互动科普

通过传统的社会交往发现的药用植物是潜在的治疗药物之重要来源。

1785年，一位英国医生William Withering报导：吃了毛地黄(一种长茎，开紫色或白色钟形花朵的，叶可作强心剂用的植物)的干叶子可以减轻浮肿。(现在知道这种浮肿是由于心脏泵血不足而引起的的体液积累。)Withering把这一事先未料到的药源的发现归功于他得到的信息。他写道：“有人告诉我在Shropshire有位老妇人长期以来一直掌握着利用毛地黄属(Diaitalis)的一个种——毛地黄的秘诀，她有时能治愈正规医生未能治好的病人”。

从那时起，毛地黄就一直被用来治疗心脏病患者。现在全世界每年对数十万人开出的药方中都有毛地黄的两种成分。即异羟基毛地黄，萎苷和毛地黄毒苷。实际上，这些葡萄糖苷现在正被用来治疗危险的心律不齐症——快速心房纤维性颤动的药喝的。看到毛地黄的重要作用，我们毫不怀疑，《科学美国人》的许多读者之所以能活到1994年正是因为“Withering研究了Shropshire的一位老妇人”的神秘疗法。

人们在10年前也许只会把这件事看成是一则历史上的轶闻而几乎不会把它和当代的药物开发联系在一起。直到80年代中期大多数制药厂商在探索新药方面都不研究民间对植物的利用。但是现在已经开始转而意识到传统医学中利用的植物能成为新药的来源。

意识到这一点的部分原困在于人数很少，但正在日益增多种族植物学家，即研究人们如何利用植物的科研人员最近的一些新发现。世界各边远地区的土著人进行的植物药用性的野外考察工作和可以确定采集的植物是否具有生物学效应的精确的检验技术相结合，促进了利用药用植物制造生物活性分子的开发工作。其中有些分子可望用来治疗包括艾滋病和癌症在内的许多疾病。

在美国，药物开发过程是一项长期而又艰巨的工作，必须保证投放到市场上去的治疗用药既有效又安全。因此需要花费多年的时间才能使一种物质变成市售的药物。但是毫无疑问，10年内将投放几种种族植物学研究开发出的新药。我们不能断言，未来的大多数药物都将通过这一途径获得，但是我们将看到，这种方法有许多优点。

直到50年代，几乎所有的医药研究人员都偏重于把维管植物当成药源。显花植物和蕨类植物(不同于微生物和真菌)已经产生了大约120种市售的药物，约占北美每年开出的全部配方的25％。其中有许多药现在是在实验室里合成的，但是仍有一些药是从植物中分离到的。大部分是在研究当地对植物的利用情况后开的。

例如，在美国有时还在使用的治疗高血压用的利血平是科研人员分析了印度民间传统的草药疗法后从藤本植物蛇根木(Rauvolfiaserpentina)的根里分离到的。另外还可以举出阿斯匹灵、鸦片制剂毛果云香碱(治疗青光眼和口腔干燥症状用)以及两种治癌药——长春新碱和长春花碱。现在仍在用长春花(Catharanthus roseus)提取的长春新碱和长春花碱，它们自60年代以来一直被用来治疗儿童白血病和亨廷顿氏舞蹈病。

植物一直是丰富的药源，因为它们能产生许许多多生物活性分子，其中大部分都可能起到防噬食或防感染的化学作用。尽管如此，到70年代末，有几种原因使制药业对利用植物作药源的兴趣大大地减弱了。生活在土壤里的易于收集和培养的微生物和真菌被证明是五光十色的抗生素的来源。合成化学和分子生物学的进展提供了在实验室里设计药物的新方法。在发现了长春新碱和长春花碱以后几乎再也没有发现过什么重要的药用植物。鉴于这些情况，许多医药公司干脆停止从高等植物里寻找有治疗作用的化合物了。

尽管70年代末和80年代初的局面是令人沮丧的，但是有几个科学家小组仍然各自前往世界各区，在那里进行种族植物学研究以寻找新的药物。其中有些科研人员，如乌普萨拉大学的Gunnar Samuelson和Lars Bohlin曾经是著名的瑞典种族植物学家Finn Sandberg的学生。许多美国的科研人员从卓越的种族植物学家，哈佛大学的Richard Evans Schultes那里得到了很多启示。

