抗生素的发展与创造学 摘要：抗生素是一类药物的统称，作为一种抗病手段广泛作用在人们的日常生活中。青霉素是医学史上里程碑式的发现，开创了人类有效对抗感染性疾病的新时代。作为第一种被人类有效利用的抗生素，青霉素的大名称得上家喻户晓。虽然由于抗生素类药物滥用，已经出现耐药性等一系列的问题，但不可否认，抗生素的发现及发展极大地推动了人类医学事业的发展，极大地改善了人们的生活。本文从创造学的视角从青霉素的发现、抗生素类药物发展以及技术发展与发明创造的关系等方面做描述性研究，着重于创造学的角度学习、思考科学先辈们的创作智慧。
关键字：青霉素；抗生素；创造；思考；技术
一、青霉素的发现与创造学
在网上看到一则资料：“早在唐朝时，长安城的裁缝会把长有绿毛的糨糊涂在被剪刀划破的手指上来帮助伤口愈合，就是因为绿毛产生的物质有杀菌的作用，也就是人们最早发现并使用青霉素。”具体来源已不可考，但资料被广泛应用于各种生物考试、题库中，我个人对这则资料的真实性持怀疑态度。现代意义上的青霉素是由英国细菌学家弗莱明发现的。
1928年弗莱明在研究金黄色葡萄球菌的菌落形态时，一个培养平板偶然污染了青霉。他用放大镜检查这个平板时，发现青霉菌落周围的金黄色葡萄球菌菌落被明显溶解。这本来也是很平常的事情，许多研究者可能会不加考虑就将污染平板扔掉，但弗莱明注意到青霉菌斑点的四周有一圈无菌区，认为这是一个微生物拮抗现象的有趣例子。而后他有意识地在金黄色葡萄球菌和其他细菌平板上接种这种特异青霉菌，证实了特异青霉菌对葡萄球菌的许多细菌均有裂解作用。他
进一步研究发现，不仅这种青霉菌具有强烈的杀菌作用，而且过滤除菌后的特异青霉菌培养液 也有较好的杀菌能力。于是，弗莱明推论真正的杀菌物质是这种特异青霉菌生长过程产生的代谢物，并将它命名为青霉素(penicillin，盘尼西林)。1929年，弗莱明在《英国实验病理学杂志》上发表了自己的发现。[1]
我们从创造学的角度对弗莱明发现青霉素进行一系列的分析。 人们认识事物的主观能动性和途径是多种多样的，发现问题的方式也是多种多样的，因而我们将发明创造直观地分为两类，一类是开拓性的发明，是全新的技术或方法，没有例子，具有突出的实质性特点和显著的进步，具备创造性。例如，蒸汽机、白炽灯、收音机等。一种是总结改进型发明，是指针对现有技术方案的不足之处或者针对新的需求，开发新的功能，改进后能够进一步提高性能或生产力等的发明，比如活字印刷术，它开始于隋朝的雕版印刷，经宋仁宗时的毕升发展、完善，产生了活字印刷的过程。这里值得说明的，可以从辩证法质量互变规律分析一下，尽管总结改进型的发明在影响上不足开拓性的发明，但经过长时期的改进和提高，足以产生质变的创造发明。青霉素的发现第一印象上我把它归类在第一种，之前我在网上看了一份资料，其中重点介绍了“学习创造实践”方面的内容。我在了解了“科学发现和技术发明”这方面的内容之后，我比较明确，弗莱明发现青霉素属于科学发现那一类，而且是偶然型科学发现。
从整个过程来看，弗莱明发现青霉素是偶然的，但含有必然的因素。我在学习“科学发现”部分内容的时候，里面介绍：偶然型科学发现是一种非预见性的科学活动。这种科学发现开始并不是根据事先计划好的方案来进行的，而是创造者偶然观察到某种现象，抓住这些现象最终导致科学发现的产生。因此，偶然型科学发现往往与机遇有关。但是，拿青霉素来说，不止一人在相关实验过程中发现了相同或类似的现象：日本的科学家古在由直在实验室中也同样观察到了葡萄
