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诺奖人物科普篇(二十三):Selman Waksman,“白色瘟疫”终结者!

历史编译稿介绍瓦克斯曼、沙茨与链霉素发现及专利争议。英文资料来自Famous Scientists,个人译者未署名。

诺奖人物科普篇(二十三):Selman Waksman,“白色瘟疫”终结者!主题插画

历史编译稿:本文保留原稿的科学人物叙事。英文资料来源为Famous Scientists;具名作者及译者未能从导出稿中核实,原发表日期待核实。

1849年10月17日午夜,巴黎的一所公寓内,“钢琴诗人”弗雷德里克·肖邦(Fryderyk Chopin)最后一次感到肺部痛苦异常,短短几个小时后,39岁的他溘然长逝。夺走肖邦生命的,正是那时蔓延在整个欧洲的致命传染病—肺结核。

原稿引用了“18世纪末伦敦每10万人中700人死于肺结核”及“19世纪中期欧洲近四分之一人口被夺去生命”的数字来描绘其危害,但这两项历史统计未能从留存稿件中核实,不能把后者当作欧洲总人口死亡比例的确证。被称作“白色瘟疫”的肺结核,就像恐怖的幽灵一样在世界各地游荡。

20世纪40年代,亚历山大·弗莱明(Alexander Fleming)与霍华德·弗洛里(Howard Florey)、厄恩斯特·钱恩(Ernst Chain)合作发现的青霉素拯救了成千上万人的生命,却唯独对肺结核束手无策。“白色瘟疫”笼罩欧洲,死亡的阴影正在袭来!

1939年,在药业巨头默克公司的资助下,土壤微生物学家赛尔曼·瓦克斯曼(Selman Waksman)开始领导学生系统地研究能否从土壤微生物中分离出抗细菌物质。1943年,赛尔曼·瓦克斯曼的学生阿尔伯特·萨兹(Albert Schatz)成功分离出链霉素。1944年,默克公司成功研制出可供人体使用的链霉素!

1952年,因为“在土壤微生物领域的贡献为链霉素的发现提供了理论和实践基础”,赛尔曼·瓦克斯曼被授予了该年度的诺贝尔生理学或医学奖!

图1:赛尔曼·瓦克斯曼
图1:赛尔曼·瓦克斯曼

几经坎坷的求学之旅

赛尔曼·亚伯拉罕·瓦克斯曼(Selman Abraham Waksman)于1888年7月22日出生在俄国的一个偏远小城—新普里卢卡(现位于乌克兰)。

赛尔曼的母亲Fradia London是一名纺织品商人,父亲Jacob Waksman曾是一名士兵,从赛尔曼的祖父那里继承了一大笔遗产,成为了一名地主。他们全家都是犹太人。

1907年,19岁的赛尔曼参加了预科(大学前的预备教育)考试,但没有成功。失败的原因是:

·当地的政策限制了犹太学生接受正式教育的权利。

·比起学校教育,赛尔曼的父母更希望他能够接受宗教教育。

·赛尔曼的家乡很小,距离文法学校(主要招收需要参与预科考试的学生,为他们提供专业培训)很远,所以他只能在家中接受家庭教师的教导。

·赛尔曼的知识储备很丰富,但答案组织能力很差。

·参加预科文凭考试时,地理考官发现赛尔曼不能回答出流经柏林的河流的名字,就拒绝再向他提问,并给了他一个接近于零的分数。

图2:乌克兰小镇风光
图2:乌克兰小镇风光

1909年,赛尔曼·瓦克斯曼的人生中发生了两件大事:

·那年春天,他通过了预科入学考试。

·那年夏天,他亲爱的母亲去世了。

第二年,瓦克斯曼通过了期末考试,获得了预科文凭,但又遇到了新的问题:俄国政府对允许进入大学的犹太人数量进行了严格的规定,因此每年只有少数精英犹太学生能够被录取。瓦克斯曼的考试分数没能达到录取标准。

