〔提要〕科学家发现电离辐射会以新的、未曾预料到的方式对DNA造成损害，人们担心它可能会引起比先前所认识到的范围广泛得多的疾病。

服用数量足够的砒霜会致人于死地。死亡是迅速而真实的。但对辐射而言，它所可能造成的严重后果还远远不是可预期的。你本人即使遭到低剂量辐射，在未来某一天，它也可能杀死你，或相反。对人体危害的这种随机效应，与觉察不出，而又异常神秘的实情交织在一起，所有这一切就使绝大多数人对辐射产生了极度的怀疑。流行病学家对广岛与长崎原子弹灾难中的幸存者所作的研究表明，在原子弹投下5年之后白血病患者开始死亡。对于发展成肺癌、乳腺癌、与尿道癌而言，它需要另一个15年。科学家们已经利用这些研究成果与来自其他方面的调查材料去呼吁将来自核电站的辐射减少到这样的水平，即他们预言，由这一辐射水准而导致疾病所引起的可能死亡率，会保持为某个逐渐消失的微小数字。目前，为国际上所接受的水准是：公众中的某一成员在一年之中所遭受的辐射不应超过1毫西弗特（1 millisievert）。然而，尽管有这些防护措施，人们对核辐射与核工业的怀疑仍继续存在着。现在，辐射生物学家们断定，公众的观点可能一直是完全正确的。他们已经发现一种为先前所未知的损害方式，通过这种方式辐射会破坏肝脏细胞。他们说，辐射所可能导致的疾病范围，要比流行病学调查预言的广泛得多，即便一年当中所接受辐射的数量低于1毫西弗特，也是有害的。并且，作为一种必然的结局，数千人将面临早期死亡。最不能令人容忍的是，为千百万人习以为常的接受下来的小剂鼋辐射会损害人的基因库，这种损害会涉及未来数代人。“这是一个令人惊恐的概念。”牛津郡哈韦尔医学研究委员会埃里克 · 赖特说，“我们现在有迹象表明，这种损害可能正在发生。”传统的知识宣称，当电离辐射袭击肝细胞时会产生三种可能后果：（1）细胞未受到损害；（2）细胞被杀死；（3）细胞幸存下来，但它的DNA受到了损害。如果受损的DNA未得到细胞修理酶的修补，细胞分裂后这种损害就会传递给子细胞。细胞是否受损，取决于它们的类型及其基因，如果造成损害的话，它将导致细胞不可控制的生长，最终会引起癌症。然而，引起人们关注的是，赖特——医学研究委员会辐射与基因组稳定小组实验血液学负责人——进一步发现了细胞受损的第四种可能性。他指出，辐射也可能使细胞在瞬间受到损害，而这一损害仅在细胞分裂数次后才能被觉察到。他将这种损害方式称作：“辐射诱发基因组不稳定性。”不稳定性的最终结果，是使染色体遭到破坏或畸变，使基因产生突变，以及使细胞早期死亡。来自世界范围的研究表明，这种基因组不稳定性，可由中子、X-射线、伽马射线与阿尔法射线辐射而产生。在实验室，于两周内使细胞经过12次分裂后，就足以使受到辐射细胞后代30%的染色体产生缺陷。“我认为这种现象已得到确认，”赖特说。“毫无疑问，基因组不稳定性是暴露于辐射中的真正后果。”

脆弱的细胞

在人体内部，这一受损过程可能包含着更多的东西。通常在人的一生中会经历10¹⁶细胞分裂，大部分分裂发生于童年与青春期。然而，骨髓——它能使血液保持为红血球与白血球细胞所充满——中的干细胞，与肠及皮肤细胞一样，直到成年期仍继续分裂。对于老鼠，情况也如此。成年雄鼠，通过细胞分裂，精子也不断地产生出来。在这些事例中，由辐射诱发基因组不稳定性的可能性，当在最坏的情况下出现，其后果也最严重。赖特、穆尼拉 · 卞齐姆及其同事们于1992年宣布了对基因组不稳定性的发现。他们将取自老鼠骨髓的干细胞暴露于钚-238之下，使它们接受剂量约为0.5戈瑞（grays）的阿尔法射线辐射。它相当于一单个α粒子贯穿一个细胞，是细胞所能接受的最低剂量的辐射。细胞在佩特里细菌培养皿中保存了11天，直至它们分裂10~13次为止，每个细胞所产生子细胞数目介于10000~100000之间。赖特发现，与未遭受辐射细胞的后代相比，接受辐射细胞后代中所包含的畸变染色体的数目要多出2.5倍。在写给《自然》杂志的信中，他推断说，“相对生物学效率”——为低水平辐射对人体所可能造成危害的一种量度——对于能发射出α粒子的同位素而言是“无限期有效的”。1994年，赖特用取自4个人体的干细胞重复了这一实验。经过10~15次分裂后，由鉴定发现，其中两人的后代细胞中有25%的细胞染色体遭到破坏或发生畸变。而取自另外两人的细胞则没有显示出导致其基因组不稳定的现象，这可能意味着，某些人携带的基因拥有抵抗这种类型损害的能力，赖特解释说。

