按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！
虻脚既唤獠炕镏室宋颐翘迥诨肪乘吹难稀≈爻ぴ队跋臁�
医学研究仅仅在最近才注意到对个体细胞在产生能量过程中的功能研究，这种 能量是生命存在所办不可少的。人体内能量产生的非凡机制不仅仅对健康是个根本 问题，对整个生命也是如此。它的重要性甚至胜过了最重要的器官，因为没有正常 的和有效的产生能量的氧化作用功能，身体中的任何机能都不能发挥作用。然而许 多用于消除昆虫、啮齿动物和野草的化学药物都具有这样的特性：它们可以直接打 击氧化作用，并且破坏这一系统奇妙的功能。
使我们对细胞氧化作用能有现在这个认识的研究工作是全部生物学和生物化学 中最令人难忘的成就之一。在这一工作上取得成就的人员名册中包括着许多诺贝尔 奖金获得者。在四分之一世纪的时间内，它凭靠着一些成为它的奠基石的更早期工 作，一直在一步一步地不断前进着。现在，几乎在所有的细节方面都还有待深入。 仅仅在最近十年内，全部研究工作才形成了一个整体，这才使生物氧化作用变成了 生物学家普通知识中的一部分。然而更重要的一个事实是，在1950年之前，具有基 本训练的医学人员，甚至没有机会去实际体会这一生物氧化作用破坏所引起的变化 和危害的深刻重要性。
能量的产生并不是由任何专门化了的某一器官来完成的，而是由身体的所有细 胞来完成的。一个活的细胞就像火焰一样，通过燃烧燃料去产生生命所必需的能量。 这一比喻的诗意虽好，但精确性不足，因为细胞仅仅是在产生人体维持正常体温所 需适当热量的条件下完成它的“燃烧”的。于是，千千万万个这样温和地燃烧着的 小小火焰产生出了生命所需的能量。化学家尤金·拉宾诺维奇说：如果这些小火焰 都停止了燃烧，那么“心脏再不能跳动、植物再不能抵抗重力向上长，变形虫不再 游泳，再没有感觉能通过神经奔跑，再没有思想能在人的大脑中闪现。”在细胞中， 物质转化为能量是一个川流不息的过程，是自然界更新循环之一，真像一个轮子不 停地转动着。以葡萄糖形式存在的糖燃料一粒儿一粒儿地、一个分子一个分子地填 进了这个轮子，在循环的过程中，这些燃料分子就经历了分解和一系列细微的化学 变化。这些变化很有规律地一环扣一环地进行着，每一环节都由一种具有专业化功 能的酶支配和控制着，这种酶只干这一件事，其它什么都不管。在每一环节中部有 能量产生和废物（二氧化碳和水）排出，经过变化了的燃料分子又被输送到下一阶 段。当这一转动的轮子转够一圈时，燃料分子耗尽而进入一种新状态，在这种状态 中，它随时可与新进入的分子结合起来并重新开始这个循环。
这一过程是生命世界的奇迹之一。在这一过程中，细胞就像一个化学工厂一样 进行生产活动。这真是一个奇迹，所有发挥作用的部分都是极小的，细胞本身几乎 都十分微小，只有借助于显微镜才能看到。更为甚者，氧化作用的大部分过程是在 一个很小的空间内完成的，即在细胞内部被称为线粒体的极小颗粒内完成的。虽然 人们知道这种线粒体已有60年之久，然而它们过去、一直被看成是起着未知的、可 能不重要作用的细胞内的组分而被忽视。仅仅在本世纪五十年代，对它们的研究才 变成了一个激动人心而富有成果的科学领域；它们突然开始引起了巨大的注意，单 单在这一课题内，五年期间就出现了1000篇文章。
人类揭示了线粒体的奥秘，又一次表现出其卓越的创造才能和顽强的毅力。试 想这样一种极小的微粒， 即使通过一个放大300倍的显微镜，也难以看到；但现在 居然有这样一种技术，用这种技术能将上述微粒与其它组分分离，并单独取出它， 并对它的组分进行分析，还能确定这些组分的高度复杂的功能。这简直是难以想象 的。现在多亏有了电子显微镜，生物化学家技术提高，这项工作终于完成了。
现在已知，线粒体是一个极小的多种酶的包裹体，也是一种包括着对氧化循环 所必需的所有酶的可变组合体，这些酶精确地和有序地被安排在线粒体的壁和间隔 上。线粒体是一个“动力房”，大部分的能量产生的作用发生在这个动力房中。当 氧化作用的第一步和最初几步在细胞浆中完成之后，燃料分子就被引入线粒体。氧 化作用就在这儿，得以完成；大量的能量也就在这儿被释放出来。
