Penicillin war nicht Alexander Flemings erste große Entdeckung

Die Entwicklung von COVID-Impfstoffen hat den Einfallsreichtum der Wissenschaft des 21. Jahrhunderts deutlich gemacht. Innerhalb weniger Monate lokalisierten die Forscher das Spike-Protein des Coronavirus, fanden heraus, wie eine Immunantwort ausgelöst werden kann, und stellten Impfstoffkandidaten für den Versuch her. Die Impfung in ihren verschiedenen Formen wird als eine der größten Errungenschaften der Wissenschaftsgeschichte gefeiert.

Wenn wir jedoch die Kraft der gezielten Molekularbiologie feiern, sollten wir auch weiterhin eine der wichtigsten Säulen der wissenschaftlichen Entdeckung ehren: den Zufall.

Der Zufall hat jahrhundertelang Innovationen in Medizin und Wissenschaft ausgelöst. Die Vergiftung der Truppen mit Senfgas während des Ersten Weltkriegs führte zur Herstellung einer Chemotherapie. Der Schweizer Ingenieur George de Mestral erfand 1955 den Klettverschluss, nachdem er nach einem Spaziergang die Grate vom Fell seines Hundes und seiner eigenen Kleidung gezogen und unter die Lupe genommen hatte.

Einer der wichtigsten wissenschaftlichen Probleme fand vor 100 Jahren in Alexander Flemings Labor im zweiten Stock des St. Mary’s Hospital mit Blick auf die Praed Street in London statt. Es war nicht die Entdeckung von Penicillin, für das Fleming 1944 von König George VI zum Ritter geschlagen und im folgenden Jahr mit einem Nobelpreis ausgezeichnet wurde. Es war seine Identifizierung von Lysozym, einem Enzym, das die Zellwände von Bakterien angreift. Obwohl Flemings Entdeckung zunächst unterschätzt wurde, erwies sie sich auf dem Gebiet der Immunologie als monumental – und veranlasste den Wissenschaftler, das Potenzial der Immunologie zu erkennen Penicillium Schimmel, der 1928 in seine Laborschale fiel.

Die Lysozym-Geschichte begann eines Tages Ende 1921, als Fleming, der erkältet war, die spontane Entscheidung traf, eine Probe seines Schleims zu kultivieren. Der Wissenschaftler hatte einen Grund dafür: Während seines Dienstes im Royal Army Medical Corps während des Ersten Weltkriegs hatte er die Gefahren toxischer Infektionen miterlebt und war bereit, alles zu testen, was sich als wirksam gegen sie erweisen könnte. Trotzdem war Schleim ein unwahrscheinliches Exemplar, da Bakteriologen zu dieser Zeit weitgehend glaubten, der Körper sei nicht in der Lage, natürliche Antiseptika zu produzieren. Fleming, ein unermüdlicher und neugieriger Forscher, war sich nicht so sicher.

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Ein paar Wochen nach der Vorbereitung der Kultur bemerkte Flemings Forschungsstudent VD Allison, dass sein Mentor über etwas staunte, das sich in der Schüssel abgespielt hatte. In einem Tribut, der Jahrzehnte später veröffentlicht wurde, beschrieb Allison, was er sah: “Das bemerkenswerte Merkmal der Platte war, dass sich in der Nähe des Nasenschleimklecks keine Bakterien befanden.” Und weiter entfernt in der Schale angesammelte Keime, schrieb Allison, wirkten „durchscheinend, glasig und leblos im Aussehen“. Fleming, immer untertrieben, sagte einfach: “Das ist interessant.”

Aber es war weit mehr als das. In den folgenden Wochen testeten Fleming und Allison andere Körperflüssigkeiten, um festzustellen, ob sie eine ähnliche antimikrobielle Wirkung hatten. Tränen waren eine offensichtliche Wahl, aber zuerst mussten sie herausfinden, wie man einen Vorrat herstellt. Nachdem die Zwiebeln versagt hatten, wandten sich die Wissenschaftler Zitronen zu. Beim Drücken vor dem Auge erzeugte Zitronenschale bei Bedarf Tränen, die in Glaspipetten gesammelt und zur Untersuchung in Röhrchen gegeben wurden. Um ihre Lagerbestände aufzustocken, rekrutierten die Wissenschaftler Laboranten, die die Qualen für eine Belohnung erduldeten: drei Pence pro Beitrag.

