بیوگرافی الکساندر فلمینگ روایت پزشک و میکروبیولوژیست برجسته اسکاتلندی و برنده جایزه نوبل است که با کشف تصادفی پنی‌سیلین در سال ۱۹۲۸ و آنزیم لیزوزیم، عصر طلایی آنتی‌بیوتیک‌ها را آغاز نمود و جان بیش از ۲۰۰ میلیون انسان را از مرگ حتمی رهانید.
بر پایه اسناد کمیته نوبل و بنیاد بیوگرافی انگلستان، سر الکساندر فلمینگ (Sir Alexander Fleming) با کشف دارویی که روزگاری عفونت‌های ساده، ذات‌الریه و تب زایمان را به احکام قطعی مرگ بدل می‌کرد، چهره پزشکی جهان را دگرگون ساخت. او نمونه‌ای بارز از دانشمندانی بود که به بیان خودش: «گاهی فرد چیزی را پیدا می‌کند که به دنبال آن نبوده است؛ اما ذهن آماده از تصادف‌ها معجزه می‌آفریند.»
دوران تاریک پیش از آنتی‌بیوتیک‌ها: جهان در چنگال عفونت‌های مرگبار
برای درک عظمت کار فلمینگ، باید وضعیت بیمارستان‌ها را در اوایل قرن بیستم بازخوانی کرد. پیش از کشف پنی‌سیلین، خراشیدگی ساده دست با خار گل رز، تاول پا یا کشیدن دندان می‌توانست به عفونت خونی (سپتی‌سمی) مرگبار منجر شود. بیماری‌هایی چون مخملک، سوزاک، مننژیت باکتریایی و دیفتری سالانه میلیون‌ها کودک و جوان را به کام مرگ می‌کشاندند و پزشکان جز نظاره و بسته‌های آب یخ هیچ سلاح درمانی موثری در اختیار نداشتند.
دوران کودکی در اسکاتلند و مهاجرت به لندن (۱۸۸۱ – ۱۹۰۶)
الکساندر فلمینگ در ۶ اوت ۱۸۸۱ در مزرعه‌ای روستایی در لاچفیلد واقع در ایرشر اسکاتلند در خانواده‌ای کشاورز به دنیا آمد:
- مشاهده دقیق طبیعت در دشت‌های اسکاتلند: زندگی در دامان طبیعت بکر، حس کنجکاوی و مهارت‌های تیزبینانه مشاهده را در وجود الکساندر خردسال بارور ساخت.
- مهاجرت به لندن و ورود به پزشکی: در سن ۱۳ سالگی به همراه برادرانش به لندن کوچ کرد. پس از چند سال کارمندی در شرکت کشتیرانی، با دریافت ارثیه‌ای کوچک تصمیم به ادامه تحصیل گرفت و وارد دانشکده پزشکی بیمارستان سنت مری (St. Mary’s Hospital) شد؛ جایی که تا پایان عمر به عنوان خانه علمی او باقی ماند.
- شاگردی سر آلمروث رایت: او جذب بخش واکسن و تلقیح به مدیریت آلمروث رایت، پیشگام ایمونولوژی، شد و استعداد شگرف خود را در کار با میکروسکوپ و رنگ‌آمیزی باکتری‌ها نشان داد.
کابوس جنگ جهانی اول و ضرورت درمان عفونت‌ها (۱۹۱۴ – ۱۹۱۸)
در جریان جنگ جهانی اول، فلمینگ به عنوان پزشک نظامی در جبهه‌های غرب فرانسه خدمت کرد. در آنجا، او با چشم خود دید که چگونه سربازان مجروح نه به واسطه اصابت گلوله، بلکه بر اثر عفونت باکتریایی زخم‌ها (گانگرن گازی و سپتی‌سمی) جان می‌باختند:
- نقد ضدعفونی‌کننده‌های شیمیایی رایج: پزشکان در آن دوران از اسید کربولیک و ید برای شستشوی زخم‌ها استفاده می‌کردند. فلمینگ با آزمایش‌های نبوغ‌آمیز اثبات کرد که این مواد شیمیایی تند، گلبول‌های سفید خون (لکوسیت‌ها) را سریع‌تر از باکتری‌ها می‌کشند و در حقیقت با تضعیف ایمنی بدن، مرگ سربازان را تسریع می‌بخشند. این تجربه تلخ عزم او را برای یافتن ماده‌ای ضدباکتری که به بافت زنده آسیب نزند جزم کرد.
