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第12章 生物·医药的故事(3)

穆勒就是在同化学农药时代的开始相差不远的1899年诞生的。他于1899年1月12日生于瑞士的奥尔坦,他的一生注定要为扑杀节肢动物而斗争。1925年,获得化学博士学位的穆勒,加入了一家著名的化学工业公司。他的志向就是运用化学知识,通过工业化手段,造福于人类。他早年从事植物染料和天然鞣革剂的研究,这使他熟练地掌握了有机化学的基本化工过程,成为他日后将DDT杀虫剂实现工业化的重要基础。

第二次世界大战期间,交战双方的军队曾经多次流行严重的传染病。为了防治热带传染病,特别是消灭传染病的媒介——体虱和跳蚤等有害昆虫,德国开始加快对杀虫剂的研究。1935年,穆勒开始研究合成杀虫剂。他首先对当时的主要农用杀虫剂的使用情况,进行了充分的调查。那时主要农药用的都是天然杀虫剂,例如砒霜。它们虽然可以杀虫,但对人畜皆有剧毒,而且杀虫效果和供应量都很有限,因此难以推广……能否用化学反应合成一种新型的杀虫剂,它既可以杀死各种害虫,又对人畜无毒呢?穆勒在研究笔记本上记下了这一设想。有一天,穆勒接到妹妹从奥尔坦家乡寄来的家信,她诉说乡间又闹虫灾的惨况,穆勒陷入了往事的回忆。

奥尔坦位于景色旖旎的阿勒尔河流域,茂密的农作物连接远处青黛色的群山。可是这里偏偏经常闹虫灾。虫灾严重时,家家户户唉声叹气,愁眉苦脸;乡间的父老对田地里那些微小的虫子一筹莫展,只好在教堂中祈祷上帝。有时人们也试图用农药捕杀害虫,可是又会带来意想不到的灾难。穆勒儿时特别要好的一位朋友,就因为误食了喷洒砷化物的瓜果而死去……穆勒决定集中精力研究一种广谱安全的杀虫剂。从此,穆勒钻进了资料堆和实验室,几乎达到了废寝忘食的地步。他查找了大量的资料,进行了无数次实验。

整整3年,1000多个日日夜夜过去了,穆勒一无所获。他筛选了几百种药物,但都毫无结果。这也难怪,穆勒实际是在和自己过不去,他设想找到的杀虫剂,一是要杀死各种虫子,二是要对人畜安全。可是,他实验筛选的药物,不是只能杀死一种虫子,就是对人畜有剧毒。穆勒企图找到十全十美的杀虫剂,朋友和同事都劝他放弃这个不现实的幻想,别再钻牛角尖了。

是继续钻牛角尖,还是半途而废呢?穆勒心神不宁了。一想到飞蝗铺天盖地而来,庄稼地里片叶无存的景象,穆勒不甘心了。他决定咬紧牙关,继续钻他的牛角尖。在同事们的帮助和指点下,穆勒改变了工作方式。他不再只注意那些已有的物质,他要合成新的物质,看看它们能不能够杀虫。

经过一跳蚤段时间细致地观察,他把杀虫剂与虫子的中毒方式分成两类,然后区别加以对待。一类是虫子吃进杀虫剂后而致命,另一类是虫子接触杀虫剂后而致死。他分别有针对性地开展研究。不久,前线的战报使他的研究方向发生了倾斜。战争期间,前线不断传来流行斑疹伤寒的消息。斑疹伤寒是由一种叫做立克次氏体的微生物引起的急性传染病。它多以虱、蚤、壁虱等节肢动物为媒介侵入人体,形成死亡率很高的传染病。这一传染病的流行季节与虱子的孳生季节相同,以冬春两季较多。人们在过度疲劳和全身抵抗力下降时易患此病。所以在战争和灾荒年代容易大规模流行,有人戏称之为“战争伤寒”和“饥荒伤寒”。

当时,医生们已经知道“战争伤寒”是虱、蚤在作怪,呼吁科学界尽快研制出杀虫剂用来扑杀虱、蚤之类的害虫。虱、蚤是以吸食人或畜的血液为生的,所以不会把药物吃进胃里。因此,穆勒把研究方向转向寻找一种触杀型杀虫剂。它能够通过接触害虫而达到杀虫的目的。为了挽救战壕里那些因被虱子咬而濒于死亡的战士的生命,穆勒加班加点地工作。

穆勒的工作也像一场战争,他是从虱子嘴里夺出年轻战士的生命。1939年9月,穆勒在查阅文献时,受到启示,终于合成了“DDT”。

DDT,化学名称叫二氯二苯基三氯乙烷,它是一种有机氯化物。经过实验发现,它对各种害虫有广泛的触杀作用,特别是对蝇、虱、蚤等害虫,有明显的毒杀作用,穆勒成功了,1939年底,穆勒正式公开宣布了自己的发明。DDT的合成及其对害虫的广谱触杀作用的发现,是穆勒对人类的重要贡献。一个真正的科学贡献必须是在它得到社会的普遍承认之后,才能更有威力。

穆勒公开自己的发明以后,瑞士政府用DDT成功地防治了马铃薯甲虫病,效果很好。DDT小试牛刀就锋芒毕露,穆勒增强了信心,他决心为扑灭虫患大量生产DDT。可是这时困难像山一样向穆勒压来,DDT的触杀效力被承认了,可是由于化学反应复杂,制造过程繁琐,成本高,价格贵,所以不能普遍推广。害虫猖狂为害仍然无法被清除,穆勒的心深深地被刺痛了,他投入了将DDT从实验室推向社会的工作。