球菌被污染的霉菌所吞噬的现象，然而，古在由直却不加以研究而轻易地认为这是一种常见的普遍的现象；比利时人安德烈·格拉提亚和莎拉·达斯在法国巴斯德研究所工作时发表论文报告说，感染了青霉的葡萄球菌培育基中，葡萄球菌的生长被抑制了。他们虽然都发现了同样的现象，但他们没有一个人像弗莱明那样做进一步的更深入的研究，更没有一个人像弗莱明那样确定了这个特殊的现象是由于青霉分泌的某种物质所致，这就说明了弗莱明发现青霉素的必然性。青霉素的发现过程中的相关实验，属于比较严格的科学实验，都包含着一系列严格的规范流程，其中也包括对实验失败的原因的分析与思考，并提出假设进行求证。我们有理由认为，弗莱明是一个非常认真严谨的科学家，菌落污染是偶然事件，但弗莱明能够针对问题，产生思考，并进行大胆假设，经过一系列的实验求证，最终发现了青霉素。在创造和创新过程中，掌握创新的思维规律和创新的技法，有利于找到创新的捷径。弗莱明在对待培养被污染的问题上，运用了把熟悉的事物有意识地看作陌生的，然后按照新的理论来加以研究的创新技法，从而获得新发现。
同时一个人的发明创造能力与其丰富的创造力和想象力是密切相关的，我们可以看出来弗莱明正是这样的一个人，据说溶菌酶的发现就是一个明显的例证。患着感冒，鼻塞的他竟会想到取一点自己的粘液加到培养皿中，以此发现了溶菌酶，创造开辟了另一条通往大自然腹地的道路，开拓了探索未知世界的另一片空间。
二、抗生素的发展与创造学
青霉素发现以后，人们对青霉素进行了大量的研究，这个过程中又发现或合成了其他类的抗生素，形成了抗生素家族。
在进行创造学课程学习的时候，我学习到了多种创造技法，比如缺点列举法、类比法、仿生法等，我认为，在抗生素研究发现的过程中，同样可以归类整理出缺点列举法、类比法等创造技法。
1928年，弗莱明发现了青霉素。经过从动物实验到人体实验的长期反复过程，1942年，青霉素成为人类战胜病菌的有力武器。但是，青霉素不能治疗结核菌等病菌的感染。肺结核是对人类危害最大的传染病之一，青霉素的神奇疗效给人们带来了新的希望，能不能发现一种类似的抗生素有效地治疗肺结核？果然，1946年2月22日，美国罗格斯大学教授赛尔曼·瓦克斯曼（Selman A. Waksman）宣布其实验室发现了第二种应用于临床的抗生素——链霉素，对抗结核杆菌有特效。和青霉素不同的是，链霉素的发现绝非偶然，而是精心设计的、有系统的长期研究的结果。
瓦克斯曼是个土壤微生物学家，自大学时代起就对土壤中的放线菌感兴趣，1915年他还在罗格斯（Rutgers）大学上本科时与其同事发现了链霉菌——链霉素就是在后来从这种放线菌中分离出来的。人们长期以来就注意到结核杆菌在土壤中会被迅速杀死。1932年，瓦克斯曼受美国对抗结核病协会的委托，研究了这个问题，发现这很可能是由于土壤中某种微生物的作用。1939年，在药业巨头默克公司的资助下，瓦克斯曼领导其学生开始系统地研究是否能从土壤微生物中分离出抗细菌的物质，他后来将这类物质命名为抗生素。瓦克斯曼领导的学生最多时达到了50人，他们分工对1万多个菌株进行筛选。1940年，瓦克斯曼和同事伍德鲁夫（H. B. Woodruff）分离出了他的第一种抗生素——放线菌素，可惜其毒性太强，价值不大。1942年，瓦克斯曼分离出第二种抗生素——链丝菌素。链丝菌素对包括结核杆菌在内的许多种细菌都有很强的抵抗力，但是对人体的毒性也太强。在研究链丝菌素的过程中，瓦克斯曼及其同事开发出了一系列测试方法，对以后发现链霉素至关重要。[2]
链霉素是由瓦克斯曼的学生阿尔伯特·萨兹（Albert Schatz）分离出来的。1943年6月，萨兹在地下室改造成的实验室里没日没夜工作了三个多月后，萨兹分离出了两个链霉菌菌株：一个是从土壤中分离的，一个是从鸡的咽喉分离的。这两个菌株和瓦克斯曼在1915
年发现的链霉菌是同一种，但是不同的是它们能抑制结核杆菌等几种病菌的生长。据萨兹说，他是在1943年10月19日意识到发现了一种新的抗生素，也即链霉素。几个星期后，在证实链霉素的毒性不大之后，梅奥诊所的两名医生开始尝试将它用于治疗结核病患者，效果出奇的好。
