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1.想为父母分忧的农民的孩子
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在烽火连天的二战时期,人们总爱把目光投向战场——疯狂科学家们操弄核弹、导弹、毒气,不过您要是你这么听下来,好像当时科学研究的主旋律就一个词:毁灭。其实吧,在这片硝烟之外,民用领域也在悄悄孕育另一种“革命”。不是靠枪炮,而是靠试管、放大镜和一个个不起眼的实验瓶。今天我们要讲的,就是这么一位改变了世界的民用科学家——保罗·赫尔曼·穆勒。
前面那些战争科学家,不是出身贵族,就什么家里三代都是军官,穆勒不一样,人生剧本朴素得像一碗白粥。1899年,他出生在瑞士的奥尔登村,一个名副其实的农家孩子。大家知道,甭管在地球哪,也甭管什么年代,农民总是辛苦的,出身于农民家庭的孩子,往往也很小就开始从事一些农活,帮父母下地啊,干些力所能及的事情,穆勒的童年也大抵如此。
说起来,穆勒后来能走上科研之路,可他小时候的务农经历分不开。事情是这样的,他家所在的这个奥尔登村,气候舒适,土地肥沃,水源充足,光照也充分。方方面面来看,都是适合农作物生长的天选之地。
可谁能想到呢,这地方确实一不干旱,二不洪涝,偏偏虫灾很多。不知为何,奥尔登村经常遭受虫灾。上一秒,各种农作物还长势喜人,下一秒就虫子过境,从枝叶到果实,都被啃得坑坑洼洼。上一秒,村民们还沉浸在丰收的喜悦中,下一秒,就陷入了深深的痛苦与懊恼。
无论是穆勒的爸爸妈妈,还是他熟悉的叔伯阿姨们,每次聚在一起,除了聊些家长里短,就是讨论怎么应对虫灾,可是讨论来讨论去,都只能得出一个结论:市面上能买到的打虫药都试过了,都不够有效。
有没有一种药,能有效治理虫患呢?这样的早年经历,就像一颗种子,埋在了穆勒身上,而这,也成了他一生科研热情的起点。
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2.家乡再遭虫灾,穆勒立誓研发新药
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理想是丰满的,现实是骨感的。虽然穆勒脑瓜子还挺灵活,读书成绩也不错,但到底还是被家庭拖了后腿。十七岁中学毕业时,他父母翻遍钱包,也凑不够上大学的钱。一分钱难倒英雄汉,穆勒不想让家人为难,就主动放弃了上大学的梦想,走进了离家不远的路易达孚农业公司当工人。
不过,穆勒并不打算一辈子在厂里做工。工作一段时间,攒够了学费以后,他还是选择了考大学,并最终愿以偿考入了巴塞尔大学的化学专业。他十分珍惜来之不易的学习机会,除了化学之外,还特意辅修了物理学和植物学。
这专业选择,一看就是他没有忘记童年的虫灾,还惦记着要发明一种有效的杀虫剂。不过,遗憾的是,一直到大学毕业,穆勒始终没有继续研究这个课题,而是入职了诺华制药,一家大型跨国公司,至今依然是全球三大药企巨头之一。进了诺华,穆勒会迎来怎样的起飞呢?很遗憾,公司先是派他去研究植物色素和人造染料,后来又分派了人造鞣剂的任务给他,这一研究,就是整整十年的光阴。
是啊,每个人心里都有诗和远方,可填饱肚子、养家糊口,始终是最重要的。再说了,虫害问题已经持续了千百年,那么多人想要拿出有效的措施却没办法,说要研发新型杀虫剂,哪是那么容易的事情?两相权衡,穆勒只不过是做了大多数人都会做的选择。
直到1935年,一个消息传来,深深地触动了穆勒。原来,这年秋天,就在丰收的季节,故乡再次遭受了严重的虫害,无数人不得不想办法度过荒年。穆勒的妹妹写了一封家书过来,描述了家乡农民的不幸遭遇。
穆勒看了信,非常难受,夜里翻来覆去,他琢磨着,以自己现在的能力,究竟能不能找到治虫害的有效方法呢?如果自己能成功,不光能解决父老乡亲们的心腹大患,对整个世界也都是大功一件啊!
