青蒿素:人类征服疾病的一小步
人类在不断的探索与发现中推动文明的进步。与 生俱来的好奇心和想象力,驱动我们不断追求,努力 创新;创新的过程充满了挑战,又饶有趣味。广阔的 未知世界,正等待我们去发现和书写。
本单元所选的几篇文章反映了自然科学和人文社 会科学的多个领域中的探索及其发现。这些文章有的 介绍科学发现的成果和过程,有的探讨建筑学问题, 有的分析文学现象,展现了不同领域学者们的创新意 识、探索精神和科学态度,可以激发我们对科学探究 的兴趣和热情。
本单元主要学习知识性读物的阅读方法,发展科 学思维,培养科学精神。阅读时要把握关键概念和术 语,理清文章思路;分析作者阐释说明、逻辑推理的 方法,体会文章语言严谨准确的特点;还要运用所学 本单元主要学习知识性读物的阅读方法,发展科学思维,培养科学精神。阅读时要把握关键概念和术语,理清文章思路;分析作者阐释说明、逻辑推理的方法,体会文章语言严谨准确的特点;还要运用所学知识,探究实际问题,形成自己的见解。
从梦想到发现,科学的道路是艰苦而漫长的。同时,科学又有着独特的魅力,充满无穷的乐趣。
这两篇文章分别记述了作者在科学探索过程中的重要经历。屠呦呦带领团队经过多年的不懈努力,终于找到利用青蒿素治疗疟疾的方法,拯救了成千上万患者的生命。阅读《青蒿素:人类征服疾病的一小步》,要理清文中展示的科学发现的过程,关注那些对科学发现有重要启示的节点,还要注意体会科学工作者的责任感和奉献精神。《一名物理学家的教育历程》写的是加来道雄童年时的奇思妙想和青少年时期的积极探索,这些活动并非"正式"的研究工作,却能让我们领会想象和兴趣对于科学探索与发现的重要意义。
阅读时还应当关注两位科学家是如何让公众了解他们的工作,深入浅出地介绍科学研究的原理与探索过程的。此外,对两篇文章中提到的一些科学话题,如中医药学的贡献、"高维世界"的理论意义等,有兴趣的同学可自主探究,深入思考。
青蒿素:人类征服疾病的一小步[0]
屠呦呦
非常荣幸在这里接受今年的拉斯克临床医学研究奖——这一生物医学领域最负盛名的奖项,衷心感谢评委会对我在发现青蒿素及其治疗疟疾的功效等方面贡献的肯定。
我在童年的时候,曾目睹民间中草药治病救人的事例。那时候,我完全没有想到,我的生命会和这些神奇的中草药紧密地联系在一起;我也从没梦想过有今天这样的隆重时刻,我的研究被国际科学界称颂。
1955 年,我从北京医学院药学系毕业,在卫生部中医研究院中药研究所开始了富有意义的工作,特别是在全脱产学习中国传统医学的那两年半中,我对中草药从好奇转化为热衷。那两年半的训练,使我发现了中医药学的丰富宝藏,领悟了中国传统哲学有关人体和宇宙的精妙思想。在中医药学和现代医药科学紧密结合的原则下,我的团队运用现代科学和技术,继承了中医药学的精髓,成功地从青蒿[1]中发现并提取出青蒿素。
发现青蒿素的抗疟疗效
疟疾威胁人类健康长达数千年。20 世纪 50 年代,由于疟原虫抗药性的出现,疟疾重新开始肆虐,消灭疟疾的国际努力遭受重挫。1967 年,中国政府启动"523"项目来抗击疟疾。1969 年,中医研究院任命我领导抗疟药研究工作。我带领由植物化学和药理学专业研究者组成的团队,开始从中草药中寻找并提取可能具有抗疟疗效的成分。
在第一阶段,我收集了 2000 个方药,挑选出可能具有抗疟作用的 640 个,从其中的 200 个方药中提取了 380 余种提取物,在小白鼠身上测试抗疟效果,然而进展甚微。
研究的转折点出现在青蒿上,其提取物显示有一定的抗疟效果,然而,实验结果很难重复,而且似乎与文献记录相悖。
为了寻求答案,我们查阅了大量的文献。最早提到青蒿治疗疟疾的记录,出现在东晋葛洪所著的《肘后备急方》中,书中有这样的话:
又方,青蒿一握,以水二升渍,绞取汁,尽服之。
这句话让我深受启发:我们使用通常的加热提取方式,也许恰恰破坏了青蒿的活性成分。因此考虑改为低温提取,以保存其抗疟有效成分。改变提取方式后,抗疟效果果然大幅度提升!
我们随后将青蒿提取物分为酸性和中性两大部分。在 1971 年 10 月 4 日,我们成功得到了安全性高的中性提取物,并获得对感染疟疾的小白鼠和猴子百分之百的抗疟药效!我们终于找到了发现青蒿素抗疟疗效的突破口!