我们两人就属于此列。当我们70年代末在哈佛大学读研究生时,Schultes就鼓励我们继续研究世界各边远地区里植物的传统用途。Balick在他的博士论文里扩展了Schultes在亚马逊地区的先驱性种族植物学研究。与此同时，在读研究生的几年里一直在萨摩亚群岛当摩门教传教士的Cox又回到南太平洋地区去研究雨林的生态和萨摩亚人对植物的利用情况。我们在获得博士学位后，继续全力以赴地研究草药。这项研究是在文化背景和地理位置极不相同的地区——中美洲(Balick)和波利尼西亚（Cox)进行的。我们两人和当地和民间医生一起进行了大量的调査研究。

种族植物学方法实际上是可以用来选择供药物研究用植物的几种方法之一。据估计，全球大约有265,000种显花植物，其中在其化学组分和医疗价值方面被研究得详尽的还不到0.5%。在财政资源有限的这个领域里不可能研究其余的每一种植物的生物活性，需要一种收集标本的新策略。

例如，科研人员可以在某个生物多样性丰富的区域里随机收集植物标本。遗憾的是，利用随机采集法发现新药的可能性较少，紫杉酚是特殊的例外。1992年，食品和药物管理局批准从太平洋紫杉树（Taxusbrevifolia）提取的紫杉酚为卵巢癌的治疗用药。1994年，又批准可用这种药治疗已对其他治疗法不起反应的转移性乳腺癌。紫杉酚是在实施“随机筛选计划”的过程中被发现的。负责“植物筛选计划”的国家癌症研究所从1960年起一直在时紧时松地实施着这项计划。(现在，全国癌症研究所已雇佣了几位收集植物的专家。他们不仅检验植物标本的抗癌作用，而且检验它们对艾滋病的病原体——人类免疫缺陷病毒HIV的抑制作用。)

还有一些包括种包括种族植物学方法在内的收集植物的方法，其目标性更明确。研究人员通过植物遗传学调查,选择已知能产生有用成分的植物的近缘种。他们再通过生态学调查，选出生长在特定环境中的植物或另一些其特征表明所产生的分子能对动物起某种作用的植物。例如，收集标本的人可能把注意力集中在那些看来能免受昆虫噬食的植物。没有受到昆虫噬食的植物表明这种植物也许能产生有毒的化学物质。许多对昆虫有毒的化学物质对人体也会显示其生物活性。这意味着这类植物也许具有某种治疗作用。

最后，种族植物学方法表明，土著人对植物的利用情况能够提供有关这些植物生物活性的大量线索。例如，如果全国癌症研究所或一些医药公司的同事要求我们集中力量收集可能作HIV治疗用药的植物，那么我们将专门注意哪些植物是用来治疗我们所知的由病毒引起的疾病的。我们还会注意有毒效的植物。以前就已经发现像箭毒这种喷矢枪用的毒物含有能作麻醉的成分。

药物开发史表明，种族植物学方法是植物调查法中最有效的一种方法，而且最近的一些发现也证明了这一观点。有些数据是由Cox和他的学生Rebe Sperry以及乌普萨拉大学的Bohlin Mervi Tuominen一起收集的。这个研究小组发现，萨摩亚群岛的民间医生们所利用的植物中有86％在各种试验中都有明显的生物学活性。Balick和伯利兹Ix Chel热带研究基金会的Rosita Arvigo发现被伯利兹的一位民间医生Don Elijio Panti看成是最有疗效的那些植物的粗提取液在初步的实验室检验中显示的抗HIV活性比随机收集的植物强四倍。

但是，我们必须指出，几乎没有哪一种在实验室试验里显示了活性的化合物会变成新药。有些被证明原来和现有的药剂相同(甚至疗效更差)；而另一些则会被证明作为市售药品来说毒性太大。尽管如此，通过生试验来证明其活性是新药开发过程中必须走的第一步。

种族植物学家怎样选择他们所要研究的社会群体的呢?研究人员有各的标准。因为并非所有的医药文化对有显性药效的植物的利用情况都是相同的，所以我们两人把重点放在具有下列三个特点的社会群体上。

第一，这个社会群体必须居住在一个在植物地理学上极具多样性的地区，如热带雨林。这种多样性明显地增加了可收集到的植物种数，因此更有可能找到具有可利用的药效分子的植物。

第二，这个社会群体必须已经在这个地区生活了许多代。长期居住在一个地方的群体有足够的机会去开发利用当地的植被。根据这一要求，最好选择已经在澳大利亚居住了几千年的土著居民而不选择欧洲来的移民。

第三，这些医疗文化必须具有民间医生的知识代代相传(通常是师父传徒弟)的传统。如果某种特点的植物几千年来一直被用来治疗某种疫病，那么它所产生的信息就相当于进行大规模临床实验后获得的信息。根据对植物物种的这种长期而反复的利用情况，既可以鉴别出最有疗效的药用植物，也可以鉴别出作药用而毒性过大的植物。

