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熊思东科学的偶然与必然文档格式.docx

1、但是我可以非常肯定地告诉大家,即便是看似一些偶然的现象,实际上是这些科学家在过去的研究中所花费的非常大的精力才获得的。 那我今天讲的题目是关于抗体,可能在座同学不一定很了解抗体。我们先做一点简单的介绍,抗体呢是免疫系统的一个分子,众多分子中的一个。一般来说,我们大家对抗体的理解就是机体产生了抗体,就表明你对某种疾病具有了抵抗能力,就可以抵抗某种疾病的感染,或者说某种病原体的侵袭。我们现在学校里面可能在做的一件很重要的事情就是各位同学要打甲型流感的疫苗。那打疫苗的目的是什么呢?就是希望通过疫苗的注射能够在各位接种疫苗者里面能够产生抗体,产生的抗体就可以抵抗甲型流感病毒的感染,使你不得甲型流感。所

2、以我今天讲的工作啊,是关于这样一个很特定的一个免疫分子,这样一个抗体的分子,我希望从抗体是怎么发现的,或者我们怎么一步一步认识这个抗体的过程中,让各位同学能够理解科学研究的魅力,以及在科学研究中的这些必然规律中,这些必然的规律和我们看似一些偶然的现象中,蕴藏着一些的必然的一些现象。由于抗体它主要是针对疾病的,所以我们就很有必要来讲讲疾病。实际上疾病呢是从人类一旦产生以后,疾病就伴随着人类产生而产生,或者说一旦有了生命以后,疾病就伴随着生命而出现,所以如果我们说人类的历史实际上呢是一个人类与疾病斗争的历史。我们整个人类能够生存到现在,那是因为跟疾病长期斗争的一个结果。那么,这是一张很有名的名画,

3、叫Triumph of the death,说我们人类这个之所以能够战胜疾病,在早期的时候并不是通过我们的科学技术和科学的一些方法来战胜疾病,而是以死亡为代价来战胜疾病。一部分得病的人死亡了,剩下的那部分人就不会再得这个疾病,因为病原体没有了,或者传染源没有了,所以我们人之所以能够战胜疾病,在很落后的时期呢,是以死亡为代价的,所以人类的生存是一种死亡的胜利,是因为死亡而以这个为代价而换取了新生。长期以来,我们一直不知道疾病是怎么产生的,为什么会引起疾病,那么但是尽管我们不知道疾病怎么产生,可是我们一直知道疾病就像一把Damocles的剑一样,Damocles剑一样一直高悬在人类的头上,随时都可

4、能掉下来,因此疾病对人类的危害从来就没有放松过。但是疾病是从哪里来的呢?早期的时候,我们一直不知道疾病是由什么原因引起的。这是圣经启示录中的一个片段,它讲述的,这是一个杜勒在1498年画的一幅画,是讲的人类世界末日有四种力量,哪个使得世界,把世界引向世界末日,一种是战争,一个是饥荒,一个是死亡,另外就是瘟疫。认为在四个最可怕的力量中,瘟疫是由第四骑士带到世界上来的,所以是一种恐怖的力量。那么这幅画呢是在1869年画的一幅画,是魔鬼将这个疾病带到了人间。这是因为我们对疾病了解不多,那么,传为更多的是疾病是由Pandora,是由潘多拉在她的魔盒里面,打开魔盒有很多疾病就开始进入到人间。所以总体上来

5、说,在早期的时候,虽然人们长期饱受疾病的困惑,但是我们一直不太清楚疾病是怎么产生的。虽然我们对疾病不很了解,但是疾病一直就没有离开过人类,在历史上曾经有多次,到现在为止,我们基本上可以说在人类历史上有三次大的疾病的流行,每一次流行都引起人类一些毁灭性的,对人类给与一些毁灭性的打击。这是第一次瘟疫流行的时候的一些场景,这个疾病使得人类的健康受到很大的影响,同时也改变了人类很多的进程。在这些疾病中,有一个非常严重的疾病,就是smallpox,叫天花,这是天花的一个典型的病变,引起疱疹。那么这个病呢,是在历史上曾经严重危害人类健康的一个疾病,我们国家曾经把这个疾病列为烈性传染病,也叫甲型传染病之一。

