مقدمه :

شايد معروفترين اكتشاف تصادفي مهم، كشف پني سيلين به دست "سر الكساندر فلمينگ" باشد. اما در اين اكتشاف، بيش از آنچه اكثر افراد تصور مي كنند، بخت ياري دخالت داشته است؛ گر چه كشف فلمينگ پيامدهاي شگفت آوري داشت كه بدان اهميت بخشيدند، اما اين پيامدها كمتر شناخته شده اند.
زندگي فلمينگ مملو از وقايع به ظاهر نامربوطي است كه در عين حال اگر حتي يكي از آنها هم روي نمي داد، چه بسا فلمينگ به شهرتي كه بدان دست يافت نمي رسيد. همان گونه كه دوست و همكارش پروفسورس.آ. پانت به هنگام مرگش در ستايش او گفت:" شخص احساس مي كند نمي تواند آنها را ناشي از تصادف محض بداند".

زندگينامه :

الكساندر فلمينگ در سال 1881 در روستاي آيرشايراسكاتلند به دنيا آمد. وقتي هفت ساله بود پدرش درگذشت و مسئوليت اداره مزرعه و تربيت چهار فرزند تني و چند فرزند ناتني به دوش مادر الكساندر افتاد. وقتي الكساندر پنج ساله بود، پياده به مدرسه اي در 5/1 كيلومتري مي رفت و وقتي دهساله شد، مجبور بود فاصله 5/6 كيلومتري خانه تا مدرسه را پياده طي كند. هنگامي كه به دوازده سالگي رسيد مدرسه اش بيش از 25 كيلومتر با خانه فاصله داشت، بنابراين در آكادمي كيلمارناك اقامت گزيد. با اين حال مجبور بود در تعطيلات آخر هفته حدود 20 كيلومتر راه رفت و برگشت از ايستگاه قطار تا منزل را طي كند. پس از يك سال و نيم اقامت در كيلمارناك به لندن پيش برادرش رفت و تحصيلات خود را در پلي تكنيك ادامه داد. اما اين دوران ديري نپاييد، چون الكساندر توان مالي تحصيل در آنجا را نداشت. فلمينگ شانزده ساله در يك شركت كشتيراني استخدام شد و كمي از وقت خود را با نيروهاي داوطلب اسكاتلندي مقيم لندن گذراند. او در تيم واترپولوي اين گروه بازي مي كرد، و يك بار با تيمي از بيمارستان سن مري، وابسته به دانشگاه لندن، مسابقه داد.
چند سال بعد ارث مختصري به او رسيد و برادرش او را تشويق كرد تا وارد دانشكده پزشكي شود. در لندن دوازده دانشكده پزشكي بود، كه فلمينگ از هيچ كدامشان شناختي نداشت- جز يكي كه بيمارستان سن مري وابسته به آن بود و تنها چيزي كه مي دانست اين بود كه يك تيم واترپولو دارد، و به همين دليل به آنجا رفت. در همان هنگام بود كه "المرات رايت" به عنوان مدرس باكتري شناسي در آن دانشكده مشغول به كار شد. فلمينگ در ابتدا تصميم داشت جراح شود، اما پس از فارغ التحصيلي، شغلي در آزمايشگاهي كه در آن موقع المرات رايت سرپرستي آن را به عهده داشت به او پيشنهاد شد؛ فلمينگ تا پايان عمر خود را در آن آزمايشگاه گذراند و در سال 1929 استاد باكتري شناسي شد.
طي جنگ جهاني اول فلمينگ و رايت به فرانسه اعزام شدند تا به معالجه سربازان زخمي بپردازند. آن زمان پزشكان براي درمان جراحت هاي جنگي از مواد ضد عفوني كننده استفاده مي كردند. اما فلمينگ متوجه شد كه فنل ( يا اسيد كربوليك كه رايجترين ماده ضد عفوني كننده آن زمان بود) بيشتر ضرر دارد تا فايده، چون گويچه هاي سفيد خون را سريع تر از باكتري ها نابود مي كند. فلمينگ مي دانست كه اين اثر زيانمند است چون گويچه هاي سفيد ، مدافعان طبيعي بدن در برابر باكتري ها هستند.