从以上我们可以看出，由青霉素类比发现其他抗生素的创造技法，整体来说过程都是一样的，都是从发现现象，大胆假设，精密实验求证的过程。课上我们还学过缺点列举法，从事物的缺点入手,找出现有事物的缺点和不足之处,然后再探讨解决问题的方法和措施。以上的过程中我们由青霉素的不能治疗肺结核的缺点出发，依据青霉素提取的过程寻找另外的抗生素，经过严密实验，最终获得所需的链霉素。过程中还偶然得到了放线菌素和链丝菌素两种物质，说起来这两种物质的发现过程与青霉素的发现还有异曲同工之妙。
三、发明创造与技术发展
青霉素发现之后，在长达四年的时间里，弗莱明对这种特异青霉菌进行了全面的专门研究。然而遗憾的是，由于弗莱明不懂生化技术，无法把青霉素提取出来。而在当时的技术条件下，即使对于专门的生化学家来说，提取青霉素也是一个重大的难题。弗莱明继续将青霉菌菌株一代代地培养，直到1939年将菌种提供给准备系统研究青霉素的澳大利亚病理学家弗洛里和生物化学家钱恩。利用这些产生菌，钱恩等人培养出效力更大的青霉素菌株。经过一年多的辛勤努力，七、八十种病菌的试管实验和动物试验，都证明青霉素对引起多种疾病的病菌都有较大的杀伤作用。他们还利用冷冻干燥法提取了青霉素晶体。弗洛里等人四处奔波，在美国，弗洛里等人终于得到了自己需要的帮助。到1942年末，美国制药企业已开始对青霉素进行大批量生产。到了1943年，制药公司已经发现了批量生产青霉素的方法。此后，在短短二十余年内。人们又陆续地发现了氯霉素、金霉素等数十种各
有功效的抗菌素，后来才引起抗菌素的广泛应用，并充分地展示了它的神奇的功效。[3]
这无疑说明了一定的技术条件对发明创造的限制。就拿之前青霉素的发现来讲，也能说明问题，正由于当时的培养技术取得了一定的成就，在此基础上的一系列实验和培养，弗莱明才得以发现青霉素，没有当时的技术条件弗莱明是无法发现青霉素的。还有比如，细菌的发现就是建立在显微镜的发明基础之上的。1683年，安东·列文虎克最先使用自己设计的单透镜显微镜观察到了细菌，大概放大200倍。同时随着各项技术的发展，青霉素的提纯工艺得以提高，产量得以提高。
发明创造是创造前所未有的人工事物的一项实践活动。不计其数的新产品、新工艺、新材料、新技术等，都是发明创造的成果。从科学技术的发展历史来看，技术发展与发明创造是相辅相依的一个过程。比如，如果没有青霉素的发现，是不可能有青霉素药品的发明；正因为人们发现了激光原理，才导致激光打孔机、激光治疗仪、激光武器、激光音响、激光育种方法等发明的问世；如果没有人造卫星、航天飞机、天文望远镜和电子计算机等产品的发明，人类要探索太空奥秘，作出新的重大发现也是不可能的。而技术条件的发展有进一步推动了各方面的发明创造。个人理解的技术发展也属于发明创造的重要分支，并非相互独立的关系，存在很重要的交集。
并且随着现代技术的不断发展与人类的不断重视，抗生素在短短的几十年时间里的取得了迅猛的发展，尽管带来了细菌耐药性等一系列的问题，但抗生素的发展是无止境的。目前，抗生素研究的领域和对象持续扩大，抗生素科学正向广度和深度发展。
四、后记
本文通过初步的研究论述，对青霉素的发现、抗生素的发展、发明创造和技术发展的相互关系等方面作了简要的介绍。笔者意在发掘
自己的观察创新意识以及创新分析能力，重点思考抗生素的发现过程，从中深度领悟创造思想的内涵。通过此次研究，我不仅感受到了科学先辈们的的智慧荣光，也体会了创造对人类进步的意义；相信抗生素在将来的发展会能够破除藩篱，取得进一步的发展，给人类造福，人类明天的生活更加美好！
参考文献：
[1]张帆.青霉素的发现简史[J].生物学教学,2008,33(07):70-71.
[2]魏德勇.1946年2月22日链霉素被发现[EB/OL].
http://news.xinhuanet.com/science/2016-02/22/c_135113405.htm
[3]苏怀德.霉素发现及开发简史[J].中国药学杂志,1988,23(8):494-497.
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