6、我们国家有三个烈性传染病,在世界上也是把它列为烈性传染病,一个是鼠疫,一个是天花,一个是霍乱。那么这就是一个很严重的疾病叫天花,所以在人类历史几次大的瘟疫流行中,有许多很严重的疾病。我这里给大家举的例子是天花,我为什么要讲天花,是因为跟后面的一些工作非常有意思。天花实际上是一个非常古老的一个疾病,在公元前1157年,这个Rameses V,在拉美西斯五世的,这是他的木乃伊,在他的木乃伊上我们现在能看到的木乃伊,就可以看到他脸上,有许多天花样的病变,出现了一些斑疹,一些麻疹,所以现在我们推测,大概Rameses V可能是因为得天花而死亡,而那个时候呢,他是在公元前1157年,所以这个疾病是个非常

7、古老的疾病,最起码离现在有3000多年的历史,这个疾病我们把它称之为天花,为什么把它称之为天花呢?是因为最早的时候呢是在公元570年,由瑞士的主教,叫Marius,他首先呢用了variola这个字来描述这样一个疾病,它的主要的意思是,这个字是来自于拉丁文,主要的意思是pimple或者spot,就是斑点的意思,就是因为这个疾病,一旦人得了这个疾病呢,就会引起一些斑疹,当然也有人认为是来源于varus,是丘疹,拉丁语的丘疹的意思,在10世纪的时候呢,Anglo-Saxons他用了poc or pocca这个字,来用两个字呢来合成了叫pox,pox是来自于这两个字,它的意思呢就是pouches的意思

8、,是斑疹,但是这个斑疹呢是一个很奇怪的是一个中间凹陷的斑疹,跟我们一般看到的斑疹不一样,我们看到很多斑丘疹都是中间凸起来的,而这个呢是中间凹陷的一个斑疹,那么到了16世纪,英国人在这个pox前面加了个small,主要是要跟梅毒区分,因为梅毒叫great pox,那么这样一个疾病呢,就叫small pox ,就是我们今天知道的天花,所以天花这个疾病在公元前1100多年,我们就已经知道这个疾病在人类流行,而这个疾病的来源呢是,smallpox是从这些演绎过来的,之所以叫small,是因为跟great有所区别,great是指梅毒引起的。那对这个疾病,可以如果我们讲对这个疾病的认识啊可以更追溯到公元前

9、1100多年前,公元前2000多年的时候,这个就有了描述,关于这个疾病的描述,在公元前430年,这个,这是一个很有名的一个哲学家,他在他自己论传染这本书里面就已经很清晰地描述了,凡是得过这个病的人,不太容易第二次得这个病,凡是患过这个病者,可以免于再患同样一个疾病,这实际上是跟我们今天的免疫的概念是非常接近的,因为免疫的一个基本的思想就是当一个人通过各种方式获得免疫力以后,他就具备有抵抗这种疾病感染的能力,所以在公元前430年,实际上人们已经有比较朴实的免疫的概念,我们国家的,我们的古人,或者我们的祖先,在理解天花和在认识天花控制天花过程中,做了非常重要的贡献,在晋朝的时候呢,在肘后方,葛洪的

10、肘后方里面,对天花就有很详细的描述,一直到唐朝的时候呢,江南赵氏已经有很好的办法,通过种鼻苗的方式来预防这种天花,来预防天花的发生,那时候叫时苗,到了宋朝的时候呢,中国已经有非常成熟的种痘的技术,随着这个时间的迁移,种痘的技术越来越发展,而且成为非常成熟的技术,已经有不同的方法,有痘浆法,有旱苗法,有痘衣法,并且呢这个到1742年,在种痘心法要旨里面,还出现了水苗的方法,所以在那个时候,我们已经有四种不同的方法来预防这样一个很严重的疾病的发生,分别是痘衣法、痘浆法、旱苗法和水苗法,这些四种不同的方法,用我们今天的观念来看,这就是四种不同方法制备出来的疫苗,就是一个预防天花感染的一种疫苗,痘衣法