بخت ياري :

در سال 1922فلمينگ برحسب تصادف ميكروب كشي كشف كرد كه باكتري ها را از بين مي برد، اما بر گويچه هاي سفيد اثري نمي گذاشت. هنگامي كه فلمينگ دچار زكام شد، از ترشحات بيني خود كشتي تهيه كرد. همچنان كه ظرف كشت را كه پر از باكتري هاي زرد رنگ بود بررسي كرد، اشكي از چشمش به درون ظرف افتاد. روز بعد وقتي كشت را مورد مطالعه قرار داد، در قسمتي كه اشك ريخته بود فضاي شفافي ديد. كنجكاوي و تيزبيني اش او را به نتيجه صحيح راهنمايي كرد. در اشك ماده اي بود كه باعث تخريب سريع ( ليز) باكتري ها مي شد، اما به بافت انسان آسيبي نمي رساند. او اين آنزيم ضد ميكروبي اشك را "ليزوزيم" ناميد. معلوم شد كه اين آنزيم اهميت كاربردي چنداني ندارد، چون ميكروب هايي كه ليزوزيم از بين مي برد نسبتاً بي ضرر هستند، اما چنان كه خواهيم ديد، اين اكتشاف مقدمه ضروري كشف پني سيلين بود.

كشف پني سيلين:

در تابستان سال 1928 فلمينگ مشغول تحقيق درباره آنفلوانزا بود. ضمن انجام كارهاي معمول آزمايشگاهي كه مي بايست كشت هاي باكتريايي را كه در ظرفهاي پهن در پوش دار رشد كرده بودند زير ميكروسكوپ بررسي كند، متوجه شد كه در يكي از ظرف ها ناحيه شفافي به وجود آمده است. تحقيقات بيشتر نشان داد كه ناحيه شفاف در اطراف نقطه اي بود كه ظاهراً وقتي سرپوش ظرف گذاشته نشده بود، تكه اي كپك به درون آن افتاده بود. فلمينگ با به خاطر آوردن تجربياتش در زمينه ليزوزيم، نتيجه گرفت كه كپك چيزي توليد مي كرد كه باعث مرگ باكتري هاي "استافيلوكوك" در ظرف كشت شده بود. فلمينگ تعريف كرد:
"اگر تجربيات قبلي ام نبود[ درباره ليزوزيم] چه بسا مانند كاري كه بسياري از باكتري شناسان ديگر قبلاً كرده بودند ظرف را به دور مي انداختم. به احتمال زياد برخي از باكتري شناسان هم متوجه تغييراتي مشابه آنچه من ديدم شده بودم، اما چون علاقه اي به مواد ضد باكتريايي طبيعي وجود نداشت، كشتها را به دور اندخته بودند. من به جاي آنكه مطابق رسم زمانه كشتهاي آلوده را دور بيندازم، تحقيقاتي انجام دادم."
فلمينگ كپك را جدا كرد و آن را به عنوان يكي از اعضاي جنس پني سيليوم شناخت، و ماده آنتي بيوتيكي را كه توليد مي كرد پني سيلين ناميد. بعدها گفت:"هزاران كپك مختلف وجود دارد و هزاران باكتري مختلف، و اين كه بخت ، كپك را در لحظه مناسب در نقطه مناسب بگذارد مثل برنده شدن در مسابقه بخت آزمايي بود. " ذكر" هزاران باكتري مختلف" آن قدر هم بي مورد نبود، چون گرچه پني سيلين براي باكتريهاي متعددي، ازجمله استافيلوكوك، مرگبار است، اما بر برخي از انواع ديگر باكتري ها اثري ندارد. خوشبختانه باكتري هايي كه پني سيلين از بين مي برد، سبب بسياري از عفونت هاي شايع و خطرناك در انسان هستند.
البته در سال 1928 استفاده از كپك براي مقابله با عفونت ، ابتكار كاملاً نوظهوري نبود. لويي پاستور و همكارش ژ. ف. ژوبر در سال 1877 نشان داده بودند كه گاه ميكروبي از رشد ميكروبي ديگر جلوگيري مي كند. نوشته اند كه درعهد باستان مصريان و روميان از كپك نان استفاده مي كردند، اما هزاران كپك مختلف بر نان مي رويند كه تنها چند نوع آنها چيزي توليد مي كنند كه با عفونت مقابله كند. قاعدتاً فلمينگ هم از اين مسئله مطلع بود و به همين سبب در مي يابيم كه چرا شگفت زده شد.
فلمينگ در ادامه نشان داد كه پني سيلين براي جانوران سمي نيست و به ياخته هاي بدن آسيبي نمي رساند:
همين سمي نبودن پني سيلين براي گويچه هاي سفيد بود كه باعث شد متقاعد شوم روزي به عنوان ماده اي دارويي شناخته خواهد شد. وقتي پني سيلين خام در خون انسان آزمايش مي شد، رشد استافيلوكوكها را در رقت 1 در 1000 كاملاً مهار كرد، اما اثر سمي آن بر گويچه هاي سفيد چيزي بيش از محيط كشت اوليه نبود. آن را به جانوران نيز تزريق كردم، و ظاهراً هيچ اثر سمي نداشت. چند آزمايش ابتدايي [ بربيماران] نتايج مطلوبي داد اما اتفاق معجزه آسايي نيفتاد، و فهميدم كه بايد آن را غليظ مي كرديم . سعي مي كنيم پني سيلين را تغليظ كنيم اما دريافتيم كه پني سيلين به سرعت خراب مي شود، و روشهاي نسبتاً ساده ما فايده اي نداشتند.

