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第三章
DNA断裂:大自然如何阅读和误读DNA?

1945年8月6日,20世纪最不幸的人经历了一个很幸运的开局。山口疆在广岛的三菱总部附近下了公共汽车,发现自己忘带印章——日本的上班族用印章蘸红泥盖在文件上。这个小失误让他心烦,因为来回公寓要花很长时间,但那天应该没有什么事情能真正影响到他的心情。他刚为三菱公司设计好了一艘5 000吨的油船,公司终于要在第二天让他回到日本西南部的家,与妻子和襁褓中的儿子团聚。战争打乱了他的生活,但到了8月7日,一切将会恢复正常。

山口在公寓门口脱鞋的时候,年长的房东突然抓住了他,拉他去喝茶。他很难拒绝这些孤独的人,这场意外的应酬又耽搁了不少时间。之后他穿好鞋子,拿着印章,匆忙地出发了,他上了一辆有轨电车,在公司附近下了车。他路过了一块土豆地,听到高空传来的敌军轰炸机的嗡嗡声。他只能看到一个小黑点从飞机肚子里掉下来。当时是上午8点15分。

许多幸存者都记得那次奇怪的延迟。不同于普通炸弹的那种闪光同时加爆炸,这枚炸弹无声地闪烁、膨胀,然后变得越来越热。山口离爆炸中心很近,所以没有等太久。他曾接受过空袭战术训练,所以他趴在地上,捂住眼睛,用大拇指堵住耳朵。半秒钟的“光浴”后传来了一声咆哮,随之而来的是冲击波。过了一会儿,山口感觉身下不知怎么刮起了一阵大风,刮过他的腹部。他被抛向空中,飞了一小会儿就摔在地上,失去了知觉。

也许只过了几秒钟,也许过了一个小时,他醒来时发现城市一片漆黑。蘑菇云吸走了成吨的灰尘和灰烬,附近枯萎的土豆叶子上冒着小圈的火。他的皮肤也感觉灼热,喝完茶之后,他把衬衫袖子卷了起来,所以前臂被严重灼伤。他站起来,摇摇晃晃地穿过土豆地,每走几步就要停下来休息一次,踉踉跄跄地路过了其他被烧伤、正在流血的和被撕裂的遇难者。出于一种奇怪的使命感,他要向三菱公司报告这件事。他发现了一堆瓦砾,上面有零星的火苗,里面还有很多死去的同事——他很幸运地迟到了。他茫然地往前走,几个小时过去了。他从破裂的管道中喝水,在紧急救助站吃了一块饼干,然后就吐了。那天晚上,他睡在海滩上一艘翻倒的船下面。他的左臂当时完全暴露在巨大的白色闪光之下,现在已经变黑了。

在被烧焦的皮肤下面,山口疆的DNA一直在护理着更严重的损伤。广岛原子弹释放了大量加强版的X射线,叫“γ射线”(还有其他的放射性物质)。和大多数放射性物质一样,这些射线有选择地破坏DNA,猛击DNA分子和附近的水分子,使电子像被击断的牙齿一样飞出去。突然失去电子的DNA会形成自由基,这种高度活跃的原子会破坏化学键。连锁反应开始了:自由基进一步分裂DNA,有时还会撕碎染色体。

到20世纪40年代中期,科学家开始理解为什么DNA的破碎或断裂会造成细胞内的巨大破坏。首先,纽约的科学家提供了强有力的证据,证明基因由DNA构成。这颠覆了人们关于蛋白质遗传的一贯信念。但是,另一项研究显示,DNA和蛋白质仍然有一种特殊的关系:DNA制造蛋白质,每个DNA基因都储存着一种蛋白质配方。换句话说,基因的工作是制造蛋白质,这是它创造性状的方法。