11、是从因天花得病的人的衣服,把他衣服拿来,因为在衣服上有沾染了很多病原体,而这些病原体,因为在衣服上的它的复制能力很差,所以它一般都是减毒的,痘浆法是存在病人的分泌液里面的,旱苗是把这些病原体干了以后,干制以后形成的。水苗是把这个干制的疫苗再泡在水里面,来给病人服用,所以这时候已经有非常好的这个制备疫苗的方法。这些,这个描述的是唐朝的时候,江南赵氏在接种,给小孩来接种,通过吹鼻的方法来接种痘苗。这个痘苗一个显著特点是来自于因天花而死亡的病人的组织,病变的组织,把因为得天花死亡的人的组织拿来,来制成这样疫苗,来接种给一个健康小孩,这个小孩因为接种了含有天花病毒的这样一个病变组织而获得免疫。他一旦获

12、得免疫了以后,他就不会再得天花。在他一生中不会得天花,大家知道这个天花在当时是非常严重的一个传染病,一旦感染上天花,死亡率非常之高。所以中国在唐以前,我们对天花的疫苗的研究已经达到了非常高的程度。我们是以人的病变组织为主来研究天花,那么在这个时候,到了1721年,在中国这个情况发生了一个很大的变化。这是因为在那个时候,因为中国的这个种痘的技术在世界上享有很大的声誉,全世界各国派了很多学者到中国来学习,一个比较近的国家就是俄罗斯,俄罗斯派了很大量的医务人员到中国来学习种痘的技术。这个种痘技术主要是预防天花,这个天花呢从中国就传到了俄罗斯,然后再从俄罗斯传到土耳其,到了土耳其以后,在土耳其有个非常

13、重要的历史事件的发生。在土耳其有一个英国驻土耳其的大使,叫Montagu,Montagu在他土耳其做大使结束以后呢,他的夫人,这个是Montagu的大使夫人,随着他在土耳其的这个使命结束以后,他回到英国,在1721年,就把在由中国传入到土耳其的种痘的技术带入到英国,第二年就在英国的皇室全面接种中国人的,中国人发明的种痘的技术。通过这样一个种痘的技术就使得一个在中国传统上来预防天花的这样一个技术呢就传到了英国。到了英国以后,不仅仅英国在使用中国的传统的种痘技术,同时也有另外一件事情的发生,这就是Edward.Jenner,1749年出生的Edward Jenner。他的出生,或者他对种痘技术的改

14、进,使世界上发生了一次非常重大的改变。,Edward Jenner是在1749年5月17日生在Berkeley,生在England的Berkeley,那么他有一个将近七年的时间跟学徒,然后呢有两年的时间到一个正规的医院,在John Hunter,一个外科医生的辅导下,做了两年他的学生,到一个比较正规的医院做了两年的实习的医生,作为外科。然后在1772年他回到他原来出生的这样一个地方,然后作为一个外科医生和药剂师来行医。Edward Jenner是一个非常有心的一个科学家,虽然你可以看出他没有很好的教育背景,他7岁开始,喔,他14岁开始跟着一个Ludlow来学医,然后呢又跟着别人,跟着别人学了两

15、年的徒弟。但实际上,虽然他没有一个很好的教育背景,但是Edward Jenner是一个非常有心的人,而且对事物的观察非常仔细。他的第一篇文章,他第一篇的文章是关于这个杜鹃鸟cuckoo,关于杜鹃鸟的生活习性的一篇文章,这是他写的第一篇科学论文。我们大家都很难想象,这样一个外科医生,他有那么好的心情,而且那么仔细的科学的观察能力,来观察这个杜鹃鸟的生活习性,他搞清了杜鹃鸟的一个什么生活习性呢?这个是杜鹃鸟,杜鹃鸟跟一般的鸟有一个非常不太一样的一个地方,在Edward Jenner之前没有人知道杜鹃有这么一个特性。杜鹃鸟从来自己不筑巢的,它不像一般的鸟长大了要筑个巢,杜鹃鸟自己从来不筑巢,可是它一

