出人意外者,仍須在人意中。——袁牧
天花是人類永久根除的第一種傳染病。它曾是世界上最具毀滅性的傳染病。感染者遭受巨大痛苦,發燒、疼痛、出血、嘔吐、毀容。天花病毒也許起源於一種無害的痘病毒,感染家畜,在人畜密切接觸中,偶爾畜傳人,産生輕微不適,在人體內變異後,引發烈性傳染病。這個過程可能發生在西元前10000年左右。迄今發現最早的天花病人,是西元前1157年去世的古埃及法老拉美西斯五世。此後,伴隨戰爭,天花逐漸遍佈亞歐大陸。隨著大航海時代的到來,它的“版圖”擴展到美洲大陸。天花在美洲流行導致幾千萬印第安人死亡,整個印第安文明就此衰落。天花在中國流行,最早可追溯到西元1世紀,由俘虜從印度經越南帶到中國,因此天花也稱“虜瘡”。1796年5月,英國醫生詹納在“種人痘”的基礎上,發明瞭更安全的“種牛痘”技術。1806年5月,美國總統傑弗遜在致詹納的信中預言:“將來的人們只能從歷史書上知道可惡至極的天花曾經存在過,並且被你消滅了。”
健客:我知道種牛痘就是打預防針嘛,種人痘呢?
雲飛:種人痘源於我國。據《醫宗金鑒》記錄,“宋真宗時峨眉山有神人出,為丞相王旦之子種痘而愈,其法遂傳於世。”明清時期,出現了專門用於人痘接種的工具和方法,有痘漿法、旱苗法、水苗法、痘衣法四種,比較講究的是旱苗法和水苗法。將痘痂粉末以銀管吹入或浸濕以棉花塞入鼻中。剛取的瘡痂稱為“生苗”,再種再取,連取七代,稱為“熟苗”,“選練愈熟,火毒汰盡、精氣猶存,所萬全而無患也”。
1661年,順治因染天花去世。出過痘的康熙十分重視人痘接種預防天花,在《庭訓格言》中説:“國初人多畏出痘,至朕得種痘方,諸子女及爾等子女,皆以種痘無恙。今邊外四十九旗及喀爾喀諸藩,俱命種痘;凡所種,皆德善愈。嘗記初種時,年老人尚以為怪,朕堅意為之,遂全此千萬人之生者,豈偶然耶?”之後,人痘接種技術在全世界廣為傳播。
種牛痘成功後,人類一直在努力尋找類似的治療方法,對付其他嚴重疾病。可惜將近一個世紀都毫無進展。直到巴斯德發現將微生物毒性減弱,可以使原本嚴重的疾病變得輕微,人類才又向前跨出一大步。
1878年,巴斯德用雞霍亂細菌作為實驗材料。他培養細菌,為活雞做皮下注射,人為製造感染,然後觀察細菌的生活規律。日復一日的實驗在致病菌提純上取得成果,注射後的雞都在一天之內因感染雞霍亂而死亡,但止步於此,沒有新的發現。巴斯德按例去休年假,放鬆一下緊張的神經。可能是因為老師不在,覺得實驗無法深入,實驗員尚貝蘭也去度假了。兩個星期後,尚貝蘭回到實驗室,把度假之前就培養好的菌液取出來,給雞做了注射。意外發生了,雞居然沒死。它們出現了一些輕微的霍亂症狀,但沒幾天都完全康復了。
尚貝蘭覺得自己犯了錯,主動做了檢討,並分析原因,認為菌液放置時間太長,已經失效了。他以最快的速度重新製備菌液,給雞做注射。這批雞裏面,有些是上次打了“過期”針的,有些是剛買的。意外又發生了,那些上次打了針的雞,一隻都沒有發病;而那些新買的雞都病死了。
巴斯德以敏銳的洞察力,立刻想到了詹納。他從詹納的接種和自己的實驗,看到了相似之處:一種微生物能讓動物或人生病;如果接觸到這種微生物的毒性不強,那麼只會小病一場;小病之後,就産生了抵抗力,再次接觸這種微生物就不再生病。從雞霍亂跳躍到牛痘,巴斯德還有一個理論裂縫需要彌合。
詹納的接種是萬中無一,不可重復的案例,因為他利用了一種天然資源。牛痘病毒跟天花病毒不是同一種病毒,最多算近親吧,用現代的醫學術語説,牛痘病毒與天花病毒具有相同的抗原性質,但是牛痘病毒的毒性非常弱,感染人類只會出現紅疹,接種牛痘疫苗後同時獲得天花病毒抗體,就不會再患天花。
