近日,鯊紋科技因為羅永浩的加入而聲名鵲起,擅長營銷的羅老師宣稱,其核心技術模擬鯊魚表皮的菱形膚齒,做出一種極為精細、以微米為測量單位的微觀織物,以其獨特的物理結構進行抑菌。羅永浩在發布會上指出,其抑菌效果會達到95%,而且對超級細菌都有效。
在我們地球廣袤無垠的大海里,生活著我們至今仍然數不清的細菌與病毒,粗略估計在1升海水裡,大概有1000億個病毒;而全球的海洋中,可能有10的31次方個病毒顆粒。如果把這些病毒一個個排成隊,能延伸到4200光年之外。巨大的數量,並不是海洋病毒唯一讓人驚嘆的地方。海洋病毒的種類同樣也非常驚人。在一公斤的海洋沉積物中,可能有100萬種截然不同的病毒;而地球上人類已知的動物,也才大概有150萬種,那麼細菌的數量更是難以估計了。
我們現在每個人的體內大概攜帶10萬種病毒基因,占到我們身體基因總量的8%,那些病毒DNA碎片其實已經整合到人體DNA中,也就是說我們人體基因組中,其實已經病毒泛濫了。所以我們能夠發現一種抗生素對我們身體有益,而且能夠治癒我們身體當中的疾病、抑制病毒,需要多大的偶然性,就像茫茫沙漠當中找到一顆鑽石。就拿現在抑制細菌和病毒最有效的藥物青黴素為例,從它的發現到生產出來無異於美國原子彈計劃,是人類科學的一大進步。
青黴素的發現
如果現在問你,誰發現了青黴素,肯定很多人會說,英國人亞歷山大·弗萊明,如何被發現的呢?很多人會說,他是在顯微鏡當中發現的,因為教科書中就是這麼講的。其實這是對公眾最大的誤導,弗萊明的想法來自於德國著名的醫生科赫,科赫被譽為「細菌學之父」,他認定感染的病源是細菌,要治療感染引起的疾病,就要尋找能夠從根本上將細菌殺死的藥物。
而且弗萊明教授的發現也有很大的偶然性,因為天氣悶熱,他決定去度假,走的時候他也沒有收拾自己的實驗台,等到天氣轉涼,他回到實驗室的時候,發現自己實驗室的培養皿居然長毛了。於是弗萊明小心翼翼取出培養皿里的那些「毛毛」,因為這些毛毛是他從病人潰膿里提取出來培養而成的,這些細菌密密麻麻出現在果子凍上,它們能夠使人長癰、患骨髓炎,甚至食物中毒。
亞歷山大·弗萊明
此時弗萊明驚異地發現,培養皿中有一塊區域,居然沒有長毛毛,弗萊明意識到,可能出現了某些了不為人知的東西,他興奮地從培養皿中刮出一點黴菌,然後繼續培養這些黴菌,發現這些黴菌居然把白喉菌、鏈球菌和肺炎球菌等都給殺死了。
弗萊明試著提純這種殺菌的青黴菌,但是都沒有成功,因為裡面含有太多的雜質,更不可能把這含有一堆雜質的試驗品注射進人的身體里。1929年,他發表了一篇名為《關於青黴菌的抗菌行為——特別參考它們在分離流行性感冒B病菌中的應用》的論文,在這篇論文里,他主要描述了青黴菌能夠殺死很多細菌,但是不能傷害流行性感冒B病菌,所以只要在培養皿中加入青黴菌,就可以很好提純流行性感冒B病菌。
在弗萊明看來發現青黴菌並不難,因為在19世紀巴斯德、利斯特等人都試圖用青黴菌來治療傷口感染,最後都是因為操作難度太大,而最終放棄了。其實在中國唐朝,就有記載把長了綠毛的漿糊塗在傷口上,就能夠治癒傷口。但是光靠那點綠毛是治癒不了大病的,只能是簡單的殺菌。1920年,比利時人安德烈·格拉提亞和莎拉·達斯就曾經發表論文報告,認為青黴的葡萄球菌培養基中,葡萄球菌的生長被抑制了。
弗萊明是個醫生,他不懂化學,也不懂製藥學,因此他無法搞清楚青黴素的有效成分,也無法從含有青黴素的培養液中提取藥物。而且當時藥物提純的水平很差,每一升的培養液只能夠產生2個單位的青黴素,如果按照這個劑量,哪怕幾噸的水灌進人體里,也不一定起到效果。而且弗萊明也沒有經費支持,因此在他發現青黴素後的10年里,雖然一直在研究青黴素,但是都沒有取得任何實質性進展。
青黴素的提純
1938年,就在弗萊明已經放棄對青黴素研究的時候,澳大利亞藥物學家弗洛里和他的同事、生物化學家錢恩注意到了弗萊明的那篇論文,於是從弗萊明那裡要來了黴菌的母株,開始研究青黴素。
和弗萊明不同,弗洛里不但懂得藥理,而且他手下還有一批高級科學家,包括在人類歷史上對抗生素有巨大貢獻的亞伯拉罕和希特利,他們聯合美國的一些科學家,把青黴素變成了藥,在這個過程中他們克服了一系列問題。
