沒有完美的個人,但有完美的團隊。——貝爾賓
錢恩的父親從俄羅斯來到德國,弗洛裏的父親從英格蘭來到澳大利亞。兩位父親和每個地方的移民一樣,都有創業經歷。同時,兩位父親都是在他們的兒子還在上學的時候就撒手人寰,弗洛裏的父親于1918年去世,錢恩的父親于次年去世,兩個家庭都因父親的離世而家道中落。錢恩和弗洛裏還有一個共同點,他們都雄心勃勃,充滿自信,博學睿智。錢恩無須去圖書館就可以回憶起與每個研究課題相關的生物化學學術文獻中的內容。據錢恩的十幾名同事後來回憶,對於相關期刊的文章,錢恩不僅能記住援引的內容在哪一卷、哪一頁,還能逐字援引,甚至説出引用的文字在頁面的具體位置。這簡直逆天了,堪稱行走的數據庫啊!錢恩還是鋼琴奇才,在十幾歲的時候,就在柏林開演奏會。1930年,他參加了訪問布宜諾斯艾利斯的巡迴演出。1933年,他初到英國,因選擇生物化學,還是樂隊工作而左右為難。彈鋼琴鍛鍊了錢恩的手、眼協調能力,敏捷而自帶韻律地操控燒杯和吸管,給同事們留下了深刻印象。他“總能想到解決問題的辦法,提供切實可行的建議”,錢恩的大多數同事並不介意他桀驁不馴的性格,甚至心甘情願地追隨他。
老實説,錢恩並不是弗洛裏為鄧恩病理學院招募生物化學家的第一人選。弗洛裏首先考慮的是霍普金斯在康橋大學的愛徒——蘇格蘭生物化學家皮裏埃。或許皮裏埃不感興趣,或許他沒空,於是霍普金斯向弗洛裏推薦了錢恩,理由是:“我發現他精通生物化學知識……他已然是一名優秀的生物化學家……”。錢恩對這一職位很感興趣,他的“首要激勵原則……就是不斷尋找一種可以從化學或者生物化學的角度來解釋的有趣的生物現象,並且嘗試分離造成這種現象的活性物質,研究它們的活動模式”。
健客:有點深奧哦。
雲飛:哈哈,咱們帶入盤尼西林試試。這句話變為:不斷尋找並解釋有趣的生物抗菌現象,例如青黴菌是如何對抗細菌的,並嘗試分離盤尼西林。
健客:這就容易理解了。
雲飛:帶入法是破解抽象問題的好辦法,不僅僅用在數學上哦。
在柏林夏洛特醫學院的學習和工作經歷,使錢恩毫不掩飾對霍普金斯實驗室實驗設備的失望。鄧恩病理學院實驗室的設備狀況僅僅強于英國其他實驗室的配置標準,弗洛裏的團隊仍然依賴個人和基金會的不定期資助,以及英國醫學研究理事會的有限補貼。錢恩升級實驗室冰箱的花費僅僅超出預算15英鎊,結果導致一場激烈的爭論。在接下來的一年裏,錢恩克勤克儉,甚至變得非常焦慮。1935年8月,錢恩在日記中詳細地記錄了自己“週期性的恐慌”。毫無疑問,導致這種恐慌的部分原因是資金問題。錢恩每年的工資只有區區200英鎊,即使偶爾能獲得補助金,這些微薄的收入也常常讓他捉襟見肘。1936年初,錢恩開始了一項關於皮膚癌的研究,需要一種可以測量癌組織在代謝過程中消耗微量氧氣的儀器。弗洛裏雖然能聘用錢恩這樣的科研人才,卻買不起他需要的儀器。弗洛裏再一次向洛克菲勒基金會請求資助,謝天謝地,終於得以購買價值250英鎊的天平、微量天平、真空蒸餾裝置等儀器設備,並且同意聘用才華橫溢的希特利,當時年僅25歲的希特利剛剛拿到康橋大學的博士學位,值得慶倖的是,他的性格相比于弗洛裏和錢恩大有不同,甚至連外表也有很大差距。錢恩留著又濃又短的八字鬍,頭通常微微前傾,似乎隨時準備攻擊他人;弗洛里長著一張國字臉,精力充沛,給人感覺簡潔粗獷;而希特利身材修長,舉止優雅。弗洛裏和錢恩都很自信,通常表現得有些傲慢,而希特利則過於謙虛,他曾説:“我那時只是一名三流的科學家,唯一的優點是在正確的時間來到了正確的地方。”