實際上,自然界裏,具備這麼“完美”性狀的微生物,人類到目前也沒有再發現。當然,這些原理詹納和巴斯德都不知道。巴斯德做了個總結:那些放置了兩個星期的雞霍亂細菌液體,跟詹納的牛痘本質相同。兩者都是能致病的微生物,且毒性都減弱了。對於研究疫苗來説,這樣的認識就足夠了。
巴斯德深入研究這次意外的發現,認為那些雞霍亂細菌之所以毒性減弱,就是因為放置了很長時間。於是他們嘗試各種方法,試圖加快減毒過程。首先發現溫度對毒性強弱有影響。試著試著,又發現空氣也有影響。如果把毒液密封,不讓它們接觸空氣,減毒過程就變得很緩慢。
對巴斯德來説,這種空氣的干擾,早在研究發酵的時候,他就發現了,不同的微生物對氧氣具有不同的親和力。有的微生物跟人一樣,必須有氧氣才能生存。有些微生物卻很怪異,它們討厭氧氣,氧氣越多,生活越艱難。巴斯德那時就發現,低濃度的氧,有利於發酵;高濃度的氧,抑制發酵,説明酵母菌討厭氧。這現象還被後人稱為巴斯德效應。巴斯德發現雞霍亂細菌跟酵母菌一樣,是厭氧的。你給它們的空氣越多,它們就一代不如一代,毒性越來越弱。
1880年,法國雞霍亂流行,農村的雞成批死亡。怎樣才能使雞不生傳染病呢?正當大家都在著急的時候,巴斯德向科學院送上了一份報告:傳染病的免疫法。
1881年,為了紀念詹納,巴斯德創造了“疫苗”一詞,他説:“弱化的病原體,具有永不殺滅,引起良性疾病,防止致命疾病的特性”。
人工培養、穩定生産疫苗,巴斯德是第一人。人類不必在純天然環境裏苦苦尋找類似牛痘那樣的低毒微生物,用致病微生物本身做“原料”,也能培養出疫苗。
健客:知識點好多啊,讓我稍微消化一下哈。
雲飛:做一道題如何?
健客:啊!
雲飛:這是一道改編的高中生物考題。雞霍亂細菌易致雞死亡,1880年,巴斯德用久置的雞霍亂細菌對雞群進行注射,意外發現全部雞存活。再次培養新鮮細菌,並擴大雞的注射範圍,結果僅有部分雞存活。進一步調查發現,存活雞均接受過第一次注射。下列分析正確的是( )
A第一次注射時,所用的雞霍亂細菌相當於抗體
B第一次注射後,雞霍亂細菌誘導存活雞産生了變異
C第二次注射後,部分雞存活,因為它們在第一次注射後産生了抗體
D第二次注射後,死雞産生了變異
健客:好久不做題了,要不,蒙一下,我選C
雲飛:恭喜,蒙對了。
雲飛:第一次注射時,雞霍亂細菌相當於抗原,而不是抗體,故A錯誤;雞霍亂細菌第一次注射後,在雞的體內産生了抗體,因此在第二次注射後存活,與變異無關,故B錯誤,C正確;第二次注射後,沒有抗體的雞死於免疫防線被擊破,與變異無關,故D錯誤。
1977年10月26日,世界上最後一位在自然條件下感染天花病毒的患者,馬阿林痊癒出院。1980年5月,世界衛生組織莊嚴宣告:天花已經在野外滅絕。人類終於擺脫了這個古老的夢魘。2020年5月,世界衛生組織在全球消滅天花40週年之際回首人類戰勝天花的往事,呼籲全球團結協作,戰勝新冠病毒(COVID-19)。“戰勝天花的決定性因素是全球團結協作。” 世衛組織總幹事譚德塞表示,在冷戰的高峰期,美蘇兩國正是認識到病毒不分國家或意識形態,才聯手征服了它。“現在比以往任何時候都更需要國家團結一致,只有這樣,才能戰勝新冠病毒。”
圖片來源:新華網微網志
超300萬人死亡,影響200多個國家和地區,預計到2021年底造成10萬億美元的損失……今年5月,世衛組織“大流行防範和應對獨立小組”發佈報告,歷經8個月的合作,這份報告對終結新冠疫情,防範未來可能發生的大流行級傳染病,提出成立全球健康威脅理事會等多項建議。“直到所有國家安全之前,沒有一個國家是安全的。”該小組專家成員鐘南山院士強調:除了自然感染這種不現實、不科學、不人道的方式,實現群體免疫的另一種方式是大規模的疫苗接種。
健客:1806年、1980年、2020年、2021年,這麼多大事,怎麼都發生在5月呢?
