皮病（维生素B2）、坏血病（维生素C）、佝偻病（维生素D），以及某些与视力及夜盲有关的问题（维生素A）。结果就是，到了20世纪40年代，所有这些疾病都已不再像过去那样，成为主要的医学问题了。

概括说来，1895年到1945年是一个在巴斯德、科赫以及其他人奠定的基础上，微生物学和生物化学大展身手的时期，对于生命功能及其过程有数不清的奥秘已被揭示，此外还在医学方面作出了许多激动人心的突破。这些方法也将在遗传现象的研究上发挥作用，正如下一章所要讲到的那样——生物化学和微生物学在20世纪前半叶茁壮成长，时至今日，在生命科学中仍然处于研究前沿。