他總是那麼謙遜有禮,以至於常常對鄧恩病理學院其他同事所表現出的狂妄自傲和野心勃勃感到震驚。錢恩在描述微量呼吸計的文章中堅稱,那是他自己的功勞。希特利在40年後回憶這件事時説,微量呼吸計“完全是我構思和設計的”。這篇存在爭議的文章題為《一種新型的微量呼吸計》,刊登在1939年1月出版的《生物化學雜誌》上。這篇文章算不上非常重要的科學論文,卻有著重要的意義。一方面,它揭示了弗洛裏在其所領導的研究項目中鼓舞士氣的特殊才能:當錢恩認為他作為該篇論文的作者應該受到獎勵的時候,弗洛裏給予了錢恩獎勵,同時也沒有讓希特利義憤填膺。在弗洛裏的領導下,希特利是這篇論文終稿署名的第一作者。更重要的是,此事不僅體現了弗洛裏謹慎的管理風格,顧及了錢恩的遠大抱負,還激發了希特利的天賦,使他利用閒置的實驗備件和廢棄的部件製造新的實驗設備。另一方面,這篇論文也使由特殊人才混搭的鄧恩病理學院團隊嶄露頭角。同時標誌著,或者説導致了希特利和錢恩的徹底決裂。從文章發表的那一刻起,在希特利的堅持下和弗洛裏的默許下,希特利直接向弗洛裏彙報工作。此時的錢恩正忙於多個項目,最重要的是找到溶菌酶的底物,這也是弗洛裏招募他的原因。1937年,在來自美國密蘇裏州的醫學生,也是當年的羅德獎學金獲得者艾普斯坦的協助下,錢恩找到了答案。溶菌酶溫和的抗菌性源於它可以分解覆蓋在細菌細胞壁上的某種多糖。細胞壁被破壞了,細菌的生命活動就終結了,至少目前是這樣。
健客:好像之前問過什麼是“底物”,印象不深了。
雲飛:沒關係,重復有助於記憶。在《細菌傳之層林盡染》中,咱們聊了底物。新陳代謝是生命活動的基礎,其中包含著許多複雜而又有規律的物質變化和能量變化,這些都是在酶的催化下進行的。沒有酶的參與,生命活動一刻也不能進行。由酶催化的反應中,反應物稱為底物,生成的物質稱為産物。酶能大大加快這些過程中化學反應的速率,使代謝産生的物質和能量滿足生物體的需求。事實上,溶菌酶的絕技遠不止這一項,如感興趣可以看看《武功高強的溶菌酶——重組人溶菌酶從何而來 去往何處》。
幾乎在同一時期,弗洛裏發現了1929年弗萊明關於盤尼西林的論文。沒有人確切地知道這篇論文如何引起了鄧恩病理學院的科學家的關注,或者他們之中誰第一個讀到了這篇論文。錢恩直到去世之前都堅稱弗洛裏是在他的建議下才考慮研究盤尼西林的。錢恩説,在讀了弗萊明的論文之後,“我的眼前突然一亮”。而弗洛裏同樣堅持説是他向錢恩提供了這篇論文。唯一可以肯定的是,在此前8年裏,幾乎沒有研究人員引用過弗萊明的這篇論文。弗萊明的發現陷入了死衚同:盤尼西林雖然是一種非常有價值的化合物,但穩定性極差,他無法通過可靠的方法來分離提純盤尼西林,其他人也做不到。儘管弗洛裏的前任對弗萊明發現的青黴菌很感興趣,併為鄧恩病理學院弄到一些樣品,對盤尼西林的了解沒有地球人能夠超越弗萊明,直到1937年弗洛裏和錢恩開始對所有微生物製造的抗菌物質進行研究。該項研究包括幾十種細菌和真菌,尤其是青黴菌。有人清楚地記得,在一次下午茶期間的討論會上,弗洛裏提醒:盤尼西林的性質極不穩定。錢恩認為一定有辦法研製出盤尼西林的穩定形態。弗洛裏有意無意地反駁了錢恩。錢恩像一頭好鬥的公牛,反應激烈。儘管他和弗洛裏的意見相左,但他和弗洛裏都認為盤尼西林的研究是一項饒有意義的科學挑戰,而絕非僅僅為了開發一種新藥。毫無疑問,當時,磺胺被認為是革命性的藥物,似乎沒有必要,也沒有人想要用新藥取代它。
