▲谈到青霉素，亚历山大•弗莱明教授往往是脑海中蹦出的第一个人名（图片来源：维基百科）
一周前，国内的“双十一”再次见证了一场购物狂欢。而在大洋彼岸，美国人民的“双十一”则肃穆了许多。每年的11月11日是美国退伍军人节，人们借此假日，向退伍老兵表示由衷敬意——70多年前，正是因为他们赌上的青春，二战才得以提前结束，数百万条生命才免于被战火吞噬。
二战期间，一款药物也同样拯救了数百万人的生命：由亚历山大•弗莱明（Alexander Fleming）教授在实验室中偶然发现的青霉素在二战期间立下了赫赫战功，将大量伤员从死亡线上拉了回来。但很少有人知道，将青霉素推往应用的英雄其实另有其人，也不清楚这一过程背后有着多少艰辛。
一个大胆的设想
我们都听说过青霉素问世的传奇故事——1928年的一天，弗莱明在度假归来后，发现一块金黄色葡萄球菌的培养皿中有青霉菌的污染。在这块遍布细菌的培养皿上，唯独青霉菌附近是一片净土。他立刻意识到，青霉菌分泌的一种物质（后被命名为青霉素）也许有着强大的抗菌效果。这个发现也于1929年发表。
然而随着磺胺类药物的兴起，没有多少人对它感兴趣。
当时，牛津大学的病理学系主任霍华德•弗洛里（Howard Florey）教授正在寻找一种天然的抗生素，而青霉素深深吸引了它。在读到弗莱明的论文后，弗洛里与另一名科学家恩斯特•柴恩（Ernst Chain）教授决定与他进行合作，一道对青霉素进行研究、提取和纯化。
▲霍华德•弗洛里教授（左）和恩斯特•柴恩教授（右）（图片来源：维基百科）
在弗洛里心中，有一个大胆的设想：我们也许能把青霉素注射到人体内，抗击致病菌的感染。在人类对微生物学所知有限的当时，这个设想简直不可思议。
他们很快就确认了青霉素的化学特性，并开始了纯化的过程。当时，要提取动物试验所需的青霉素，他们每周都要培养500升的霉菌。为了保证来源，弗洛里等人利用了一切能够利用的容器——浴盆、便盆、牛奶罐、食品罐……为此，他们还雇佣了一批“青霉素女孩”，每天负责青霉菌的培养与发酵。
尽管1939年爆发的二战给科研带来了极大的困难，弗洛里的团队还是凑齐了足够量的青霉素，以进行动物试验。他们为4只感染了致命性链球菌的小鼠注射了青霉素，而另外4只被感染的小鼠则不采取任何措施。试验的结果让他们兴奋无比——未经治疗的小鼠很快就死去了，而注射了青霉素的小鼠都存活了下来。这证实青霉素能够抗击细菌感染！
▲青霉素结构（图片来源：维基百科）
试验的成功给了弗洛里很大的鼓舞，也让他决定再进一步，开展人体试验。1941年2月，一名43岁的警察成了弗洛里的第一个试验对象。他在修剪玫瑰时，不小心划伤了他的嘴，而这引起了极为严重的感染，让他的眼睛、脸和肺部都出现了大量脓肿，生命危在旦夕。
在使用了弗洛里实验室提取的青霉素后，这名警察原本已扩散到肺部的感染得到了显著改善。然而不幸的事发生了。限于青霉素提取的效率，很快弗洛里实验室的青霉素就见了底。由于药物不足，这名警察在几天后，还是不幸去世了。
这次试验的结果让弗洛里心碎，也让他意识到大批量生产青霉素的重要性。
“感谢青霉素，让他可以安然回家！”
除了未能挽救这名警察的生命，弗洛里等人心中还有另一个遗憾——随着二战的战况愈演愈烈，欧洲大陆出现了大批伤员，而他们死于感染的比例高得惊人，甚至直逼战争本身带来的影响。很多医生和病理学家都希望找到一款抗生素来改变这种局面，但都没有收到好的效果。
为了证实青霉素就是大家所需要的这种抗生素，弗洛里清楚地认识到，战火之中的英国已经不再是一个最好的科研场所了。在1941年，他与一些同事远渡重洋，来到了美国，并试图说服美国的药厂大规模生产青霉素。
幸运的是，这项计划得到了美国农业部北方地区研究实验室（Northern Regional Research Laboratory，NRRL）的大力支持。这一机构专精于发酵，为青霉素的量产带来了巨大帮助。NRRL发现了诸多提高产量的方法：比如用乳糖代替蔗糖、往培养基中加入玉米浆，或是加入青霉素的前体。
而青霉素的最终量产，还有一点运气的成分。当时，在固体表面培养青霉菌的技术是主流，但这一技术会限制产量；NRRL很快就发明了在培养液中繁殖青霉菌的方法。然而，弗洛里带来的青霉素菌株本身却不适合在液体中培养。因此，找到一种能够在培养液中茁壮生长的青霉素新菌株，就成了重中之重。
▲青霉菌（图片来源：Drthrasher.org）
有趣的是，这一菌株并非来自实验室，而是来自大自然。在当地的一处水果市场上，研究人员找到了一颗发霉的蜜瓜，它表面生长的青霉菌有着茁壮的生命力。在经过多次X光诱变后，青霉素的产率得到了进一步提高。
这解决了青霉素量产的技术瓶颈，也让更多制药公司加入到生产青霉素的大军中来。1943年上半年，全美所有药厂生产的青霉素只够用于180位患严重感染的伤员；1943年下半年，产量翻了50倍。到1944年六月诺曼底战役之前，青霉素的月产量已经达到1943年全年产量的5倍。
随着青霉素在战争中的投入使用，数百万名伤员逃离了感染致死的厄运。战后的统计发现，二战中，美国因为感染和疾病死亡的士兵数是战死士兵数量的40%，而这数字在一战中是120%，在南北战争中是160%。感染死亡人数的锐减，与青霉素脱不了干系。
后记
1945年，弗莱明、弗洛里和钱恩三人由于在研发青霉素上的贡献，分享了当年的诺贝尔生理学或医学奖。而随着提纯与生产能力的不断改进，青霉素的生产成本也越来越低。1949年，10万单位的青霉素价格不足10美分，是6年前的0.5%。这一在战争中被催生的新药，也走入了寻常百姓家，帮助人类一次次赢得了与死神的赛跑。
参考资料：
[1] FDA: The race to bring penicillin to the troops in WWII
[2] American Chemical Society: Discovery and development of penicillin
[3] The National WWII Museum: “Thanks to penicillin…he will come home!” The challenge of mass production
[4] Congressional Research Service: American war and military operataions casualties: lists and statistics