雲飛:也許是為了紀念“疫苗之父”詹納1796年5月第一次牛痘接種實驗吧。算起來,已經過去了整整225年。新冠疫苗正在大面積接種。
雞霍亂疫苗剛研製成功,牛羊炭疽病疫苗競賽和挑戰已經在路上。這事要從1877年前説起,巴斯德被邀請去研究牛羊炭疽病。畜牧業在所有歐洲國家都是基礎産業,這方面法國的優勢不像釀酒業或是絲綢業這麼明顯,但是這既然是全體歐洲人都離不開的産業,那它對法國也算是意義重大。
那幾年法國牛羊炭疽病鬧得兇,巴斯德是法國首屈一指的微生物專家,國家有難處就來找他了。這個時候,微生物學地位比以前提高不少,致力於研究細菌的人也慢慢多起來。
巴斯德出場之前,已經有人在嘗試尋找炭疽病的根源,如法國陸軍醫院教授勒普拉。有一頭母牛死了,他認為是因為炭疽病死的,就從母牛屍體裏採血,注射給一隻兔子。之後兔子也死了,但是在兔子的血液裏沒找到任何細菌,於是他宣佈:“炭疽病跟所謂的細菌感染無關。”
巴斯德跟細菌打了十幾年的交道,一眼就看出勒普拉實驗方法的問題。他重復了勒普拉的實驗,然後從兔子腹腔裏找到了真正的致病菌。原因説穿了就不難理解:母牛不是死於炭疽病。兔子也不是因為注射致死的。導致母牛和兔子死亡的,是膿毒性弧菌。這種病菌是厭氧菌,所以不會出現在血液裏。它們是在密閉無空氣的動物腹腔裏繁殖,勒普拉只在血液裏尋找,自然不能發現這種弧菌。巴斯德研究蠶病吃過虧,知道鑒別診斷有多重要,所以能迅速猜到牛很可能不是死於炭疽病。他深諳生長環境對細菌的影響,所以能想到往腹腔裏而不是血液裏找致病菌。
巴斯德借助之前的研究,已經知道,如果炭疽桿菌暴露在充足的氧氣下,確實是會減毒的。只不過單純用空氣中的氧來熏炭疽桿菌,不知道為什麼,效果不穩定。這時,尚貝蘭意外聽説,在巴黎南面500多公里的圖盧茲,獸醫杜桑也在研製炭疽桿菌疫苗。巴斯德聽到這個消息,立即緊張起來。這是競爭啊!好勝的巴斯德就讓尚貝蘭去打探。結果杜桑的處境跟他相似,做出來的疫苗也是有時候效果很好,但有時候不行,聽完這話,巴斯德稍稍寬心。
尚貝蘭繼續説道:“有個事情,我不知當講不當講。”巴斯德眉頭一皺,趕緊問:“快説,什麼事?”尚貝蘭於是把他在杜桑那裏發現的一件事情告訴了巴斯德。巴斯德聽了,頓時喜笑顏開,大叫了一聲:“妙啊!我怎麼沒想到。”原來,杜桑也在設法給炭疽桿菌減毒,只是他用的不是空氣暴露和長時間放置這種物理方法。他用的是化學方法,用石炭酸來處理炭疽桿菌。要説化學,巴斯德太有優勢了。經驗告訴他,石碳酸不是個好選擇。
健客:我記得石碳酸,苯酚嘛,利斯特用來殺菌的。
雲飛:哈哈,學會搶答了。
巴斯德要讓炭疽桿菌繼續活著,但是毒性減弱。對,用氧化反應,巴斯德知道怎麼用氧化劑讓炭疽桿菌暴露在更充足的氧氣下。他選擇了強氧化劑重鉻酸鉀來處理炭疽桿菌,果然立竿見影,連續給14隻羊接種疫苗,都獲得了成功。14例對於科研來説,尤其是變數遠遠多於物理和化學的生物學來説,其實還是太少,不足以下明確的結論,可風聲還是透露出去了。畢竟這結果對法國的畜牧業意義太重大,實驗室裏總有人抑制不住興奮而露了口風。
消息很快傳到了著名獸醫羅欣約爾的耳朵裏。他是堅定的自然發生論者,聽説巴斯德在弄什麼疫苗,還號稱用這種方法能讓牛羊生出抵抗力,不再患炭疽病。他覺得特別荒唐。
羅欣約爾公開向巴斯德挑戰:我出錢,給你一批牛羊做實驗,要能證明你的疫苗真有用,我就服了你。羅欣約爾就是想讓巴斯德當眾出醜嘛,巴斯德實驗室的人一致反對,但好勝心極強的巴斯德立刻接受了挑戰。其實,他當時並無必勝把握。雙方約定在巴黎附近的農場,在全國各大媒體記者到場的情況下,做公開實驗。時間是 1881 年。
羅欣約爾雖然不相信細菌致病理論,但他並不是浪得虛名。他知道,要判斷疾病防治技術的效果,一兩個神奇案例是不算數的,所以他要求這個實驗必須有對照組,就是説25隻羊接種疫苗,另外25隻不接種,等巴斯德認為接種做好了,接下來就給這50隻羊同時注射炭疽桿菌新鮮毒液。要求做到接種的25隻羊一隻都不能死,沒接種的25隻羊一隻也不能活。
苛刻,超級苛刻!巴斯德本可以要求把條件放寬一點,比如接種組死亡率不超過10%就算有效。但這不是他的個性。他沒有討價還價,全盤接受了羅欣約爾的條件。這純粹就是賭博。巴斯德在別人面前表現得堅定不移,其實內心無比忐忑。實驗結果揭曉的那一天,他沒去現場,就在自己家裏不停地踱步,怎麼也坐不下來。
欲知後事如何,且聽下回分解。
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