کشف لیزوزیم: نخستین پیروزی طبیعی (۱۹۲۱)
در نوامبر ۱۹۲۱، هنگامی که فلمینگ دچار سرماخوردگی بود، قطره‌ای از ترشحات بینی خود را روی ظرف کشت میکروبی چکاند. چند روز بعد متوجه شد که باکتری‌های اطراف قطره حل و ناپدید شده‌اند. او آنزیمی به نام «لیزوزیم» (Lysozyme) را در اشک، بزاق و سفیده تخم‌مرغ شناسایی کرد؛ آنزیمی که اگرچه روی باکتری‌های بی‌خطر موثر بود اما روی میکروب‌های بیماری‌زای مهلک اثری نداشت، با این وجود نخستین گام بزرگ ایمنی‌شناسی او را رقم زد.
معجزه سپتامبر ۱۹۲۸: کشف پنی‌سیلین در ظرف کشت کپک‌زده
در سپتامبر ۱۹۲۸، پس از بازگشت از تعطیلات تابستانی یک‌ماهه، فلمینگ متوجه ظرف پتری حاوی باکتری استافیلوکوکوس اورئوس شد که به دلیل باز ماندن پنجره، آلوده به کپکی سبزرنگ شده بود:
- حلقه مرگباری که جان‌بخش شد: به جای دور ریختن ظرف آلوده، فلمینگ زیر میکروسکوپ متوجه شد که در اطراف کلنی کپک، یک هاله شفاف شکل گرفته و تمام باکتری‌های مهلک استافیلوکوک حل و متلاشی شده‌اند.
- شناسایی پنی‌سیلیوم نوتاتوم: او دریافت که این قارچ مایعی زردرنگ ترشح می‌کند که حتی با رقیق‌سازی چندصد برابری، باکتری‌های دیفتری، مننژیت، مخملک و سوزاک را نابود می‌سازد در حالی که کوچک‌ترین سمیتی برای سلول‌های سفید انسانی ندارد. او این ماده جادویی را «پنی‌سیلین» نام نهاد.
مکانیسم بیوشیمیایی: پنی‌سیلین چگونه باکتری‌ها را متلاشی می‌کند؟
پنی‌سیلین متعلق به خانواده آنتی‌بیوتیک‌های بتالاکتام است. باکتری‌ها برای بقا و مقاومت در برابر فشار اسمزی، به دیواره سلولی مستحکمی از جنس پپتیدوگلیکان وابسته‌اند. مولکول پنی‌سیلین با مهار آنزیم کلیدی «ترانس‌پپتیداز»، مانع از اتصال زنجیره‌های دیواره سلولی هنگام تقسیم باکتری می‌شود. در نتیجه با ورود آب، دیواره باکتری می‌ترکد و باکتری بدون کوچک‌ترین آسیبی به سلول‌های بدن انسان نابود می‌گردد.
درام دانشگاه آکسفورد: از نخستین بیمار تا تولید صنعتی (۱۹۳۹ – ۱۹۴۵)
فلمینگ شیمی‌دان نبود و نتوانست پنی‌سیلین را به صورت خالص و پایدار جدا کند. در سال ۱۹۳۹، تیمی از دانشمندان دانشگاه آکسفورد به رهبری هوارد فلوری و ارنست چین پژوهش‌های او را پی گرفتند:
- نخستین بیمار انسانی (آلبرت الکساندر): در سال ۱۹۴۱، یک پلیس بریتانیایی به نام آلبرت الکساندر که به دلیل خراشیدگی صورت با گل سرخ دچار آبسه شدید و عفونت خونی شده بود، نخستین دوز پنی‌سیلین را دریافت کرد. به دلیل کمبود شدید دارو، پزشکان حتی ادرار بیمار را تصفیه می‌کردند تا پنی‌سیلین دفع‌شده را دوباره به او تزریق کنند! گرچه ذخیره دارو تمام شد و بیمار درگذشت، اما بهبودی شگفت‌انگیز موقت او پتانسیل معجزه‌آسای دارو را به اثبات رساند.
