阿西莫夫最新科学指南-下 [美]-第35部分
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染。在医药先进的国家里，细菌性疾病的死亡率，特别是肺炎球菌
性肺炎显著地下降了。
多马克在
1939年获诺贝尔医学与生理学奖，正当他写接受奖
金的例行函件时，却被盖世太保逮捕了。纳粹政府以自己特殊的
理由而与诺贝尔奖断绝关系，多马克也只好拒绝受奖，直至第二次
世界大战之后，他才终于能自由地接受这份荣誉，到斯德哥尔摩正
式领奖。
抗菌素
磺胺药剂只有一段短暂的全盛时期，因为它很快就被抗菌素
的发现夺去了光彩，这种抗菌素是一种更具效能的抗菌武器。
所有具有生命的物质，包括人类在内，最后都会被分解、腐败
而转变为土壤，而这些尸体以及活生物排出的废物中伴随着很多
第十四章 微生物
第十四章 微生物
传染疾病的细菌。那么，为什么传染性的细菌很少能在土壤中存
活呢（炭疽杆菌是这少数中的一种）？许多年前，细菌学家开始怀
疑土壤中可能含有可以破坏细菌的微生物或物质。例如早在
1877年，巴斯德已经注意到某些细菌会因其他菌的出现而死亡。
假如这种怀疑是正确的，那么土壤中的许多生物也会使其他生物
死亡。据估计，每
4 074平方米（
1英亩）的土壤中含有大约
908公
斤（2000磅）的霉菌、
454公斤（
1000磅）的细菌、
90。8公斤（
200
磅）的原生动物、45。4公斤的藻类以及
45。4公斤的酵母菌。
法国血统的美国微生物学家迪博，是专门从事寻找土壤内杀
菌剂的学者之一。1939年，他从一种叫短杆菌的土壤微生物中分
离出一种物质，叫短杆菌素，从这种物质中，他又分离出两种能杀
菌的化合物，分别命名为短杆菌肽及短杆菌酪肽。这些物质被证
明是含有
D…氨基酸的肽。
D…氨基酸是普通
L一氨基酸的镜像，大部
分天然蛋白质是由
L…氨基酸构成的。短杆菌肽和短杆菌酪肽就
是这样最早生产的抗菌素。但是早在
12年前就发现了一种抗菌
素，这种抗菌素后来被证明是十分重要的。不过这只是在一篇科
学论文中提到的。
英国的细菌学家弗莱明一天早晨发现，他放在工作台上培养
的葡萄球菌（一般会化脓的细菌）被某种物质污染而杀死。在培养
皿中，被杀死的葡萄球菌区域内有一些清楚的小圆点。对杀菌有
着浓厚兴趣的弗莱明（他曾在眼泪中发现一种具有杀菌力的
酶——溶菌酶）立刻研究是什么物质杀死了细菌，后来发现是一种
平常的面包霉菌——特异青霉菌，这种霉菌所制造的一些物质，他
称之为青霉素，是细菌的致命物。弗莱明在
1929年，忠实地宣布
了他的成果，但是当时并没有引起医学界特别的注意。
10年之后，英国的生物化学家弗洛里以及他的一位德国同
事，对这项快被遗忘的发现产生了兴趣，并从事分离这种抗菌物质
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的工作。到
1941年，他们得到一种临床上对许多革兰氏阳性细菌
非常有效的提取物。（革兰氏阳性细菌是指能被
1884年丹麦细菌
学家革兰所发明的被一种染色剂染上颜色的细菌。）
因为战时的英国没有能力制造药物，弗洛里就到美国帮助制
定一项计划，发展纯化青霉素的方法，并利用霉菌加速其生产，在
1943年一年中就有
500个用青霉素治疗的病例。到了战争末期，
青霉素正处于大量制造与使用的时期，不仅大量取代了磺胺药剂，
而且在整个应用医学上，成为（并仍然是）最重要的药物之一。它
对许多种传染病都颇具效力，包括肺炎、淋病、梅毒、产褥热、猩红
