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全球第四!他帶隊攻克金霉素打破美國壟斷

發布時間:2024-10-01 10:28:00 來源:知識就是力量 字號: [ 大 ] [ 中 ] [ 小 ]

1956年1月,中共中央決定召開知識分子會議。受此觸發,上海電影制片廠導演徐昌霖想拍一部描述知識分子友誼的片子。

在搜集素材的途中,他聽說了兩位科學家的事跡,很感興趣,特意到實驗室體會他們的工作和生活,并最終以他們的故事為藍本,創作了劇本《情長誼深》,拍攝成電影紀錄片,這也成為新中國第一部以科學家為主人公的電影。

兩位科學家一起研究抗生素的情景躍然于熒屏之上。而今天這位科學家,便是電影主人公的原型之一,我國金霉素研發核心人物,中國科學院院士沈善炯。

沈善炯院士

走向科學

1917年,沈善炯出生在江蘇吳江的一個農戶之家。雖然家境貧寒,但父母盡可能地讓孩子們接受了良好的教育。

1928年少年沈善炯

1937年,盧溝橋事變爆發,國家開始進入全面抗戰階段。也是在這一年,沈善炯考取了南京金陵大學。

但不久后,淞滬淪陷,南京岌岌可危。1939年7月中旬,沈善炯轉考西南聯大。聯大與國家同生共死,為洗雪國恥、振興中華而發奮讀書、努力教書的“剛毅堅卓”之氣,對沈善炯今后的求學工作之路產生了深刻影響。

畢業后,沈善炯被分配到清華大學農業研究所植物病理組做研究助教,隨戴芳瀾先生工作。在戴先生的指導下,他開始研究古瓶菌的形態和生活史。

1944年,在清華大學農業研究所植物生理組與戴芳瀾教授等的合影(前排:尹莘耘和他的夫人,戴芳瀾夫人,裘維蕃夫人;后排:俞大紱,沈善炯)

后來,經張景鉞教授推薦,沈善炯進入加州理工學院讀書。加州理工學院是全美最難申請的學校之一,錢學森、鄭哲敏、莊逢甘、謝家麟等一大批科學家都是在這里畢業的。

臨行前,張景鉞教授請沈善炯來家里吃飯,鄭重地對他說:“我等待你,望你學成回來。”

歸國歷險

1950年,沈善炯完成博士論文《關于粗糙鏈孢霉菌中絡氨酸、半胱氨酸關系的遺傳學和生物化學》。當時,他計劃先在美國工作兩年。但隨著朝鮮戰爭的爆發,在美留學生和教授回國受阻,沈善炯立刻訂了8月31日的回國船票。

9月12日,沈善炯和趙忠堯、羅時鈞等乘威爾遜總統號輪船抵達日本橫濱港。七時左右,忽然廣播響了,說三等艙的床位要調整,要趙忠堯、羅時鈞、鮑文奎和沈善炯帶隨身行李到指定的房間去住。就這樣,他們被急匆匆地帶到了頭等艙的一個客房里。

那兒早已有人把守,一個穿軍裝的美國人宣稱自己是美國中央情報局(CIA)駐橫濱的官員。他們對沈善炯等人進行交叉詢問,強迫他們到廁所間脫去衣服仔細檢查,并打開大家隨身的行李,把他們認為重要的東西,如實驗記錄、打印的一些抄本以及一些菌株和試劑等悉數扣留。

不久,沈善炯等人被押送到東京下野的巢鴨監獄。一到監獄,看到滿屋子都是日本兵,沈善炯的腦海里馬上出現抗日戰爭中嫡親的伯父遭日寇殺害,故鄉遭日寇焚燒和劫掠的情景,而他自己也曾被迫流離遷徙、無以為家。國難和家仇未雪,今天自己卻又落入敵人之手,他感到莫大的恥辱和憤恨。

1950年11月,于東京蒙難釋放后,在東京麻布區國民黨駐日代表團住所院內留影(從左至右;沈善炯、羅時鈞、趙忠堯)

雖遭此橫禍,幾人卻從沒有放棄斗爭。直到10月31日,一位軍官奉命來宣布調查結果,他們被開釋。11月27日下午威爾遜總統號抵達香港。翌日晨,沈善炯等人乘火車經九龍抵深圳,通過羅湖橋時,他的心情十分激動——歷經艱難,終于回到祖國的懷抱!這時他思想上早已做好了準備,當火車繼續行駛在中華大地上時,沈善炯憧憬著自己的未來。

1950年11月,乘威爾遜總統號輪船駛向香港途中留影(左一為沈善炯,其余是歸國留學生)

打破壟斷

1952年11月20 —24日,中國科學院、中央輕工業部、中央衛生部聯合召開抗生素座談會。其中,“大力擴充青霉素生產”被列為首要任務,氯霉素、鏈霉素、金霉素的生產與研究也位列其中。

作為植物生理研究所新成立的微生物生理組的組長,沈善炯參與的是金霉素、鏈霉素工作,負責研究金霉素、鏈霉素的生產,包括菌種的選育和發酵等。

金霉素,也叫氯四環素,是一種由金色鏈霉菌發酵產生的廣譜抗菌類物質,也是人類歷史上第一種廣譜抗菌藥物。

因為能夠積極有效地治療90%的細菌感染,金霉素在發現之初就得到了相當的重視,它的生產也被視為高新技術,在當時的世界上僅有美國、英國和意大利能夠生產。而且國際上金霉素的生產幾乎完全由美國的雷特爾藥廠專利壟斷。即使在其他各國授權建廠,也必須由該廠合股投資,菌種獨占,技術保密。國際市場價格完全操之于他國之手。

