科学平行

作者简介

武丹：博士，中国科普研究所副研究员，长期从事媒体科技传播、科普影视动漫等方向的研究，著有《媒介·科技·传播：大众传媒科技传播现状研究》《融媒体科技传播实践研究》等。 钟琦：中国科普研究所研究员，中国科普研究所“科学媒介中心”执行主任。长期从事媒体科技传播、科普信息化等研究，著有《中国科普互联网数据报告》《媒介﹒科技﹒传播：大众传媒科技传播现状研究》《信息化时代的科学普及》等。

内容简介

初代青霉素——从发现到基因组测序 青霉素（Penicillin，旧称盘尼西林）是人类发现的第一种抗生素，它是一种最常用的抗菌药物，在医疗领域发挥着重要作用。人类对青霉素的态度也经历了不同阶段，从抵触到接受，从接受到神化，从神化再到科学。直到现在，科学界依然没有停止对青霉素的研究。 最近，英国的研究人员在综合性科学期刊《科学报告》（ Scientific Reports）杂志上发表了一篇文章，文章中公布了他们对“初代青霉菌”的基因组测序结果。研究人员对两组不同的青霉菌进行了基因组测序研究，一种是利用冷冻样本重新培育出来的弗莱明“初代青霉菌”，另一种是用于大规模工业生产的美国青霉菌。 研究人员经过测序发现，这两种青霉菌的相关基因方面存在一些差别。研究人员主要分析了两类基因：制造基因和调控基因，制造基因负责的是那些合成青霉素的酶，调控基因则是用来调控这些酶的产生数量。 研究发现，在调控基因方面，两者有着一样的遗传编码，但是美国青霉菌里存在的调控基因数量更多，这样就能够帮助那些青霉菌菌株产生更多的青霉素。而在制造基因方面，两种不同来源的青霉菌已经出现了差异，发生了自然演化。 研究人员表示还会继续研究下去，他们认为最终的研究成果对于改良青霉素的制造很有价值。那么，青霉素究竟是如何被发现的呢？ 弗莱明与青霉素的发现 发了霉的东西怎么处理？绝大多数人的做法应该是直接扔到垃圾桶里。不过，细菌学教授亚历山大·弗莱明（Alexander Fleming，1881-1955）没有这么做。 1928年夏天，暑假伴随着酷热如约而至，一向治学严谨的弗莱明这次只是草草收拾了实验室，就尽情享受假期了。此时的实验室摆放着很多玻璃器皿，里面培养着一种叫做金黄色葡萄球菌的细菌。 这种细菌被弗莱明称为“金妖精”，它是很多食物中毒事件的罪魁祸首。弗莱明做实验用的这些葡萄球菌来自于某个病人的脓之中，这些“金妖精”在无人照顾的情况下自由繁衍。 1928年9月，度假结束的弗莱明回到实验室，在查看到第五个培养皿的时候，发现这个培养皿之中居然长出了青绿色的霉菌。培养液被污染就不能再用来做实验了，不过，弗莱明没有直接倒掉，而是仔细观察被污染的培养液。 弗莱明发现了一个奇怪的现象，青绿色的霉菌居然能够杀死金黄色葡萄球菌。弗莱明开始了各种尝试，发现即便是被稀释到原来浓度的八百分之一，青霉菌依然对“金妖精”有着强大的杀伤力。 随后，弗莱明陆续发现青霉菌的杀菌能力不仅仅是针对“金妖精”，白喉菌、炭疽菌、链球菌、肺炎球菌统统都不在话下。 1928年9月15日，弗莱明公布了这项发现。1929年2月23日，弗莱明将论文发表在《新英格兰医学杂志》（ NEJM）上，题目为：《青霉素——它的实际应用》。 钱恩、弗洛里与青霉素 青霉素是从青霉菌中分离出来的，但弗莱明并不擅长分离技术，无法做到让青霉素在实际中广泛使用。不过，弗莱明坚信他所发现的东西是非常有价值的，他始终坚持着做一件事情，一代代地培养着青霉菌。 弗莱明无疑是青霉素的发现者，而真正让青霉素被人们广泛接受，并且能够成为一种抑菌神药，还要归功于钱恩（Ernst Chain,1906–1979）和弗洛里（Howard Florey，1898–1968）。 1939年，生物化学家钱恩和弗洛里正在做有关抗菌物质的研究，他们在查阅资料的过程中发现了弗莱明于1929年发表的那篇论文。同年，钱恩和弗洛里在牛津发现了一株跟弗莱明所发现的一模一样的青霉菌。 1939年年底，钱恩和弗洛里成功分离出了黄色的青霉素粉末。实验结果表明，这种黄色粉末即便是被稀释了三千万倍，它的抗菌能力依然有效。1940年，钱恩和弗洛里将他们的研究成果发表在了《柳叶刀》（ The Lancet）杂志上。 始终关注青霉素研究的弗莱明第一时间就看到了文章，他去牛津找到了钱恩和弗洛里，并将自己培养了多年的青霉菌赠送给他们。 虽然青霉素再次被发现，但它的命运依然十分坎坷。牛津大学拒绝给钱恩和弗洛里申请青霉素的专利保护，也没有任何一家药厂愿意投资生产这种新药。钱恩等人不得不跑到了美国，最终在美国得到了资助。 青霉素真正得到广泛关注和大力推广是在1944年，第二次世界大战后期，盟军在法国诺曼底登陆，战斗中出现大量伤员，青霉素在治疗重伤员的时候表现出了强大威力，引起了军方的关注。从此，青霉素走上了工业化生产的道路。 当然，青霉素能够走上工业化生产的道路，除了来自军方的大力支持之外，还与1942年的几个重要的发现有关系：人类发现了一种更便宜的青霉菌培养液；人类找到了一种新的青霉菌，它的青霉素产量更高；人类发现了一种新的更有效的培养方法。 1945 年的诺贝尔生理学或医学奖授予了弗莱明 、钱恩和弗洛里 3 人，表彰他们在青霉素发现上的重大贡献。 青霉素中文名的由来 青霉素最早进入中国的时候，被称为盘尼西林。说到“青霉素”这个非常正式的中文名称，就不得不提到中国著名的微生物学家樊庆笙了。 1944年，樊庆笙从美国成功地带回3个试管的盘尼西林菌种，在当时昆明十分简陋的条件下，成功制造出了中国第一批盘尼西林制剂。 樊庆笙根据霉菌菌株的颜色呈现青黄色的特点，取了一个“青”字，结合生物学上“-in”的词尾通常被翻译成“素”，把盘尼西林的中国学名审定为“青霉素”，樊庆笙因此被称为“中国青霉素之父”。 1953年5月，第一批国产青霉素正式诞生，开启了新中国抗生素的生产历史，中国成为了世界上率先制造出青霉素的七个国家之一。 本书汇集64篇科普文章，涵盖9类前沿、新鲜、多样性的热点话题，采取审慎的态度解释科学现象及其背后的科学原理，结合诸多文献资料、考古发现和最新研究成果，通过呈现科学家探索世界的过程，打开人们探索世界的窗。