把这两种观点结合起来,就可以解释放射性的危害。破坏DNA,就扰乱了基因;扰乱基因,就阻止了蛋白质的生产;阻止蛋白质的生产,就杀死了细胞。科学家没有立刻解决这个问题——关键的“一个基因/一种蛋白质”论文发表在广岛爆炸前几天,但他们已知的事实足以让他们畏惧核武器。1946年,赫尔曼·马勒获得了诺贝尔奖,当时他向《纽约时报》预言,如果原子弹幸存者“能预见1 000年后的结果……他们可能会觉得现在被炸死是更加幸运的”。

虽然马勒很悲观,但山口疆很想活下来,为了他的家人。对这场战争,他的感情很复杂——最初是反对,战争开始后又支持,然后在日本陷入困境时又转向反对,因为他担心日本会被敌军占领,敌军会伤害他的妻儿(如果是这样,他可能会考虑给他们服用过量安眠药,让他们免受伤害)。在广岛发生爆炸后的几个小时,他渴望回到他们身边,因此,听说有火车离开广岛,他鼓起勇气,决定找一辆火车。

广岛由许多岛屿组成,要到达火车站,必须渡过一条河。所有的桥梁要么倒塌,要么被焚毁,所以他打起精神,开始穿越堵在河上的末日般的“尸体桥”,从熔化的腿和脸上缓慢挪过去。但“桥”上有一个无法跨越的缺口,他不得不折返。再往上游走,他发现了一座铁路高架桥,上面有一根完好无损的钢梁,跨距为50码(1码=0.914 4米)。他爬上去,穿过铁索,然后下来。他挤过车站的人群,瘫倒在火车座椅上。仿佛奇迹一般,火车很快就开动了,他得救了。火车会开一整夜,他终于要回家了,回到位于长崎的家。

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驻扎在广岛的物理学家可能会指出,γ射线可以在1/10 15 秒内摧毁山口疆的DNA。对化学家来说,最有趣的部分——自由基如何侵蚀DNA——在1毫秒后就停止了。细胞生物学家可能需要等几个小时,然后研究细胞如何修补撕裂的DNA。医生可以在一周内给出辐射病——头痛、呕吐、内出血、皮肤脱落、贫血——的诊断。遗传学家最需要耐心,幸存者的基因损伤直到几年,甚至几十年后才表现出来。在一种诡异的巧合中,科学家试图拼凑出基因起作用和失效的方式——仿佛在为DNA的毁灭做冗长的连续报道。

回顾起来会觉得非常笃定,但20世纪40年代的那些DNA和蛋白质实验只让部分科学家相信DNA是遗传媒介。1952年,病毒学家阿弗雷德·赫希(Alfred Hershey)和玛莎·蔡斯(Martha Chase)给出了当时最好的证据。他们知道,病毒通过注入遗传物质来“劫持”细胞。因为他们研究的病毒只有DNA和蛋白质,所以两者中必有其一是基因。两人用放射性硫和放射性磷标记病毒,然后把病毒释放在细胞上。蛋白质含有硫而不含磷,所以如果基因是蛋白质,那么感染后的细胞中应该有放射性硫。但是,当赫希和蔡斯过滤掉被感染的细胞,发现只剩下放射性磷:只注入了DNA。

1952年4月,赫希和蔡斯发表了这些结果,他们在论文的结尾呼吁要谨慎行事:“从目前的实验不应该得出其他化学推论。”是的,没有错。世界各地所有仍在研究蛋白质遗传的科学家都应该把自己的研究冲入水槽,开始研究DNA。一场理解DNA结构的激烈竞赛开始了。仅仅一年后,1953年4月,英国剑桥大学的两名笨拙的科学家弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森(沃森曾是赫尔曼·马勒的学生)使“双螺旋”一词声名远扬。