后来,化学家、化工专家经过无数次的改进,1942年正式投放市场的DDT,立即受到人们的欢迎。1943年,美国农业部也进行了大面积的试验,证实了DDT具有较好的杀虫效果,DDT终于在扑杀虫患中发挥了明显的作用。DDT在消灭传染病的媒介昆虫和重要农业害虫方面,建立了巨大功勋。

1943年10月,意大利南部港口那不勒斯流行严重的斑疹伤寒。1944年7月,由于在那不勒斯大面积使用了DDT,在数周之内,就彻底消灭了虱子,制止了此病的继续蔓延。同年,在日本也得到了同样的防治效果。这些结果有力地显示了DDT在防治斑疹伤寒及由其他节肢动物传播的疾病方面,有重大的功效。

正是由于穆勒第一个合成并确证了高效有机杀虫剂DDT,并广泛应用于农业、畜牧业、林业及卫生保健事业,因此他荣获了1948年度诺贝尔生理学及医学奖。

第二次世界大战后,以DDT为代表的有机杀虫剂,以2′4—D为代表的有机除草剂的兴起,使大规模地应用化学农药,进入了一个新阶段。DDT运用的广泛,出乎一般人的意料,而且对付特殊虫类,只需稍微加工,即发生奇特的效力。

在全球范围内DDT到处大规模地应用,建立了巨大功勋。但同时也更加助长了单纯使用有机农药防治害虫的偏向。20世纪50年代初,开始出现大量使用DDT后引起的副作用问题,到20世纪60年代已成为亟待解决的突出问题。首先是害虫、病原菌对农药产生了抗药性,剂量日益加大甚至增加几倍,而且还要重复防治。后来,化学农药不仅杀死害虫甚少,也杀死了许多害虫的天敌,使某些本来危害不严重的昆虫,上升为重要害虫。DDT的滥用还造成了巨大的环境污染,引起了公众的重视。

在DDT有机农药的启示下,人们又研制出一系列新型的杀虫剂和杀菌剂。从20世纪70年代以后,DDT已经完成了它的历史使命,但是它的功绩在科学史上是不可磨灭的。知识点砒霜三氧化二砷,俗称砒霜,分子式As2O3,是最具商业价值的砷化合物及主要的砷化学开始物料。它也是最古老的毒物之一,无臭无味,外观为白色霜状粉末,故称砒霜。这是经某几种指定的矿物处理过程所产生的高毒性副产品,例如采金矿、高温蒸馏砷黄铁矿并冷凝其白烟等。在食物搭配不恰当的时候,会造成三氧化二砷中毒。例如人们在享受美味的海、河鲜等产品如小龙虾、螃蟹等时,同时大量食用了富含维生素C的食物和饮料如青椒、西红柿、橘子、橙子及西红柿汁、橘子汁、橙子汁等。维生素C就会还原含在小龙虾、螃蟹等体内的五氧化二砷成为三氧化二砷,经常如此食用搭配会造成慢性三氧化二砷中毒。

杂交水稻的诞生

饥饿是人类的天敌。自从诞生的那一瞬间开始,人类就为了获得足够的食物而努力着。但是,在人类发展的漫漫长河中,饥饿却一直威胁人类的生命安全。这种状况直到20世纪70年代才得到改善。改善这种状况的人就是被世界各国誉为“杂交水稻之父”的中国科学家袁隆平。

“杂交水稻之父”袁隆平袁隆平,1930年9月1日生于北平(今北京),汉族,江西省德安县人,无党派人士,现在居住在湖南长沙。他是中国杂交水稻育种专家,中国工程院院士。现任中国国家杂交水稻工作技术中心主任暨湖南杂交水稻研究中心主任、湖南农业大学教授、中国农业大学客座教授、联合国粮农组织首席顾问、世界华人健康饮食协会荣誉主席、湖南省科协副主席和湖南省政协副主席。2006年4月当选美国科学院外籍院士,被世界誉为“杂交水稻之父”。

国际水稻研究所所长、印度前农业部长斯瓦米纳森博士高度评价说:“我们把袁隆平先生称为‘杂交水稻之父’,因为他的成就不仅是中国的骄傲,也是世界的骄傲。他的成就给人类带来了福音。”

1953年,袁隆平毕业于西南农学院。1964年开始研究杂交水稻,1973年实现三系配套,1974年育成第一个杂交水稻强优组合南优2号,1975年研制成功杂交水稻制种技术,从而为大面积推广杂交水稻奠定了基础。

1980~1981年,袁隆平赴美任国际水稻研究所技术指导。1982年任全国杂交水稻专家顾问组副组长。1985年提出杂交水稻育种的战略设想,为杂交水稻的进一步发展指明了方向。1987年任863计划两系杂交水稻专题的责任专家。1991年受聘联合国粮农组织国际首席顾问。1995年被选为中国工程院院士。1995年研制成功两系杂交水稻,1997年提出超级杂交稻育种技术路线,2000年实现了农业部制定的中国超级稻育种的第一期目标,2004年提前一年实现了超级稻第二期目标。

看着这一连串的成就,大家一定以为袁隆平培育杂交水稻之路一直顺利而平坦。其实,袁隆平教授培育杂交水稻之路充满了坎坷和艰辛。

1960年袁隆平从一些学报上获悉杂交高粱、杂交玉米、无籽西瓜等,都已广泛应用于国内外生产中。这使袁隆平认识到:遗传学家孟德尔、摩尔根及其追随者们提出的基因分离、自由组合和连锁互换等规律对作物育种有着非常重要的意义。于是,袁隆平跳出了无性杂交学说圈,开始进行水稻的有性杂交试验。

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