16、旦要繁殖后代的时候,它怎么办呢?它把自己的蛋产在别的鸟的鸟巢里面,它把自己的蛋产到别的鸟巢里面去,然后呢,让别的鸟来帮它孵这个蛋,当这个杜鹃鸟的这个鸟蛋要快出小杜鹃鸟的时候呢,这个杜鹃鸟会非常准时地到这个巢里面把这个鸟赶走,然后把这个鸟产的蛋挤出去,比方这个鸟产了三个蛋,实际上它孵了5个蛋,因为有两个是它产下来的,所以等那个鸟快要出来的时候,它会把所有这个鸟产的蛋全部从这个鸟巢里面挤出去,最后呢,只有它的后代才能出壳,虽然对这个鸟来说,它会发现这个鸟长出来不太像它自己,但是因为没有办法做对照,只有杜鹃鸟的小鸟在这里,而没有它自己的鸟,它只能感觉到很奇怪,这次产的蛋,生下来的鸟有点不太像它自己,

17、但是它也没办法搞清楚这到底是不是它的后代,还是杜鹃鸟的后代,对这样一个Nature History,这个cuckoo的这个Nature History,第一次观察到的就是Edward Jenner观察到的,这是他的第一篇论文,也正是因为这篇论文,他成为英国皇家协会里面,就是royal society里面唯一一个没有学历的人的member,他是英国皇家协会的member,就是相当于我们说的科学院的院士,但是他没有经过任何教育,人们非常崇敬Edward Jenner,这么细致的科学观察能力。这个杜鹃鸟的这种行为,我想自有杜鹃鸟以来就有这种行为,可是呢人类从来没有观察到这种行为,而被一个乡村的外科医

18、生观察到了这么一个行为,所以,如有了这样一些铺垫,我们就会知道他后面对人类一个最伟大的一个发明怎么来的,我们就能理解他。这是一个有非常细致观察能力的有心人,也正是因为他的有心,所以他在中国的种痘技术传入到英国以后,他不像很多人,像英国皇室们就在接种。他做了很多思考,因为中国的种痘技术它的基本的材料来自于哪里,来自于天花死亡的病人。为什么这个人会得天花死亡,就是因为这个病原体的毒性很强,它可以把一个人弄死,所以用这个材料做成的天花疫苗或者我们现在叫痘苗,它的最大的一个问题就是危险性,安全性很差,危险性很高。有很多人因为接种天花,接种我们这个痘苗而死亡,因为里面含有大量的天花病毒,实际上也是通过这

19、个办法使一个小孩得一次天花,当然我们希望他得的是一次比较轻的天花,发几天烧,出几个疹子就很快恢复,但是因为有的小孩的抵抗力的不一样,小孩的个人情况不一样,所以有些小孩呢就死亡了,所以这是一个有效,但是又是风险极其大的一个种痘的技术。Edward Jenner,他一直在想一件事情,我有什么办法,能够既让这个人能够预防他得天花,又不至于冒着这么大的生命的危险,怎么能解决这个问题呢,他实际上做了很仔细观察,刚才我告诉大家的是一个杜鹃鸟的生活习惯,他观察了swan,他发现swan 也可以得这个pox,他也可以得这个像天花一样的病变,他在想我能不能从swan身上把这个pox 拿到,然后去接种人呢,这样一

20、来,因为swan 得这个pox 并不死亡,不像人一样得了一个这个天花就死亡,swan 得天花它不死亡的,所以他在想,如果从swan身上拿到这个病变组织,跟中国人一样,我也来接种,有没有可能呢,所以他第一次接种是接种他自己的儿子,18个月大,他把自己 18个月,就是1岁半的儿子接了swan pox。这个是在1791年接种他的儿子,然后呢,同样这个小孩在1798年他又用cow pox ,用cow pox 来用牛痘苗来接种,所以我们现在知道,Edward Jenner是世界上第一个发明牛痘苗的,实际上在发明牛痘苗以前,他已经做过其他的尝试,做了很多尝试,来预防天花的发生。在1796年,Edward

21、Jenner在这之前他一直观察到很多现象,其中一个很重要的现象就是大部分的挤奶女工,大部分的挤奶女工在英国不得天花,这是让他一个觉得很稀奇的事情。英国从最底层的平民到最高贵的皇室成员,都受着天花的攻击和因天花而死亡,但是只有一个很特定的人群,就是挤奶女工她是不容易得天花而死亡的。所以他在想,为什么挤奶女工不会得天花呢?他观察到,挤奶女工在工作的时候呢,她手臂和手呢,很容易得一种跟牛身上一样的溃疡,这种溃疡现在我们知道,就是牛天花。这些挤奶女工在跟牛的接触中传染了牛的一个天花,而挤奶女工一旦传染牛的天花以后呢,挤奶女工不会因为得牛天花而死亡,最大的病变就是在她的手臂上出现一些类似于天花的病变,她