遵循上述标准，我们特别注意记录民间医生们各自特有的信息，即其所在群体中的其他人不一定拥有的那些知识。土著社会群体中的许多人都能识别一些人所共知的药用植物，就像许多欧洲人都知道芦荟能治烧伤一样。但是只有民间医生知道选择最好的植物去治疗严重的或非一般的疾病(如黄热病)。

另外有一些种族植物学家，特别是加利福尼亚大学伯克利分校的Brent Berlinl,华盛顿大学的Walter H.Lewis和Memory Elvin—Lewis喜欢去研究许多村民都用的植物。这种方法叫做“共识法”。它所依据的前提是，有高度疗效的植物一旦被认识变会迅速传遍整个社会群体。我们集中精力搜罗秘传的信息，因为许多民间医生不再收徒弟了。这些民间医生一死，他们秘不传人的知识就可能永远消失，而那些广为人知的植物学知识则会长久地流传。

值得注意的是，民间医生的实践说明他们往往既是什么病都治，又能专治某些病。在伯利兹，民间医生能为其村民和周围地区的居民提供初级医疗服务，但往往又有其独特的专长。Ladyville的Hortense Robinson擅长接生和医治妇女和儿童的疾病。兰奇托的Andrew Ramcharan专门治疗毒蛇多的那些地区的蛇咬伤。这类民间医生拥有的知识可能特别值得注意。在萨摩亚群岛，大多数民间医生都是女的。她们都有草药方面的专门识。只有接骨医生是男的。草药医生通常利用100多种显花植物和蕨类植物。我们寻找民间医生的主要方法是请居民指明他们在有病时通常去求助哪些人。发现了当地的民间医生，我们就费尽心机地去向他们和部落的领袖们说明我们的工作任务。这个过程类似于在临床试验中征求有见地的意见。如果西方的研究人员既通晓植物学又通晓人类学，而且很了解他们访问的那个社会群体，那么这种会见就会进行将很顺利。如果被访问的民间医生很愿意教我们，那么我们就会逗留几个星期，几个月甚至几年，留心地观察他们指出那些植物的特性和用途。在进行这种野外作业过程中，我们努力使自己的生活和当地的求医者一样，而且通常要学习当地的语言。

当我们在民间医生的指导下选定了我们想要收集的植物后，就每种采集1公斤(大约2磅)。(在采集前，我们总要先征得民间医生、村落的头领、土地拥有者以及政府的同意。)只要有可能，我们总是和当地的科研人员或学生合作。每种植物我们保存4-5个标本作为“可靠的”即对照用的样本。把这些标本压平、干燥并小心地贴上标签。标签上标明种名和俗名、用途及再次确定植物产地时所需的方位。最后把这些样本存放在世界几个地方的植物标本室(收藏植物标本的地方)以供其他植物学家参考。

然后，我们制备好其余的材料以便运到我们的实验室去。我们通常使这些植物干燥或把它们贮存在含水酒精里。以后在实验室里，我们或我们的同事通常把这些植物浸泡在各种溶剂里，从中提取各类分子。下一步，我们去掉溶剂，把取得的无溶剂提取物(有时就把植物标本)之类交由另外一些大学、政府机构或制药厂里工作的合作者们去筛选。

在60年代，许多潜在药物的标准筛选检验法是把试验物质注入啮齿动物体内后静观被试动物是否得病：是结果很好呢，还是其行为和健康出现某些变化?因此筛选试验费时费钱而且不精确。30年后的今天，生物试验变得快多了(通常是自动化的)而且更加专门化了。在全国癌症研究所里，只要一点点材料就可以快速测出其对多达60余种人肿瘤细胞的护御能力。另外还有许多试验方法可以检验提取物能否影响某一种在作为发病基础的生化反应中起作用的酶。例如，探索艾滋病疗法的科研人员可以鉴定这些提取物能否抑制细胞里反转录酶的活性。反转录酶是由HIV的遗传物质编码的，是HIV病毒粒子复制所必需的。

当某种提取物在生物试验中显示出明显的生物活性后，我们就和当地的合作者重返原产地再采集大量的原始植物。采集量通常达50—100公斤。化学工作者需要用它们分离出可产生上述活性的分子并确定(用光谱分析法)其结构。只需要用极少量植物材料的新检验技术也许不再需要这样来回折腾了。

