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129|金鸡纳霜(4):它对世界的影响持续到了什么时候?

本课涉及
医学史金鸡纳霜奎宁药学疟疾
原课程讲首照片:奎宁等历史药品的药瓶
原课程讲首照片:奎宁等历史药品的药瓶

在几百年的时间里,金鸡纳霜一直是历史的见证者。

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我是孙轶飞,欢迎来到《医学文明300讲》。

人工合成奎宁的失败与连锁反应

上一讲我们提到,19世纪的化学家已经发现奎宁就是金鸡纳霜的有效成分,也发现了奎宁的化学式。那接下来的任务就是人工合成奎宁了,如果这个尝试能获得成功,就可以摆脱对于植物的依赖,极大地提高奎宁的产量,进而有效地治疗疟疾患者。

但遗憾的是,早期人工合成奎宁的努力并不顺利。不过,这些研究却意外地助推了植物跨大洲运输的发展,甚至对二战等世界重要历史事件产生了影响。这是怎么回事呢?今天我们就来聊聊金鸡纳霜和奎宁研究带来的一系列连锁反应。

先来看看早期人工合成奎宁的尝试。

在很多人的印象里,把天然植物当成药物似乎药效更温和,副作用更小,吃起来感觉也更好。但其实,这很大程度上是一种错觉。

金鸡纳霜就是典型的例子,它含有很多生物碱成分,又苦又涩,口感相当差。奎宁虽然味道也不好,但还是比树皮强多了,起码吃了以后不至于恶心地吐出来,药效也要好得多。

所以,19世纪的药学家们努力试图从植物中提取有效成分,如果能在这个基础上人工合成成分那就更好了。于是,奎宁这种疗效明确的药物就成了优先的研究目标。

遗憾的是,虽然19世纪的化学家已经搞清楚了奎宁的化学式,但是化学式提供的信息有限,他们依然没能完全搞清楚奎宁的分子结构。所以,19世纪化学家合成奎宁的尝试注定是要失败的。

珀金的意外发现:紫色染料

而在众多的失败者中,最著名的就是19世纪的英国化学家威廉·珀金(Sir William Henry Perkin,1838-1907)。

珀金认为两个甲基苯胺分子加上三个氧原子,恰好能合成一个奎宁分子和一个水分子。单从原子的含量来看是这样的,但是甲基苯胺的分子结构跟奎宁相差非常大。而珀金显然对分子的结构了解不够深,所以他合成奎宁的尝试最终宣告失败。

但故事到这里并没有结束,就在珀金尝试合成奎宁的过程中,他无意间合成了一种深紫色的物质。这种物质不但能给丝绸染色,而且还不容易掉色。

这可就是重要的发现了,在古代欧洲,紫色染料是非常珍惜的,只有特别有权势的人才能穿紫色的衣服。可是现在化学家制造出了廉价的紫色染料,这种人类合成的第一种有机染料注定要带来滚滚财源。

更巧的是,珀金是在1856年发现这种紫色染料的,此时欧洲各国正在进行工业革命。工业生产焦炭时会产生一种副产品,叫煤焦油,煤焦油正是这种紫色染料的原料。而紫色染料又正好能用在纺织、印染等工业行业,可以说它的出现适逢其时。

更重要的是,合成属于有机化学领域的事情,虽然奎宁没合成出来,但合成的紫色染料确实赚了大钱。越来越多的人想去研究新的、有价值的合成物质,这对有机化学的发展有非常大的促进作用,而有机化学的发展又会进一步促进药学的发展。

染料企业与制药业的发展

在十几年之后,德国化学家仍然在努力地合成奎宁,他们也失败了。但是也合成出了意料之外的产品,这是一种退烧药。

这些化学家找到了染料厂合作,毕竟染料厂和化学的关系很密切,然后他们在染料厂里设置了药品研发部门。这是一个标志性的事件,从此以后欧洲的制药业就和染料企业深度绑定在一起,持续了很长时间。

值得一提的是,这家染料企业在参与了制药业以后大发横财,并改名叫做“赫希斯特”(Hoechst)。后来它又经过很多次改组、合并,成为了今天的赛诺菲-安万特集团,它在2023年的福布斯企业排行榜上位列全球第89。

这就是19世纪人们尝试合成奎宁带来的奇妙故事,虽然没能成功,但这些尝试极大地推动了有机化学和制药业的发展。

金鸡纳树的跨洲种植与贸易

但合成奎宁的尝试确实是失败了,人们总要解决奎宁的产量问题,于是他们换了一个思路——靠原始的金鸡纳树。

但问题来了,之前欧洲人虽然从美洲运回了不少金鸡纳树皮,但仅仅是树皮,并没有在美洲以外的地方大面积种植金鸡纳树。

而且,欧洲人在美洲使劲剥树皮,把金鸡纳树资源破坏得非常严重。所以欧洲人后来决定,要在美洲以外大规模种植金鸡纳树,以保证奎宁的产量满足自己的需求。

一开始,英国人买了一些金鸡纳树种子,结果他们发现买到的品种不够好,树皮里的奎宁含量非常低。后来荷兰人也买到了一些种子,这个品种的树皮里奎宁含量高达13%,这就是一门有利可图的生意了。

然后,荷兰人用这些种子在印度尼西亚的爪哇岛(zhǎo wā dǎo)大规模种植。在很长一段时间里,荷兰几乎垄断了全世界的奎宁贸易,金鸡纳树也成为了荷兰人的摇钱树。

看到荷兰人赚了这么多钱,英国人开始眼馋。他们决定采取一种不一样的思路:不用种子,直接从美洲运小树苗到印度种植。但难点在于,怎么才能实现金鸡纳树苗跨越大洋的远距离运输呢?