22、一旦这个感染上牛天花以后,她就获得了终生获得了抵抗致死性的人的天花的感染,所以Edward Jenner观察到这样一个很特殊的现象,他在想,中国人是从死亡的人身上的人的天花病变组织拿来的,能预防天花,但是危险性很大,他能不能够从这挤奶女工身上拿到这样一些病变组织,因为这个病变组织是牛天花的病变组织,所以他把这个病变组织在1796年的5月14号,就给了一个8岁的小孩,这个小孩James Phipps跟他接种,给他接种了这个挤奶女工感染的牛的天花,来接种给他。在7月份,这个是在5月份接种的,在7月份的时候,大概过了一个多月,Edward Jenner再次用人的一个致死性的天花病毒来接种给这个小孩,

23、结果这个小孩没有得天花而死亡。我们知道从常理上来说,如果他没有抵抗力的话,你接种一个致死性的天花病毒,这个小孩很快就会因为天花而死亡,但是这个小孩因为在一个月前在5 月份,他接种了牛的天花病毒而获得了免疫力,没有得人天花而死亡,所以这是人类历史上第一次证明牛的天花的接种可以预防一个致死性的人的天花病毒的感染。这也是Edward Jenner第一次非常重要的一个研究,他的研究,改变了中国人传统上的用人天花来预防天花的一个想法,而用了牛天花来预防人的天花,而使得这个一个很严重的疾病具有了办法来预防,当然Edward Jenner非常兴奋,他把他这样的研究的结果写成论文,这是他一生中写的第二篇文章,

24、再投到英国皇家协会,但是这一次呢就没有像第一次那么幸运,第一次不仅仅文章发表而且得了一个英国科学院的一个院士。这一次他得到的是一次严厉的指责,英国皇家协会给他写了一封非常严厉的信来警告他不允许再做此类的实验,因为在他没有任何证据证明牛痘苗有保护的时候,他用了一个致死性的天花病毒来攻击这个小孩。我们大家可以想想,如果这次的实验是失败的话,那么这个小孩很快就会得人天花而死亡,所以英国皇家协会给他写了一封很严厉的信,告诉他,希望他不要用他的声誉来做这样很糟糕的事情,而告诉他永远不允许做这样的事情,也正是因为这样,英国皇家协会从来就没有给他颁发过行医执照,Edward Jenner是一直没拿到行医执照

25、的,就是因为他比较粗鲁的使用人体来做实验,违反了人的基本的伦理道德,那么Edward Jenner当然也为此付出了很多的代价,但是我们今天不评价他这些事情,我们只评价一点,就是Edward Jenner尽管他是个乡村医生,没有像各位一样的受到很正规的教育,他这种非常短暂的教育,但是他有一个非常仔细的心,他在非常仔细地观察着很多现象,我们中国人,在他之前,1000多年以前我们就用了人痘苗,可是在这一千多年人痘苗的接种过程中,Edward Jenner是第一个人,他想到了怎么来克服人痘苗的危险性,又保持人痘苗接种以后的保护性,他想到,他是通过观察挤奶女工这样一个事实,来获得了一个牛痘苗,牛痘苗的发

26、现可就不像人痘苗那样,只是解决一个疾病的问题,我们现在医学家,史学家们来评价,Edward Jenner这个实验是开创了现代医学的先河,我们换句话说,我们现在能享受到的现代医学,就是从1796年5月14号这天开始,现代医学开始奠基,人们开始通过实验的观察,通过仔细地比对,通过仔细地实验来设计我们的治疗方法,来加深我们对疾病的理解,现在我们把这种现象叫evidence-based,叫循证医学,叫evidence-based medicine。实际上在1796年Edward Jenner就做了这样工作,所以这件事情的发生,比起1000多年前,Edward Jenner之前的1000多年前,中国人发