- کپک طالبی ماری در ایلینوی: با اعزام فلوری به آمریکا، پژوهشگران در آزمایشگاه پئوریا متوجه شدند کپک روی یک طالبی گندیده (یافت‌شده توسط ماری هانت ملقب به Moldy Mary) بیش از ۲۰۰ برابر کپک فلمینگ پنی‌سیلین تولید می‌کند! با روش تخمیر در بشکه‌های بزرگ ذرت، پنی‌سیلین در مقادیر میلیون‌ها دوز در آستانه عملیات نرماندی (D-Day) تولید شد.
- جایزه نوبل فیزیولوژی و پزشکی ۱۹۴۵: در دسامبر ۱۹۴۵، جایزه نوبل به طور مشترک به الکساندر فلمینگ، هوارد فلوری و ارنست چین اهدا شد.
هشدار تاریخی فلمینگ: پیش‌بینی مقاومت آنتی‌بیوتیکی
فلمینگ در سخنرانی پذیرش جایزه نوبل خود در سال ۱۹۴۵ هشداری نبوغ‌آمیز و آینده‌نگرانه به جهان داد: «روزی فرا خواهد رسید که پنی‌سیلین در هر فروشگاهی در دسترس عموم قرار گیرد. در این صورت، خطر آن وجود دارد که فرد نادان با مصرف دوز ناکافی، باکتری‌ها را آموزش دهد تا در برابر دارو مقاوم شوند.» امروزه مقاومت میکروبی به یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های سلامت قرن بیست و یکم بدل شده است.
جدول مقایسه نسل‌های مختلف آنتی‌بیوتیک‌های مشتق از پنی‌سیلین
| نسل آنتی‌بیوتیک | داروهای شاخص | طیف اثر و باکتری‌های هدف | مزیت بالینی نسبت به نسل قبل |
|---|---|---|---|
| پنی‌سیلین‌های طبیعی | پنی‌سیلین G و پنی‌سیلین V | عمدتاً باکتری‌های گرم مثبت (استرپتوکوک و سفلیس) | نخستین سلاح انتخابی با کمترین سمیت سلولی |
| آمینوپنی‌سیلین‌ها | آموکسی‌سیلین و آمپی‌سیلین | گستره وسیع‌تر شامل باکتری‌های گرم منفی گوارشی | جذب خوراکی عالی و ماندگاری بیشتر در بافت‌ها |
| پنی‌سیلین‌های مقاوم به پنی‌سیلیناز | اگزاسیلین، کلوگزاسیلین و متی‌سیلین | سویه‌های استافیلوکوک ترشح‌کننده آنزیم تخریب‌گر | مهار باکتری‌هایی که پنی‌سیلین معمولی را بی‌اثر می‌کردند |
| ترکیبات محافظت‌شده با مهارکننده | کوآموکسی‌کلاو (آموکسی‌سیلین + اسید کلاوولانیک) | طیف فوق‌العاده گسترده عفونت‌های سینوس، ریه و دندان | خنثی‌سازی مقاومت بتالاکتاماز باکتری‌ها |
جدول وقایع‌نگاری و دستاوردهای سر الکساندر فلمینگ
| سال | رویداد و دستاورد | تأثیر بر تاریخ سلامت بشر |
|---|---|---|
| ۱۸۸۱ | تولد در لاچفیلد، اسکاتلند | آغاز زندگی در دل مزرعه و مشاهدات دقیق طبیعی |
| ۱۹۲۱ | کشف آنزیم دفاعی لیزوزیم در اشک و بزاق | اثبات وجود پادتن‌های طبیعی در ترشحات بدن انسان |
| ۱۹۲۸ | کشف پنی‌سیلین از قارچ پنی‌سیلیوم | نخستین آنتی‌بیوتیک ایمن جهان و پایان عصر عفونت‌های کشنده |
| ۱۹۴۱ | نخستین کارآزمایی بالینی موفق روی انسان در آکسفورد | تبدیل کپک آزمایشگاهی به داروی نجات‌بخش پزشکی |
| ۱۹۴۴ | دریافت لقب شوالیه (Sir) از دربار بریتانیا | تجلیل از فداکاری‌های علمی در نجات جان سربازان جنگ |
| ۱۹۴۵ | دریافت جایزه نوبل فیزیولوژی و پزشکی | شناسایی بین‌المللی انقلاب درمان عفونت‌های باکتریایی |
| ۱۹۵۵ | درگذشت در سن ۷۳ سالگی در لندن | دفن با احترام ملی در کلیسای جامع سنت پل لندن |
ترفند طلایی: مناعت طبع و رد انحصار پتنت دارویی
فلمینگ هرگز کشف پنی‌سیلین را به نام خود پتنت (ثبت اختراع انحصاری) نکرد. او معتقد بود این ماده هدیه طبیعت به تمامی انسان‌هاست و دریافت سود مالی از دارویی که جان کودکان و فقرا را نجات می‌دهد غیراخلاقی است. این فداکاری موجب شد پنی‌سیلین با ارزان‌ترین قیمت در تمامی بیمارستان‌های جهان توزیع گردد؛ منش بزرگی که در تبار ایثارگرانی چون پاستور در بیوگرافی لوئی پاستور و واکسن هاری و پیشگامی رادیواکتیو در بیوگرافی ماری کوری جریان داشته است.