热以及脑脊膜炎（有效范围叫做抗菌素谱）。在实际应用上，除了
个别人对青霉素有过敏现象外，它几乎毫无毒性及副作用。
1945年，弗莱明、弗洛里以及钱恩共同获得了诺贝尔医学与
生理学奖。
青霉素的出现使人们对其他抗菌素开始了难以置信的精心探
索。1943年，瓦克斯曼从链霉菌属的一种土壤菌中，分离出一种
叫链霉素的抗菌素。链霉素可以打击革兰氏阴性细菌（不易被革
兰氏染色剂染上颜色的细菌），而其最大的成功是能抵抗结核杆
菌。但是链霉素与青霉素不同，它具有毒性，必须小心使用。
由于发现链霉素，瓦克斯曼获得了
1952年的诺贝尔医学与生
理学奖。
氯霉素是另一种抗菌素，氯霉素是于
1947年从链霉菌属的霉
菌中分离出来的。氯霉素不仅能攻击革兰氏阳性及阴性细菌，而
且能攻击某些较小的生物，特别是那些斑疹伤寒及鹦鹉病（即鹦鹉
热）的小生物，但其本身也具有毒性，必须小心使用。
在仔细地检验了数以千计的土壤样本后，发现了一个完整系
列的广谱抗菌素——金霉素、土霉素、无色霉素等。其中第一个是
金霉素，它是由达格尔及其同事在
1944年分离出来的，
1948年市
第十四章 微生物
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场上开始出售。这些抗菌素都称为四环素，因为每一种分子都包
含四个并排的环，它们对大多数传染病具有抵抗效果，而使得传染
病例下降到令人兴奋的低度。（当然，由于我们不断地征服了传染
病，人类患新陈代谢疾病的机会便大大地增加了。在近
80年中，
代谢失调的糖尿病发生率已增加了
10倍之多）。
抗药性细菌
在化学疗法的发展过程中，主要的阻力是细菌的抗药性菌株
迅速增加。例如在
1939年对所有的脑膜炎及肺炎球菌性肺炎施
用磺胺药物后，都有很好的疗效。但
20年后，却只剩下一半的病
例有效了。其他各种抗菌素的效果也随使用时间的延续而愈来愈
差。这并不是细菌学会了抵抗，而是“正宗”的菌株被杀死后，其中
具有抗药性的突变株又繁衍兴盛起来，在正常情况下，突变是缓慢
的，在真核生物中，尤其是多细胞生物，在每一代里，靠着基因与染
色体的不断组合，变异的速度有所加快。然而，细菌的突变更迅
速，因为细菌繁殖得非常快，只要有少数的亲代就可以产生无数后
代。尽管有效的突变非常缓慢，但是突变的绝对数目仍然是很高
的。
而且，制造这种酶所必需的基因在质体中经常可以发现，并且
能由一个细菌转移到另一个细菌，造成这种抗药特性快速地传播。
在医院里，抗药菌株的危险性是最大的，因为那里抗菌素使用
频繁，并且病人对传染病的抵抗力也低于正常人。某些新的葡萄
球菌株能顽强地抵挡抗菌素，例如在妇产医院的病房里，医院型葡
萄球菌曾是严重的忧虑，它甚至在
1961年被当作头条新闻，刊登
影星
E。 泰勒患了这种抗药性细菌所引起的肺炎而几乎丧命的消
息。
可以庆幸的是，对一种抗药性菌株无效的抗菌素，却能对抗另
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一种抗药性菌株。新的抗菌素以及旧抗菌素的改良合成，足以继
续对抗突变种。最理想的是能找出一种抗菌素，而此抗菌素是任
何突变种所不能免疫的，于是便无幸存的特殊细菌可以繁衍下去
了。有许多此类的抗菌素已被制造出来，例如一种经改良的青霉
素，叫做新青霉素，在
1960年被合成出来。它是部分合成的，因为
它的分子结构对细菌是陌生的，所以它的分子不会被分裂，而且它
的活性也不会被青霉素酶（最先被钱恩发现）所破坏，这种酶是抗