如果在线粒体中氧化作用的无休止转动的轮子不是为了这一极为重要的目的而 转动的话，它就失去其全部意义了。在氧化循环每一阶段中所产生的能量通常被生 物化学家称之为ATP（三磷酸腺酐），这是一个包括有三组磷酸盐的分子。ATP之所 以能提供能量方面的作用是由于ATP能够将它的一组磷酸盐转换为另一种物质， 在 这一过程中电子来回传递随之产生了键能。这样，在一个肌肉细胞里，当一组末端 的磷酸盐被输送到收缩肌时，收缩所需的能量就产生出来了。所以产生了另外一种 循环——一种循环中的循环， 即ATP的一个分子放出一组磷酸盐仅保存二组，变成 了二磷酸盐分子ADP； 但是当这个轮子更进一步转动时，另外一个磷酸盐组又会被 结合进来，于是强有力的ATP又得以恢复。这就如同我们所使用的蓄电池一样，ATP 代表充电的电池，ADP代表放电的电池。
ATP是万物皆有的能量传递者，从微生物到人，在所有的生物体内都发现有ATP， 它为肌肉细胞提供机械能，为神经细胞提供电能。精液细胞、准备进人急剧活动状 态的受精卵（这种活动将使受精卵发展成为一只青蛙、一只鸟或一个婴儿）、能够 产生激素的细胞等，所有这一切都是由ATP提供能量的。ATP的少部分能量用在了线 粒体内部，而大部分能量立即被释放到细胞中，为细胞的其他各种活动提供能量。 在某些细胞中，线粒体的位置很有利于它们功能的发挥，因为它们的位置能够使得 能量精确地传送到需要它的各个地方。在肌肉细胞中，它们成群地环绕在收缩肌纤 维周围；在神经细胞中，它们被发现位于与其它细胞的邻接处为兴奋脉冲的传递提 供能量；在精子细胞中，它们集中在推进尾与头部连结的地方。
给ATP－ADP电池充电的过程， 就是氧化作用中的偶合过程：在这个电池中ADP 和自由态的磷酸盐组又被结合成为ATP， 这一个紧密的结合就是人们所叫作的偶合 磷酸化作用。如果这一结合变为非偶合性的，这就意味着失去了可用来供给的能量， 这时，呼吸还在进行，然而却没有能量产生，细胞变成了一个空转马达，发热而不 产生功能。那时肌肉就不能收缩了；脉冲也不能够沿着神经通道奔跑了；那时精子 也不能运动到它的目的地了；受精卵也不能将它的复杂分化和它煞费苦心的作品完 成。非偶合化的结果可能对从胚胎到人的所有的有机体都是一个真正的灾难，有时 它可能导致组织，甚至整个有机体的死亡。
非偶合化是怎样发生的呢？放射性是一个偶合作用的破坏者。有些人认为曾暴 露于放射线中的细胞的死亡就是由于偶合作用破坏造成的。不幸的是，大量的化学 物质也具有这种阻断产生能量的氧化作用的能力，而杀虫剂和除草剂都是这类化学 物质的典型代表。据我们所知，苯酚对新陈代谢具有强烈作用，它所引起的体温升 高具有潜在性的致命危险；这种情况是由非偶合作用的结果— “空转马达”所引 起的。二硝基苯酚和五氯苯酚是这类被广泛用作除草剂的化学物质的例子。在除草 剂中，另外一个偶合作用的破坏者是2·4－D。在氯化烃类中，DDT是一个已被证实 的偶合作用破坏者，如果进一步研究的话，将可能在这类物质中发现另外的破坏者。
不过非偶合作用并不是扑灭体内千百万个细胞的小火焰的唯一原因。我们已经 知道，氧化作用的每一步都是在一种特定的酶的支配和促进下进行的。当这些酶中 的任何酶— 甚至是单独的一种酶被破坏或被削弱时，细胞中的氧化循环就要停止。 不管哪种酶受到影响，其后果都是一样。处在循环中的氧化过程正象是一只转动的 轮子，如果我们将一个铁棍插入这个轮子的辐条中间，不管我们具体插在那两根辐 条之间，所造成的结果都是一样。同样的原因，如果我们破坏了在这一循环中任何 一点上起作用的一种酶，氧化作用就要停息了。那时就再没有能量产生出来，其最 终结果与非偶合作用非常相似。
许多通常用作杀虫剂的化学物质就是这种破坏氧化作用转轮的铁棍子。 DDT、 甲氧氯、马拉硫磷、吩噻嗪和各种各样的二硝基化合物都属于那些能妨碍与氧化作 用循环有关的一种或多种酶的杀虫剂，正大量使用着。它们就这样作为一种潜在作 用而出现了。它们能够阻止能量产生的整个过程，并剥夺细胞中的可用氧。这一危 害会带来大量灾害性的后果，在这儿只能提及其中很小的一部分。