بیشتر بدانید: نقاشی با باکتری‌های زنده!
فلمینگ علاوه بر علم، ذوق هنری داشت و عضو باشگاه هنرمندان لندن بود. او با کشت سویه‌های مختلف باکتری که رنگدانه‌های زرد، قرمز و بنفش تولید می‌کردند، بر روی ظروف پتری نقاشی می‌کشید! این پیوند نبوغ علمی با هنر و منطق را می‌توان در ابعاد پردازشی زندگی بزرگانی چون بیوگرافی آلن تورینگ نیز مشاهده نمود.
پرسش‌های متداول درباره الکساندر فلمینگ و پنی‌سیلین
۱. آیا فلمینگ پنی‌سیلین را تزریق کرد؟
خیر، فلمینگ تنها به صورت موضعی عصاره خام پنی‌سیلین را روی زخم‌ها امتحان کرد. خالص‌سازی شیمیایی و فرمولاسیون تزریقی دارو مدیون هاوارد فلوری، ارنست چین و نورمن هیتلی در دانشگاه آکسفورد بود.
۲. علت آلرژی شدید برخی افراد به پنی‌سیلین چیست؟
سیستم ایمنی حدود ۱ تا ۵ درصد از افراد، ساختار حلقه بتالاکتام پنی‌سیلین را به عنوان یک آنتی‌ژن مهاجم شناسایی کرده و پادتن IgE ترشح می‌کند که در موارد حاد می‌تواند به شوک آنافیلاکسی منجر شود؛ به همین دلیل انجام تست پوستی پنی‌سیلین الزامی است.
۳. چند نفر با کشف پنی‌سیلین از مرگ نجات یافته‌اند؟
بر اساس برآوردهای سازمان بهداشت جهانی (WHO)، کشف پنی‌سیلین و خانواده آنتی‌بیوتیک‌های مشتق از آن جان بیش از ۲۰۰ تا ۳۰۰ میلیون انسان را نجات داده و میانگین طول عمر بشر را در قرن بیستم بیش از ۲۳ سال افزایش داده است.
۴. چرا آنتی‌بیوتیک‌ها روی سرماخوردگی و آنفولانزا بی‌اثرند؟
سرماخوردگی و آنفولانزا بیماری‌های ویروسی هستند و ویروس‌ها فاقد دیواره سلولی پپتیدوگلیکان می‌باشند؛ بنابراین مصرف آنتی‌بیوتیک در بیماری‌های ویروسی نه تنها بیماری را درمان نمی‌کند، بلکه باکتری‌های مفید روده را کشته و مقاومت میکروبی پدید می‌آورد.
نکات پایانی و جمع‌بندی کاربردی
الکساندر فلمینگ دانشمندی فروتن بود که با دقت در ناهماهنگی‌های کوچک آزمایشگاهی، بزرگ‌ترین سپر دفاعی بشر در برابر مرگ‌ومیر عفونی را بنا نهاد. نام او تا همیشه با امید، شفا و اراده برای درمان رنج‌های بی‌پایان انسان‌ها پیوند خورده است.
