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怀念!为回国他改变研究方向,实现金霉素量产打破美国垄断


 

他是农家子弟,也是加州理工学院比德尔实验室走出的高材生;他万里归国,在金霉素生物合成与微生物生化方面取得重大突破;他经历政治运动重返分子遗传学领域后,迅速取得固氮基因研究的重大成就。他就是刚刚离开我们的九三学社前辈——中国科学院院士沈善炯。

战乱中的坚定求学路

1917年,沈善炯出生于江苏吴江。8岁时迁至吴江同里以避太湖匪祸。由于收成太差,农村凋敝,沈家的经济境况每况愈下。1931年夏,沈善炯考入声名显赫的吴江县立中学。1937年8月,沈善炯被金陵大学农学院农业专修科录取。

全面抗日战争爆发后,国民政府军队在战场接连失利,被迫向西、向南迁移。战乱之中,沈善炯坚定求学路,他跟随不断迁址的金陵大学农学院,辗转于各地,最终在位于广西柳州沙塘的广西大学农学院借读。在这里,他结识了恩师张肇骞教授与于景让教授,从此走向科学道路。

1939年9月,沈善炯通过转学考试,入读当时中国最好的大学——有“民主堡垒”“抗战烽火中怒放的一朵奇葩”之称的西南联大。在张景钺教授和陈桢教授的引导下,沈善炯对植物发育、世代交替、遗传学、苔藓繁殖等产生了浓厚兴趣。张景钺见沈善炯对微生物学有兴趣,便推荐他到清华大学农业研究所植物病理教授戴芳澜那里进行实验研究。1942年夏,沈善炯从西南联大毕业,跟随戴芳澜开始了古瓶菌的形态与生活史研究,勘正了前人对古瓶菌描述的一些错误。1944年4月他在《美国植物学杂志》上发表了第一篇科学论文。

1946年,在美访学的张景钺亲自拜访即将去加州理工学院(以下简称加州理工)担任生物系主任的比德尔教授,为沈善炯争取到在加州理工攻读遗传学博士学位的机会与奖学金。

加州理工生物系是分子遗传学的诞生之地,在国难深重的日子能够远赴最负盛名的科学殿堂学习,沈善炯深感荣幸。如果说西南联大是培养他成为科学工作者的摇篮,那么,加州理工则把他送到一个更高的台阶上,使他了解到科学研究的前沿,找到了科学之门。

1950年6月,沈善炯顺利通过博士论文答辩。当时,中美两国也到了战争的边缘。他放弃了美国的工作邀请,决定立刻回国。那时遗传学研究在国内遭到歧视,著名遗传学家李景均因为受到当权的李森科一派的攻击,无法立足,被迫避走美国,沈善炯决定回国后暂时舍弃遗传学而进行生物化学方面研究。

8月31日,沈善炯登上威尔逊总统号轮船,踏上归国旅程。在日本横滨、东京两地,他遭遇美国陆军部扣押两个多月,历经磨难,于11月28日抵达深圳。

当火车驶向中华大地时,沈善炯眼眶湿了。

攻克金霉素,打破美国垄断

1951年11月,热爱科研的沈善炯到筹建中的中科院上海植物生理研究所(以下简称植生所)工作。1953年1月,植生所正式建立,沈善炯被聘任为副研究员及微生物生理组组长,开展金霉素、链霉素生产方面的研究,包括菌种的选育和发酵等。

当时,金霉素的生产由美国的雷特尔药厂垄断。全世界范围内,只有美国、英国、意大利三国拥有金霉素生产药厂。金霉素的生产方法在各国文献资料中绝少记载,市场价格完全操控在美国手中,中国国内临床所用完全依靠进口。

当时沈善炯对于抗生素研究并无任何经验,但是,他历尽千辛万苦回来,为的就是报效祖国。沈善炯一边认真研读国际上发表的几篇相关文献,带领学生和助手重复文献中的工作,并进行非常细致的观察记录;一边亲赴工厂,向有经验的技术人员与一线工人请教,学习发酵、提取与鉴定等各项基本操作。