毕竟,在那个年代,各地人民都饱受害虫的困扰。不光瑞士面临着虫灾带来的粮食短缺,俄罗斯还因为虫子,爆发了史上最致命、流传最广泛的传染病之一,斑疹伤寒。还有,各国都多多少少有因疟疾死亡的人,而疟疾的传播途径往往是通过蚊子、虱子、跳蚤等等。如果能研发出有效的杀虫剂,不光能保护农业生产,也能阻断疾病的传播,实在是全球的民心所向。
终于,穆勒下定了决心,无论能否成功,都要试一试,不给自己的人生留下遗憾。就这样,他向公司打了申请,表示自己不想再研究什么染料了,想转去开发杀虫剂。公司领导一看,行啊,那你去吧。就这样,获得批准后,穆勒立即展开对害虫的研究。
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3.科研“笨小孩”,和349次失败
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在那个年代,综合考虑生产成本、大规模量产的可能性,以及杀虫的有效性等因素,唯一能选择的杀虫剂,是砷化合物。说起砷,大家可能不知道这是什么东西。不过没关系,三氧化二砷,您肯定听说过,啥?没听说过?俗名砒霜啊!
这下大家明白了吧,砷化物,毒性很强。这么一来,问题就来了——杀虫的同时,会不会把别的生物都给毒倒了?比如猫猫狗狗啊,田里的小兔子啊,甚至人?不用怀疑,肯定会。所以,当初人们使用传统杀虫药,都胆战心惊。一个不小心,就会害得家里牲畜死掉,或者自己染上疾病。
对穆勒来说,他必须要找到一种化学物质,只对昆虫起效,对农作物和哺乳动物无毒无害。要满足这样苛刻的条件,难度实在是有点高。
咱们刚开始曾说过,穆勒的家庭条件和很多同行都不同,稍微有些艰苦。其实,不仅家境不同,他们性格也很不一样。比起布劳恩、瓦特等等目标非常明确、计划非常具体的人,穆勒更像是一个“笨小孩”,他没有捕捉、解剖昆虫,观察它们的弱点在哪,而是采取了笨办法。
什么样的笨办法?穷举法。没错,说白了就是一样样试,一个个套。要知道,在杀虫剂这个领域里,根本没有什么前人经验、快捷算法可供使用,因此,穆勒必须一一尝试可能对虫类有毒的化学物质,看哪个更为适合;如果现有的毒性化合物全都没有用,他再考虑能不能自己新合成一类。
这一实验,就是整整四年的时间,从1935年秋天到1939年9月,他失败了足足349次,几乎是每四五天就要失败一次。大家想想,礼拜一找到了新的原材料,眼前一亮,兴冲冲地跑去做实验,到了礼拜五就宣告没用,这是多么大的打击呀!而且,失败了多少次?348次!
要是咱们普通人遇到这种事情,肯定没过多久就灰头土脸地放弃了,但穆勒不同,他是一个很有毅力也很轴的人,这个不行就换下一个,他就不信,把世界上所有化合物都试遍了,还是找不到有效的杀虫剂;就算他本人有生之年都找不到,以后的人按照他的思路去一一尝试,总能找到。
有时候,科学研究正需要这种愚公移山的精神。正如歌里唱的那样,“老天爱笨小孩”。终于有一天,坚持不懈的穆勒被幸运女神垂青,找到了自己梦寐以求的有效物质,实验大获成功。
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4.历经整整四年,DDT终于问世
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穆勒怎么试的呢?他的实验流程大致是这样的:选定某种有毒的化学物质,将其均匀涂抹在玻璃箱内壁上,然后把害虫放入玻璃箱中,如果害虫能正常生长、发育和繁殖,就说明这种物质无用。蝇类繁衍速度快、数量多,穆勒一般都选择苍蝇之类的作为实验对象。
为什么采用简单的实验方式呢,主要是为了尽可能逼真地模拟农民打药。大家想,谁种地会有空一只只捉害虫,再往它们体内注射杀虫剂啊?肯定是大面积喷洒,一杀一群才行啊。所以,穆勒必须找到一种接触性杀虫药,才能在现实生活中使用。
四年来,穆勒每每望向玻璃箱,都无奈地发现,害虫的生命力实在太旺盛,好像不管他怎么弄,这些虫豸总是活蹦乱跳,而如果用毒性特别大的化学物质,苍蝇确实死了,却又陷入到传统砷化合物的窘境中,也就是人接触到这类杀虫剂,也可能中毒。
在经历了三百多次失败后,一个普通的早上,穆勒正常上班,往玻璃箱的方向轻轻一瞥,精神忽然为之一振:明明他选择的新化合物只有低毒性,苍蝇却全部歪倒在箱子底,一动也不动,他连忙打开试验箱查看,发现害虫已经全部死亡。