關于金霉素的生產方法,各國文獻也很少有記載,能找到的最有價值的文件就是關于發現金霉素的原始報告,至于工業生產金霉素的方法則更是少之又少。甚至連蘇聯方面對于此種抗生素的生產和研究的資料也很缺乏。

“明知山有虎,偏向虎山行”。沈善炯一邊研讀國際上已發表的極少的幾篇相關文獻,一邊到工廠向有經驗的技術員和工人請教,向他們學習關于發酵、提取和鑒定等基本操作。

沈善炯把全部身心都投到了工作之中,星期天也不休息,每天八點之前就到實驗室,一直工作到晚上九十點鐘才離開。在他的感召下,研究組的其他人員也每天都加班加點。

就這樣,經過兩年多的努力,沈善炯及團隊等取得了重大成果,解決了金霉素生產的關鍵問題。1954年,由上海工業試驗所、上海第三制藥廠承擔的金霉素擴大生產試驗工作啟動。

1957年,金霉素在上海第三制藥廠正式投產。我國成為世界上第四個能夠生產金霉素的國家。投產當年,金霉素的發酵單位、產品質量等,都已經接近了世界先進水平。

1957年5月31日至6月7日,全蘇第二次抗生素會議在莫斯科召開。沈善炯作了題為“磷酸鹽對金霉菌的糖代謝途徑的影響及其與金霉素合成的關系”的報告,受到與會者的好評。在金霉素的研究上,中國無疑走到了與會國家的前列。

1957年,在蘇聯莫斯科舉行的國際抗生素會議合影(左起:張為申、沈善炯、陳肖卿)

新的征程

自20世紀50年代以來,遺傳學在西方國家發展得非常之快。1973年,沈善炯受命組建新的研究組,開辟新的方向,從事生物固氮的研究。

雖然有過去的一些基礎知識,但大家當時基本都屬于門外漢。沈善炯便開始成天泡在圖書館里,補了大約一年的課后,1974年起,他正式開始生物固氮遺傳的研究工作。

沈善炯和團隊選用肺炎克氏桿菌作為研究材料,在短短的三年里,就取得了一些有價值的成績。1977年12月,論文《克氏肺炎桿菌固氮系統的遺傳學分析》發表。國際上很快對這項工作作出了回應,不少論文引用了它。

1978年,植物生理所對研究室(組)的設置進行了調整,分子遺傳研究室建立,沈善炯兼任研究室主任。

1979年,分子遺傳研究室全體工作人員合影(右八為沈善炯)

1980年底,沈善炯當選為中國科學院學部委員,后又進一步當選為生物學部常委。作為國內分子遺傳學的主要學科帶頭人,他的工作得到生物學部的支持。而沈善炯也不負眾望,親自領導的固氮基因的表達和遺傳操縱課題組進展尤其迅速,在1982年的中美科學院關于生物固氮的雙邊會議上,就被認為已接近世界水平。

沈善炯還對nif基因的啟動子的結構和調節進行了研究,并在1985年的第六屆國際固氮會議的大會上報告了這項工作,得到高度贊譽。沈善炯領導的研究室,被認為是國際上生物固氮研究中心之一。

20世紀90年代中期,分子遺傳研究組的研究范圍又有了進一步的發展,研究課題增加了宿主植物苜宿與共生固氮相關的基因組學研究。此時沈善炯已年事漸高,他仍堅持去辦公室,跟大家討論。

1997年,沈善炯進入80高齡。雖然他的頭腦還十分清晰,但視力、聽力、精力都已明顯衰減。于是他撰寫了一些回憶文章,把自己的經驗和教訓留下來,供大家參考,作為自己對祖國和人民的最后貢獻。

1999年沈善炯在實驗室檢查實驗結果

年近90歲時,沈善炯還偶爾會去實驗室看看。看到年輕人在旁邊成長,觀察到新的現象,不論是證實還是否定前人的研究結果,他都像在茫茫沙漠中的行人發現了水源那么快樂。

2007年90歲生日留影(左三為沈善炯)

2021年3月26日,沈善炯在上海逝世,享年103歲。生前曾有記者采訪他,問在美國留學時的老師和同學都有獲得諾貝爾獎,而學業優秀的他卻選擇回國,此生是否有遺憾。沈善炯說:“我向來好強,在那念書時可并不比其他同學遜色。”“但是,論起對中國的貢獻,這些跟回到自己的國土去建立實驗室、培養學生,使科學在自己的國土開花、結果,還是不能相比的。”

參考資料:

[1]熊衛民.金霉素·牛棚·生物固氮:沈善炯傳[M].老科學家學術成長資料采集工程.

[2]江世亮.錚錚肺腑言,濃濃報國情——訪我們尊敬的沈善炯教授[OL].世界科學,1996.03.03

[3]上海植物生理研究所.微生物生化和分子遺傳學家沈善炯[J].科協論壇,1998,13(12):22.

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