弗洛里
亞伯拉罕首先從青黴菌當中分離出有效成分青黴素,為了獲得更多青黴素,他們甚至把牛津大學當作一家製藥工廠了,學校幾乎所有的實驗用的瓶瓶罐罐都給用上了。希特利還研製出了一種青黴素水溶劑,並且調製出合適人身體注射的酸鹼度。
1940年,弗洛里用50隻被感染的小白鼠做實驗,其中25隻注射青黴素的小白鼠都活了,25隻沒有注射青黴素的小白鼠都死掉了,證明青黴素的有效性,而且說明青黴素毒性不大。
但是他們此時能獲得的青黴素依然非常少,廢了這麼大的功夫,提純的劑量只能夠治療一個病人。於是弗洛里開始尋求工業界的幫忙,但是當時的英國藥廠即使開足馬力,也生產不了多少青黴素。
於是他們兵分兩路,弗洛里負責去美國尋求幫助,而亞伯拉罕他們繼續改進實驗,他們意外發現利用玉米漿替代以前的甘蔗液,能夠使青黴素的產量提升20倍。後來一位叫瑪麗∙亨特的實驗人員,無意之中發現哈密瓜上長了很多細毛,帶回去研究發現,這些青綠色黴菌居然也能夠提煉青黴素,而且產量是以前的1000倍。
青黴素的量產
實驗室里能夠生產青黴素,並不代表工廠里能夠批量生產出來,弗洛里找了很多製藥公司,並最終說服了默克、輝瑞、施貴寶和禮來這四家公司研發生產青黴素。
美國製藥公司調動了上萬名工程師,通力合作,使得青黴菌的濃度又增長了近百倍。青黴素項目是美國在二戰期間,僅次於生產原子彈的曼哈頓計劃,得到從政府到企業的高度重視與支持。
等到第二次世界大戰,諾曼第登陸的時候,每一位盟軍的傷員幾乎都能夠用上青黴素。由於青黴素的使用,第二次世界大戰與第一次世界大戰相比,無論戰爭規模,還是戰爭場面要比一戰慘烈很多,但是死亡人數卻下降了。
在1943年,亞伯拉罕又發現,青黴素的有效成分是青黴烷,從而人們又可以對青黴素進行進一步提純,過濾掉那些有害無用的雜質。1945年,英國科學家多蘿西∙霍奇金又通過X射線的衍射得到了青黴烷的分子結構,並因此獲得了諾貝爾獎。與此同時也讓美國麻省理工學院的希恩教授,成功合成了青黴素,從此生產青黴素不再需要培養菌了。
一項科學發現有多難
人類在6000多年前就開始從罌粟當中收集鴉片了,很明顯,當時人們只是覺得這東西能夠幫助人快速止痛,緩解人的憂鬱情緒,並且能夠治癒呼吸短促。但是很多醫生都不清楚,鴉片能夠消除窒息感,不是因為它幫助人恢復呼吸,而是因為它消除了人們呼吸不暢的感知,麻醉的神經而已。
雖然這些藥物傷害要大於療效,但是因為其有效,因此直到20世紀,大多數醫生依然用這些古代藥物,並不理解這些藥物為什麼有效果。在這些藥物背後,愚昧時隱時現,可以說,愚昧和緩慢發展的古代醫學相伴相生。直到現代科學逐步確立之後,這種愚昧才逐漸消散。隨著化學技術的進步,人們開始從這些經典藥物中分離出了活性藥物成分。與化學技術一同進步的,還有人們的思維方法。
直到19世紀,人們才開始使用實驗的方法,在試驗中使用對照組、用大樣本去克服偶然性、做病例分析,還有統計技術等等。而且藥物的發展還和化工業的發展有巨大的關係,就拿德國的拜耳公司為例,他們在煤化工行業積累了大量化工技術,當他們轉型做醫藥生產的時候,把這些先進技術應用到醫藥生產上,讓醫藥技術的發展邁上了巨大台階。
即使科學發展到今天,我們依然沒有確信青黴素對人體是有益還是有害,或者說益處是否大過害處。比如說,大腸桿菌本來是人體常見的細菌,如果我們體內的大腸桿菌超標的話,會帶來生命危險,但只要及時使用對應的抗生素,也不會出什麼大問題。但是,如果這些大腸桿菌對抗生素免疫,那問題就嚴重了——感染了大腸桿菌的患者,有一半會在兩周內死亡。
青黴素之所以能夠被生產出來,是化學、物理、以及實驗方式等科學進步的結果,同時也是人類思維方式發展的結果,絕對不是靈光一閃的發現,更不是某個人憑一己之力的結果。這個時代我們崇尚個人英雄,當羅老師一腳踏入已是紅海一片手機市場的時候,很多人熱血沸騰,覺得「顛覆」的時刻來了,現實卻無情打臉。現在面對人類還一無所知的細菌與病毒時候,應該懷著敬畏的心情,去踏踏實實地探索,而不是希望走捷徑,相信一件衣服就能夠解決人類上千年的問題,這才是我們對待科學應有的態度。