一旦鉴定出分子结构，研究人员就把它和已知的化学物质比较。如果这种分离到的分子是新的或者虽然早巳被发现但一直未被当成潜在的药物来研究，那就要把它作为潜在的药物来进一步分析。在另一些情况下，是把它当作一种合成物来检验：这就是说，研究人员是否能够确定怎样构成这种物质以及能否用很合理的成本去这样做。还有一些情况是，把这种分子作为经改变后可产生某些所需要的活性的原材料。一种分离到的分子或一种合成物确实因某种理由不能作药，发现这种分子也可能指出一些以前没有考虑过的治病方法。

研究人员在确定某种受测试的分子具有显著的活性(也被认为是一种重要的化舍物)后的就要像对待某他潜在的药物一样地进行评估。研究人员研究这种化合物的特性，如对特定靶分子的结合强度以及它对细胞的毒性。如果通过了这些试验，公司或政府机构就可决定投入为使其进入市场所需的资金(大约2亿美元)。到了那时，它就成了候用药物。为了把这种候用药物送上药房的货架，还必须在另外的实验室分析和临床试验中证明其价值。

从80年代初以来，一直在进行严格的种族植物学野外调查工作，迄今为止已开发出了许多主要的化合物。其中有一些已被确定为候用药物，而少数几种则最终将会被送上药房的货架。找们不能肯定主要的化合物或候用药物的确切数量，因为大多数制药厂商不会去讨论尚处于初期开发阶段的产物。但是我们确实知道，经过种族植物学研究取得的许多主要化合物都显示出了很强的抗病毒、抗真菌或抗癌作用——这些都是药库中急需的。

加利福尼亚州南旧金山的Shaman Pharmaceuticals制药公司开发出了两种已到临床试验阶段的候用药。这两种药的有效成分都是从生长在中、南美洲的植物中提取到的。一种配方可望用来抗呼吸器官的病毒。第二种可能被专门用来治疗由单纯性疱疹病毒引起的感染。

供药系统中另一种令人振奋的药剂是一种叫做prostratin的抗病毒化台物。prostratin的发现可以作为药物开发过程的一个很好的典型例子。1984年Cox在萨摩亚群岛时，几个民间医生告诉他，他们让病人服用一种调制的药汁来治疗黄热病。这种药汁是把雨林树垂头同花(Homalanthus nutans)的木材磨成粉放在水里浸泡成的。Cox把收集到的标本带到美国，在那里制备了冻干的可溶解提取物。由于当时人们有不同的看法，所以没有一家公司对他的样品作临床分析。

值得庆幸的是，全国癌症研究所的Michael Boyd和Gordon Cragg同意测试这种提取物。这种提取物在试管里显示了强烈的抗HIV活性。当时在全国癌症研究所工作的药剂师J0hnH．CardellinaⅡ和JohnBeutler发现这活性成分是一种叫做proatratin的化学物质。大家是知道这种化学物质的，但是从未把它当成一种药物来研究过，因为它是一种大戟二萜醇(一类能促进肿瘤发育的化学物质)。

最初，因为担心proatratin有促进肿瘤生长的作用，全国癌症研究所减少了对它的兴趣。但是Cox争辩说，如果这种特殊的大戟二萜醇能刺激癌的生长，那么它的致癌性在萨摩亚群岛就应该显示出来了，而当地民间医生却一直在使用它。这说明它是安全的。全国癌症研究所的一位细胞生物学家Peter Blumberg用小鼠检验了这种药的致癌作用后发现，出乎他的同事们的意料之外的是，这种药尽管激活了参与肿瘤形成的一种酶(蛋白激酶C)，但是没有促进肿瘤形成。现在，全国癌症研究所正在争取制药公司授权他们把proatratin作为候选药物来研究。

通过Cox的种族植物学研究而被鉴定的另一种化台物可以突出地说明许多民间医生所具备知识的惊人的精确性。萨摩西群岛的草药医生把当地的一种树——杂色刺桐(Erythrinavariegata)的树皮敷在皮肤上治疗炎症。他们在描述这种树的时候，坚持认为该地区只有两类杂色刺桐有疗效。当Kenilsworth，N．J．的Schering Corpotion公司的Vinod Hegd和Mahe shatel领导的一个研究小组鉴定树皮试样对在发炎中起作用的一种酶(磷脂酶A2)的抑制作用时，果然发现这些民间医生的说法完全正确。只有杂色刺桐的一个变种的树皮显示了抗炎症的活性。这个研究小组从这种树皮里分离到的活性成分是一种叫做黄酮烷(flavanone)的化学物质。Schering公司和Ithaca，N．Y．的Phyton Camlytic公司正在把它作为专用的抗炎药进行研究。