沃森和克里克的双螺旋是两条非常长的DNA链互相缠绕形成的右手螺旋(把你的右手拇指指向天花板,DNA沿着手指的方向逆时针向上扭转)。每条DNA链由两条主链组成,成对的碱基连接着主链,碱基像拼图一样组合起来——有棱角的A和T,有曲线的C和G。沃森和克里克的重要观点是,由于这种互补的A和T、C和G碱基对,一条DNA链可以作为复制出另一条DNA链的模板。因此,如果一边的碱基是CCGAGT,那么另一边的碱基肯定是GGCTCA。这是一个非常简单的系统,细胞每秒可以复制数百个DNA碱基。

然而,无论说得多么天花乱坠,双螺旋并没有解释DNA在实际中如何制造蛋白质,毕竟这才是最重要的部分。要理解这一过程,科学家必须仔细研究DNA的化学表亲——RNA。RNA与DNA很相似,但它是单链的,链上的字母T由字母U(尿嘧啶)代替。生物化学家注意到RNA,是因为当细胞开始制造蛋白质时,RNA的浓度会急剧上升。但是,当他们在细胞周围寻找RNA时,却发现它们像濒危鸟类一样难以捉摸,科学家只能匆匆瞥一眼,它们就消失了。科学家耐心地做了几年实验,想确定究竟发生了什么——细胞是如何将DNA字母串转化成RNA指令,又如何将RNA指令转化为蛋白质的?

首先,细胞将DNA“转录”(transcribe)成RNA,这个过程类似于DNA的复制,其中一条链充当模板。因此,上文提到的DNA序列CCGAGT将变成RNA序列GGCUCA(T替换成U)。复制完成后,这条RNA链就会离开细胞核的范围,进入特殊的蛋白质构建装置,核糖体(ribosome)。这些RNA把信息从一个地方带到另一个地方,因此被称为“信使RNA”(mRNA)。

蛋白质的构建,或者说蛋白质的“翻译”,从核糖体开始。一旦mRNA到达,核糖体就会在接近末端的地方抓住它,并暴露出字母串的3个字母,也就是“三联体”(triplet)。在上面的例子中,暴露的是GGC。此时出现了第二种RNA,叫作“转运RNA”(tRNA)。每个tRNA都有两个关键部分:一个是拖在后面的氨基酸分子(它要转运的“货物”),另一个是桅顶一样伸出“船头”的RNA三联体。对于mRNA暴露出来的三联体,多个tRNA会试图与之连接,但只有一个具有互补碱基的tRNA会连接成功,比如GGC三联体需要的是带CCG的tRNA。连接完成之后,核糖体会卸载它的氨基酸“货物”。

这时,tRNA离开,mRNA向下移动3个点,并重复上述过程。另一个三联体被暴露出来,携带另一个氨基酸的tRNA与之连接,又一个氨基酸就位了。最终,经过多次迭代,该过程产生了一串氨基酸,这就是蛋白质。因为每个RNA三联体恰好连接一个氨基酸,所以信息(应该)完美地从DNA到RNA,再到蛋白质。地球上的所有生物都有相同的过程。无论是豚鼠、青蛙、郁金香、黏菌、酵母,还是美国国会议员,注入相同的DNA都会得到相同的氨基酸链。所以在1958年,弗朗西斯·克里克将“DNA→RNA→蛋白质”的过程推崇为分子生物学的“中心法则”(Central Dogma) (1) 就不足为奇了。

然而,克里克的中心法则并不能完全解释蛋白质的结构。首先,有4个DNA字母,就可能有64种不同的三联体(4×4×4=64)。然而,这些三联体在我们体内只编码了20种氨基酸,为什么?

