全球第四!他带队攻克金霉素打破美国垄断

来源于:中国科学家博物馆
发布时间:2024-10-12 13:24:40
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1956年1月,中共中央决定召开知识分子会议。受此触发,上海电影制片厂导演徐昌霖想拍一部描述知识分子友谊的片子。

在搜集素材的途中,他听说了两位科学家的事迹,很感兴趣,特意到实验室体会他们的工作和生活,并最终以他们的故事为蓝本,创作了剧本《情长谊深》,拍摄成电影纪录片,这也成为新中国第一部以科学家为主人公的电影。

两位科学家一起研究抗生素的情景跃然于荧屏之上。而今天这位科学家,便是电影主人公的原型之一,我国金霉素研发核心人物,中国科学院院士沈善炯。

沈善炯院士

走向科学

1917年,沈善炯出生在江苏吴江的一个农户之家。虽然家境贫寒,但父母尽可能地让孩子们接受了良好的教育。

1928

少年沈善炯

1937年,卢沟桥事变爆发,国家开始进入全面抗战阶段。也是在这一年,沈善炯考取了南京金陵大学。

但不久后,淞沪沦陷,南京岌岌可危。1939年7月中旬,沈善炯转考西南联大。联大与国家同生共死,为洗雪国耻、振兴中华而发奋读书、努力教书的“刚毅坚卓”之气,对沈善炯今后的求学工作之路产生了深刻影响。

毕业后,沈善炯被分配到清华大学农业研究所植物病理组做研究助教,随戴芳澜先生工作。在戴先生的指导下,他开始研究古瓶菌的形态和生活史。

1944年,在清华大学农业研究所植物生理组与戴芳澜教授等的合影(前排:尹莘耘和他的夫人,戴芳澜夫人,裘维蕃夫人;后排:俞大绂,沈善炯)

后来,经张景钺教授推荐,沈善炯进入加州理工学院读书。加州理工学院是全美最难申请的学校之一,钱学森、郑哲敏、庄逢甘、谢家麟等一大批科学家都是在这里毕业的。

临行前,张景钺教授请沈善炯来家里吃饭,郑重地对他说:“我等待你,望你学成回来。”

归国历险

1950年,沈善炯完成博士论文《关于粗糙链孢霉菌中络氨酸、半胱氨酸关系的遗传学和生物化学》。当时,他计划先在美国工作两年。但随着朝鲜战争的爆发,在美留学生和教授回国受阻,沈善炯立刻订了8月31日的回国船票。

9月12日,沈善炯和赵忠尧、罗时钧等乘威尔逊总统号轮船抵达日本横滨港。七时左右,忽然广播响了,说三等舱的床位要调整,要赵忠尧、罗时钧、鲍文奎和沈善炯带随身行李到指定的房间去住。就这样,他们被急匆匆地带到了头等舱的一个客房里。

那儿早已有人把守,一个穿军装的美国人宣称自己是美国中央情报局(CIA)驻横滨的官员。他们对沈善炯等人进行交叉询问,强迫他们到厕所间脱去衣服仔细检查,并打开大家随身的行李,把他们认为重要的东西,如实验记录、打印的一些抄本以及一些菌株和试剂等悉数扣留。

不久,沈善炯等人被押送到东京下野的巢鸭监狱。一到监狱,看到满屋子都是日本兵,沈善炯的脑海里马上出现抗日战争中嫡亲的伯父遭日寇杀害,故乡遭日寇焚烧和劫掠的情景,而他自己也曾被迫流离迁徙、无以为家。国难和家仇未雪,今天自己却又落入敌人之手,他感到莫大的耻辱和愤恨。

1950年11月,于东京蒙难释放后,在东京麻布区国民党驻日代表团住所院内留影(从左至右;沈善炯、罗时钧、赵忠尧)

虽遭此横祸,几人却从没有放弃斗争。直到10月31日,一位军官奉命来宣布调查结果,他们被开释。11月27日下午威尔逊总统号抵达香港。翌日晨,沈善炯等人乘火车经九龙抵深圳,通过罗湖桥时,他的心情十分激动——历经艰难,终于回到祖国的怀抱!这时他思想上早已做好了准备,当火车继续行驶在中华大地上时,沈善炯憧憬着自己的未来。

1950年11月,乘威尔逊总统号轮船驶向香港途中留影(左一为沈善炯,其余是归国留学生)

打破垄断

1952年11月20 —24日,中国科学院、中央轻工业部、中央卫生部联合召开抗生素座谈会。其中,“大力扩充青霉素生产”被列为首要任务,氯霉素、链霉素、金霉素的生产与研究也位列其中。

作为植物生理研究所新成立的微生物生理组的组长,沈善炯参与的是金霉素、链霉素工作,负责研究金霉素、链霉素的生产,包括菌种的选育和发酵等。

金霉素,也叫氯四环素,是一种由金色链霉菌发酵产生的广谱抗菌类物质,也是人类历史上第一种广谱抗菌药物。

因为能够积极有效地治疗90%的细菌感染,金霉素在发现之初就得到了相当的重视,它的生产也被视为高新技术,在当时的世界上仅有美国、英国和意大利能够生产。而且国际上金霉素的生产几乎完全由美国的雷特尔药厂专利垄断。即使在其他各国授权建厂,也必须由该厂合股投资,菌种独占,技术保密。国际市场价格完全操之于他国之手。