錢恩此時已經開始研究由綠膿假單胞菌産生的物質和更具前景的可激發免疫系統能力的枯草桿菌。綠膿假單胞菌是導致一系列感染性疾病的罪魁禍首,如感染性休克和多種皮膚感染。19世紀80年代開始,人們已經證實,綠膿假單胞菌提取物具有殺滅其他細菌的能力……並且對哺乳動物有很強的毒性。在此基礎上,錢恩研究了多年以前弗萊明提供的冷凍特異青黴菌。但是最初的實驗結果並不理想。如果有足夠多的青黴菌,他可以繼續做研究,但“在培養青黴菌的同時進行化學研究是不切實際的”。恰在此時,希特利閃亮登場。雖然他為人低調謙遜,但牛津市拉德克利夫醫院血液學家麥克法蘭對他的評價是“多才多藝,天資聰慧,擅長操作各種實驗設備。除此之外,他在生物和生物化學方面受過良好的訓練,精通玻璃加工、金屬加工、水暖、木工方面的技術工藝,並掌握了必要的電氣技能”,最重要的一點是,“他能夠即興在盡可能短的時間內巧妙地利用已被廢棄的實驗設備或者家用器具來完成工作”。當希特利準備提升青黴菌抗菌物質産量的時候,他對青黴菌的了解甚少,只知道這種黴菌可以在瓊脂上培養。青黴菌的樹枝狀菌絲體可以在瓊脂的表面生長,然後變幹。當菌絲變幹的時候,菌絲上就會形成被弗萊明稱為“黴菌汁”的黃色液滴,可以通過玻璃吸管收集這些液體。更重要的是,未被收集的黴菌汁會滴入瓊脂培養基裏,將其染黃。也就是説,當黴菌汁分泌得足夠多,可以“收割”的時候,也是盤尼西林産量最旺盛的時候。弗萊明的瓊脂培養基為青黴菌的生長創造了很好的條件,但是黴菌汁的産量極其有限。希特利嘗試了在鄧恩病理學院實驗室裏能找到的所有物質,比如硝酸鹽、鹽、糖、甘油、肉類提取物,在培養基中加入氧氣、二氧化碳等。1939年12月,他嘗試著在培養基中添加啤酒酵母,這種方法雖然並沒有使黴菌汁的單位産量明顯提升,但是將青黴菌製造黴菌汁的時間從3周縮短到了10天。希特利用幾個月的時間確定了培養青黴菌的最佳方案。首先,他將青黴菌放在用無機鹽、糖和瓊脂製成的培養基中進行培育。一旦青黴菌開始旺盛生長,就在培養基中添加啤酒酵母。幾天之內,培養基上面就形成了一層薄膜,很快,青黴菌會長出綠色芽孢。在10天內,青黴菌芽孢生長出黴菌汁,然後希特利吸出黴菌汁,更換培養基。如果幸運的話,他在青黴菌停止生長之前可以更換12次培養基,就是説可以割12茬“韭菜”。
健客:什麼是啤酒酵母?
雲飛:這可是當今食品界的寵兒。
健客:什麼情況,快説説。
雲飛:啤酒酵母是指用於釀造啤酒的酵母,屬於真菌。啤酒酵母在麥芽汁瓊脂培養基上菌落為乳白色,有光澤,平坦,邊緣整齊。1996年6月,在國際網際網路的公共數據庫中公佈了釀酒酵母的完整基因組順序,被稱為遺傳學上的里程碑。其中原委,咱們在《真菌傳》中慢慢聊。
從遠古時代起,人類就懂得利用酵母菌發酵做麵包、饅頭、酒、醬油等。17世紀末,列文虎克利用自製顯微鏡首次觀察了酵母菌。直到近代,人們發現啤酒酵母的營養價值。啤酒酵母含豐富的蛋白質,包括8種人體必需但無法合成的氨基酸,被稱為“素食者的雞精”;此外,還有維生素B族(除了維生素B12)、膳食纖維、礦物質、核酸等,保健、瘦身、美容效果顯著。扯遠了,馬上回來。
在1938年蘇黎世生物學大會上,弗洛裏跟梅蘭比軟磨硬泡,請求英國醫學研究理事會資助600英鎊。儘管英國醫學研究理事會最終同意在1939年增加一部分資助——在此後的4年中,每年為錢恩的實驗室撥款300英鎊;另外,從1940年開始,每年增加250英鎊額外的研究經費,這些也僅僅是解了燃眉之急。當牛津大學告訴弗洛裏,因新建大學供熱廠,降低鄧恩病理學院實驗室的公用事業開支,弗洛裏回信説:“為了保證擁有必要的研究經費,我甚至打算放棄供暖的要求。”1939年,當英國醫學研究理事會撥給錢恩的盤尼西林研究項目經費就要用完的時候,形勢變得相當緊迫。弗洛裏或許並不欣賞錢恩的為人,但卻非常認可錢恩的價值,於是他決心為錢恩解決衣食住行問題,讓他安心工作。作為難民的錢恩也許更擔心德國的入侵,也更感激英國為他提供了容身之所。因此,他自願參加紅十字會的緊急救援行動,獲得了紅十字會頒發的證書,並於1939年4月加入英國國籍,而後加入牛津市議會防空部。