1954年,物理学家乔治·伽莫夫(George Gamow)成立了“RNA领带俱乐部”,部分就是为了解决这个问题。物理学家从事生物学听起来很奇怪——白天,伽莫夫研究的是放射性和宇宙大爆炸,但其他“投机的”物理学家也加入了这个俱乐部,比如理查德·费曼(Richard Feynman)。RNA不仅是智力上的挑战,它也让许多参与制造原子弹的物理学家感到震惊。似乎物理学在毁灭生命,而生物学在恢复生命。总的来说,RNA领带俱乐部的花名册上有24位物理学家和生物学家——20种氨基酸对应20位正式成员,4种碱基对应4位荣誉成员。沃森和克里克也位列其中,沃森的代号是“乐观主义者”,克里克的代号是“悲观主义者”。每个成员都戴着一条价值4美元的定制绿色羊毛领带,领带上绣着RNA链,由洛杉矶的一家男装店制作。俱乐部的文具上都印着“要么行动,要么死亡,要么放弃”。

虽然人才济济,但最终这个俱乐部在历史上显得很愚蠢。物理学家经常被极其复杂的问题吸引,在人们意识到“DNA→RNA→蛋白质”的过程有多么简单之前,某些对物理学感兴趣的成员(比如物理学博士克里克)就已经投身DNA和RNA的研究。他们特别关注DNA如何存储指令,无论出于何种原因,他们很早就认定DNA的指令隐藏在很复杂的密码中——一种生物密码。没有什么东西比密码信息更能让男孩们感到兴奋,伽莫夫、克里克等人就像拿着Cracker Jack解码环 [19] 的10岁儿童,开始破译这个密码。他们立刻拿着铅笔和纸在桌子上涂鸦,纸一页一页地堆了起来,他们不需要做实验,而是让想象力自由驰骋。他们想出的解决办法聪明到足以让威尔·肖茨 [20] 开怀大笑——“钻石密码”“三角密码”“逗号密码”,以及许多被遗忘的其他密码。这些都是美国国家安全局用过的密码:含有可逆消息的密码,内置纠错机制的密码,通过重叠的三联体使存储密度最大化的密码。RNA男孩们特别喜欢使用回文构词的密码(CAG=ACG=GCA,等等)。这种方法很受欢迎,因为当他们消除了所有的冗余组合之后,剩下的三联体的数量正好是20。换句话说,他们似乎在20和64之间找到了联系——大自然不得不使用20种氨基酸的原因。

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RNA领带俱乐部的成员戴着绿色羊毛领带,上面用金丝绣着RNA链。从左起分别为:弗朗西斯·克里克、亚历山大·里奇(Alexander Rich)、莱斯利·E. 奥格尔(Leslie E. Orgel)和詹姆斯·沃森(图片来自亚历山大·里奇)

但事实上,这不过是一种数字命理学 [21] 。很快,严酷的生化事实就让解码者泄了气。事实证明,DNA编码20种(而非19种或21种)氨基酸并没有深刻的原因。一种特定的三联体对应一种特定的氨基酸,这也没有更深刻的原因了(许多人希望有)。整个系统都是偶然的,几十亿年前就冻结在细胞里,现在已经根深蒂固,无可取代,相当于生物学中的QWERTY键盘 [22] 。此外,RNA不使用花哨的回文构词或纠错算法,也不需要努力提高存储空间。实际上,我们的密码充满了冗余:2个、4个,甚至6个RNA三联体可以代表同一种氨基酸 [(2)] 。一些生物密码学家后来承认,当他们比较自然密码和领带俱乐部的最佳密码时,感到很恼火,进化似乎一点都不聪明。

但失望没有持续多久。DNA或RNA密码的破解最终让科学家融合了遗传学的两个独立领域——作为信息的基因和作为化学物质的基因,米歇尔和孟德尔首次珠联璧合。从某些方面来看,DNA密码很笨拙其实是件好事。花哨的密码有很好的特性,但密码越花哨,就越有可能崩溃瓦解。无论多么粗糙、多么简陋,我们的密码能做好一件事:最大限度地减少突变,从而维持生命。1945年8月,包括山口疆在内的许多人保住了性命,靠的正是这种天赋。