受到一次学术会议报告的启发,沈善炯开始对一直被忽视的接种培养基展开研究,发现初期培养环境对金霉素的产量有着极大影响,掌握生物规律是提高抗生素产量的正确方向。这一研究成果发表在1954年的《实验生物学报》上,是我国关于金霉素研究最早的论文。通过研究,他培育出了高活力的菌株,提高了金霉素的产量,终于解决了金霉素生产的关键问题,并启动了扩大生产试验工作,顺利完成了中间试验。1957年,国产金霉素通过了临床试验,在上海第三制药厂正式投产,我国成为全世界第四个能够生产金霉素的国家。次年,沈善炯参与指导的华北制药厂全线投产,成为亚洲最大的抗生素生产基地,结束了我国青霉素、链霉素依赖进口的历史,显著改善了我国缺医少药的局面。

为科学痴迷的日子

1960年5月,植生所向中科院院部申请成立上海微生物研究所,并获批。1960年冬,中科院决定贯彻精简政策,合并下放撤销部分研究所(室),同时精简大约50%的员工。1962年6月,新近成立、根基尚浅的上海微生物研究所又被并入植生所,沈善炯任植生所副所长兼微生物研究室主任。

在1959年至1964年的五年间,沈善炯亲历了微生物生理研究组从计划独立成室、独立成所到合并入植生所、继续进行微生物生化研究的过程,但隶属关系的变化并没有影响到实验室的工作。甚至,沈善炯认为这五年的科研工作是一个整体,是他在国内从事科学研究最为意气风发的一个时期——他和研究生们在发现己糖分解新途径、发现葡萄糖异构酶、细菌转化因子与抗生素合成与时态控制研究等方面取得了显著成绩。对新的科学现象、科学原理的追求使他进入到一种如醉如痴的状态中。

这些成就显著的研究充分展现出沈善炯实验室思想自由、独立思考的良好作风,以及建立在相互学习、共同努力基础上的师生情谊。直到晚年,沈善炯都很怀念那段为科学痴迷的日子,并为这些优秀的学生感到骄傲。

生物固氮照晚霞

广州会议极大振奋了科学家的精神,但否泰无常,和其他许多知识分子一样,沈善炯没有逃过1963年至1974年的政治运动,失去了十几年的科研机会。

1972年8月,全国科技工作会议在北京召开,会议决定由植生所负责分子遗传学的组织联系工作。1973年初,沈善炯着手组建生物固氮研究组,开始分子遗传学相关课题工作。

遗传学在近20年来突飞猛进,而被耽搁太多的沈善炯除了掌握一些基础知识之外,一切都要从零开始。为此,他成天泡在图书馆里,找寻、阅读、抄写遗传学文献,最终决定从生物固氮遗传着手,迎头赶上当代的遗传学研究。

从1974年起,生物固氮组正式开始生物固氮遗传的研究工作。他们在短短的三年内,就发现了新的固氮基因,证明了固氮基因在克氏肺炎杆菌染色体上呈一簇排列,否定了国外科学家认为基因间存在“静止区”的观点。沈善炯将研究发现撰写成英文论文《克氏肺炎杆菌固氮系统的遗传学分析》,于1977年12月发表在《中国科学》上。该论文不仅是“文革”后在我国发表的第一篇遗传学论文,也标志着遗传学在中国学术界的复苏。

1978年3月,全国科学大会在北京召开,标志着我国终于迎来了“科学的春天”。这一年,沈善炯被正式平反,植生所分子遗传研究室正式成立,沈善炯担任植生所副所长,兼任该研究室主任。自此开始了在荒芜已久的科学园地上的第二次耕耘——他争分夺秒,想把损失掉的时间补回来……1980年底,沈善炯当选为中国科学院学部委员。次年5月,沈善炯当选为生物学部常委。

经过几年的奋起直追,沈善炯领导的分子遗传研究室成为世界研究生物固氮的几个中心之一。耄耋之年,沈善炯仍然坚持去办公室,跟大家讨论工作。看到分子遗传研究室的研究范围不断拓展,继任者不断引领自己开创的事业走向新的辉煌,沈善炯非常开心。他常常吟诵着朱自清先生的诗句,“但得夕阳无限好,何须惆怅近黄昏”,言语间似乎忘了自己的年龄。(中国科协信息中心副研究员陈珂珂 转自“科学网”微信公众号)