增长着的证据

目前，世界上至少有6个其他实验室也得到了类似的结果。例如，瑞典斯德哥尔摩特雷弗尔 · 卡罗利斯卡学院勃 · 兰伯特表明，X-射线能够对接受辐射人淋巴细胞后代的染色体造成损害。美国加尔维斯顿得克萨斯大学罗伯特 · 乌尔里克发现，中子与伽马射线能导致人体乳房细胞染色体发生畸变。1996年来自美国国家航空与航天局及意大利那不勒斯大学的研究人员在意大利报告说，当人体暴露于X-射线与a粒子辐射之中时，它们会使皮肤细胞后代的染色体发生畸变。他们推断说，基因组不稳定性能决定晚期基因的作用，因面对空间飞行任务进行风险评价时应给予更仔细的考虑。人们对所有使用于实验室中生长出的细胞进行的研究提出了非难，因为在活体动物中，也可能出现某些不同的情况。不过，至少有两个实验室暗示，辐射在ViVD中也诱发了基因组不稳定性。在1989年进行的一项研究——可惜，迄今为止，它一直未受到人们的关注，德国埃森大学克里斯琴 · 斯特雷费尔将老鼠受精卵暴露于X-射线辐射之下。实验表明，取自发育中胎儿的皮肤细胞与取自未遭受辐射胎儿的皮肤细胞相比，前者包含有更多的畸变染色体。此外，1996年，赖特与他的医学研究委员会的同事们对取自雄性老鼠骨髄的干细胞进行了辐照，然后将它们移植到雌性老鼠体内（移植的干细胞及其后代仅有一个Y染色体，故很容易将它们与雌性老鼠的细胞辨识开）。研究人员直到一年后从雄性老鼠细胞系中还检查出“持续的染色体不稳定性”。近来，赖特对他的一种怀疑，即某些人携带的基因使他们易于感染基因组不稳定性，进行了验证。结果表明，某些种类老鼠与其他老鼠相比更容易感染基因组不稳定性。在一次实验中，他将取自三个种类老鼠的骨髓细胞暴露于辐射之下，其中两个种类的子细胞显示了更多的染色体畸变——与剩下的第三个种类的子细胞相比。赖特与其他辐射生物学家目前正在探索诱发基因组不稳定性的机制。在一次实验中赖特发现，在接受过辐射的细胞中，其反应自由基水平异常的高。目前，已有足够的证据表明，自由基水平的升高会导致染色体受损，由此赖特认为，这些化学物质在数代细胞中的集结，可能是导致基因组不稳定性的根本原因。世界卫生组织一位老资格放射科学家肯特 · 贝弗斯托克与世界卫生组织一起提出一种不同的理论。他认为，辐射会损害一个DNA修补酶的一个基因。DNA并不是一个静态分子，而是时刻变化着的，修补酶会不断地割掉受损部分，藉此弥补它们。如果辐射阻挡了这些修补酶中的某一个去完成这一工作，一个随之而来的错误可能是不适当的修补。当细胞分裂时，它的后代将继承这一有缺陷的DNA连同其受损的修补酶，该修补酶将进一步作出有残缺的修补，等等，将缺陷堆积到后代之中。“最后的结果是如此严重，全部DNA均遭到破坏，于是你获得了基因组不稳定性，”贝弗斯托克说，在这点上，即要求所有形式的DNA均遭到辐射损害，问题变得相同，但为什么这种损害能导致疾病呢？为解决这一疑难问题所做的工作大部分集中于癌症方面，并且科学家们相信，某些基因可能是关键。例如，如果一个能促进细胞分裂的基因遭到损害，那么，细胞可能会分裂，再分裂。其他可能的受损基因还有许多，例如P53，通常它能控制癌症的发展。如果一个人P53的两个副本遭到损害，那么，就很可能生长出一个肿瘤。