罗永浩,你对细菌和病毒,一无所知

高广银 2019-12-13 15:06:00

近日,鲨纹科技因为罗永浩的加入而声名鹊起,擅长营销的罗老师宣称,其核心技术模拟鲨鱼表皮的菱形肤齿,做出一种极为精细、以微米为测量单位的微观织物,以其独特的物理结构进行抑菌。罗永浩在发布会上指出,其抑菌效果会达到95%,而且对超级细菌都有效。

在我们地球广袤无垠的大海里,生活着我们至今仍然数不清的细菌与病毒,粗略估计在1升海水里,大概有1000亿个病毒;而全球的海洋中,可能有10的31次方个病毒颗粒。如果把这些病毒一个个排成队,能延伸到4200光年之外。巨大的数量,并不是海洋病毒唯一让人惊叹的地方。海洋病毒的种类同样也非常惊人。在一公斤的海洋沉积物中,可能有100万种截然不同的病毒;而地球上人类已知的动物,也才大概有150万种,那么细菌的数量更是难以估计了。

我们现在每个人的体内大概携带10万种病毒基因,占到我们身体基因总量的8%,那些病毒DNA碎片其实已经整合到人体DNA中,也就是说我们人体基因组中,其实已经病毒泛滥了。所以我们能够发现一种抗生素对我们身体有益,而且能够治愈我们身体当中的疾病、抑制病毒,需要多大的偶然性,就像茫茫沙漠当中找到一颗钻石。就拿现在抑制细菌和病毒最有效的药物青霉素为例,从它的发现到生产出来无异于美国原子弹计划,是人类科学的一大进步。

青霉素的发现

如果现在问你,谁发现了青霉素,肯定很多人会说,英国人亚历山大·弗莱明,如何被发现的呢?很多人会说,他是在显微镜当中发现的,因为教科书中就是这么讲的。其实这是对公众最大的误导,弗莱明的想法来自于德国著名的医生科赫,科赫被誉为“细菌学之父”,他认定感染的病源是细菌,要治疗感染引起的疾病,就要寻找能够从根本上将细菌杀死的药物。

而且弗莱明教授的发现也有很大的偶然性,因为天气闷热,他决定去度假,走的时候他也没有收拾自己的实验台,等到天气转凉,他回到实验室的时候,发现自己实验室的培养皿居然长毛了。于是弗莱明小心翼翼取出培养皿里的那些“毛毛”,因为这些毛毛是他从病人溃脓里提取出来培养而成的,这些细菌密密麻麻出现在果子冻上,它们能够使人长痈、患骨髓炎,甚至食物中毒。

亚历山大·弗莱明

此时弗莱明惊异地发现,培养皿中有一块区域,居然没有长毛毛,弗莱明意识到,可能出现了某些了不为人知的东西,他兴奋地从培养皿中刮出一点霉菌,然后继续培养这些霉菌,发现这些霉菌居然把白喉菌、链球菌和肺炎球菌等都给杀死了。

弗莱明试着提纯这种杀菌的青霉菌,但是都没有成功,因为里面含有太多的杂质,更不可能把这含有一堆杂质的试验品注射进人的身体里。1929年,他发表了一篇名为《关于青霉菌的抗菌行为——特别参考它们在分离流行性感冒B病菌中的应用》的论文,在这篇论文里,他主要描述了青霉菌能够杀死很多细菌,但是不能伤害流行性感冒B病菌,所以只要在培养皿中加入青霉菌,就可以很好提纯流行性感冒B病菌。

在弗莱明看来发现青霉菌并不难,因为在19世纪巴斯德、利斯特等人都试图用青霉菌来治疗伤口感染,最后都是因为操作难度太大,而最终放弃了。其实在中国唐朝,就有记载把长了绿毛的浆糊涂在伤口上,就能够治愈伤口。但是光靠那点绿毛是治愈不了大病的,只能是简单的杀菌。1920年,比利时人安德烈·格拉提亚和莎拉·达斯就曾经发表论文报告,认为青霉的葡萄球菌培养基中,葡萄球菌的生长被抑制了。

弗莱明是个医生,他不懂化学,也不懂制药学,因此他无法搞清楚青霉素的有效成分,也无法从含有青霉素的培养液中提取药物。而且当时药物提纯的水平很差,每一升的培养液只能够产生2个单位的青霉素,如果按照这个剂量,哪怕几吨的水灌进人体里,也不一定起到效果。而且弗莱明也没有经费支持,因此在他发现青霉素后的10年里,虽然一直在研究青霉素,但是都没有取得任何实质性进展。

青霉素的提纯

1938年,就在弗莱明已经放弃对青霉素研究的时候,澳大利亚药物学家弗洛里和他的同事、生物化学家钱恩注意到了弗莱明的那篇论文,于是从弗莱明那里要来了霉菌的母株,开始研究青霉素。

