昔日奇迹之药促进小鸡生长:金霉素撬动农业大结构

2017-11-02 09:14:00 网易科学人 分享
参与

  国外Undark网站刊出长文记录了金霉素等抗生素的发现过程。托马斯·朱克斯负责家畜营养,他希望解决鸡群需要吃什么才能茁壮成长的问题。1948年圣诞节那天,他的实验成功了,他发现食用最高剂量金霉素的一组小鸡增重最多。后来FDA批准金霉素成为生长促进剂以及疾病预防药,这打开了农业规模生产的大门。
 

  此外,由于能够治疗诸多疾病,当时抗生素被称为奇迹之药。但人们对抗生素的滥用导致微生物和抗生素开启了你追我赶的致命游戏。研究者用一种药物对付它们;它们出现进化;其他研究者研制出新药;细菌再进化发动防御战。

  (本文摘自玛丽娜·麦肯纳(Maryn McKenna)的新书《影响巨大的鸡》。书的封面标注了这样一句话,“这是个令人难以置信的故事:抗生素如何创造现代农业、改变全球的饮食方式。”)

  1948年,一名科学家给小鸡喂了少量新研发的抗生素,这引发了抗药性、工厂养殖等方面的一系列颠覆。

  在此后的所有争议中,有一点大家都同意:鸡群的体重增加了。

  1948年的圣诞节,纽约珍珠河的街道非常安静,莱德利实验室的大厅更安静。在占地达500英亩的实验园区中,只有一名工作人员,他需要进出实验室,监测设备,确保实验动物被喂食。

  他是托马斯·朱克斯(Thomas Jukes)。不过他没打算在那里呆多久。他让助理回家过节了。他只需进入养殖区,为133只雏鸡称重,预计不会花多长时间。

  他没想到的是,那晚过后,世界因他而改变。

(科学家托马斯·朱克斯。)

  朱克斯是一个瘦削的英国人,他戴着一副黑框眼镜,眼睛敏锐而有神。他精力充沛,17岁就离家自力更生,移民到加拿大后,先后在一家农场和数家工厂中工作,攒够了上大学的学费。在安大略农学院获得学位,曾在家禽养殖场中的一张简易床上过夜。他还在多伦多大学医学院读完生物化学的博士学位,研究方向是鸡鸭的免疫系统。1933年,他在加州大学伯克利分校从事博士后研究,并在农学院取得了显著成就——确定了哪些维生素必须添加到鸡肉饲料中,使鸡能够在大批量养殖中健康成长。

  20世纪30年代,鸡群的健康成长是个很关键的问题。第一次世界大战之前,几乎每个农民都养了几只母鸡来产蛋,并在母鸡不再下蛋后把母鸡吃掉。后来鸡肉和鸡蛋成为农产物,这也是人们经营农场的原因。养殖鸡的数量并非几只,而是几千只。它们不再像过去那样在谷仓附近的空地上溜达,从地上啄食谷粒和虫子,而是被隔离在棚内,食用人造营养饲料。家禽行业同时也需要饲料专家的支持。

  朱克斯成为这些专家之一。莱德利公司把他从加州招募过来,承诺为他配备实验室和工作人员。莱德利公司成为家禽科学方面的领军者。不过莱德勒不是农业公司,而是一家制药公司,也是抗生素的首批制造商之一。

  1942年,朱克斯加入莱德利公司。这一年,青霉素这种新药能够阻止严重烧伤的伤口感染,从而挽救了波士顿椰子林夜总会火灾中100多名受害者的生命。这足以证明抗生素的力量,因此美国政府投入资金生产抗生素,并把数百万剂抗生素送往二战的战场,以惊人的速度拯救无数人的生命。

  青霉素的成功让人们渴望研发出更多的抗生素,也渴望这些新药所能带来的利润。制药公司在世界各地发送无菌样品管,请求传教士和士兵用样品管收集任何看起来有研究价值的霉菌或泥土。莱德勒公司的首席病理学家本杰明·杜格加(Askjamin Duggar)让密苏里大学的一位旧同事从校园里随机取一些泥土。其中有一管泥土是从农学院种植多种牧草的地里挖出来的,泥土中含有一种可渗出金黄色化学物质的细菌。在测试中,该化合物能杀死的各种各样病菌多于青霉素的抗菌种类数量,同时又不同于链霉素的抗菌种类。