所有这些均暗示，对同一个复杂的难题，可以用不同部位DNA的受损来解释。贝弗斯托克将鉴别生物学机制上的难题同长途汽车旅行作了对比。“你可能知道一辆汽车从格拉斯哥出发开往剑桥，”他说，“但是两地之间可能存在着为数众多的不同路线，”尽管在我们对导致基因组不稳定性的理解中存在着漏洞，赖特还是感到我们对这一令人烦恼的开端已经知道得足够多了。他相信除了癌症，例如白血病之外，基因组不稳定性还可能导致范围广泛的其他种类疾病的少量增加。它们包括胎儿的发育缺陷——例如，肢体变形及腭裂——与脑失调，例如阿尔茨海默氏症、帕金森氏症和运动神经疾病。但是，他强调说，这些还仅仅是疑问，尚未得到实验验证。对于诱发基因组不稳定性所需辐射的数量是极少的。赖特所在的医学研究委员会辐射与基因稳定性小组领导人达德利 · 古德黑德争辩说，一单个阿尔法粒子足够损害一个细胞并加大患病危险。因而那些仅受到一个钚原子辐射的人，正处于临界范围，他们很可能于早期死去。“它与俄罗斯轮盘赌非常相像，”古德黑德说。赖特与古德黑德所担心的不只这一点。1995年11月，来自世界各地的放射生物学家与卫生专家于芬兰赫尔辛基举行了一次有关“由公共辐射所诱发的基因组不稳定性”专题讨论会。他们引用了26个有关该专题的研究成果，他们说，成果表明，目前采纳的有关生物辐射影响的准则应予以改写。“基因组不稳定性使我们对有关辐射损害细胞与产生突变的思考方法发生了改变，”波士顿哈佛公共卫生学院放射生物学教授杰克 · 利特尔说，他出席了讨论会。1996年，讨论会的参与者向世界卫生组织提出一个报告，尽管没有公布，但《新科学家》得到了它的副本。报告暗示，在导致癌症的过程中，基因组不稳定性是一个早期的关键事件。它指出，因遗传失调而患有范可尼贫血症的人会发展成染色体畸变，与我们在辐射诱发的基因组不稳定性中看到的染色体畸变相同，并且，在范可尼贫血症患者中，有15%发展成白血病。在用于解释与癌症不相同的疾病时，基因组不稳定性也是一种“似乎可能的机制”，报告说。“看起来很可能是这样，即如果基因组不稳定性导致对健康产生影响，那么这些影响将不会是特异性的，它可能会涉及到胎儿发育缺陷、癌症、遗传性疾病，加速老化以及作为这种非特异性影响表现的免疫功能的丧失。”对于确定这些疾病的发生率与暴露于辐射中两者之间的关系而言，流行病学是“无能力”的。报告说，因为就这些人来说，他们只患有任何一种单一疾病的可能性是非常少的。贝弗斯托克——赫尔辛基专题讨论会的主要组织者之一——与赖特确信，全世界应更谨慎地对待低剂量辐射。如果基因组不稳定性正在引起不可预见的疾病，如果某些人在遗传上恰好易于感染这些疾病，那么规章制定系统就应开始注意修订有关条款。目前用于防护人体的测量手段，赖特与贝弗斯托克争议说，是很难令人信服的。为了检验人体不能接受比1毫西弗特/年更多的辐射这一想法，英国农业、渔业与食品部对居民中的“关键群体”进行了检测，因为他们独特的生活方式很可能接受来自核电站的最高剂量的辐射。坎布里亚郡拉菲尔德联合企业在英国一直有着最大剂量的放射性辐射，它将放射性气体排入大气，将放射性液体排人爱尔兰海。关键群体涉及爱尔兰海上渔夫、食用海草的居民，以及停泊在遭受污染的坎布里亚港湾游艇上的居民。