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8月8日清晨,疲病交加的山口疆抵达长崎,踉踉跄跄地回了家(他的家人以为他已经死了,他给妻子看他的脚,让她相信自己不是鬼,日本的传统认为鬼是没有脚的)。山口疆休息了一天,时而清醒、时而昏睡,但他还是服从命令,第二天向长崎的三菱总部报告。

他在上午11点之前到达,手臂和脸上都缠着绷带,努力让他的同事们明白核战争的威力。但他的老板表示怀疑,打断了他的话,开始斥责他,认为他的故事是编造的。“你还是个工程师,”老板大吼,“算算吧,一颗炸弹怎么可能……摧毁整个城市?”这句话成了有名的遗言。当他发表完自己预言般的言论,房间里就涌出一道白光。热量灼痛了山口疆的皮肤,他撞到船舶工程办公室的地板上。

山口疆后来回忆说:“我还以为蘑菇云从广岛一直跟着我。”

广岛有8万人遇难,长崎有超过7万人遇难。在数十万幸存的受害者中,大约有150人在两座城市附近遭遇了两次轰炸,其中有几个人被困在两个爆炸区(直径约2.4千米的强辐射圈)的重叠范围内。两次爆炸的幸存者被称为“ nijyuu hibakusha ”(原子弹双重受害者),其中一些人的故事能让石头听了都落泪(有个人在广岛的废墟中打洞,挖出了妻子发黑的头骨,堆在一个脸盆里,准备交给长崎的岳父母。他把脸盆夹在胳膊下面,艰难地沿着街道往岳父母家走去,这时早晨的空气又安静下来,天空再一次变成白色)。但在所有报道的原子弹双重受害者中,日本政府只承认了一位——山口疆。

长崎爆炸发生后不久,山口疆离开了惊慌失措的老板和同事,爬上了附近山上的瞭望塔。在另一股肮脏的阴云下,他看着满目疮痍的家乡还在缓缓燃烧,包括自己的房子。像柏油一样的放射性雨从天而降,他挣扎着下了山,感觉凶多吉少。但他找到了他的妻子久子(Hisako)和儿子克俊(Katsutoshi),他们在一个防空洞里安然无恙。

与家人重逢的喜悦很快就消散了,山口疆开始感觉更加不舒服。事实上,在接下来的一个星期,他什么都没有做,只是躺在防空洞里,像约伯 [23] 一样受苦。头发掉了,身上长出了疖子,不停地呕吐,脸变得浮肿,一只耳朵失聪,二次灼烧的皮肤剥落了,下面的肉散发着“像鲸鱼肉一样的”红光,让他感到非常刺痛。对于山口疆和在那几个月里受苦的其他人,遗传学家担心长期的痛苦会同样糟糕,因为突变会缓慢地出现。

当时,科学家对突变体的了解已经有半个世纪,但领带俱乐部和其他人对“DNA→RNA→蛋白质”过程的研究才揭示了这些突变的确切构成。大多数突变涉及“拼写错误”,即在DNA复制过程中随机替换了一个字母:例如CAG可能变成CCG。由于DNA密码的冗余,“沉默突变”(silent mutation)不会造成危害:该三联体的前面和后面需要的氨基酸是一样的,所以最终效果就相当于把“grey”(灰色的)错打成了“gray”(灰色的)。但如果CAG和CCG形成了不同的氨基酸——“错义突变”(missense mutation),就会改变蛋白质的形状,并使其失效。

更糟糕的是“无义突变”(nonsense mutation)。在制造蛋白质时,细胞会持续地将RNA翻译成氨基酸,直到遇到三个“终止”三联体中的一个(如UGA),从而终止这一过程。“无义突变”是指意外地将普通三联体变成了终止三联体,这会提前截断蛋白质,通常会产生极大的破坏(突变也可以改变终止三联体,这样蛋白质就会无限地合成)。“移码突变”(frameshift mutation)是突变中的黑曼巴蛇,不涉及拼写错误。相反,它是指一个碱基消失了,或者一个额外的碱基插进来。由于细胞以三个碱基为一组阅读RNA,插入或删除不仅会破坏本来的三联体,而且会破坏后面的所有三联体,导致一场连环灾难。