瓦克斯曼决定前往美国与他的表哥会合,他的表哥在新泽西州的梅图金市郊区有一个小农场。

离农场只有几英里远的新布朗斯维克镇是罗格斯学院(现在的罗格斯大学)的所在地。瓦克斯曼参观了该学院,见到了即将就任农学院院长的雅各布·利普曼(Jacob Lipman,他也是俄罗斯移民)教授。当时,瓦克斯曼已经被哥伦比亚大学医学院录取,但利普曼教授说服他转到罗格斯大学就读。

接下来的几个月,瓦克斯曼一直在他表哥的农场工作,学习农业实践。1911年秋天,23岁的瓦克斯曼获得了新泽西州奖学金,成为了罗格斯大学的一名新生。

瓦克斯曼用三年时间完成了本科学习,利普曼安排他在最后一年与研究生一起工作,计算土壤中存在的不同微生物群数量。

图3:罗格斯大学
图3:罗格斯大学

链霉素的发现与应用

瓦克斯曼在研究从土壤中培育的第一批微生物时遇到了问题—他无法确定它们是细菌还是真菌。最终,他辨认这些微生物是放线菌。

放线菌成为了瓦克斯曼毕生的研究兴趣之一,特别是灰放线菌,后来被瓦克斯曼改名为灰色链霉菌(Streptomyces griseus)。从灰色链霉菌中析离得到的抗生素—链霉素,使瓦克斯曼在二十世纪中期成为了家喻户晓的人物。

1915年6月,瓦克斯曼获得了理学学士学位,主修土壤细菌学。27岁时,作为利普曼教授在罗格斯大学的研究助理,瓦克斯曼却越来越忽视自己的本职工作,转而开始研究放线菌。

1916年,瓦克斯曼被授予硕士学位。此后,他又在加州大学伯克利分校进行了两年的放线菌研究,并于1918年获得生物化学博士学位,前往罗格斯大学任教。

图4:灰链霉菌
图4:灰链霉菌

1923年,瓦克斯曼和学生罗伯特·斯塔基(Robert Starkey)发现:生长在土壤中的放线菌菌落会杀死许多常见的土壤细菌。

1927年:瓦克斯曼出版了一本长达897页的著作《土壤微生物学原理》,这本书也成为该领域的标准教科书。

1937年:瓦克斯曼重新开始研究放线菌作为细菌杀手的有效性。在两名学生的帮助下,他取得了不错的进展。

1939年:勒内·杜博斯(Rene Dubos)发现了一种能产生抗菌物质的土壤微生物并发表了论文。看到这篇论文后,瓦克斯曼将他的研究小组成员扩大到了8人。瓦克斯曼扩大后的团队成功发现了四种可以杀灭细菌的微生物:放线菌素、棒曲霉素、烟曲霉酸和链丝菌素。不幸的是,这些微生物对动物来说都是有毒的。

1941年:瓦克斯曼创造了“抗生素”一词来描述抗菌药物。

图5:土壤中产生的化学物质
图5:土壤中产生的化学物质

1943年:瓦克斯曼新招收的博士生阿尔伯特·沙茨(Albert Schatz)发现:生长于罗格斯大学农学院附近土壤中的一株灰链霉菌能产生一种抗生素。瓦克斯曼和沙茨将新发现的抗生素命名为“链霉素”(streptomycin)。

梅奥诊所先在动物身上试验了链霉素,结果显示它不具毒性。瓦克斯曼又要求该诊所的研究人员在感染结核病的豚鼠身上试验链霉素—这些豚鼠被治愈了。梅奥诊所希望瓦克斯曼能提供更多的链霉素,以便进行临床试验,沙茨提取了试验所需的链霉素。临床试验结果表明:链霉素确实可以治愈人类的结核病。

这是一个重大的发现,在此之前,肺结核一直是一种不治之症,夺走了无数年轻人和老年人的生命,其中包括许多杰出的科学家和数学家。链霉素被发现之前,防治结核病的唯一方法是做好卫生工作避免疾病传播。