  1948年2月,莱德利的母公司——美国氰胺公司申请了一项专利。由于这种化合物是金黄色的,或许也希望它能带来滚滚财源,杜格加把金霉素链霉菌称为“gold-making(炼金)”,把这种化合物称为金霉素。金霉素是四环素类药物家族的第一名成员。

  朱克斯并未参与莱德利的抗生素研发项目,他的工作是研究家畜营养。圈养时,鸡需要吃什么才能茁壮成长。对这一问题,他很感兴趣。由于历史的偶然,这一问题比以往任何时候都重要。二战促使人们对蛋白质的需求大涨,从而导致鸡的养殖量几乎增至三倍。但是当战争结束时,家禽市场崩溃,养殖者努力寻找降低成本的方法。于是所有养殖者把鸡的饲料从富含维生素的鱼粉变成更便宜的大豆。不过,食用大豆后,鸡的成长状态不佳。它们长得慢,下的鸡蛋无法孵化。正如朱克斯在第一份工作中所学到的,即使在饲料中添加了维生素,鸡群也无法茁壮生长。人们谈论着一种营养增强物的添加——“动物蛋白因子”。

  接着,莱德尔的竞争对手默克公司(Merck&Company)发现,研制链霉素的过程产生了一种化合物。这种化合物能够让小鸡长得更好,哪怕只喂养它们少量的蛋白质。默克公司的科学家把这一副产品鉴定为维生素B12。

  莱德勒公司的金霉素是默克公司使用的细菌菌种的“远房亲戚”。朱克斯想知道,金霉素能否发挥同样的作用。这一想法驱使他在圣诞节的早晨去了办公室。那天天气温暖而干燥,只下了一点雪。几周前,他开始了一项实验,希望能研制出一种新的动物蛋白因子。圣诞节那天他成功了。

  他从鸡群中选择了一小群6个月大的母鸡和公鸡。它们食用的是经特殊混合的饲料,营养含量低,因此小鸡会变得虚弱。这样就能更容易地区分不同添加剂的影响。当母鸡下蛋时,他使用孵化器孵化出小鸡,再把这些小鸡分成几组,每组12只。他还设了一个对照组,由12只小鸡组成,它们的饲料同父母一样缺少营养。而实验组得到了不同剂量的补充剂。其中一组被喂养了少量用来培育金霉素的生长培养基。

  圣诞节是小鸡孵出后的第25天。这时对照组中大多数小鸡已经死亡。朱克斯把它们全部称重,仔细记录数据。反复分析数据后,他发现重量最重的是食用最高剂量金霉素的小鸡。它们的重量约达10盎司(约合283.5克),比食用了添加维生素B12的饲料的小鸡重三分之一。

  60克含有微量金霉素的培养基帮助小鸡长到这一重量。60克是什么概念?几个小硬币、两片面包或一个鸡蛋的重量。但是这一点重量足以撬动整个农业结构,影响土地使用、劳工关系、国际贸易、动物福利和世界大部分地区的饮食习惯。

  进一步的实验证实了金霉素具有“促进生长”的作用,朱克斯开始把样本寄给美国各州农学院中他认识的科学家,并要求他们自己展开实验。这些科学家感到很震惊。他们向朱克斯反馈,小剂量的金霉素不仅治愈了一次可能导致小鸡死亡的腹泻,而且使生长速度增至三倍,让它们增重了。

(明信片中拍摄的是莱德勒实验室,即发现金霉素的地点。)

  这消息传开了。许多研究人员希望获得朱克斯所在工厂的金霉素培养残渣,但培育速度无法满足他们的需求。他只好从公司的废物堆中寻找废弃的培育器,包括重复使用的可乐玻璃瓶,只求从中获得少量珍贵的金霉素。

  农民也开始疾呼要得到金霉素。需求如此旺盛,内布拉斯加州的一名参议员还发出了官方投诉书,内容是邻近爱荷华州的农民比内布拉斯加州获得了更多的金霉素。时任副总统阿尔本·巴克利(Alben Barkley)也要求并获得了许多金霉素,他的家人在肯塔基州经营着农场,这些金霉素派上了用场。