沃德箱与植物的远距离运输

恰好在19世纪初,一个叫做纳撒尼尔·沃德(Nathaniel Ward)的英国医生在养蝴蝶的时候搞出了一个奇特的小发明——沃德箱。这个装置的结构非常简单,就是一个装满泥土的底座,然后在上面罩一个完全封闭的玻璃罩子。

沃德箱图:船舱内两个封闭玻璃箱栽种茶树苗,原图标有2号船舱、茶树苗和沃德箱
沃德箱图:船舱内两个封闭玻璃箱栽种茶树苗,原图标有2号船舱、茶树苗和沃德箱

沃德箱图(摘自《植物的战斗》,汪诘)

白天,沃德箱里的水分会蒸发;但是在晚上温度低的时候,水分会凝结在玻璃罩子上,流回到泥土里,这样就能保证沃德箱里的湿度相对恒定。有了这个设备,跨大洋运输的植物存活率大大提升,植物走遍全球就成为了可能。

在1830年,沃德第一次尝试在沃德箱里种植物。三年之后的1833年,英国的植物学家就已经用它把植物从澳大利亚运回了英国。

而在1860年,英国地理学家克莱门茨·马卡姆(Clements Markham,1830-1916)成功把金鸡纳树带到了印度,从此英国也有了属于自己的金鸡纳树来源。虽然规模比荷兰差得远,但也同样给他们带来了丰厚的利润。

你会发现,金鸡纳霜成为了19世纪世界经济的重要参与者。在大致相同的历史时期里,欧洲殖民者对世界各地的经济作物进行了盗窃和掠夺,无论是中国的茶叶还是美洲的金鸡纳树,都是这段历史的见证者。

奎宁供应与二战战局

时间来到20世纪,金鸡纳霜和奎宁的影响依然存在,特别是对战争的影响。

在二战爆发的时候,人工合成奎宁的技术依然没有出现。而这场毁天灭地的战争意味着大规模的人口流动,无数士兵去往热带作战,他们会直面疟疾带来的死亡风险。

面对这种可能性,在二战没爆发之前,美国国防部就准备了37万磅奎宁,而且继续向荷兰下订单,准备扩充自己的储备。看起来准备得相当充分。

但很快,德军就迅速占领了荷兰。他们到达阿姆斯特丹之后,接到的第一个命令是,把奎宁全都运到柏林。不久之后,日军又直奔印度尼西亚,占领了种植金鸡纳树的爪哇岛。在几个月的时间里,世界绝大多数的奎宁都被轴心国控制了,没有了持续的供应,美国的那点储备根本不够用。

正是因为这个原因,盟军在太平洋战争里实际面对着两个敌人:一个是轴心国,还有一个是疟疾。比如在1942年的瓜岛之战中,美军士兵的疟疾发病率是100%,所有人都没能幸免;而整个驻扎在东南亚的盟军,疟疾发病率也高达60%。

最惨烈的一幕发生在菲律宾的巴丹半岛。盟军因为严重的疟疾流行,战斗力受到了极其严重的破坏,这是他们向日军投降的重要原因。

这一次有1.5万美军投降,是历史上美军投降人数最多的战役。之后发生的就是灭绝人性的“巴丹死亡行军”,这些身患疟疾的士兵在日军的驱赶下,步行了上百公里,状况极其惨烈。

面对这样惨状,《纽约时报》说,这次失败不是因为弹尽粮绝,而是因为没有奎宁。美国人也开始责怪荷兰人,说他们垄断奎宁造成了不可挽回的结果。如果不是他们把全世界绝大多数的奎宁集中在爪哇岛,日本人就没有机会抢走这么重要的战略物资,也就不能征服当时疟疾横行的中国南方。

二战前期轴心国对奎宁产地的占领,在很大程度上影响了战争的局势。

寻找新的抗疟疾药物

为了扭转战局,盟军把治疗疟疾当成了最重要的军事行动之一。比如美军,给太平洋战场上的军队派出了大批医务人员,而且专门派人去南美洲,把能找到的金鸡纳树皮统统打包带走。

二战期间奎宁短缺给美国人留下了深深的心理阴影,既然合成不了奎宁,他们就下了大力气去合成其他的抗疟疾药物。随着一些替代药物的合成,二战以后,奎宁在治疗疟疾方面的使用逐渐减少了。

总结

今天我们聊了奎宁对于人类历史进程的隐秘影响。在19世纪,化学家尝试人工合成奎宁虽然失败了,但却发现了紫色的染料,促进了有机化学和药学的发展。

同样在19世纪,因为合成奎宁失败,金鸡纳树被大量运出美洲,成为了世界经济的重要参与者。

而在20世纪,因为荷兰人的垄断,奎宁的产地过于集中,导致二战初期轴心国很快占有了世界上绝大多数的奎宁产量,给盟军带来严重困扰,很大程度上影响了战争的局势。

思考题

二战后,奎宁的故事虽然基本结束了,但疟疾的故事还在继续。在二十世纪六七十年代的越南战争里,疟疾依旧困扰美国。哪怕有了新药,疟疾依然能严重削弱美军的战斗力。

也正是在这个时期,中国为了帮助越南对抗疟疾,开展了“523项目”。当时有一位年轻的女科学家也参与了这个项目,她的名字叫屠呦呦,是抗疟疾药物青蒿素的发现者。这是另外一个精彩的故事了,我们以后会讲。

好啦,今天的内容就到这里,明天见!