在資助申請中,鄧恩病理學院團隊不僅明確指出真菌是一種頗有前途的抗菌化合物來源,還闡述了盤尼西林實驗進展情況。為了確保萬無一失,弗洛裏採取迂迴的方式,遞交了兩份幾乎一模一樣的資助申請。寄給洛克菲勒基金會的申請於11月20日送達洛克菲勒基金會駐法國辦事處,10天之後,這份申請又被遞送到洛克菲勒基金會紐約辦事處。紐約辦事處科研主管韋弗回信説:“我對弗洛裏的申請很感興趣,但我尚不確定在當前的形勢下,為期三年的資助是否可行……”“當前的形勢”顯然是指第二次世界大戰。韋弗收到鄧恩病理學院的資助申請時,波蘭已經被德國和蘇聯瓜分,美國通過了《中立法案》,該法案允許法國和英國從美國購買武器,德國U型潛艇襲擊了泰晤士河口。洛克菲勒基金會的研究經費被削減,尤其是關於“有趣的科學難題”的研究經費。經過反覆溝通,韋弗承諾,只要鄧恩病理學院團隊的研究出現進展就會追加資金,鄧恩病理學院終於又有了流動資金。儘管如此,資金到位將經歷一個漫長的過程。弗洛裏向英國醫學研究理事會申請了區區100英鎊的研究經費,用於將盤尼西林作為活體治療劑的研究,而英國醫學研究理事會僅僅批准了25英鎊。幸運的是,1940年2月19日,鄧恩病例學院團隊獲悉洛克菲勒基金會的第一筆款項將於3月1日支付。
即使在資金預算嚴重不足的情況下,鄧恩病理學院的研究項目也獲得了進展,而且進展速度驚人。儘管弗萊明和其後繼者能夠證明從青黴菌中提取的黴菌汁具有抗菌性能,但他們得到的並非純凈的盤尼西林,而是一種混有盤尼西林的液體。那麼這種液體的生物活性有多強呢?沒有人知道。希特利再次找到了巧妙的解決辦法:他在培養皿底部切下多個圓片,並在鏤空處裝上試管,這樣培養皿底部就有了多個凹槽。他在培養皿上接種細菌,在凹槽內滴入不同計量的黴菌汁,測量並記錄每個凹槽內無菌環的尺寸。無菌環越大,就表明殺菌能力越強。
為了培養足夠量的青黴菌,希特利需要足夠大的容器。非常時期用非常手段,於是鄧恩病理學院廚房裏的烤盤和糕點器皿總是莫名其妙地丟失,16個便盆神秘地從1.5英里外的牛津大學醫院消失,它們都出現在鄧恩病理學院實驗室裏。1940年3月,希特利用自己的方法使黴菌汁産量大大提升,此前他一次只能提供給錢恩一毫克黴菌汁,而採用新方法後,一次可以提供100毫克。希特利成為盤尼西林問世道路上的第四子。
健客:第四子是什麼意思?
雲飛:因發現盤尼西林及其對各種傳染病的療效,弗萊明、錢恩和弗洛裏共同獲得了1945年諾貝爾生理學或醫學獎。而第四位傑出貢獻者非希特利莫屬。鄧恩病理學院團隊主要成員來自三個不同的國家,雖然性格不合,但才能高度互補。
康橋産業培訓研究部前主任貝爾賓和他的同事們經過多年在澳洲和英國的研究與實踐,提出了著名的貝爾賓團隊角色理論。團隊成員必須清楚其他人所扮演的角色,了解如何相互彌補不足,發揮優勢。成功的團隊協作可以提高生産力,鼓舞士氣,激勵創新。
有了更多的黴菌汁,但是如何轉化成盤尼西林呢?這不由讓我又想起屠呦呦,從青蒿到青蒿素。
欲知後事如何,且聽下回分解。
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