实验人员仅仅依靠系统地抑制氧供应，他们就能将正常细胞转化成为癌细胞， 我们将在下一章看到这部分内容。从正在发育的胚胎的动物实验中可以看出来剥夺 细胞中的氧所造成的其它激烈后果的一些线索。由于缺氧，组织生长和器官发育的 那些有规律的过程就被破坏了；畸形和其它变态随之发生。如果人类的胚胎发生缺 氧，它就会发育成先天畸形。
存在着一些迹象说明这类灾难的增加现在正为人们所注意，虽然没有人期望发 现其全部原因。作为那个时期更加不愉快的凶兆之一是，人口统计办公室于1961年 发起了一项全国出生儿畸形填表调查，调查表上附带着一个说明，说明这个统计结 果提供了必要的事实来阐明先天畸形的发生范围和产生它们的环境。这方面的一些 研究毫无疑问大部分要涉及到测定放射性影响，不过也不应忽视许多化学药物可与 放射性产生同样的影响。人口统计办公室冷酷地预料到，将会在未来的孩子们身上 出现的一些缺陷和畸形几乎肯定是由那些渗入我们外部世界和体内世界的化学药物 所造成。
情况很可能是，关于生殖作用衰退的一些症状也是与生物氧化作用的紊乱联系 在一起的， 并且与极重要的ATP储存的耗尽有关。甚至在受精之前，卵子就需要大 量地被供给ATP， 以准备好去作出那种巨大的努力和付出巨大的能量消耗，一旦精 子进入卵子和受精作用发生后，就必须要消耗大量的能量。精子细胞是否能够到达 和进人卵子将取决于本身的ATP供应，这些ATP产生于集中在精子颈部的线粒体中。 一旦受精过程完成， 细胞的分裂就开始了，以ATP形式供给的能量将在很大程度上 决定着胚胎的发育是否能继续进行直到完成。胚胎学家研究了一些他们最容易得到 的材料——青蛙、和海胆的受精卵，发现如果ATP的含量减少到一定的极限值之下， 这些卵子即停止分裂，并很快死亡。
从胚胎学实验室到苹果树之间并非没有联系，在这些苹果树上的知更鸟窝里保 存着它的蓝绿色的全部鸟蛋，不过这些蛋冰凉地躺在那儿，生命之火闪烁了几天之 后现在已经熄灭了。另外在高高的佛罗里达松树顶部，那儿有一大堆整齐安放的树 枝和木棍，在这个窝里盛着三个大的白色的蛋，这些蛋也是冰凉而无生命的。为什 么知更鸟和鹰不去孵蛋呢？这些鸟蛋是否也像那些实验室中的青蛙卵一样仅仅由于 缺少普通的能量传递物——ATP分子而停止发育了呢？ATP缺乏的原因是不是由于下 述原因造成的呢？在亲鸟体内和那些蛋中已经贮存了一定量的农药，足以使供给能 量所依赖的氧化作用的小轮停止转动。
不必再去猜测杀虫剂是否已在鸟蛋中积累了，很明显，检查这些鸟蛋比观察哺 乳动物的卵细胞要容易一些，不管这些鸟蛋是在实验室条件下还是在野外得到的， 只要在鸟蛋中检查出这些农药， 就能够发现DDT和其它烃类有大量积累，并且浓度 很大。 在加利福尼亚州进行实验的雉蛋中含有百万分之三百四十九的DDT。在密执 安州，从死于DDT中毒的知更鸟输卵管中取出的蛋内含DDT的浓度超过百万分之二百。 由于老知更鸟中毒死亡而遗留在鸟窝中的无人关心的蛋中也含有DDT。 遭到邻近农 场使用的艾氏剂中毒的小鸡也将这些化学物质传给了它们的蛋，以母鸡进行实验， 喂以DDT，下出来的蛋含有百万分之六十五之多的DDT。
当我们知道了DDT和其它的（也许是所有的） 氯化烃通过钝化一种特定的酶或 通过破坏产生能量的偶合作用而能够中断产生能量的循环时，我们很难想像，任何 一个含有大量残毒的鸟蛋怎么能够完成其发育的复杂过程：细胞的无限多次分裂、 组织和器官的精心构成、合成最关键的物质以最后形成一个活生生的生命。所有这 一切都需要大量的能量——即需要由靠着新陈代谢循环的不断进行而产生ATP的线 粒体小囊。
没有理由去假定这些灾难性事件仅仅局限于鸟类， ATP是能量的普遍传递者， 产生ATP的新陈代谢循环无论是在鸟类或在细菌体内， 无论是在人体或老鼠体内， 它都有着同一效果。因此杀虫剂在任何生物的胚胎细胞中积累的事实将同样有害于 我们，它意味着对人类也有相当的影响。