从分子到药物
在 20 世纪 70 年代的历史环境下,新药的临床试验很难开展。为了战胜疟疾,我和我的同事勇敢地做志愿者,第一批尝试青蒿提取物,以确认其对人体的安全性。随后,我们赴海南对疟疾病人进行临床治疗,结果振奋人心:病人症状迅速消失!
受临床疗效的鼓舞,我们转向分离提纯,得到了抗疟的有效成分,于 1972 年 11 月 8 日,终于找到了这个熔点在 156~157 ℃的无色晶体——C₁₅H₂₂O₅。后来我们将其命名为"青蒿素"。
青蒿素的发现,是我们研究进展的第一步。我们随即转向第二步:将这个天然分子变为药物。
在这个过程中,我们发现生长在北方的青蒿的青蒿素含量比较低,药物生产需要青蒿素含量高的青蒿,"523"项目的大团队成员在四川找到了含量高的青蒿。
1973 年秋,我们在海南疟疾疫区试用青蒿素胶囊,取得了明确的疗效。这样,我们终于打开了开发新抗疟药物的大门。
影响世界
在中国科学院生物物理研究所等单位的协作下,我们确定了青蒿素分子的立体结构,1977 年在《科学通报》发表,并迅速被《化学文摘》收录。1979 年,国家科学技术委员会授予我们"国家发明奖",表彰青蒿素的发现。
1981 年,联合国开发计划署、世界银行以及世界卫生组织赞助的疟疾化疗科学工作组第四次会议在北京召开。在这个会议上,我国关于青蒿素及其抗疟性的几个报告引起热烈反响。作为这个会议的第一个发言人,我作了题为《青蒿素的化学研究》的报告,随后这一报告在 1982 年公开发表。青蒿素的发现及其疗效开始引起世界关注。1986 年,青蒿素成为我国新药审批办法实施以来的第一个一类新药。
发展与超越
青蒿素与以往的抗疟药物相比,在化学结构和作用特点上有明显的差异。我们在研究评价的时候发现,比之青蒿素,双氢青蒿素[4]的疗效提高近十倍。更重要的是,用双氢青蒿素治疗的病人复发率很低。在分子中引入羟基,也给发展新的青蒿素衍生物创造了更多的机会。
我们团队后来将双氢青蒿素发展成新的药物。在过去十年,我们也尝试用青蒿素和双氢青蒿素治疗其他的疾病。《青蒿及青蒿素类药物》一书于 2009 年出版,这本书记录了青蒿素发现的历史及我们在研究进程中所学到的知识。
2002 年,世界卫生组织推荐采用青蒿素作为一线药物治疗疟疾。如今,青蒿素联合疗法在全世界广泛应用,这一疗法极大地减轻了疟疾的症状,拯救了许多人的生命,特别是非洲孩子们的生命。
中医药学的贡献
然而,单一药物治疗某一特定疾病的现象在中医实践中非常少见,复方用药才是中医几千年来的主要用药形式。通常,中医师按中医理论和方法诊断病人症候,对症开出由多种中药按君臣佐使[7]组成的处方,并随着病情的发展和症候的变化,随时调整处方的药味和剂量,以达到良好的疗效。这样的辨证施治疗法和有效方药的积累对中华民族的繁衍昌盛作出了积极贡献。我们从中药青蒿研发出抗疟药物青蒿素,仅是发掘中医药宝库的努力之一。
心血管疾病的治疗也受益于中医药学。中医的一个治则是活血化瘀,这一治则也适用于冠心病的术后维护。中药提取的芍药苷[8]等被用于防止经皮冠状动脉介入治疗后的血管再狭窄,临床显示再狭窄率大幅降低。还有许多其他证据支持中医活血化瘀的临床疗效。
和心脑血管疾病相关的一个新领域也正在发展,即所谓的生物力药理学,旨在将中药的药效和血流的生物力学影响相结合,用于防病治病。实验研究表明,保健运动可提高血流剪应力,再联合使用某些活血中药,可以减少动脉粥样硬化的形成。
这里所举中医药对人类健康的贡献,不过沧海一粟。我的梦想是:在同威胁人类健康与生命的疾病的斗争中,中医药学进一步发展发挥威力,为维护世界人民的健康与福祉作出新贡献!