和弗莱明不同,弗洛里不但懂得药理,而且他手下还有一批高级科学家,包括在人类历史上对抗生素有巨大贡献的亚伯拉罕和希特利,他们联合美国的一些科学家,把青霉素变成了药,在这个过程中他们克服了一系列问题。

弗洛里

亚伯拉罕首先从青霉菌当中分离出有效成分青霉素,为了获得更多青霉素,他们甚至把牛津大学当作一家制药工厂了,学校几乎所有的实验用的瓶瓶罐罐都给用上了。希特利还研制出了一种青霉素水溶剂,并且调制出合适人身体注射的酸碱度。

1940年,弗洛里用50只被感染的小白鼠做实验,其中25只注射青霉素的小白鼠都活了,25只没有注射青霉素的小白鼠都死掉了,证明青霉素的有效性,而且说明青霉素毒性不大。

但是他们此时能获得的青霉素依然非常少,废了这么大的功夫,提纯的剂量只能够治疗一个病人。于是弗洛里开始寻求工业界的帮忙,但是当时的英国药厂即使开足马力,也生产不了多少青霉素。

于是他们兵分两路,弗洛里负责去美国寻求帮助,而亚伯拉罕他们继续改进实验,他们意外发现利用玉米浆替代以前的甘蔗液,能够使青霉素的产量提升20倍。后来一位叫玛丽∙亨特的实验人员,无意之中发现哈密瓜上长了很多细毛,带回去研究发现,这些青绿色霉菌居然也能够提炼青霉素,而且产量是以前的1000倍。

青霉素的量产

实验室里能够生产青霉素,并不代表工厂里能够批量生产出来,弗洛里找了很多制药公司,并最终说服了默克、辉瑞、施贵宝和礼来这四家公司研发生产青霉素。

美国制药公司调动了上万名工程师,通力合作,使得青霉菌的浓度又增长了近百倍。青霉素项目是美国在二战期间,仅次于生产原子弹的曼哈顿计划,得到从政府到企业的高度重视与支持。

等到第二次世界大战,诺曼底登陆的时候,每一位盟军的伤员几乎都能够用上青霉素。由于青霉素的使用,第二次世界大战与第一次世界大战相比,无论战争规模,还是战争场面要比一战惨烈很多,但是死亡人数却下降了。

在1943年,亚伯拉罕又发现,青霉素的有效成分是青霉烷,从而人们又可以对青霉素进行进一步提纯,过滤掉那些有害无用的杂质。1945年,英国科学家多萝西∙霍奇金又通过X射线的衍射得到了青霉烷的分子结构,并因此获得了诺贝尔奖。与此同时也让美国麻省理工学院的希恩教授,成功合成了青霉素,从此生产青霉素不再需要培养菌了。

一项科学发现有多难

人类在6000多年前就开始从罂粟当中收集鸦片了,很明显,当时人们只是觉得这东西能够帮助人快速止痛,缓解人的忧郁情绪,并且能够治愈呼吸短促。但是很多医生都不清楚,鸦片能够消除窒息感,不是因为它帮助人恢复呼吸,而是因为它消除了人们呼吸不畅的感知,麻醉的神经而已。

虽然这些药物伤害要大于疗效,但是因为其有效,因此直到20世纪,大多数医生依然用这些古代药物,并不理解这些药物为什么有效果。在这些药物背后,愚昧时隐时现,可以说,愚昧和缓慢发展的古代医学相伴相生。直到现代科学逐步确立之后,这种愚昧才逐渐消散。随着化学技术的进步,人们开始从这些经典药物中分离出了活性药物成分。与化学技术一同进步的,还有人们的思维方法。

直到19世纪,人们才开始使用实验的方法,在试验中使用对照组、用大样本去克服偶然性、做病例分析,还有统计技术等等。而且药物的发展还和化工业的发展有巨大的关系,就拿德国的拜耳公司为例,他们在煤化工行业积累了大量化工技术,当他们转型做医药生产的时候,把这些先进技术应用到医药生产上,让医药技术的发展迈上了巨大台阶。

即使科学发展到今天,我们依然没有确信青霉素对人体是有益还是有害,或者说益处是否大过害处。比如说,大肠杆菌本来是人体常见的细菌,如果我们体内的大肠杆菌超标的话,会带来生命危险,但只要及时使用对应的抗生素,也不会出什么大问题。但是,如果这些大肠杆菌对抗生素免疫,那问题就严重了——感染了大肠杆菌的患者,有一半会在两周内死亡。

青霉素之所以能够被生产出来,是化学、物理、以及实验方式等科学进步的结果,同时也是人类思维方式发展的结果,绝对不是灵光一闪的发现,更不是某个人凭一己之力的结果。这个时代我们崇尚个人英雄,当罗老师一脚踏入已是红海一片手机市场的时候,很多人热血沸腾,觉得“颠覆”的时刻来了,现实却无情打脸。现在面对人类还一无所知的细菌与病毒时候,应该怀着敬畏的心情,去踏踏实实地探索,而不是希望走捷径,相信一件衣服就能够解决人类上千年的问题,这才是我们对待科学应有的态度。

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