产黄青霉
Penicillium chrysogenum
产黄青霉可以说是大大改变了人类疾病的历史,堪称近代最重要的真菌。如今应该没有人不认识抗生素“盘尼西林”(Penicillin),也就是“青霉素”。青霉素能有效抑制革兰氏阳性菌(Gram-positive bacterium),如葡萄球菌及肺炎链球菌。英国微生物学家亚历山大·弗莱明(Alexander Fleming)1929年就发现了青霉素,然而直到1940年,青霉素才终于被纯化并运用于医药。在青霉素大量生产之前,每年都有许多人死于伤口感染。
发现青霉素
弗莱明在伦敦大学圣玛丽医院研究金黄色葡萄球菌期间,有一次,他把这种危险的细菌涂抹在培养皿上就去度假了。回来后,一些培养皿被某种霉菌污染了,正当弗莱明为此懊恼时,忽然注意到培养皿里有种毛茸茸、绿色的霉菌菌落。用显微镜观察后,他发现菌落周围的细菌都已死亡,似乎是被那种霉菌菌落分泌的某些物质杀死的。弗莱明把这个真菌命名为“污点青霉”(也就是产黄青霉),不过后来经过证实,当初他发现的菌株应该是红青霉才对。青霉素的发现,开启了微生物抗生素的新时代。让青霉菌在含有糖类、氮与其他营养物质的培养液中生长,它在将糖类等养分用罄后,就会开始分泌出可抑制细菌细胞壁合成的青霉素。
1928年,弗莱明将首度发现的抗菌物质命名为青霉素,并在1929年发表学术论文,但是当时并没有受到重视。后来,英国著名病理学家霍华德·沃尔特·弗洛里(Howard Walter Florey)与德国生物化学家恩斯利·伯利期·钱恩(Ernst Boris Chain)进一步研究了青霉素的药理作用。青霉素一开始都是少量生产,直至1940年,青霉素的产量才达到工业化规模,并且在第二次世界大战期间用于治疗受伤的士兵,这才名声大噪。到了1945年,弗莱明、弗洛里与钱恩因为对青霉菌的研究做出了巨大贡献,而共同获得诺贝尔医学奖。
诺贝尔医学奖
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弗莱明、弗洛里和钱恩被授予1945年的诺贝尔医学奖,表彰他们的发现与贡献——“发现青霉素,以及治疗了各种感染性疾病”。
弗莱明在领奖时说道:“在科学的伟大发现中,机会、财富与命运皆扮演着不可或缺的角色。不知道有多少科学家与重要的发现擦肩而过,只因他们没有继续去探其究竟。我们都知道,一个偶然观察到的现象有可能在经研究后,产生真正的知识或实质的进步。在生物科学领域尤其如此,因为我们正在研究的是活生生的生命机制,而在其中仍有大量的知识缺口,等待我们去发现。”
哈密瓜立功
尽管青霉素可以成功抑制一些致命细菌的生长,让伤病患者免受细菌感染之苦,但是由于青霉素的生产效率与产量实在太低,不足以应付第二次世界大战的大量需求,因此,人们希望可以找出更有效率的生产青霉素的方法,所以寻找新菌株就变成了当时的全民运动。在美国,几乎家家户户只要在家里看到发霉的东西,就会将它们送到实验室去鉴定,空军也从世界各地带来不同的土壤样本,希望能够筛选出有用的菌株。就在这时,产黄青霉在伊利诺伊州皮奥里亚(Peoria)的一家杂货店被发现了。在这家杂货店的哈密瓜上生长的一株由产黄青霉产出的青霉素,竟然比弗莱明最初发现的那一株还要多上百倍。之后,科学家利用继代培养1,然后照射X光与紫外线,来造成该菌株的突变,再试图从突变株里找到青霉素产量更高的菌株。实验非常成功,科学家们发现了一株产黄青霉,竟然比弗莱明发现的菌株能多产生上千倍的超级产黄青霉,这大大提高了青霉素的生产效率与产量。再加上发酵槽曝气改良,以及英国也开始生产青霉素,总算足够应付战场上的需要,不仅能供应给美军,也能提供给盟军英军使用。
在第一次世界大战期间,受伤士兵的痊愈率只有25%;到了第二次世界大战,因为青霉素的大量使用,受伤士兵的痊愈率达到了95%。当时,是真菌研究的辉煌时代,寻找更有效的菌株与大量研究开发真菌的生产方法,排在了美国科学研究经费的第二名,仅次于太空科学的花费。
如果没有发现产黄青霉,或许第二次世界大战的结果将会不同;若是轴心国胜利,这个世界将会完全改变。只能说,幸好有产黄青霉。
1 继代培养是指对来自外植体增殖的培养物(包括细胞、组织或其切段)通过更换新鲜培养基及不断切割或分离,进行连续多代的培养。
产黄青霉
◆ 原生地(发现地):
世界各地。
◆ 拉丁文名称原意:
Penicillium,来自拉丁文pēnicil(lus),是由 pencil(刷子)与-ium(suff)词根所组成,意思是“一绺发”,是根据其孢子囊的形态就像人的一绺头发来命名的。
chrysogenum,由意为“黄金”的chrys(o)和意为“产生”的-genum所组成,直译为“制造黄金”,现在引申为能够产生黄色(或金色)的色素。
◆ 危害或应用:
医疗药用。