[1] 本文根据屠呦呦 2011 年接受拉斯克奖时的演讲及同年发表于《自然医学》杂志的论文编写而成,经作者本人审定。屠呦呦因发现抗疟新疗法,先后获得 2011 年拉斯克临床医学研究奖、2015 年诺贝尔生理学或医学奖、2016 年国家最高科学技术奖,并于 2018 年和 2019 年先后荣获改革开放 40 周年"改革先锋"称号和"共和国勋章"。 ↩
[2] [奎宁] 俗称"金鸡纳霜",一种生物碱,可做抗疟疾药物。 ↩
[3] [金鸡纳树] 常绿灌木或小乔木,原产南美洲,树皮和根皮是提取奎宁的重要原料。 ↩
[4] [双氢青蒿素] 青蒿素的一种衍生物,是在青蒿素结构中引进羟(qiǎng)基的产物,比青蒿素多两个氢原子。它本身具有强于青蒿素的抗疟活性,是合成青蒿素类药物的基础。 ↩
[5] 砒(pī)霜〕即三氧化二砷,常为白色粉末,有剧毒。 ↩
[6] [石杉碱甲] 一种生物碱,从蕨类植物蛇足石杉(又名"千层塔")中提取。 ↩
[8] [芍药苷] 一种糖苷类化合物,从芍药科植物芍药、牡丹等的根中提取,具有扩张血管、抑制血栓形成、镇痛镇静等药理作用。 ↩
本篇暂无思考·探究·积累
【探究】科学精神
一 本单元所选的文章或记述科学探究的历程,或阐说不同领域的研究成果。阅读这些文章,能让我们感受科学工作的艰辛和乐趣,体验学术研究的独特魅力,还能让我们了解“发现”与“创造”背后的思维方式。例如,屠呦呦从中国古代典籍中找到灵感,转换研究思路,最终取得突破;梁思成从整体的视角概括中国传统建筑的特点,又借用语言学的概念来进行归纳总结。细读本单元课文,想想其中包含的科学思维方式带给你哪些启发,与同学交流。
【写作】语言表达
二 采用何种方式阐说事理,取决于作者对事物的认识和专业修养,也与写作方式有关。阅读此类文章时,要注意文中的概念和文章的思路。细读《中国建筑的特征》和《说“木叶”》,选择其中一篇,从中找出主要概念,用一段话或一个图表揭示这些概念之间的关系,说说文章是怎样围绕这些概念进行阐说的。这两篇文章在思考方法和语言表达上各有特点,阅读时可作比较。
【研读】古诗词
三 学习知识性读物,要了解其内容,还要学以致用,利用阅读所得探究一些具体问题。例如《说“木叶”》中所说的“暗示性”在古代诗歌中其实并不罕见,“柳”“梅”“月”“鸿雁”等形象都具有比较强的暗示性,带有某些特定的意蕴。品读下列诗句,探究古代诗词中的“柳”经常出现在什么样的场景中,能引起哪些联想,具有怎样的暗示性。也可自选形象,搜集资料,分析它们在具体诗作中的含义,思考其暗示性的由来。
1. 闺中少妇不知愁,春日凝妆上翠楼。忽见陌头杨柳色,悔教夫婿觅封侯。(王昌龄《闺怨》)
2. 灞岸晴来送别频,相偎相倚不胜春。自家飞絮犹无定,争解垂丝绊路人。(罗隐《柳》)
3. 扬子江头杨柳春,杨花愁杀渡江人。(郑谷《淮上与友人别》)
4. 渡头杨柳青青,枝枝叶叶离情。(晏几道《清平乐》)
5. 柳阴直,烟里丝丝弄碧。隋堤上、曾见几番,拂水飘绵送行色。登临望故国,谁识、京华倦客?(周邦彦《兰陵王》)
【写作】说得清道得明是说明文写作的基本要求
四 “说得清,道得明”是说明文写作的基本要求。从下列写作任务中任选一项完成,并交流修改。交流时,要注意了解同学能否明了你要说明的事理,存在哪些疑惑与误解,分析产生问题的原因。交流后,可适当修改自己的习作,做到清楚明晰。
1. 探索生物世界的奇异现象,追寻天宇中的神奇星光,调查民间文化的各种形态,观察人们不同的劳动方式,凡此种种,都可以让我们有所发现,增进我们对某些道理、规律的认识。写一篇800字左右的作文,说明你所发现的某一事理。
2. 常识对我们的生活、学习都很重要。它们有些是对自然现象的总结,如“朝霞不出门,晚霞行千里”;有些与文化相关,如中国古代宫殿建筑多采用对称布局;有的则凝结着人生的某些经验,如“良药苦口利于病,忠言逆耳利于行”。这些常识的背后其实都存在某些事理,试以“常识中的‘理’”为话题,写一篇800字左右的说明文,题目自拟。
📚 群文阅读
推荐与本课主题、文体或作者相关的拓展阅读篇目,便于对比阅读与专题探究。
内容整理中。
🎓 名家赏析
收录钱理群、王荣生、孙绍振等学者对本文的精彩赏析与解读。
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🏫 教学参考
收录余映潮、王君、窦桂梅等名师针对本文的课堂教学实录与教学设计。
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