细胞通常会立刻纠正简单的拼写错误,但如果出了什么问题(确实会),这些错误就永久地固定在了DNA中。事实上,今天活着的每一个人出生时都携带着父母所缺乏的几十个突变,如果我们的每个基因只有一个副本,那么其中一些突变可能是致命的。正因为基因的两个副本分别来自父母,当一个副本出现故障时,另一个可以弥补空白。然而,所有的生物都随着年龄的增长而不断积累突变。生活在高温下的小动物受到的打击尤其严重:从分子水平上来看,热量意味着剧烈的运动,分子运动越多,DNA在复制的时候就越有可能受到撞击。幸运的是,哺乳动物相对来说比较高大,并且保持恒定的体温,但我们确实是另外一些突变的受害者。DNA中只要出现两个连续的T碱基,紫外线就能以奇怪的角度把它们融合在一起,从而使DNA弯曲。这些意外可以刺激细胞,甚至直接杀死细胞。几乎所有的动物(和植物)都有修复T-T弯曲的特殊的酶,但哺乳动物在进化过程中丢失了这些酶——这就是为什么哺乳动物会被晒伤。

除了自发突变,“诱变剂”等外部物质也会损伤DNA,少数诱变剂的危害甚至比放射性物质还要大。重复一遍:放射性γ射线会导致自由基的形成,自由基会切断DNA的磷酸盐-糖主链。科学家现在认识到,如果双螺旋中只有一条链断裂,细胞就很容易修复损伤,通常用不了1小时。细胞用分子作剪刀,剪断受损的DNA,并使酶沿着未受损的DNA链的路径运行,在每个点上添加互补的A、C、G或T。修复过程快速、简单、精确。

双链断裂比较罕见,会导致更严重的问题。许多双链断裂就像是被匆忙截掉的肢体,两端都挂着支离破碎的单链DNA。对于每条染色体,细胞中确实存在近乎双胞胎的两份副本,如果其中一条染色体发生了双链断裂,细胞可以对照着另一条染色体(希望它没有受损)进行修复。但这个过程很费力,如果细胞察觉到破坏范围比较大,需要快速修复,它们常常会在碱基对齐的地方把垂挂的两条链黏合起来(无论其他碱基是否匹配),并匆忙填充缺失的字母。错误的判断可能导致可怕的移码突变,而这一环节存在很多错误判断。相比于简单复制DNA的细胞,修复双链断裂的细胞出错的概率大约是其3 000倍。

更糟糕的是,放射性物质可以删除大段DNA。高等生物必须把它们的许多DNA打包在微小的细胞核中,以人类为例,6英尺长的DNA被压缩在直径不到0.001英寸的空间内。这种强烈的挤压通常会使DNA看起来像一卷电话线:反复地交叉和折叠很多次。如果γ射线恰好穿过并折断附近DNA的交叉点,那么此处会有多个断点。细胞并不“知道”原始的链是如何排列的(它们没有记忆),在匆忙修复的过程中,它们有时会将原本分离的链条连接在一起,这也会有效地切断并删除中间的DNA。

那么突变之后会发生什么呢?DNA严重受损的细胞会感知到麻烦,然后会自杀,而不是与故障共存。数量较少的时候,这种自我牺牲可以使身体免去麻烦,但如果太多细胞同时死亡,整个器官系统就会关闭。系统的关闭,加上严重的烧伤,在日本导致了许多人死亡,那些没有立即死亡的受害者可能觉得生不如死。有幸存者记得,他们看到有人的指甲整片脱落,就像干了的意大利贝壳面一样离开手指,还有人类大小的“木炭娃娃”倒在巷子里。有人回忆说,一个男人迈着沉重的步伐艰难前进,手里抱着一个被烧焦的、头朝下的婴儿。另一个人回忆说,一个上身赤裸的女人的乳房“像石榴一样”爆裂了。