يك شكست:

در همين هنگام موفقيت چشمگير سولفانيل آميد باعث شده بود كه شيمي درماني توجه همگان را به خود جلب كند . همكاري "هرولد ريستريك" و فلمينگ براي جدا سازي و تغليظ پني سيلين با شكست مواجه شد، و تا چندين سال بعد ديگر كار مهمي درباره پني سيلين انجام نگرفت. در اواخر دهه 1930 "هاوارد و. فلوري" استاد آسيب شناسي دانشگاه آكسفورد همكاري پژوهشي خود را با "ارنست بوريس چين"، زيست شيميدان پناهنده يهودي كه از آلمان هيتلري گريخته بود و به سفارش فلوري به آكسفورد آمده بود، آغاز كرد. آن دو تحقيق درباره ليزوزيم، همان آنزيم ضد باكتريايي كه فلمينگ كشف كرده بود، و نيز ديگر مواد ضد باكتريايي طبيعي را شروع كردند. چندي نگذشت كه پژوهش هاي آنان بر پني سيلين كه به نظر آنان اميد بخش ترين اين عوامل بود متمركز شد.
گروه آكسفورد با بهره گيري از روشهاي پيچيده شيميايي براي جداسازي و تغليظ، كه امكانات آن در آكسفورد وجود داشت و فلوري و چين با آن آشنا بودند، اما فلمينگ در سن مري نه با آنها آشنايي داشت و نه بدانها دسترسي، موفق شدند پني سيلين را آن قدر تغليظ و تصفيه كنند كه خواص درماني آن را ابتدا در مقابله با عفونت هاي تجربي در موش و بعداً در افراد بيماري كه از عفونت هاي استافيلوكوكي و ديگر آلودگي هاي خطرناك رنج مي بردند، به اثبات رسانند ( نخستين پني سيلين را كه در انسان استفاده مي شد، در لگن هاي بيمارستاني رشد مي دادند؛ با آنكه پني سيلين را از ادرار بيماران جدا مي كردند و مجدداً مورد استفاده قرار مي دادند، اما برخي آزمايش هاي باليني به دليل كمياب بودن اين دارو ناتمام ماندند).
به سبب ضرورت بهره گيري سريع از توانايي پني سيلين در مقابله با بيماري ها و درمان زخمهاي نظاميان جنگ جهاني دوم، توليد آن در مقياس گسترده، هم در انگلستان و هم در ايالات متحده، از اولويت هاي اول بود. فلوري به آمريكا رفت تا روشهاي استخراج و توليد پني سيلين در انگلستان را شرح دهد، و شيميدانان دو سوي اقيانوس اطلس به طور خستگي ناپذيري كار كردند تا ساختار شيميايي پني سيلين را تعيين كنند و از راه تخمير يا توليد آزمايشگاهي آن را به دست آورند. اين مولكول پيچيده و ناپايدار براي نخستين بار سالها پس از پايان جنگ به طور صناعي تهيه شد، اما پيشرفت در گسترش توليد آن از راه تخمير در مدت جنگ به نحوي استثنايي سريع بود.