这些化学药物进入了产生胚胎细胞的组织中也就意味着同样进入了胚胎细胞本 身。在人工控制条件下的雉、老鼠和豚鼠中，在为消灭榆树病害而喷撒过药的区域 的知更鸟中，在活跃在为消灭扒针树花蕾蠕虫而撒过药的西部森林中的鹿体内，在 各种鸟和哺乳动物的生殖器官中都已发现了杀虫剂的积累。 在一只知更鸟中，DDT 在睾丸中的含量高于体内其他任何部分； 雉也在其睾丸中积累了大量的DDT，超过 百万分之一千五百。
在实验的哺乳动物中， 可能作为这种DDT在生殖器官中积累的后果之一是观察 到了睾丸的萎缩。在甲氧氯中最露过的小老鼠，其睾丸异乎寻常的小。当一个小公 鸡被饲以DDT时， 其睾丸只有正常大小的18％，依靠睾丸激素而发育的鸡冠和垂肉 只有正常大小的三分之一。
精子本身也会受到ATP缺少的明显影响。 实验表明，雄性的精子的活动能力由 于食入二硝基苯酚而衰退，因为它破坏能量偶合机制，并不可避免地带来能量供应 减小。其它已研究过的化学物质也发现有同样作用。这些对人类可能带来影响的迹 象可以在古时候的医学报告中、 或在精子产生的衰减中、或在喷撒DDT的农业航空 喷雾器中都已被看到了。
对于作为一个整体的人类来说，比个体生命更加无限宝贵的财富是我们先天所 具有的遗传物质，这是我们联系过去和未来的纽带。通过漫长的进化时期的演变， 我们的基因不仅把我们人类造就成现在这个样子，而且将凶吉未来掌握在它们微小 的形体之内。 然而在当前， 人为因素所引起的危害已成为我们时代的一种威胁， “这是对人类文明的最后的和最大的危险”。
化学药物和放射作用又一次表现出了它们严格的而又不可避免的相似。
放射性袭击使得活体细胞遭受到各种伤害，它的正常分裂能力可能被破坏，它 的染色体结构可能被改变，或者带有遗传物质的基因可能经历被称之为“突变”的 突然变化，这种突变将使细胞在其后代中产生新的特征。如果细胞是极为敏感的， 那么这些细胞可能即刻被杀死；否则，这种细胞会在多年时间过去以后最终变成恶 性细胞。
这些放射性作用的危害结果在用大量被称为似放射性或似放射作用化学物质所 进行的实验研究中已被再现。许多被用作农药、除草剂或杀虫剂的化学物质都属于 这一类物质，它们具有破坏染色体的能力，干扰正常的细胞分裂，或者引起细胞突 变。这些对遗传物质的伤害能够导致暴露于农药的个体生物患病，也可以以其作用 影响后代。
仅仅在几十年之前，还没有人知道放射性的这些作用，也没有人知道这些化学 物质的作用；在那些日子里，原子还未曾被分离出来，可以摹仿放射作用的化学物 质几乎还没有从化学家的试管里孕育出来。然而到了1927年，得克萨斯大学动物学 教授H·J·穆勒博士发现将一个有机体暴露于X－射线中， 它就能在以后的几代中 发生突变。随着穆勒的这一发现，一个科学和医学知识的新领域就被打开了。穆勒 以后由于他的成就而获得了医学诺贝尔奖金。后来，这个世界很快就与那种引起纠 纷的灰色降尘打交道了，在这个世界上，即使不是一个科学家现在也知道放射性的 潜在危害了。
尽管很少有人注意，在四十年代初还有一个随之而来的发现。在爱丁堡大学， 卡路特·奥伯契和威廉·罗伯逊在芥子气的研究中，发现这种化学物质造成了染色 体的永久性变态，这种变态与放射性所造成的变态无法区别。用果蝇来作实验（穆 勒也曾用这种生物进行他的X－射线影响的早期研究） ，芥子气也引起了这种果蝇 的突变。这样，第一种化学致变物就被发现了。
现在与芥子气具有同样致变作用时化学物质已有了一个很长的名单，这些化学 物已知能改变动物和植物的遗传物质。为了了解化学物质为何能够改变遗传过程， 我们必须首先了解当生命处于活的细胞阶段时的基础演变。如果身体要生长，如果 生命的源流要一代一代地传下去的话，那么组成体内组织和器官的细胞就必须具有 不断增殖的能力。这种作用是借助于细胞的有丝分裂或核分化过程来完成的。在一 个即将分裂的细胞中，具有重要性的变化首先发生在细胞核内，最后扩展到整个细 胞。在细胞核内，染色体发生了奇妙地移动和分裂，以便本身排列成为老的式样， 这种老的式样可以将遗传的决定因素——基因传递给子代细胞。通过这种方式，每 一个新的细胞都将含有一整套染色体，而所有的遗传信息密码就编排在染色体中。 借助于这种方