青霉素是什么?它究竟有多重要?或许你很难通过三言两语说清它的价值，但你一定对它不陌生——生病去医院时，医生有时会问你对青霉素过不过敏，并在你手臂上做一个简单的皮试，留下一个又痛又痒的“小肿包”。
不过，可不要因此而讨厌这小小的霉菌。在青霉素登上历史舞台之前，战争中负伤感染的士兵想要活命，大多要面对残忍的截肢手术，后来，正是因为有了青霉素，伤员的存活率和生活质量才得到了显著提高。
发现青霉素
青霉素的名字来自青霉菌。因为肉眼观察到的这种霉菌菌丝呈蓝绿色，因而得名“青霉”。除了能够让植物发霉腐败，青霉素还有另一个作用：它所释放出的青霉素，能够瓦解细菌细胞壁的主要组成成分——肽聚糖，让细胞涨破后死亡。由于动物细胞并没有细胞壁供它瓦解，只要人体对青霉素不过敏，那么青霉素对人体的伤害就可以忽略不计，所以当人体感染细菌时，只要注入适量青霉素，就能够摧毁细菌，帮助身体抵御细菌的侵害。
人类能发现这个“杀菌神器”，其实也是无心之举。1928年，英国伦敦大学的微生物学家亚历山大·弗莱明一时疏忽，让青霉“跑进”了培养葡萄球菌的培养皿中。在懊恼之余，弗莱明却有了出乎意料的新发现：青霉周围一圈居然没有任何葡萄球菌存在的痕迹，而随着青霉不断增多，培养皿中的葡萄球菌也愈来愈少。他由此推测，这种青霉是具有杀菌功效的。
不过，虽然弗莱明将这一发现写成了论文并公开发表，但在当时，这一伟大发现犹如石沉大海，没有掀起什么波澜：一是当时的医学界大多使用磺胺类抗菌剂进行灭菌，几乎没人注意到这种无处不在但又毫不起眼的真菌;二是弗莱明发现的青霉菌全部出自培养皿，不仅产量极低，而且容易分解，在产量和救治效果上都不及预期，无法进行大规模培育与使用。为了尽可能地测试青霉菌的救治效果，弗莱明甚至不得不从实验患者的尿液中反复提取青霉菌，将它用在其他患者的身上。久而久之，连弗莱明自己都放弃了——青霉菌的确有效，但极低的产量注定了它不会有广泛应用，研究它已经没什么意义了。
量产青霉素的诞生
青霉素的故事并没有落幕，它在静静等待重返人们视线的时刻。不久以后，随着第二次世界大战的爆发，成千上万的伤兵死于细菌感染，磺胺类抗菌剂一时供不应求，科学家开始寻找新的药物，帮助前线将士捱过鬼门关。1938年，在弗莱明发现青霉素的第10个年头，牛津大学的生物化学家恩斯特·钱恩和药理学家霍华德·弗洛里在厚厚的论文集中偶然翻出了弗莱明尘封多年的大作，简单阅读后，二人很快意识到这篇论文背后所蕴含的价值，他们赶紧跑去伦敦，与弗莱明见了一面。
有了生物化学家和药理学家的帮助，弗莱明很快就从青霉菌菌株中提取出了稳定有效、不易分解的青霉素。在动物实验取得成功后，仍未攻克的难关只剩下一个——如何大量生产青霉素。三人在实验室中配制的青霉菌营养液，每毫升只能产出4单位的青霉素，远远跟不上病患的日常用药需求。虽然很多实验患者都在注射青霉素后有明显的好转，但很快，辛辛苦苦产出的青霉素就被用完了，许多患者最后依然不治身亡。
为了寻找提升青霉素产量的方法，三人雇佣了一批女工，负责青霉菌的培养与发酵工作。其中一位名叫玛丽的女工整日奔波于大街小巷，去菜市场、奶酪店、面包房等地方搜集各种发了霉的物品，为配制培养液寻找新的方向。商贩们哪里见过只收霉物的人，这个消息一传十十传百，以至于这位女工被当地人戏称为“霉菌玛丽”。
1941年，玛丽从水果店带回来一颗长满绿毛的甜瓜，这颗甜瓜协助科学家攻克了最后一道难关——青霉在这颗甜瓜上呈现出极为喜人的生长态势，每毫升产出的青霉素高达250单位，是培养液产出的60多倍。欣喜异常的三人立刻投入到菌种改良的工作中，并将青霉素的最终产量提升到每毫升5万单位。这一发现大大缓解了青霉素紧缺的局面，并在随后的日子里拯救了无数人的生命。
人类与细菌的抗争
1942年，一位被烧伤的士兵接受了青霉素治疗并成功痊愈，成为第一个“吃螃蟹”的人;就在一年以后，在美国药企的全力扶持下，青霉素的产量大幅上升，无数伤兵得以逃脱截肢的命运。1945年，就在第二次世界大战结束后不久，弗莱明、钱恩和弗洛里三人荣获诺贝尔生理学或医学奖，以表彰他们因发现青霉素而为医学事业做出的巨大贡献。
有了物美价廉的青霉素，人类终于摆脱了感染之后截肢乃至丧命的风险，可以更加大胆、无畏地探索未知世界。不过，道高一尺，魔高一丈，面对以青霉素为代表的抗生素，细菌表现出超乎意料的变异能力，开始产生极强的耐药性乃至抗药性——与80年前相比，现代人每次需要注射的青霉素用量整整翻了5倍，青霉素的神奇功效正在渐渐褪去。当我们回顾这段历史时才发现，量产青霉素的诞生，与其说是人类与细菌抗争史的结束，不如说是抗争史中一个新阶段的开始。
文/乔志远
本文来自《科学画报》
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