物种日历:获诺奖的青蒿素不来自青蒿 只是挥发性物质之一

黄花蒿[hāo]这个名字,听起来平淡无奇。它本是长在房前屋后的杂草,是一种时时在人们眼前晃来晃去,却又不会被关注到的植物——直到2015年,屠呦呦先生获得诺贝尔奖

就在身边却很难引起人注意的黄花蒿。图片:Kristian Peters / wikimedia

以月亮女神之名

黄花蒿(Artemisia annua),是菊科蒿属家族的成员。蒿属就是俗称的“蒿子”,全球共有400多种,绝大多数分布在北温带地区。

1753年,动植物分类学鼻祖、双名法的正式确立者林奈(Carl von Linné)在《植物种志》(Species Plantarum)中发表蒿属(Artemisia)时,也发表了黄花蒿这个名字。

他老人家最喜欢用欧洲神话里众神之名来命名动植物,蒿属也是如此,“Artemisia”来自希腊神话中的月亮与狩猎女神——阿耳忒弥斯(Artemis)。至于他为什么把高贵女神的名字派给了不起眼的蒿草,我们不得而知,也许是蒿子散发出的芳香气味让人联想到女神吧。

阿尔忒弥斯像。图片:Marie-Lan Nguyen

此外,黄花蒿的种加词“annua”是一年生的意思,表明它是一年生草本植物。

青蒿素不来自青蒿

林奈发表黄花蒿时所依据的模式标本并没有具体产地,大体上只知道是采自当时俄国西伯利亚的某地。实际上,黄花蒿的分布相当广泛,遍及欧亚大陆、北非和北美;在中国,黄花蒿几乎产于所有省区,可以说除了戈壁等荒漠外,到处都有它的身影。

黄花蒿对生境的要求,既挑剔又不挑剔——它可以生长在路旁、荒地、村边、林缘、草地、河谷,甚至盐碱地,但同时又总呆在离人类居住区不远的地方。这一类植物被称为“伴人植物”

黄花蒿的确切来源我们不得而知,最大的可能是起源于欧亚大陆温带某处,然后随着人类的脚步,扩散到了欧洲、亚洲和北非大陆的绝大多数地区;地理大发现后,它又随着欧洲人的航行扩散到了北美(原产欧亚的荠菜也是这样传播到美洲的)。

植物学上的青蒿(A. carvifolia),其气味较淡,花季在夏季。图片:ArtemisiaLiu

后代能有十几万

黄花蒿的长相非常普通,就是一般蒿属植物的样子。《现代汉语词典》对“蒿子”这个词的解释是:“通常指花小、叶子作羽状分裂、有某种特殊气味的草本植物”。黄花蒿完全符合这个定义。

首先,它的叶片是多回羽状分裂的,裂片比较窄,而且两面光滑无毛;其次,它的植株含有多种挥发性的倍半萜内酯类(sesquiterpene lactone),因此有特殊气味,尤以叶片最为浓烈。蒿属植物的气味依种类不同而有很大差异,黄花蒿可以算是气味最浓烈的种类之一了。

黄花蒿的营养期枝叶。图片:ArtemisiaLiu

我很小的时候就认识黄花蒿,喜欢摘片叶子揉碎了闻它的“香味”。不过由于不同人的遗传差异和后天口味差异,同是黄花蒿的气味,有人认为是臭味,有人则认为是香味。因此它在民间同时有“香蒿”、“臭蒿”两个别名

春季,黄花蒿会先长出基生叶积累营养,然后再慢慢生出地上茎;在光照和温度适宜的夏季,它一点一点向上长高;到秋季时,最高的植株可以达到两米多。

春季黄花蒿的幼苗。图片:ArtemisiaLiu

黄花蒿的“花”比较小,通常为球形或椭球形,直径只有2毫米。不过准确地说,那不是花,而是花的集合——头状花序。菊科成员的花比较特殊,它们把一堆特化的小花集中在一起,浓缩成一个头状花序,比如我们熟悉的向日葵花盘就是一个大型头状花序,各种菊花也是——边缘花瓣状的是状花,用来招引昆虫;中间花蕊状的是管状花,用来结实。