  作为制药公司,莱德勒公司必须向食品和药物管理局(FDA)报告新药以及药物的新药效。当首次研制出金霉素时,该公司就把它注册为人类用药。但在注册动物饲料时,莱德勒公司保持谨慎态度,称之为维生素补充剂。直到1950年4月的美国化学年会上,朱克斯和同事E.L.罗伯特·斯托克斯塔德(E.L.Robert Stokstad)才公开了金霉的特殊作用。《纽约时报》记者恰好在现场报道。第二天早上,他的故事出现在报纸头版上:《奇迹药物金霉素让小鸡体重增长50%》。

  这篇文章描述了金霉素受欢迎的原因——成本低廉。“5磅(合2.27千克)未经纯化的产品,售价为每磅30至40美分,把它们添加到一吨动物饲料中后,可以使猪肉的生长速度增快50%”。文章结束时,作者大胆宣称,“目前还未出现不良的副作用。”不过事实证明,这种说法过分自信了。

  回想起来,这样的言论听起来很惊人。但在当时的时代背景下是合乎情理的。抗生素是全新的产品,全世界都爱上了它们。

  它们被称为奇迹之药是有理由的。在青霉素问世之前,小伤口和擦伤经常演变成严重感染,进而导致患者被截肢。肺炎患者的死亡比例为30%,产妇因分娩死亡的比例是0.9%。这是卫生条件最佳的医院的统计数据,实际上死亡比例更高。耳朵感染若未经治疗,会损害儿童听力。战场上受伤的士兵的死亡比例是1:6。许多人因感染梅毒和淋病而残疾、患关节炎或失明。

  抗生素的问世扭转了这一切,并引发了一种快乐的过度反应。青霉素不仅用于医院的病人,制造商还在软膏、止咳糖、牙膏、可吸入药粉甚至口红中加入青霉素。任何人都可以在药店柜台上买到青霉素。直到1951年,青霉素才因过度使用引发过敏而被规定为处方药。那时人们还未意识到抗生素只适用于细菌性疾病而不是病毒。似乎只有把这些新药用来治疗所有疾病才是明智的。但这实际上是愚蠢的。

  不过,从抗生素时代初期,就有人担忧抗生素的药效会持续多久。1945年,苏格兰科学家亚历山大·弗莱明(Adam Fleming)因发现青霉素而获得诺贝尔医学奖。在获奖的前几个月,他警告,青霉素的剂量若太低,“不但治不好感染,微生物却形成了耐药性。”

  “在这种情况下,”他表示,“对于因感染具有青霉素抗药性的微生物而死亡的患者而言,轻率地使用青霉素进行治疗的医生应负有道义责任。我希望可以避免这种不幸。”

  弗莱明具有先见之明,但他的警告却没有得到重视。直到1947年,伦敦的一家医院接收了大量感染葡萄球菌的患者,这次爆发的原因是这些葡萄球菌对青霉素产生了耐药性。到1953年,同样的抗药菌在澳大利亚引发流行病。1955年,这种流行病传播到了美国,感染了西雅图附近医院的5000多名产妇及其新生儿。这些疾病标志着微生物和抗生素你追我赶的致命游戏的开始。研究者用一种药物对付它们;它们出现进化;其他研究者研制出新药;细菌再进化发动防御战。

  莱德勒公司的兽医曾警告,金霉素会导致抗药性。但其母公司美国氰胺否决了这一说法。十年后,朱克斯吐露,“竞争紧随其后。”

  FDA也持类似的态度。制药公司声称,生长促进剂是安全的,对此FDA也接受了。1951年,在没有提前公告、也未举办听证会的情况下,FDA批准了金霉素和其他五种抗生素用于动物饲料。当时负责监管FDA的联邦安全管理局局长表示,“延后批准有违公共利益。”

  抗生素成为备受欢迎的动物生长促进剂。研究者想知道,抗生素能否对人类产生相同的功效。在1950年至1955年间,实验者让一些早产儿服用了常规剂量的抗生素。其他研究人员还实施了其他人类实验,从现代伦理标准来看这些实验很令人不安。研究者让无同意能力的人服用抗生素,包括在佛罗里达州优生学院中的发育障碍儿童以及危地马拉和肯尼亚的营养不良的贫困儿童。幸运的是,没有一项实验出现不良反应,而且所有试验中,抗生素都有效地发挥了促进生长的作用。所有的实验对象,无论成年人还是儿童,都多长了肌肉,孩子们也长得更高。