在泰国，由纽约植物园的HansT．Beck和当时在位于孟买的皇家森林局工作的Weerachai Nanakorn领导的一个研究小组从民间医生那里了解到姜黄属的一个种Curcumacomosa的根能减轻胃痛和消化道的其他疾病。Rahway，N．J．的Merck＆Co．公司的Tannis Jurgens和同事们从这种植物的根里分离到了一种能杀死胃里寄生性蠕虫的新的化合物。现在正在把这种化合物当作治疗寄生虫病的潜在药物来研究。在秘鲁Walter和lMemory，Elvin Lewis得到了印第安人用来促使伤口愈合的树液样品。这种树液里的有效成分叫塔斯品碱(taspine)。现正在用动物以试验它的伤口愈合作用。动物试验如果成功，就可能接着进行人体试验。

医药公司、大学以及西方的科学家们从传统的社会群体中的民间医生那里得到信息并因此有可能获得经济利益。这引出了一个严重的问题，即怎样保护民间医生及其所在的社会群体的利益?我们清楚地知道和我们一起工作的民间医生们提供了知识丰富的指导性意见：事实上，我们也把他们看成是“同事”、“指导者”、“老师”，而不是“提供信息的人”。正因为当地曲居民积极地参与了我们的研究计划，所以我们认为他们有资格像其他研究人员一样享有同样的知识产权。因此，我们要尽一切努力去保护些权利。

就以prostratin为例，全国癌症研究所和Cox在那里当教授的布里格姆·扬大学保证，这种药的专利权税的相当大一部分将归还给萨摩亚群岛的居民。所有从事新药研究的种族植物学工作者实际上都为他们所研究的那个社会群体作了类似的安排。事实上，族种植物学的调查研究现在正在扩大，正式的准则正在制定。

对于许多和社会群体来说，保护其周围的森林比得到钱更重要。因此，许多研究人员都尽力保护他们所调查地区的雨林。康乃尔大学的Thomas Eisner帮助说服Merck＆Co.公司投资一百万美元以保护准备调查而最终要保护西哥斯达黎加的一部分雨林。对该公司的回报是，它能够研究从哥斯达黎加国家公园和其他动植物中提取到的化学物质。

现在正在用犹他州普罗沃Seacology基金会(由Cox协助创办的一个组织)提供的资金建立四个由村庄所有和村庄管理的面积达64000英亩的保护区。这些保护区包括Faleahpo雨林保护区(生产prostratin的植物就是在那里首次采集到的)。在美属萨摩亚的美国领地里，cox参加了建立美国第50个国家公园的工作。国会下令，这个公园将允许并鼓励萨摩亚的民间医生们以保护性方式继续利用各种药用植物。所谓保护性方式是指必须保证随时可以采集到这类植物。

IxChel热带研究基金会的Bali-Ck和Arvigo以及他们的同事Gregory Shropshire，还有伯利兹传统民间医生协会的Leopoldo Romero最近帮助建立了世界第一个种族植物学森林保护区。建立这个保护区的目的保证供应供当地利用的药用植物。这个保护区叫做Terra Nova雨林保护区，是由Yalbak地区几达6000英亩的森林组成的，由传统民间医生协会管理。这个保护区的建立不仅为了提供必需的药用植物，而且也为了教会年轻人怎样利用这些植物。研究人员还将和民间医生们合作想出一些办法来保证保护性地收割这些药用植物。

种族植物学研究尽管取得了以上一些明显的成果。但是仍然不可能始终成为商业性药物开发计划的主要力量。种族植物学的应用受到限制的原因是缺乏受过严格培训的，有时间在世界边远地区进行长期艰苦的野外工作的种族植物学工作者。此外，许多药物研究工作的资助者仍然把种族植物学方法成是原始的，不科学的，不值得重视的。

但是通过种族植物学方法能够找到令人鼓舞的药用主要化合物。这一点提示我们，至少在不久的将来，这种方法在药物开发工作中起的作用将愈来愈大。理解这项工作的价值的人实际上是在和时间赛跑。在萨摩亚，最先引导Cox发现了prostratin的两位民间医生Epenesa Mauiigoaoa和Mariana LiLO已在1993年去世。积累了医学智慧的一代人也随之消亡。种族植物学工作者能够收集到剩下的许多知识，但是只有立即加强这方面的研究力量才行。使人发愁的是，有关各种植物的知识看来消失得比森林本身还快。

                                  [颂平 译  赵裕卿 校]