在长崎的防空洞里,山口疆备受折磨,他脱发、易怒、发烧、半聋,几乎加入了遇难者的名单。在家人的悉心照料下,他最终挺了过来。一些伤口仍然需要绷带,愈合需要很多年。但总的来说,他用约伯的生命换来了类似参孙(拥有天生神力)的生命:疮口基本上愈合了,力量恢复了,头发也长出来了。他重新开始工作,先是在三菱,后来成了教师。

但这绝不等于毫发无损。现在,山口面临着一种更阴险、更有耐心的威胁,因为如果放射性物质没有直接杀死细胞,就会引发导致癌症的突变。这种联系可能是反直觉的,因为突变通常会伤害细胞,而肿瘤细胞会茁壮成长,以惊人的速度生长和分裂。其实,所有健康的细胞都有一种类似于发动机调速器的基因,降低细胞的转速,控制细胞的新陈代谢。如果突变使调速器失效,细胞可能无法感知到足够的损伤,因此不会杀死自己,但最终它会开始吞噬资源、扼杀周围细胞,特别是如果其他基因也受到了损伤,比如控制细胞分裂频率的基因。

广岛和长崎的许多幸存者一次性吸收的辐射剂量比一个正常人在背景辐射 [24] 中一年吸收的辐射量高100倍。幸存者离爆炸中心越近,出现在他们细胞中的缺失和突变就越多。可以预见的是,快速分裂的细胞更快地传播了DNA损伤,日本的白血病(一种由白细胞增殖导致的癌症)发病率立刻激增。白血病的流行在近10年内开始消退。但与此同时,其他癌症的发病率却在上升,包括胃癌、结肠癌、卵巢癌、肺癌、膀胱癌、甲状腺癌、乳腺癌。

对成年人来说情况很糟糕,但事实证明胎儿更容易受到伤害:子宫内的任何突变或缺失都会在他们的细胞中反复繁殖,许多不足4周的胎儿自然流产。而在1945年年底1946年年初活下来的胎儿出现了大量先天缺陷,包括小头和畸形脑(其中的残疾人,智商最高为68)。最重要的是,到20世纪40年代末,日本25万核爆炸幸存者中的许多人开始生孩子,并将受损的DNA遗传给下一代。

核爆炸幸存者生孩子是否明智,辐射专家也给不出什么建议。尽管肝癌、乳腺癌或血癌的发病率很高,但父母的癌变DNA不会遗传给孩子,因为孩子只继承精子和卵子中的DNA。当然,精子或卵子中的DNA仍然可能发生突变,而且是很可怕的突变。但没有人真正计算过广岛辐射对人类的伤害,因此科学家不得不在假设的基础上做研究。反传统的物理学家、“氢弹之父”爱德华·泰勒(Edward Teller,也是RNA领带俱乐部的成员)在很多地方提出过自己的看法,认为低剂量的辐射甚至对人类有益——众所周知,突变增加了我们的基因组。即使在不那么鲁莽的科学家中,也不是每个人都预言会出现神话般的怪物和长着两个头的婴儿。赫尔曼·马勒曾经在《纽约时报》上预言日本未来几代人的不幸,但他在意识形态上和泰勒对立,这些因素可能影响了他的评论。(2011年,一位毒理学家仔细阅读了马勒和另一名同事的已经解密的信件,并指责他们对政府撒了谎,隐瞒了低剂量放射性物质对DNA的威胁,然后操纵数据和后来的研究来掩饰自己。其他历史学家对这种解释提出过质疑。)对于高剂量的放射性物质,马勒最终放弃了他早期的可怕预测。他推断,无论多么有害,大多数突变是隐性的。父母双方在同一基因上存在缺陷的概率微乎其微。因此,至少在幸存者的孩子身上,母亲的健康基因会掩盖父亲的缺陷基因,反之亦然。

