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懷念!為回國他改變研究方向,實現金霉素量產打破美國壟斷


 

他是農家子弟,也是加州理工學院比德爾實驗室走出的高材生;他萬里歸國,在金霉素生物合成與微生物生化方面取得重大突破;他經歷政治運動重返分子遺傳學領域后,迅速取得固氮基因研究的重大成就。他就是剛剛離開我們的九三學社前輩——中國科學院院士沈善炯。

戰亂中的堅定求學路

1917年,沈善炯出生于江蘇吳江。8歲時遷至吳江同里以避太湖匪禍。由于收成太差,農村凋敝,沈家的經濟境況每況愈下。1931年夏,沈善炯考入聲名顯赫的吳江縣立中學。1937年8月,沈善炯被金陵大學農學院農業專修科錄取。

全面抗日戰爭爆發后,國民政府軍隊在戰場接連失利,被迫向西、向南遷移。戰亂之中,沈善炯堅定求學路,他跟隨不斷遷址的金陵大學農學院,輾轉于各地,最終在位于廣西柳州沙塘的廣西大學農學院借讀。在這里,他結識了恩師張肇騫教授與于景讓教授,從此走向科學道路。

1939年9月,沈善炯通過轉學考試,入讀當時中國最好的大學——有“民主堡壘”“抗戰烽火中怒放的一朵奇葩”之稱的西南聯大。在張景鉞教授和陳楨教授的引導下,沈善炯對植物發育、世代交替、遺傳學、苔蘚繁殖等產生了濃厚興趣。張景鉞見沈善炯對微生物學有興趣,便推薦他到清華大學農業研究所植物病理教授戴芳瀾那里進行實驗研究。1942年夏,沈善炯從西南聯大畢業,跟隨戴芳瀾開始了古瓶菌的形態與生活史研究,勘正了前人對古瓶菌描述的一些錯誤。1944年4月他在《美國植物學雜志》上發表了第一篇科學論文。

1946年,在美訪學的張景鉞親自拜訪即將去加州理工學院(以下簡稱加州理工)擔任生物系主任的比德爾教授,為沈善炯爭取到在加州理工攻讀遺傳學博士學位的機會與獎學金。

加州理工生物系是分子遺傳學的誕生之地,在國難深重的日子能夠遠赴最負盛名的科學殿堂學習,沈善炯深感榮幸。如果說西南聯大是培養他成為科學工作者的搖籃,那么,加州理工則把他送到一個更高的臺階上,使他了解到科學研究的前沿,找到了科學之門。

1950年6月,沈善炯順利通過博士論文答辯。當時,中美兩國也到了戰爭的邊緣。他放棄了美國的工作邀請,決定立刻回國。那時遺傳學研究在國內遭到歧視,著名遺傳學家李景均因為受到當權的李森科一派的攻擊,無法立足,被迫避走美國,沈善炯決定回國后暫時舍棄遺傳學而進行生物化學方面研究。

8月31日,沈善炯登上威爾遜總統號輪船,踏上歸國旅程。在日本橫濱、東京兩地,他遭遇美國陸軍部扣押兩個多月,歷經磨難,于11月28日抵達深圳。

當火車駛向中華大地時,沈善炯眼眶濕了。

攻克金霉素,打破美國壟斷

1951年11月,熱愛科研的沈善炯到籌建中的中科院上海植物生理研究所(以下簡稱植生所)工作。1953年1月,植生所正式建立,沈善炯被聘任為副研究員及微生物生理組組長,開展金霉素、鏈霉素生產方面的研究,包括菌種的選育和發酵等。

當時,金霉素的生產由美國的雷特爾藥廠壟斷。全世界范圍內,只有美國、英國、意大利三國擁有金霉素生產藥廠。金霉素的生產方法在各國文獻資料中絕少記載,市場價格完全操控在美國手中,中國國內臨床所用完全依靠進口。

當時沈善炯對于抗生素研究并無任何經驗,但是,他歷盡千辛萬苦回來,為的就是報效祖國。沈善炯一邊認真研讀國際上發表的幾篇相關文獻,帶領學生和助手重復文獻中的工作,并進行非常細致的觀察記錄;一邊親赴工廠,向有經驗的技術人員與一線工人請教,學習發酵、提取與鑒定等各項基本操作。