穆勒心中不由得激动万分,很快,他又找了更多实验对象,观察新的化合物对于其它害虫是否同样有奇效。结果是肯定的,无论是马铃薯甲虫等啃食农作物的害虫,还是跳蚤、蚊子、虱子、白蛉等传播疾病、威胁健康的害虫,通通被毒死,无一例外。
这种白色、无味,看上去平平无奇的化合物究竟是什么呢?它的学名叫做双对氯苯基三氯乙烷。
1873年,来自奥地利维也纳的化学家欧马特·勤德勒发现了它。但六十余年来,科学家一直不知道它有什么作用,就连发现它的勤德勒本人,都一直没有重视过,也没有用它做过什么实验。大概没人会想到,多年后的一个笨小孩,会把它跟杀虫关联起来,并做出了举世瞩目的成就。
不过,穆勒并不是全靠运气庇佑、白嫖前人成果的科学家,要知道,最开始的双对氯苯基三氯乙烷生产成本非常高,用在实验箱里当然没问题,但要是想大规模供应农户,根本就是不可能的。因此,穆勒必须想出针对性的办法,用现在流行的话来说,就是“把价格给家人们打下来”。
究竟要怎么把价格打下来呢?肯定是先在实验室里调配,看看合成流程能否简化,再去生产车间现场,跟企业家、工人聊一聊,看看如何用常见的制作工艺量产新型杀虫剂。
寻找有效物质的过程漫长,是因为毫无头绪,必须一个个去试,说句实在话,跟大海捞针没什么区别,能不能捞到,什么时候捞到,全看运气;但确认了什么物质有效之后,再将它从实验室搬到工厂,过程就简单许多,因为目标明确,不用走弯路。
咱们说穆勒是笨小孩,只是形容思路和行为方式,可不是真说人家笨啊。事实上,他非常聪慧博学,用了大约半年的时间,就成功解决了生产成本过高的难题。对于改进后合成简单、价格低廉还便于储存的化合物,穆勒大笔一挥,起了个更加简单也更加响亮的名字,就是后世大名鼎鼎的DDT。
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5.DDT上市售卖,瞬间火爆全球
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DDT,这名字,我估计很多中年的听众朋友非常熟悉,至少小时候听说过。在当时。全世界人都对它有一个共识:只要使用了DDT,庄稼就难以被毁坏,人也能少被虱子跳蚤叮咬。对那个年代的人来说,说DDT是一剂神药,一点儿也不为过。
之前说过,穆勒毕业后就入职了一家大型药企诺华,不用说,如今他发明了DDT,诺华自然近水楼头先得月,获得了DDT的专利和生产销售权限。1940年3月,专利审批通过;1942年,以DDT为主要成分的杀虫剂正式登上历史舞台,开始上市售卖。
在那个年代,DDT堪称降维打击,只要是害虫,基本上都能灭杀干净,对人体还无毒无害,比传统的杀虫药高了不知道多少个档次。刚一上市,就受到了各国人民的热烈欢迎。
不难想象这样一幅场景:面对销售员天花乱坠的推销,一个农民将信将疑地买回这款新药,回家以后,试着把它往田地里一喷,结果,第二天就惊喜地看到,原本嗡嗡直叫的各种害虫都跟醉了酒一样,死得一片一片的。
惊不惊喜?意不意外?是不是会奔走相告?一传十、十传百,DDT的名声就这样打响,所有人都知道,简单一喷,半年无虫,收成保住,烦恼全无。
而且,使用时间久了,农民们还发现,DDT的优点不止杀虫效率高这一点,还有什么?正如我们刚才说过的,传统杀虫药多为砷酸铅、砷酸钙等砷化合物,传统农药则多为尼古丁硫酸盐、汞的二氯化物等等,都有一个共同特征,那就是毒性过大,不分敌我地攻击。
没错,使用传统农药的话,粮食必须多浸泡清洗一段时间,如果直接吃下去,人很容易中毒。但DDT则不然——即使是刚喷洒完DDT的农作物,人直接吃下去,都不会中毒。
这款新型杀虫剂在农业上的用处,已经足够让它和它的发明者载入史册。不过,DDT的用处还远远不止如此。刚刚我们讲过,蚊虱跳蚤等是许多疾病的传播者,而DDT正是这些害虫的克星。
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6.荣获诺贝尔医学奖的非生理学家
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DDT的杀虫效果有多好,看长期订购它的客户名单就知道——以英美为首的各国政府都高度赞扬DDT,还把它列为军队供应物资之一。那位说,这不是给农作物开发的杀虫剂吗?军队为什么也采购?