但同样,没人能保证这件事。几十年来,广岛和长崎的每个新生儿头顶都悬着一柄剑,加剧了人们成为父母的正常焦虑,山口和他的妻子久子肯定更是如此。到20世纪50年代,这对夫妻恢复了足够的活力,他们把远期预后放在一边,想生更多孩子。最开始,他们的大女儿直子(Naoko)验证了马勒的推论,没有明显的缺陷或畸形。接下来是二女儿俊子(Toshiko),她也很健康。然而,虽然出生时非常健壮,但山口的两个女儿都经历了病态的青春期和成年期。她们怀疑自己从经历了两次轰炸的父亲和一次轰炸的母亲那里继承了具有遗传缺陷的免疫系统。

然而,对于日本核爆炸幸存者的后代,长期以来关于癌症流行和先天缺陷的担忧并没有成为现实。事实上,没有大规模的研究发现明显证据来证明这些孩子有更高的患病率,甚至更高的突变率。直子和俊子很可能继承了遗传缺陷,这一点不可能排除,而且从直觉和情感上来说,这听起来很合理。但至少在绝大多数情况下,核爆的放射性坠尘不会影响下一代 (3)

甚至直接暴露在辐射下的许多人,其复原力也超过了科学家的预期。山口的儿子克俊在长崎原子弹爆炸后活了50多年,直到58岁死于癌症。久子活了更长时间,在2008年死于肝癌和肾癌,享年88岁。的确,长崎的钚弹可能导致了这两种癌症,但这么大的年纪,也很有可能因为不相关的原因而患上癌症。至于山口自己,尽管1945年在广岛和长崎经历了两次核辐射,但他多活了65年,一直到2010年,最终在93岁时死于胃癌。

相对较少的核辐射都能置其他人于死地,而山口遭遇两次辐射还能活这么久,没有人能说清楚他为什么如此特殊。山口疆没有做过基因测试(至少没做过全面的测试),即使做过,医学可能也没有足够的知识来下定论。不过,我们可以大胆而有根据地猜测。首先,他的细胞显然很擅长修复DNA,无论是单链断裂还是致命的双链断裂。他的蛋白质修补术可能更加高超,速度很快或者效率很高,或者他的修复基因的某些组合能够很好地协同工作。我们还可以这样总结:尽管他几乎无法避免一些突变,但这些突变并没有使他细胞中的关键回路失效。也许突变发生在不编码蛋白质的DNA片段上。或者,他的突变大多是“沉默突变”,即DNA三联体发生了变化,而氨基酸由于冗余没有发生变化(如果是这样的话,实际上拯救他的就是让领带俱乐部感到沮丧的DNA/RNA的笨拙密码)。最后,显然直到晚年之前,山口都使他DNA中控制潜在肿瘤的基因调速器避免受到严重损害。也许,其中一个因素或者所有因素加起来都能使他幸免。

或者,同样有可能的是,他在生物学上并没有那么特殊,也许其他许多人也能活这么久。我敢说,这也是有很小的可能性的。即使是有史以来使用过的最致命武器,那些一次性杀死数万人的武器,那些攻击并扰乱生物学本质(DNA)的物质,也没有抹去整个国家。它们也没能毒害下一代:数千名原子弹幸存者的孩子仍然活着,健康地活着。在30多亿年里,生命暴露在宇宙射线和太阳辐射之下,经历了各种各样的DNA损伤,而大自然有自我保护的措施,有修复DNA和保持DNA完整性的方法。不仅是一般化的DNA,即把信息转录成RNA再翻译成蛋白质的DNA,而且是所有的DNA,包括DNA的那些微妙的语言和数学模式,都成了科学家开始探索的目标 (4) 1cNMyk+stbN5ygc6NnaqMp4d1uwmMVK97uJVtjzUC+PxVhI0j7NjfiPLECGN178m

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