بخت ياري در توليد پني سيلين:

همان طور كه بخت ياري در كشف پني سيلين نقش داشت، در اين مرحله از توليد آن نيز وارد صحنه شد. وقتي فلوري به ايالات متحده رفت تا درباره توليد پني سيلين در مقياس وسيع تبادل نظر كند، از آزمايشگاه پژوهشي ناحيه شمال وابسته به وزارت كشاورزي ايالات متحده در پئورياي ايلينويز ديدن كرد. مدتي بود كه در اين آزمايشگاه به دنبال كاربردي صنعتي براي محصول غلّه اضافي، و راه حلي براي مشكلي كه در همين رابطه وجود داشت، يعني دفع ماده چسبناكي كه به عنوان يكي از فراورده هاي جانبي از فرايند آسياب كردن ذرت به دست مي آمد، جست و جو مي كردند. وقتي اين ماده استخراج شده به محيط كشت پني سيلين اضافه شد، بازدهي كپك مورد نظر را به طور نامنتظره اي ده برابر افزايش داد.
دومين كمكي كه آزمايشگاه پئوريا كرد تهيه سويه بهتري از كپك مولّد پني سيلين بود. صدها كپك از سرتاسر جهان جمع آوري و براي آزمايش به پئوريا فرستاده شدند. شگفت آنكه بهترين كپك را يكي از زنان محلي به نام مري هانت فرستاد، كه به دليل علاقه اش به جست و جو براي كپك هاي جديد،" مري كپكي" لقب گرفته بود. او از يكي از بازارهاي ميوه پئوريا يك طالبي آورد كه كپكي با "ظاهري قشنگ و طلايي " روي آن بود. اين سويه جديد كپك بازدهي پني سيلين را دو برابر كرد، بنابراين تركيب دو اكتشافي كه در پئوريا صورت گرفت ميزان بازدهي پني سيلين را به 20 برابر رساند. چه كسي فكر مي كرد پئوريا اين قدر در توليد داروي معجزه آسايي كه برحسب تصادف در لندن كشف شده بود، نقش پيدا كند؟

اشاره:

استفاده از پني سيلين نه تنها جان هزاران نفر را طي جنگ جهاني نجات داد، بلكه عاملي شد تا براي كشف آنتي بيوتيك هاي ديگر، از جمله خانواده اي از تركيبات مشابه شيميايي پني سيلين به نام سفالوسپورينها، پژوهش هايي انجام گيرد. برخي از اين آنتي بيوتيك هاي جديد در مبارزه با باكتري هايي كه به پني سيلين مقاوم اند مؤثر هستند .
فلمينگ، فلوري و چين جايزه نوبل در فيزيولوژي يا پزشكي را در سال 1945 مشتركاً بردند. هر سه متعاقباً به سبب پژوهشهايشان، كه منجر به تسكين آلام و نجات جانهاي بي شماري شده بود، به لقب " سر " نايل شدند.
سِرالكساندر فلمينگ به بهره اي كه از بخت ياري برد، آگاه بود. يك بار گفت: " سرگذشت پني سيلين جنبه عاطفي خاصي دارد و نشان مي دهد كه چقدر بخت، اقبال، سرنوشت، تقدير، ياهر چيزي كه اسمش را مي گذاريد، در زندگي هر كس نقش دارد". بايد اضافه كنم كه اگر هوشمندي يا – اگر بخواهيم جزء اساسي تعريف والپول از بخت ياري را به كار ببريم – ذكاوت فلمينگ نبود، تصادف هايي كه برايش اتفاق افتادند به هيچ چيزي نمي انجاميدند.