大家想啊,军队在外训练时,士兵们是不是要经常去森林、草地?这些地方是不是虫类聚集?回到军营里休息时,人员密集,是不是也容易生跳蚤之类的?在这样的环境下,传染病本来就容易传播。再加上当时战争频发,士兵如果受了伤,抵抗力下降,就更容易挺不过去。在战场上为国牺牲还可以说是大义,可要是被小小的虫子害死,岂非太过冤枉?所以,很多士兵都会直接往衣服上甚至是身上喷洒DDT,以防害虫叮咬。
据统计,在第二次世界大战中,这种做法大约挽救了数百万人的性命。因此,DDT与青霉素、原子弹一起,被誉为第二次世界大战时期的三大发明。
战后,DDT继续得到广泛的应用。在它的帮助下,印度疟疾感染人数从上世纪40年代中的7500万人猛然降至60年代初的5万人;希腊疟疾的感染人数也从100多万人降低到几乎0人。
如果说医生被称作白衣天使,是因为他们尽力挽救人的生命,那么,穆勒的发明,是把数以百万计的人,从疟疾、霍乱等疾病的折磨中拯救出来,活人无数,他的功绩简直无法衡量。有些国家甚至把他视为全民英雄。
也难怪,穆勒会不无骄傲地表示:“无数聪明的化学家想找出比DDT更好的杀虫剂,可他们都失败了。”
这样的世界级神药,这样的大功德,不得个奖,有点说不过去吧?不错,在DDT展现出奇效之后,诺贝尔奖委员会向穆勒投来了青眼。1948年,穆勒因DDT的巨大价值,被授予了诺贝尔生理学或医学奖。
要知道,有史以来,荣获这个奖项的伟大人物,全都是学习钻研生理学或医学专业多年。穆勒,是第一个获此殊荣的外行人。
委员会给穆勒的颁奖词这样写道:“保罗·穆勒先生利用DDT杀虫剂防止了疟疾的传播,不仅是一项革命性的成就,更意味着DDT毒杀虫方法的广泛运用将在未来的医学发展中扮演着重要角色。”
作为神药的发明者,诺贝尔奖得主,穆勒风光无限。在诺华制药的地位水涨船高。1961年,62岁的穆勒光荣退休,买下了一个水果农场。每天和家人一起在农场里散散步、拍拍照,日子过得宁静而祥和。
可就在这时一本书横空出世,让DDT的名声来了个两极反转。这本书,就是环保领域最负盛名的著作之一——《寂静的春天》。
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7.DDT引发环境污染,全球迎来“寂静的春天”
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1962年,美国著名海洋生物学家、科普作家蕾切尔·卡逊出版了《寂静的春天》一书,详细讲述了农药对人类生存环境的危害。这其中,就有DDT。
不是说DDT是对人体无毒无害的有效杀虫吗?怎么如今居然摇身一变,成了生态环境的大敌?这是因为,有些时候,危害不是一朝一夕能看出来的,而是缓慢积累的,当药剂的使用量或使用时长积累到一定程度,才会集中爆发出问题。
DDT有哪些问题呢?其实很多。
一来,它没有选择性,意思就是说,它无法针对性地杀死害虫,而是一视同仁地杀灭所有节肢动物,包括很多对人类有益的昆虫,比方说蜜蜂等等。如果啃食庄稼的害虫死绝了,为农作物授粉的益虫也死绝了,那发明DDT又有什么用处呢?