关于金霉素的生产方法,各国文献也很少有记载,能找到的最有价值的文件就是关于发现金霉素的原始报告,至于工业生产金霉素的方法则更是少之又少。甚至连苏联方面对于此种抗生素的生产和研究的资料也很缺乏。

“明知山有虎,偏向虎山行”。沈善炯一边研读国际上已发表的极少的几篇相关文献,一边到工厂向有经验的技术员和工人请教,向他们学习关于发酵、提取和鉴定等基本操作。

沈善炯把全部身心都投到了工作之中,星期天也不休息,每天八点之前就到实验室,一直工作到晚上九十点钟才离开。在他的感召下,研究组的其他人员也每天都加班加点。

就这样,经过两年多的努力,沈善炯及团队等取得了重大成果,解决了金霉素生产的关键问题。1954年,由上海工业试验所、上海第三制药厂承担的金霉素扩大生产试验工作启动。

1957年,金霉素在上海第三制药厂正式投产。我国成为世界上第四个能够生产金霉素的国家。投产当年,金霉素的发酵单位、产品质量等,都已经接近了世界先进水平。

1957年5月31日至6月7日,全苏第二次抗生素会议在莫斯科召开。沈善炯作了题为“磷酸盐对金霉菌的糖代谢途径的影响及其与金霉素合成的关系”的报告,受到与会者的好评。在金霉素的研究上,中国无疑走到了与会国家的前列。

1957年,在苏联莫斯科举行的国际抗生素会议合影(左起:张为申、沈善炯、陈肖卿)

新的征程

自20世纪50年代以来,遗传学在西方国家发展得非常之快。1973年,沈善炯受命组建新的研究组,开辟新的方向,从事生物固氮的研究。

虽然有过去的一些基础知识,但大家当时基本都属于门外汉。沈善炯便开始成天泡在图书馆里,补了大约一年的课后,1974年起,他正式开始生物固氮遗传的研究工作。

沈善炯和团队选用肺炎克氏杆菌作为研究材料,在短短的三年里,就取得了一些有价值的成绩。1977年12月,论文《克氏肺炎杆菌固氮系统的遗传学分析》发表。国际上很快对这项工作作出了回应,不少论文引用了它。

1978年,植物生理所对研究室(组)的设置进行了调整,分子遗传研究室建立,沈善炯兼任研究室主任。

1979年,分子遗传研究室全体工作人员合影(右八为沈善炯)

1980年底,沈善炯当选为中国科学院学部委员,后又进一步当选为生物学部常委。作为国内分子遗传学的主要学科带头人,他的工作得到生物学部的支持。而沈善炯也不负众望,亲自领导的固氮基因的表达和遗传操纵课题组进展尤其迅速,在1982年的中美科学院关于生物固氮的双边会议上,就被认为已接近世界水平。

沈善炯还对nif基因的启动子的结构和调节进行了研究,并在1985年的第六届国际固氮会议的大会上报告了这项工作,得到高度赞誉。沈善炯领导的研究室,被认为是国际上生物固氮研究中心之一。

20世纪90年代中期,分子遗传研究组的研究范围又有了进一步的发展,研究课题增加了宿主植物苜宿与共生固氮相关的基因组学研究。此时沈善炯已年事渐高,他仍坚持去办公室,跟大家讨论。

1997年,沈善炯进入80高龄。虽然他的头脑还十分清晰,但视力、听力、精力都已明显衰减。于是他撰写了一些回忆文章,把自己的经验和教训留下来,供大家参考,作为自己对祖国和人民的最后贡献。

1999

沈善炯在实验室检查实验结果

年近90岁时,沈善炯还偶尔会去实验室看看。看到年轻人在旁边成长,观察到新的现象,不论是证实还是否定前人的研究结果,他都像在茫茫沙漠中的行人发现了水源那么快乐。

2007

90岁生日留影(左三为沈善炯)

2021年3月26日,沈善炯在上海逝世,享年103岁。生前曾有记者采访他,问在美国留学时的老师和同学都有获得诺贝尔奖,而学业优秀的他却选择回国,此生是否有遗憾。沈善炯说:“我向来好强,在那念书时可并不比其他同学逊色。”“但是,论起对中国的贡献,这些跟回到自己的国土去建立实验室、培养学生,使科学在自己的国土开花、结果,还是不能相比的。”

参考资料:

[1]熊卫民.金霉素·牛棚·生物固氮:沈善炯传[M].老科学家学术成长资料采集工程.

[2]江世亮.铮铮肺腑言,浓浓报国情——访我们尊敬的沈善炯教授[OL].世界科学,1996.03.03

[3]上海植物生理研究所.微生物生化和分子遗传学家沈善炯[J].科协论坛,1998,13(12):22.