青霉素也与基因突变有关吗?
许多动植物的新品种都是基因突变的结果,不过到目前为止,利用基因突变造福人类的最大成果首推工业微生物中的菌种选育,而青霉素菌种就是其中之一。
在青霉素问世之前,对那些置人于死地的细菌,医生们几乎无计可施。美国在南北战争期间,南军有18.6万人死于疾病,是战死人员的2倍,仅痢疾就夺走了4.5万条人命。第一次世界大战初期的6个月,伤寒夺走了15万名塞尔维亚士兵的生命,到第一次世界大战结束时,俄国有300万人死于伤寒……面对细菌的侵害,当时仅有的防护手段就是喷洒化学药剂、在碳酸溶液里浸泡绷带,很显然,这些都不能有效地抵御细菌侵袭。自从英国细菌学家亚历山大·弗莱明发现青霉素能有效地抑制细菌生长后,他就开始潜心研究青霉素了。但是,他遇到了一个棘手的问题:青霉素无法大批量生产。后来美国政府把青霉素的开发列入战时国家重点开发项目,成百上千的研究人员投入了青霉素的开发研究,当研究团队尝试用诱发基因突变的方法来提高青霉素产量时,青霉素的生产终于进入了“快车道”。
现在世界各国生产的青霉素所用的菌种,都可追溯到1943年一只发霉的黄金瓜上的青霉菌。这种青霉菌产生的青霉素非常少,每毫升只有250单位。从1944年起,美国的研究人员开始利用X射线照射这种名为B25的菌株,使青霉素产量提升到每毫升500单位,接着又采用紫外线处理菌株,在1945年选育出的突变菌株产量已达到每毫升900单位。
不过,人们发现这种青霉素制品中总混杂着一种黄色素,黄色素在医疗上有不良的副作用,因此,培育一种不产黄色素的青霉菌菌种就刻不容缓。自1947年开始的10年间,研究人员先后采用了紫外线照射、寻找天然突变菌株和氮芥子气处理的方法,获得了产量达到每毫升3000单位的菌株,而且成功地去掉了黄色素。科学家们并没有满足于此,继续利用乙烯亚胺和紫外线交替处理的办法,得到了新的菌种,使青霉素产量高达每毫升5000单位。
射线在引起基因突变时只与总强度有关,而与每次照射的强度无关。如用100伦琴(1伦琴=2.58×10-4库/千克)的X射线照射生物体能引起某个基因突变的话,那么用100伦琴的照射量照射一次与用1伦琴的照射量照射100次的最终效果是一样的。也就是说,射线引起基因突变是具有累积效应的。