二来,它在低浓度下确实无毒,但它的化学结构十分稳定,无法由自然直接降解,而是会长时间存在,并且能够随食物链积累,积累速度还特别快。比方说,DDT使用后被冲入湖水中,此时的浓度只有百万分之三pm。人如果直接喝水,当然没事;但是,经过了鱼吃水草虾米、鸟再吃鱼的食物链后,鸟类体中的DDT含量就可以达到25pm,毒性转瞬间增加了近一千万倍!
想想看,牛羊吃喷了药的牧草,人再吃牛羊肉;鸡鸭鹅吃被药过的虫子,人再吃鸡鸭鹅肉……在我们体内的DDT,又会积累到什么量级呢?再说了,人又不是一辈子只吃一餐,DDT还没法通过正常循环代谢出去,会停留在我们的脂肪细胞里。天长日久的,会带来什么样的后果?
它会破坏人体内分泌,带来生殖能力下降的严重后果。无论是女性的月经还是男性的精子,都会被它影响,有的孕期妇女甚至可能因此流产。听了这话,您还认为DDT是旷世神药吗?还支持它的使用吗?
可能有些朋友会质疑,虽说这些年来,金山银山不如绿水青山的概念已经深入人心,但是像什么煤矿啊、大型化工厂之类,都是开了几十年,才渐渐发现弊端,DDT才上市十来年,还是民用的,问题不应该那么多、那么严重吧?
其实不然,要知道,DDT商业化的时间虽然不长,但用量实在是太大了,全世界人民好不容易找到一个有效的杀虫剂,还不就可着劲儿地用?想想看,全球范围内,足足喷洒了百万吨量级的DDT!这要是还不出事,简直没天理了。
《寂静的春天》刚一出版,便掀起了讨论热潮。原来,DDT并非万能,也不像大家想象得那样温和无害。事实上,过量使用DDT,已经逐渐给人类开始带来灾难!
这个结论,让世人震惊,也给穆勒带来了不小的打击。要知道,穆勒自小在田野间长大,老了又购置农场,种菜养花,过得挺接地气。显而易见,他并不是个追名逐利的人,而是个真心热爱生活、热爱自然的人。
就这么一个人,以为自己造福了苍生,临了却发现,自己搞出来的东西竟然把这片他热爱的土地给害了。这打击得有多大啊。3年后,1965年,穆勒突发疾病,不幸逝世。临死前,还逃不过良心的谴责。
说回到DDT。随着生态环境领域的关注者、倡导者日渐增多,还爆发了数次大规模游行,1972年,美国率先全面禁用DDT,欧洲各国也纷纷效仿。就连穆勒的老家瑞士,嘴硬撑了一阵,也扛不住压力,最后还是乖乖点了头。
2001年,122个国家签了《斯德哥尔摩公约》,禁止使用DDT等12种持久性有机污染物。咱们中国,也在2009年正式宣布停用。虽说动作慢了些,但好歹总算是迈出了这正确的一步。
你看,这就是科学的两面性:一边是诺奖、掌声、奇迹般的成功,另一边却可能藏着代价、隐患,甚至悔恨。DDT的故事也告诫我们,在一项发明的长期结果没有得到验证的情况下,贸然把它捧上神坛,将有多危险。
好了。三项发明改变了整个人类的命运——原子弹我们已经讲过了,今天是DDT。那剩下的青霉素呢?它可是救了无数条命。那位发明人,是个什么样的人?他又有什么奇妙的故事呢?
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特约撰稿人Special Contributor
LXJ,北京大学财政学学士、税务硕士
关于本书 About the book
他们是时代的天之骄子,也是历史的“问题少年”。他们是实验室的“孤胆英雄”,亦或是与世界格格不入的“异类天才”。他们用脑洞改变世界,也让世界为之付出惨痛代价。
在本系列中,我们将带你回到那些充满冒险精神的岁月,走进那些骇人听闻却又真实存在的科学实验。这里没有光环加身的完美英雄,只有在理想与风险中挣扎的“疯狂”求索者。他们每一次的突破,都像在悬崖边纵身一跃,创造“新奇迹”的同时,也让人类文明走向未知的险境。而当技术与欲望交织,带来的究竟是人类的新纪元,还是末日的钟声呢?