药性菌株用来破坏一般青霉素的有利武器。因此，新青霉素乃是
抗药性菌株的克星，例如
E。泰勒的性命就是靠它拯救的。然而，
能抵抗合成青霉素的葡萄球菌也逐渐演化出来。看来，药剂与细
菌间的斗争将永无休止。增加的杀灭抗药性菌株的药物是各种其
他新的抗菌素和经过改进的旧抗菌素。我们只能希望顽强多变的
化学在对抗顽强多变的病菌的斗争中继续保持优势。
杀虫剂
人类在扑灭另一大天敌——昆虫时，也遭遇到类似抗药品系
的问题。昆虫不仅严重地与人类竞争食物，而且也会传播疾病。
近代化学对昆虫的防御始于
1839年，当时瑞士化学家
P。米勒研
制了二氯二苯三氮乙烷，即滴滴涕（DDT）。P。米勒因这项成就获
得
1948年的诺贝尔医学与生理学奖。
在当时，
DDT广为使用，使得家蝇产生出抗药性的品系，因此
新的杀虫剂（或者用一个把灭鼠或除草等化学品都包括在内的更
概括的名词农药）必须继续开发出来。
此外，有许多人对于我们滥用化学药物来与生物作战颇多议
论，他们担心科学会使越来越多的人完全靠化学药物来维持生命；
深恐一旦技术稍有失误，会使人类为传染病及各种疾病所残害而
大批死亡，因为人类一直是用化学的防御工事抵挡的，缺乏天然的
第十四章 微生物
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抵抗力。
关于杀虫剂本身，美国科学家兼作家卡森
1962年写过一本
《寂静的春天》，书中戏剧性地描述了人类滥用化学药物会将无害
甚至有益的生物一起杀死的可能性。卡森认为，不加考虑地毁灭
生物，将会导致各种生物相互依赖的生态系统严重混乱。因此，化
学药物的滥用，到最后对人类会弊多利少。这种对生物种类间相
互关系的研究，我们称之为生态学。无疑，卡森的书激发了对这一
生物学分支的重视。
当然，解决的方法并非放弃科学技术发展，也不能放弃所有对
昆虫控制的企图（疾病与饥饿的代价太高了），而是要寻找比较特
殊并且对一般生态结构破坏较少的方法。
比如，昆虫有它们的天敌，这些天敌不论是昆虫的寄生虫还是
食虫生物，都可加以助长培养；另外，声响和气味也可用来驱逐或
诱杀昆虫；而利用辐射可以使昆虫不孕，凡此种种的努力，都值得
采用。
美国生物学家
C。 M。 威廉斯提出一种有效的杀虫方法，就是
利用昆虫自己的激素。昆虫会定期地蜕皮，并且要经历三个特定
的时期：幼虫、蛹及成虫，这些复杂的变化过程均受激素的控制。
有一种青春激素可以阻止成虫期的发育。若把此种激素分离出
来，并加以运用，则昆虫将无法到达成虫期，而不能传宗接代。每
一种昆虫都有其特定的青春激素，并且只受本身青春激素的影响。
一种青春激素只可以用来攻击一种特定的昆虫，而不会影响到其
他种类的昆虫。生物学家分析了此种激素的结构后，认为可以合
成更便宜而有效的激素。
简言之，解决科学进步所带来的副作用，是设法小心而明智地
运用科学进步，而不是采取放弃的态度。
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化学疗法的功效
对化学药物作用方式的最佳猜测似乎是，每一种药物都能以
竞争的方式抑制微生物体内某种重要的酶。其中最好的实例是磺
胺药剂，它们与对氨基苯甲酸非常相似，其结构式为：
NH2
C
CH CH
CH CH
C
CO
OH
对氨基苯甲酸是合成叶酸所必需的，叶酸是细�
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