那些沒有經過化學或藥學訓練的人,可能不會意識到治療癌症到底有多難。程度幾乎——並不完全是,隻是幾乎——像是要找到一種溶劑,它既可以溶解掉左耳,又能使右耳完好無損。癌細胞與其前身正常細胞之間的差異,竟是如此地微小。
——威廉·沃格洛姆(WilliamWoglom)
生命是……一場化學事件。
——保羅·埃爾利希(PaulEhrlich)
寫於1870年的學生時代
係統性疾病需要係統性的療法,但是怎樣的係統性療法才可以治愈癌症呢?是否有一種藥物,可以像顯微外科醫生實施藥理乳房根除術一樣,在切除癌細胞的同時又可使正常組織免受傷害?憧憬著這種神奇治療術的不單是威利·梅耶,他之前曆代的醫生也曾幻想這種藥物的出現。但是怎麼可能有這樣一種藥物,可以貫穿整個身體,卻僅僅攻擊患病的器官呢?
學界將藥物能分辨它的預期攻擊標靶與其宿主的能力稱為“特異性”(specificity)。在試管中殺滅癌細胞並不很困難:在化學世界中充滿著各種有毒物質,即使極微量,也能在數分鍾內殺死癌細胞。困難的是要找到一種能選擇標靶的毒藥,它既能殺死癌細胞,又不傷害患者。不具備這種特異性的全身治療無異於一顆濫殺無辜的炸彈。梅耶知道,抗癌毒素要想變成有效的良藥,就得像一把極其靈巧的刀,可以選擇性地切除癌症部位而保全患者。
人們尋覓這種具有分辨敵我性能的係統性抗癌藥物,卻因對另一類完全不同的化學品的搜尋而加速了步伐。這故事要從殖民主義及其主要掠奪品棉花講起。在19世紀50年代中期,滿載著棉花的船隻從印度和埃及駛來,將貨物卸在英國的港口,布料加工在英國成了一項欣欣向榮的商業,足以支撐起所有的附屬產業。一個龐大的工業網絡迅速在英國中部發展起來,並向格拉斯哥(Glasgow)、蘭開夏郡(Lancashire)和曼徹斯特(Manchester)延伸擴展。紡織品出口成了英國經濟的領頭羊。從1851年到1857年間,英國印染品的出口量增長了3倍多,從每年600萬件漲到2700萬件。1784年,在英國出口總量中,棉製品僅占6%。而到了19世紀50年代,這一比例達到了頂峰——50%。
紡織工業的繁榮帶動了染色工業的興盛,但是紡織和染色這兩種工業在工藝上的步驟卻意外脫節了。染色,不同於紡織,仍是一項未工業化的行業。染料要從易腐爛的植物中提取,如從土耳其茜草根中提取褐紅色,從槐藍屬植物中提取深藍色。使用這些古老的技藝需要耐心、專業知識和不斷的觀察。用染料給織布印花(如生產廣受歡迎的印花布)更具挑戰性,需要在多個步驟中使用增稠劑、媒染劑和溶解劑,經常需要染色工花費數星期才能完成。因此,紡織業需要專業的化學家來溶解漂白劑和清潔劑,監督染料的提取,並找到加快著色的方法。因此,這種專注於紡織品染料合成、被稱為“實用化學”的新學科,很快風靡倫敦各處的技術院校。
1856年,就讀於其中一所院校的18歲學生威廉·珀金(WilliamPerkin)無意間發現了一種後被譽為“染料中的聖杯”的化學染料,它可以由最普通的化學品簡單合成。珀金在倫敦東區的公寓中搭建了一個臨時性的實驗室。實驗室隻有普通房間的一半大,狹長而局促,擺放了一張桌子和幾個存放實驗瓶的架子。他用偷運來的燒瓶加熱硝酸和苯,結果發生了出人意料的沉澱反應——試管中形成了一種化學物質,有著磨碎的淡紫羅蘭顏色。在一個沉迷於製作染料的時代,任何一種有顏色的化學物質都被視作潛在的染料。珀金將棉花放進燒瓶中輕輕一蘸,結果證明新生的化學物質會令棉花著色。此外,這種新型化學物質運用在染色中還具有不會褪色,也不易擴散的特性。珀金把它稱作苯胺紫(anilinemauve)。
珀金的發現為紡織業帶來了福音。苯胺紫便宜且不會變質,遠比植物染料容易生產和保存。並且,珀金很快發現它的母體化合物可以用作其他染料的基礎材料,是一種側鏈多樣的化學結構,可產生一係列的鮮豔色彩。到了60年代中期,在歐洲的服裝工廠裏到處都是淡紫、藍色、洋紅、碧綠、正紅、紫色等新型合成染料。1857年,不到19歲的珀金成為倫敦化學學會的一名全職研究員,也是有史以來獲此殊榮最年輕的才俊之一。
雖然苯胺紫是在英國發現的,但是染料的製造卻在德國達到了頂峰。19世紀50年代後期,德國作為一個迅速工業化的國家,一心想要在歐美紡織品市場一展宏圖。但德國不像英國,它幾乎沒有任何獲得天然染料的渠道。那時候,殖民者瘋狂掠奪土地,世界被瓜分得七零八落,瀕於殆盡。因此,德國的紡織廠必須自己開發人造染料,希望能夠重新擠進這個它們曾經營不善、幾近摒棄的行業。
在英國,染料製造很快就成為了一項錯綜複雜的化學產業。而在德國,由於受到紡織業的刺激,染色工業得到國家補貼,再由經濟增長推波助瀾,合成化學煥發出勃勃生機。1883年,德國出產的一種仿天然洋紅色的亮紅色化學染料,其年產量高達12000噸,遠遠超過倫敦珀金工廠的產量。德國化學家快速生產出了色彩更豔、品質更優、價格更便宜的化學製劑,橫掃整個歐洲的紡織工廠。到80年代中期,德國已躍升為這場化工競賽(這也預示了後來出現的更加醜惡的軍備競賽)的領跑者,成為歐洲的“染缸”。
最初,德國紡織業的化學家隻在染料工業的範疇內從事研究和製造。但隨著染料工業的大獲成功,化學家不僅合成染料和溶劑,還開始向整個新型分子的領域進軍,開發包括酚、醇、溴化物、生物堿和酰胺等自然界沒有的化學物質。到了70年代後期,德國的合成化學家創造出大量的化學分子,但他們並不知道這些分子該用於何處。“實用化學”產業幾乎成了一幅諷刺畫——為自己爭相創造出來的產品竭力尋找實際的用途。
合成化學和醫學的早期互動在很大程度上令人失望。17世紀的內科醫生基甸·哈維(GideonHarvey)曾經稱化學家是“無恥、愚昧、自負、肥胖、自命不凡的吹牛家”。這兩個學科之間一直相互輕視和憎惡。1849年,威廉·珀金在皇家學院的老師奧古斯特·霍夫曼(AugustHofmann)黯然承認了醫學和化學之間的鴻溝:“這些化合物中尚沒有一個能用在人體上。我們還不能使用它們治療疾病。”