散布骇人消息的人

对“关键群体”所作的基本假定是，他们之中的每个人对于辐射的防护都是同等脆弱的，并且对健康的可能影响完全取决于辐射水平。但是，如果关键群体中不包括对基因组不稳定性在遗传上易于接受的人，那么该系统对于所需的“安全”辐射水平就会作出过高的估计。当这些人暴露于辐射中时，其辐射剂量能使他们受到损害。所以，这些人或者已经死亡，或者经历了来自塞拉菲尔德、核武器试验场、切尔诺贝利核泄漏事件以及来自医用X-射线和建筑物中的氡等所释放的辐射，他们所接受的这些辐射要比任何人敢于承认的数量都大得多。英国国家辐射防护局把具有上述观点的科学家看作是“违反科学的散布骇人消息的人”。防护局辐射影响部首脑罗杰 · 考克斯并没有阻止他的同事们穿过塞拉菲尔德联合企业的公路，而医学研究委员会已经发现，穿过公路时接受辐照细胞的后代产生了基因组不稳定性变化。但是，他不同意辐射对健康很可能产生任何影响这一说法。在这里基础科学是没有问题的，认为辐射会诱发基因组不稳定性只是他们（指赖特等人）作出的解释而已，考克斯争辩说。他认为，目前还没有证据表明基因组不稳定性会导致癌症或其他疾病，也没有研究表明这些疾病与基因组不稳定性之间有任何联系。此外，有关的任何诱发机制亦缺乏有力证据。即使基因组不稳定性导致了疾病发生率的增加，它也已为目前的安全限制标准所考虑到。“对所遭受的辐射危险，在某些方面我们确实有着认真的怀疑”，他说。特别值得提出的是考克斯对由基因组不稳定性会导致范围广泛疾病的微小增加这一暗示不予理会，因为他认为，“它们统统是推测”。尽管他承认，这样的一种影响不可能完全排除，但他争辩说，即使这种影响存在，它也必然很小并处于流行病学调查的统计噪音内。“对广岛与长崎的核灾难后果有着严密的医学监测，”他说。“如果辐射对健康的任何方面确实产生了严重后果的话，那么人们对此会感到意外，但人们并没有监测到这一后果。”赖特承认，对基因组不稳定性会导致癌症这一疑虑，目前还没有得到证据。但他争辩说，对那些不切题的分析过程而言，它们对于证实基因组不稳定性会导致癌症是“非常靠不住的”。考克斯没有意识到，他说，基因组的不稳定性效应——即在广泛范围内疾病发生率的微小增加——可能非常自然的逃脱了流行病学调查的关注。赖特也怀疑，只根据对原子弹幸存者的调查研究结果去理解基因组不稳定性是否中肯。要知道，将对暴露于大剂量、急性辐射中的一群人的调查研究结果外推到长期接受小剂量辐射的一群人可能是不妥当的。两种辐射过程可能会涉及到两种不同的机制，如果情况确实如此，那么，进一步的学习就变得非常重要。作为这种推论的代替品，赖特说，英国国家辐射防护局给出的防护措施规章与评论，与“世界各地的一切事物均不符合”。赖特最为担忧的是，基因组不稳定性可能摧残未来数代人。他与来自曼彻斯特克里斯蒂医院从事癌症研究的帕特森学会成员洛德 · 布莱恩合作进行了一项研究，其成果不久将发表，将首次给出了清晰的实验证据：鼹鼠的基因组不稳定性可传给它后代的精子。洛德发现，暴露于a辐射中雄鼠的幼仔，它们骨髄细胞的染色体会发生畸变，这种畸变很可能与基因组不稳定性相关联。1990年，英国南安普顿大学拉特 · 马丁 · 加德纳提出一种理论认为，其父辈曾暴露于塞拉福德核联合企业辐射中的子女，患有白血病的危险性较高——与通常的白血病发生率相比较。洛德的发现支持了曾遭到非议的加德纳理论。赖特与贝弗斯托克担心，他们的实验结果有可能延伸到白血病患者之外的广泛范围：目前世界上数百万人正暴露于低剂量辐射之下，他们的DNA所遭到的损害可能遗传给后代子女，而这些子女又将损害遗传给下一代，因而人的基因库可能会永远被污染。此外，赖特与贝弗斯托克争辩说，并不存在逻辑上的理由可以说明，为什么这种损害会仅限于电离辐射。1997年9月都柏林工艺学院卡梅尔 · 马瑟西尔在图卢兹与牛津举行的会议上说，暴露于低水平镉与镍辐射之中人体的后代细胞也出现了高细胞死亡率这一特征，而此举正是基因组不稳定性的表现。实验还表明，存在于烟草、受污染的空气或杀虫剂中的化学物质也能导致基因组不稳定性。这些观点对工作于辐射防护领域的科学家们——他们认为现有的防护措施是足够的——产生了刺激。赖特与贝弗斯托克认为，防护规章的改变将是缓慢的，因为对有关基因组不稳定性生物学知识的学习还仅仅是开始。但是，在此期间他们两人已经身体力行，要将暴露于辐射之中的机会减至最小。贝弗斯托克拒绝牙科X-射线辐射，他认为此举在医疗上并不是必需的。赖特也避免医用X-射线，除非他的牙医或医生使他确信，它们是必需的。他甚至也不食用产自爱尔兰海的鱼，因为他担心爱尔兰海已遭到塞拉福尔福核联合企业的钚污染。

[New Scientist，1997年10月11日]