一朵菊花的头状花序。大图:池田正樹 / wikimedia;小图:植物図鑑;制图:雪梨

黄花蒿也是类似的,那一朵朵小型的“花朵”实际上也是头状花序。与向日葵不同的是,它只有管状花,因为它靠风媒传粉,并不需要漂亮的舌状花来招引昆虫。

图中一个个黄色的即是黄花蒿花枝上的小头状花序,直径约2毫米。图片:Kristian Peters / wikimedia

深秋的九、十月份,是黄花蒿的繁殖季节,几乎所有主枝和侧枝上都会生出无数的小头状花序。可别小看这米粒大的花序,其中有数十朵直径仅零点几毫米的小花,就算其中只有一半能发育成果实,那么一株黄花蒿算下来也能产生十几万的后代。冬季来临时,这些细小的果实飘散到泥土中,等待明年春天的萌发——当然,只有少数幸运者能够完成萌发、开花、结果的生命周期。

秋季黄花蒿高大的花期植株。图片:ArtemisiaLiu

从田野到神坛

作为一名植物分类学者,我在野外考察和采集标本时,遇到路人询问最多的就是:“你们采的这个植物有什么用?能吃吗?能做药吗?”我通常的回答都是:“没什么用。”然后路人一脸懵逼:“没有用你采它干什么?”我只好补充道:“没有实用价值,纯粹是供科学研究用的。”

黄花蒿在伴随着人类文明的数千年里,确实没什么用,至于古医书里提到的清热、解暑、凉血、利尿、健胃、止汗、截疟等作用,也只有截疟真正变成了现实,而且是在现代医学研究和化学提取技术的条件下变成了现实。

青蒿素的化学结构式。图片:Luká? Mi?och / wikimedia

由疟原虫(Plasmodiumspp.)导致的疟疾是困扰人类已久的疾病,在历史上,光是与疟疾研究有关的诺贝尔奖就颁发了三次——1902年的英国人罗斯(Ronald Ross),1907年的法国人拉韦朗(Charles Louis Alphonse Laveran),以及对国人来说最著名的,2015年的中国药学家屠呦呦先生。“呦呦鹿鸣,食野之。我有嘉宾,德音孔昭。”因发现抗疟药青蒿素(artemisinin),屠呦呦与黄花蒿结下了不解之缘。

屠呦呦先生在瑞典卡洛琳学院。图片:Bengt Nyman / wikimedia

黄花蒿“贡献”给人类的青蒿素,正是它具有独特气味的挥发性物质之一。这种特殊气味不是典型的香味,也不是典型的臭味,它使牛羊和不少昆虫望而却步,成了黄花蒿保护自己的重要武器,而人类也极其幸运地从中得到了抗疟良药。

自问世以来,青蒿素及其衍生物成为了效果最好、见效最快的抗疟药,而之前广泛应用的奎宁(quinine,又称金鸡纳霜)则由于疟原虫抗药性的增强逐渐退出历史舞台。

美味的“蒿”亲属

除了饥荒年间不得以作为野菜之外,黄花蒿对于人类来说,作用仅限于提取青蒿素,不像同属亲戚那样有其它食用价值,比如法式料理中著名的调味料龙蒿(A. dracunculus),茎秆美味的野菜蒌蒿(A. selengensis),可以制作青团和艾饼的艾蒿(A. argyi)等。

龙蒿,干龙蒿叶常用作调味香料。图片:Thayne Tuason & KVDP / wikimedia

“蒌蒿满地芦芽短”的蒌蒿,也许是蒿属成员中最美味的一种。图片:ArtemisiaLiu

大家不要相信某些商家和网站所谓的“富含青蒿素”的艾饼,那根本不是黄花蒿制作的,主要原料仍然是普通的艾蒿。如果黄花蒿真的做成食品,那浓烈的气味可不是所有人能受得了的;就算艾饼中有青蒿素,在高温制作的过程中也早已被破坏失效了。如果真患了疟疾,那显然赶紧去医院才是正事;而如果没患疟疾,又何必吃青蒿素呢?

好好吃青团不好嘛!图片:Sue Sweeney;东方IC

青蒿素投入应用已有数十年,这种站在神坛上的“神药”也渐渐显示出了不足。和奎宁一样,部分地区(老挝、越南、柬埔寨等中南半岛国家)的疟疾治疗中已经出现了耐药性。也许在不远的将来,人类不得不寻找和研制新的抗疟药。

但无论如何,拯救了数百万人生命的黄花蒿在人类医学史上必将留下浓墨重彩的一笔。

站在历史的岔路口,即将退下神坛的黄花蒿或许会说:我只想安静地做一株杂草,生在路边,长在房前,慢慢淡出人类的视线。

路旁随意生长的黄花蒿。图片:徐晔春

本文是物种日历第4年的第313篇文章,来自物种日历作者@ArtemisiaLiu。