受到一次學術會議報告的啟發,沈善炯開始對一直被忽視的接種培養基展開研究,發現初期培養環境對金霉素的產量有著極大影響,掌握生物規律是提高抗生素產量的正確方向。這一研究成果發表在1954年的《實驗生物學報》上,是我國關于金霉素研究最早的論文。通過研究,他培育出了高活力的菌株,提高了金霉素的產量,終于解決了金霉素生產的關鍵問題,并啟動了擴大生產試驗工作,順利完成了中間試驗。1957年,國產金霉素通過了臨床試驗,在上海第三制藥廠正式投產,我國成為全世界第四個能夠生產金霉素的國家。次年,沈善炯參與指導的華北制藥廠全線投產,成為亞洲最大的抗生素生產基地,結束了我國青霉素、鏈霉素依賴進口的歷史,顯著改善了我國缺醫少藥的局面。

為科學癡迷的日子

1960年5月,植生所向中科院院部申請成立上海微生物研究所,并獲批。1960年冬,中科院決定貫徹精簡政策,合并下放撤銷部分研究所(室),同時精簡大約50%的員工。1962年6月,新近成立、根基尚淺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長兼微生物研究室主任。

在1959年至1964年的五年間,沈善炯親歷了微生物生理研究組從計劃獨立成室、獨立成所到合并入植生所、繼續進行微生物生化研究的過程,但隸屬關系的變化并沒有影響到實驗室的工作。甚至,沈善炯認為這五年的科研工作是一個整體,是他在國內從事科學研究最為意氣風發的一個時期——他和研究生們在發現己糖分解新途徑、發現葡萄糖異構酶、細菌轉化因子與抗生素合成與時態控制研究等方面取得了顯著成績。對新的科學現象、科學原理的追求使他進入到一種如醉如癡的狀態中。

這些成就顯著的研究充分展現出沈善炯實驗室思想自由、獨立思考的良好作風,以及建立在相互學習、共同努力基礎上的師生情誼。直到晚年,沈善炯都很懷念那段為科學癡迷的日子,并為這些優秀的學生感到驕傲。

生物固氮照晚霞

廣州會議極大振奮了科學家的精神,但否泰無常,和其他許多知識分子一樣,沈善炯沒有逃過1963年至1974年的政治運動,失去了十幾年的科研機會。

1972年8月,全國科技工作會議在北京召開,會議決定由植生所負責分子遺傳學的組織聯系工作。1973年初,沈善炯著手組建生物固氮研究組,開始分子遺傳學相關課題工作。

遺傳學在近20年來突飛猛進,而被耽擱太多的沈善炯除了掌握一些基礎知識之外,一切都要從零開始。為此,他成天泡在圖書館里,找尋、閱讀、抄寫遺傳學文獻,最終決定從生物固氮遺傳著手,迎頭趕上當代的遺傳學研究。

從1974年起,生物固氮組正式開始生物固氮遺傳的研究工作。他們在短短的三年內,就發現了新的固氮基因,證明了固氮基因在克氏肺炎桿菌染色體上呈一簇排列,否定了國外科學家認為基因間存在“靜止區”的觀點。沈善炯將研究發現撰寫成英文論文《克氏肺炎桿菌固氮系統的遺傳學分析》,于1977年12月發表在《中國科學》上。該論文不僅是“文革”后在我國發表的第一篇遺傳學論文,也標志著遺傳學在中國學術界的復蘇。

1978年3月,全國科學大會在北京召開,標志著我國終于迎來了“科學的春天”。這一年,沈善炯被正式平反,植生所分子遺傳研究室正式成立,沈善炯擔任植生所副所長,兼任該研究室主任。自此開始了在荒蕪已久的科學園地上的第二次耕耘——他爭分奪秒,想把損失掉的時間補回來……1980年底,沈善炯當選為中國科學院學部委員。次年5月,沈善炯當選為生物學部常委。

經過幾年的奮起直追,沈善炯領導的分子遺傳研究室成為世界研究生物固氮的幾個中心之一。耄耋之年,沈善炯仍然堅持去辦公室,跟大家討論工作??吹椒肿舆z傳研究室的研究范圍不斷拓展,繼任者不斷引領自己開創的事業走向新的輝煌,沈善炯非常開心。他常常吟誦著朱自清先生的詩句,“但得夕陽無限好,何須惆悵近黃昏”,言語間似乎忘了自己的年齡。(中國科協信息中心副研究員陳珂珂 轉自“科學網”微信公眾號)

 



 


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