1944年:默克公司进行了大规模的临床试验,确定链霉素对一些耐青霉素的疾病有效,包括肺结核、霍乱、鼠疫和伤寒。默克公司在弗吉尼亚州建立了一家生产链霉素的工厂。

1952年:赛尔曼·瓦克斯曼成为了该年度诺贝尔生理学或医学奖的唯一获得者,获奖理由是:他对土壤微生物巧妙、系统和成功的研究为链霉素的发现提供了重大帮助。

图6:防治结核病的海报
图6:防治结核病的海报

神奇药物的专利之争

然而,链霉素的故事并没有就此结束。

1939年至1950年间,瓦克斯曼为8种抗生素申请了专利,并将收益所得转赠给了罗格斯大学研究和教育基金会。然而,这项转赠并不是一成不变的,此后双方又达成了新的分成协议:专利所得的80%归罗格斯大学,20%归瓦克斯曼,他计划将这笔钱用于支持其他大学的链霉素研究。

1949年,阿尔伯特·沙茨得知罗格斯大学开始将部分专利版税发放给瓦克斯曼作为工资。沙茨不同意瓦克斯曼以这种方式获益,并于1950年3月提起民事诉讼。

此案没有开庭,因为瓦克斯曼承认了沙茨是法律意义上链霉素的共同发现者。

1951年,瓦克斯曼自愿把一半的专利版税捐出,在罗格斯大学设立了瓦克斯曼微生物学基金会。

当瓦克斯曼成为1952年诺贝尔生理学或医学奖的唯一获得者时,阿尔伯特·沙茨感到很生气,他认为自己有权利分享这个奖项。但是诺贝尔奖委员会认为沙茨只是一名助手,他的工作是在一位杰出的科学家的指导下完成的。

图7:瓦克斯曼(右)和沙茨(左)
图7:瓦克斯曼(右)和沙茨(左)

瓦克斯曼因其研究工作而被授予了许多奖项,包括:

1948年:被选为国家科学院院士。

1948年:被授予阿尔伯特·拉斯克基础医学研究奖。

1950年:被授予法国荣誉军团勋章。

1950年:获得列文虎克奖章(每十年颁发一次,旨在表彰对微生物学领域有重大贡献的科学家)。

1952年:诺贝尔生理学或医学奖唯一获得者。

1973年8月16日,赛尔曼·瓦克斯曼在马萨诸塞州的伍兹霍尔去世,享年85岁。

图8:瓦克斯曼登上《时代》杂志封面
图8:瓦克斯曼登上《时代》杂志封面

19-20世纪,“白色瘟疫”笼罩下的欧洲,肺结核被浪漫的艺术家们推上“神坛”,成为风靡一时的“艺术家之病”。

浪漫主义诗人拜伦(Byron)曾告诉朋友:要死就死在肺结核手里,那样弥留之际显得多有趣啊!雪莱(Shelley)在寄给朋友济慈(Keats)的信中写道:你还是带着那副病痨相,肺结核是对你这样妙笔生花的人的偏爱。

生命力迅速流失带来的苍白消瘦的体态,低烧不适造成的迷离眼神与自然腮红,对肺结核病态美感的推崇,并不能抵消疾病的疼痛与死亡的恐怖。

因此,链霉素的诞生,更像是一个无与伦比的奇迹,面对病魔,总有人愿意挺身而出,救千万人于水火!

原文链接:

https://www.famousscientists.org/selman-waksman/

资料来源:《Famous Scientists》

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编辑说明

编辑说明:保留链霉素发现和专利争议的历史叙事,并保留学生Albert Schatz的贡献。导言的两项结核病死亡统计缺少可核查出处,已明确标为原稿引述而非已核实统计;没有虚构新的死亡率替代它们。文中药物研究叙事不构成当前用药建议。

来源与编辑记录

根据博士科普公众号完整历史文章导出恢复。

校订说明:编辑说明:保留链霉素发现和专利争议的历史叙事,并保留学生Albert Schatz的贡献。导言的两项结核病死亡统计缺少可核查出处,已明确标为原稿引述而非已核实统计;没有虚构新的死亡率替代它们。文中药物研究叙事不构成当前用药建议。

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