Wie Schleim erwiesen sich Tränen als reich an Lysozym und schürten Flemings Hunger, seine Suche zu erweitern. Er untersuchte eine Reihe anderer menschlicher Sekrete, darunter Speichel, Auswurf, Blutserum, Sperma, Eiter und die Flüssigkeit in Ovarialzysten. Alle positiv auf Lysozym getestet. Es zeigte sich auch in pflanzlichem und tierischem Gewebe: Rüben, Eiweiß, Kaninchen, Hunde und Meerschweinchen. Mit jedem Befund häuften sich die Beweise: Lebende Organismen produzierten ein angeborenes Mittel zur Bekämpfung von Bakterien.

Schon früh erhielten Flemings Befunde zu Lysozym („lysiert“, weil es bestimmte Mikroben auflöste; „Zyme“, weil festgestellt wurde, dass es sich um ein Enzym handelt) einen lauwarmen Empfang. Nach seinem Antrittsvortrag im Medical Research Club im Dezember 1921 wurde keine einzige Frage gestellt – ein klares Signal, schrieb Allison, dass die Arbeit „als unwichtig angesehen wurde“. Die größte Herausforderung bestand darin, dass die Wirksamkeit von Lysozym auf Bakterien beschränkt war, die für den Menschen nicht pathogen waren. es erwies sich als unwirksam gegen tödliche Giganten wie Staphylocci. Es half nicht, dass der Vortragsstil des Wissenschaftlers zurückhaltend und bescheiden war.

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Trotzdem setzte Fleming seine Studien fort. Er war überzeugt, dass Lysozym viel über die Mechanik des Immunsystems zu lehren hatte, und er würde bald feststellen, dass das Aussehen der Lysozym-Kulturplatte unter dem Deckmantel von Penicillin zurückkehren würde. Am 3. September 1928, nachdem Fleming von seinen Sommerferien in sein Labor zurückgekehrt war, bemerkte er etwas, das er zuvor gesehen hatte: eine Substanz, die das Wachstum von Bakterien hemmt. Er wusste, dass er aufpassen musste.

Im Alexander Fleming Laboratory Museum in London wird der Raum so erhalten, wie er an dem Tag aussah, als Fleming den Schimmel entdeckte, der die Antibiotika-Revolution auslöste. Aber Kurator Kevin Brown legt großen Wert darauf, die Besucher zuerst über die weniger bekannte Entdeckung des Wissenschaftlers aufzuklären. Brown beginnt seine Tour 1921 mit der Geschichte von Schleim, Zitronen und Tränen. “Der springende Punkt bei Lysozym ist, dass Fleming sich für Penicillin interessiert hat”, sagt er. “Er hat immer gesagt, dass seine beste Arbeit als Wissenschaftler an Lysozym geleistet wurde.”

Wenn man im 12-Fuß-Quadrat-Labor steht, kann man sich vorstellen, wie Fleming sich über seine Werkbank beugte und eine Zigarette charakteristisch an seinen Lippen baumelte. Der Wissenschaftler neckte Allison immer damit, seinen Tisch zu putzen und seine Kulturplatten und Röhrchen am Ende des Tages wegzuwerfen. Fleming war absichtlich unordentlich, weil er sehen wollte, ob etwas Überraschendes passierte. Heute sitzen einige seiner originalen Petrischalen im überfüllten Arbeitsbereich und fangen das Sonnenlicht ein, das durch ein Fenster eintritt – eine schöne Erinnerung an das Vertrauen des Wissenschaftlers in den Zufall.

Die Molekularbiologie wird uns hoffentlich bald vor der Pandemie retten. Aber Ihr Ziel zu erreichen ist nicht der einzige Weg, um vorwärts zu kommen, wie Fleming mehr als einmal bewiesen hat. Möglicherweise müssen Sie die Dinge dem Zufall überlassen und ins Unbekannte wandern. “Manchmal findet man”, sagte er berühmt, “was man nicht sucht.”

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Dies ist ein Meinungs- und Analyseartikel.

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