27、明的牛痘,喔,人痘苗就来得更为重要,因为他的学术意义,以及实用价值都是完全不一样的。由于牛痘苗的发现,使得人类可以非常简单的,快速的,安全的来接种牛痘苗,而使得人类不得这样一个疾病。1948年,世界卫生组织成立,世界卫生组织成立一开始,就把天花列为世界上应该控制的第一个疾病,因为这个疾病的危险性非常之大。1958年,世界卫生大会,第11届世界卫生大会,来提议,希望在全球开展消灭天花的运动,这个是由前苏联提出来的一个方案。由于冷战的关系,以及世界经济的发展不平衡,所以1958年11届世界卫生大会动议的这个事情没有得到执行。到了1967年,19届世界卫生大会,正式启动在全球消灭天花的这样一个动议,

28、开展了消灭天花的运动。消灭天花,靠什么去消灭天花,就靠一件事情,就是在1796年Edward Jenner发明的牛痘苗,利用这样一个牛痘苗来消灭天花,经过长时间牛痘苗的接种,1949年,美国最后一例自然感染的天花患者,这是最后一例,1961年,我们国家最后一例,1974年,日本最后一例,1975年是亚洲的最后一例,在孟加拉,1975年以后,整个亚洲国家没有天花,1977年,世界上的最后一例在非洲,在索马里发现,所以到1977年以后,经过一个简单的动作,就是接种牛痘苗,使得全球天花在全球彻底消灭。最后一例,世界上的最后一例病人,在1977年,在这以后,这个就是亚洲出现的最后一例病人,1975年1

29、0月16号,在孟加拉出现的最后一例病人,这是在非洲出现的最后,索马里出现的最后一例病人。1977年,在1977年以后,世界上再也没有新的病人出现。为了在世界上各地来寻找,来确证,是不是全球消灭了天花,世界卫生组织曾经出1000美元的奖金在全球寻找天花病人,如果任何一个人发现任何一个天花病人,就可以得到1000美元的奖赏。如果你能发现50个病人,你就可以得到5万美元,那在那个时候大概是5年的收入,所以基本上你5年可以不干活,所以在那个时候全球有许多的人在从事这样的事情,也报告了很多天花的病人,但最后世界卫生组织证实这些都是假的病人,没有一个病人是真实的,所以经过几年,经过两年这样的,在那个时候算

30、高额悬赏的运动。在1979年12月9日,世界卫生组织在日内瓦开会,确定天花被消灭了,再经过差不多半年多的时间,在80年5月8日,世界卫生组织第33次世界卫生大会在肯尼亚召开,正式向全球宣布,一个危害了人类几千年的一个疾病,彻底的被消灭了。这个疾病就是天花,而消灭天花的最简单的方法,就是通过接种在1796年由英国人Edward Jenner发明的牛痘苗而消灭这样一个疾病。这个就是世界卫生组织向全球公布的一个文件,它成立了一个全球扑灭天花证实委员会,由这个证实委员会通过三年的观察中,1977年到1980年,5月8日开始向全球正式宣布。这位是章以浩先生就是他,是代表中国政府在这个文件上签字,在全球消

31、灭这样一个天花,所以世界卫生组织在1980年出版的一个它的这个bouly 的里面,世界卫生组织的bouly,就是smallpox is dead,天花没有了,这个疾病没有了,所以这是一件非常了不起的一件事情。因为一个简单的一个牛痘苗的发现,使得人类消灭了一个危害人类最严重的一个疾病。到今天为止,这也是人类第一个有目的的靠人为的方法把一个物种消灭了,我们没有另外一个人为的方法消灭过一个物种,主动的靠人为方法消灭的一个物种。从Edward Jenner发现了牛痘苗以后,在他此后和相差不多的时候,又有许多重要的发现。其中一个很重要的人物是Robert Koch,Robert Koch在1877年发现

32、了anthrax,发现了炭疽的细菌,是他首先发现的。那么大家可能还记得,在9.11的时候,这个美国炭疽,这个作为生物恐怖。那么这个细菌是在1877由Koch 首先发现的。1882年,他发现了另外一个重要的细菌,这个细菌到现在仍然在危害着人类,非常麻烦的一个疾病,就是tuberculosis,结核病。这是在1882年由Robert Koch。1883年,cholera,也是,这个细菌也是由Robert Koch。Robert Koch除了发现了这些重要病原体以外,他的重要的一个工作,是对结核病的预防,他起了很重要的作用。在他的工作的指导下,结核疫苗被应运产生,所以在这个时候,那么Robert Koch是

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