  这些结果使研究人员更加相信,抗生素用于动物并无副作用。后来,抗生素又拥有了一个非同寻常的用途:食物保鲜。在以美国为首的几个国家中,实验者向捕捞船上装鱼的冷水箱中和加工厂里储存鱼的冰块中添加了抗生素。在收割菠菜后使用链霉素溶液冲洗菠菜。在肉的切口上涂上抗生素,在碎牛肉中混入抗生素。这些做法并没有持续很长时间。但莱德勒公司一道名为Acronizing的工序却沿用了十年之久:把鸡肉和鱼肉浸入抗生素溶液中。

  (在1956年的一则广告中,莱德勒公司宣传,其Acronizing工艺——把生肉浸入抗生素溶液中——“使鸡肉的口味达到巅峰。”)

  一开始,金霉素只用于促进动物成长,后来开始用于预防疾病,这就需要增大剂量。莱德勒公司的销售人员开始告诉农民,在小鸡饲料中添加的不再是每吨10克,而是每吨200克,增至原来的20倍。1953年4月,在没有预先通知、也未举办听证会的情况下,FDA批准了这一做法。除了生长促进剂,金霉素又成了疾病预防药。

  FDA这一批准产生了深远的影响。莱德勒公司的销量立刻增加了。农民获准更自由地使用抗生素。那些不道德、缺乏经验或粗心的养殖者能够规避以下不当操作所引发的后果。他们可以以更高的密度饲养动物、降低清理畜棚的频率、投放更少的营养物质、对害虫视而不见,这些做法原本会导致家畜生病,但抗生素的使用有助于避免家畜生病。这个决定打开了农业规模生产的大门。动物福利机构斥责,FDA早晚会因这一决定而遭到谴责。等到有人意识到背后的各种负面影响,恐怕几年时间已经过去,到那时微生物的抗生素耐药性也提高了。(2017年美国才禁止使用抗生素来促进动物生长。不过抗生素用于预防疾病,仍是允许的。)

  朱克斯在1999年去世,享年93岁。直至生命的终点,他始终捍卫着自己的发明,并拒绝承认金霉素存在消极一面。或许由于占有欲、傲慢或只是贪婪:对于公认的智慧(received wisdom),他满不在乎,似乎还乐在其中。他嘲笑针对危险食品添加剂的规定,把有机食品称为一种“神话”。如果孕妇服用了雌激素化合物DES,她们的女儿会患癌症,这是众所周知的。尽管如此,对于禁止肉牛服用DES的联邦行动,他仍持反对态度。政府禁止使用滴滴涕,1962年出版的《寂静的春天》极具影响力,直接促成了这一禁令,对此他表现出一种特别的愤怒。他指责政府已经屈从于“以反对活体解剖者、防氟化学家和有机农民为代表的部分社会”。在《化学周刊(Chemical Week)》杂志发表的一篇模仿诗文中,他嘲笑《寂静的春天》的作者蕾切尔·卡逊(Rachel Carson)是“科幻恐怖”作家。

  朱克斯在《科学》、《自然》、《美国医学会杂志》和《纽约时报》等科学期刊和报纸撰写文章。他展开热切争论,试图消除人们对家畜抗生素和集中式禁闭农场的顾虑。1970年,他在《新英格兰医学杂志》上宣称:“农场动物服用抗生素不会对公共卫生造成危害。”1971年,他在纽约科学院中表示:“我们饲养着这么多牛、猪和鸡。难道要忽视以最经济方式喂养它们的这一需求?我不这么认为。”

  后来他又指出:“动物权利运动一直鼓励城市公众相信,当动物拥有更多的自由活动空间,它们的感觉就会更好。但我们怎么知道这是真的?人们自发地一起观看体育运动或举办社交聚会。人群规模越大越密集,活动就越成功。”这番言论他写于1992年,当时他86岁。这可能是他最后一次针对农场动物公开发表观点。

责编:李文瑶