“达菲”的疗效是怎么证明的

10 06 2009年

    每出现一种新型疾病,国内总会有一些医生乘机吹嘘其医术、药厂乘机推销其产品,再新奇的疾病,也斗不过其祖传药方。这一次的新型流感也不例外,甚至各省、各市都推出自己的药方,似乎流感病毒也会入乡随俗。并没有任何证据证明这些药方有效:医生的宣称、患者的证词和官员的认可都不是证据。现代医学对药物采取的是“无效推定”,没有证据证明有效,就不承认其有效。这些祖传药方也就只能在国内自得其乐。如果一种药物被证明了有效,那就不会只限于一国一地,全世界都会使用。所以虽然国内有无数的祖传药方声称对新型流感有疗效,国内医院治疗时首选的药物仍然是达菲,因为它的抗流感病毒的疗效已被证实,世界公认。

    达菲的研发始于1992年年底。当时,美国加州一家生物技术小公司“吉里德科学”根据流感病毒的神经氨酸酶的分子结构,设计出能够抑制其活性的化学分子,加以人工合成,然后检验是否真能抑制流感病毒的增殖。在测试了600多种化学分子后,1995年年底,一种后来称为达菲的新化学物质被选中了。

    体外的实验证实达菲能够强烈地抑制流感病毒。但是离体实验未必能反映人体的情形。药物有可能无法被人体吸收,即使能被吸收也不一定能够发挥作用,而且还可能对人体产生不良反应。这些是无法在离体实验中观察到的。

    出于人道的考虑,不能就直接拿人来做试验,先要在动物身上做。因为不同种类的动物对药物的反应可能会不同,往往要用到两种以上的动物。研究人员分别用小鼠、大鼠和狨猴做毒性试验,又在感染了流感病毒的小鼠和雪貂身上做治疗试验,发现达菲很有效,而且没有明显的毒性。

但是动物和人的生理毕竟还是有所区别,对动物有效、毒副作用小的药物,对人体不一定如此。只有临床试验才能最终决定一种药物是否对人体有效和有何毒副作用。然而,临床试验的费用非常高,往往需要上亿美元的资金,不是小公司负担得起的。“吉里德科学”在大制药公司中寻找合作伙伴,最终和世界最大的制药公司之一瑞士罗氏达成协议。

    1997年3月11日,第一位试验对象吃下了从没有人吃过的达菲。试验的第一阶段目的主要是观察药物是否会出现急性毒副作用,以及人体对药物的吸收、代谢和排泄情况,在几十名健康人身上试验就可以了。在发现达菲能被人体很好地吸收,而且没有明显的不良反应之后,就进入了临床试验的第二阶段。

    在第二阶段,要在上百名病人身上做试验,看看药物是否有疗效,用多大的剂量会有效。但是此时是五月份,不是流感季节,找不到流感病人。研究人员不想坐等流感季节的来临。他们找来117名健康志愿者,往他们的鼻腔里塞进一团浸泡了流感病毒的棉花,让他们感染上流感。

    第二阶段通过后,开始了最关键的第三阶段临床试验,要在上千名病人身上做试验,而且必须是实际生活中的流感病人。但是靠症状很难把流感和普通感冒区分开,误诊率高达70%。要确诊就必须检测病人身上是否有流感病毒,但是等检测结果出来,病人病情已自然缓解甚至痊愈了。不过,在爆发流感的社区,一个有感冒症状的病人患流感的可能性高达70%,可以用他们来做试验。

    罗氏公司联系了世界各地300多名医生参与试验,等待1997~1998年冬季流感的来临。达菲只在流感症状出现的36小时内使用最有效,但人们一般不会在得了流感后马上就去看医生,所以虽然有这么多医生帮忙,要找到合适的试验对象仍然不容易:1997年11月底找到第一位,一直到1998年4月15日才找到第1355位也是最后一位试验对象,少于预期的数量,也只能将就了。

    但是怎么知道达菲对这些病人确实有疗效呢?一个病人吃了达菲之后,病好了,并不能就证明达菲确实有效。流感(以及许许多多疾病)不吃药也会自然好转、痊愈,在接受了“吃药”的心理暗示后,即使吃的是无药效的假药(所谓安慰剂),也会好得更快。为了排除这种情况,要把病人分成两组进行比较,一组吃达菲,一组吃外观相同的安慰剂。怎么分组很有讲究。如果由研究人员来挑选病人,就可能有意无意地把病情较轻的病人挑选入新药组,使得新药组的疗效过于显著。因此病人将进入哪一组完全由随机产生的编号来决定,而不是人为地挑选,以保证两组的病人有相似的情况。

    为了排除心理暗示的影响,不能让病人知道他分在哪一组。而且,医生、研究人员也不能知道病人的分组情况(所谓双盲)。如果他们知道了,可能会对新药组病人更精心护理或施加暗示影响病人,在判定疗效时,会倾向于更正面评价新药组病人,更负面评价对照组病人,只收集对新药有利的数据而忽视不利的数据等等,从而出现主观偏差。分组情况由第三方掌握,最后才解密。

    1998年7月,来自世界各地的试验结果都收集到了,很快就统计出了结果:服用达菲的病人与服用安慰剂的病人相比,病程平均缩短1.3天。1999年3月,罗氏公司向美国食品药品管理局提交达菲上市申请,10月,被批准上市,流感季节刚好来临。

2009.6.7.

(《中国青年报》2009.6.10)



“达菲”是怎么炼成的

3 06 2009年

    一场新型流感,让很多人首次听说了一种叫“达菲”的治疗流感的药物。有些人可能觉得奇怪,市场上不是一直有感冒药卖吗,达菲有什么稀奇的?市场上随便买得到的感冒药,都是镇痛、退烧、通鼻塞等缓解感冒症状的药物,只是“治标”的,而达菲能够“治本”——抗击流感病毒。达菲不是第一种抗流感病毒的药物,却是用得最多的、最著名的抗流感病毒药物。

    有的人听说达菲的生产原料是八角茴香,便以为那是中药或是受中药的启发研发的。其实达菲的研发和中药或其他传统药物毫无关系,完全是在现代生物学和化学的指导下设计出来的。传统药物和许多现代药物都是在长期的医疗实践中碰运气偶然发现的。人类一直有个梦想,希望有一天能够针对疾病的病原,理性地设计出新的药物。这个梦想只有在对生命现象的研究达到分子层次之后才得以实现。达菲的研发,就是理性地设计新药的典范。

    要设计新药,首先要能够在细胞、分子水平上深入地了解疾病发生的机理,这需要做长期的、大量的生物医学基础研究。达菲的设计可以一直追溯到上个世纪40年代。当时纽约洛克菲勒研究所的科学家发现,流感病毒在低温条件下能让红细胞凝聚起来;但是加热到37摄氏度时,聚集的红细胞就分开了,病毒也脱离了红细胞。后来人们发现,让红细胞聚集起来的是流感病毒表面上的一种蛋白质,这种蛋白质就被叫做血凝素,它和细胞表面上一种叫唾液酸的糖分子结合,让病毒能够混进细胞里去。让病毒脱离细胞的是病毒表面上的另一种有酶的活性的蛋白质,它能水解唾液酸。唾液酸是神经氨酸的衍生物,所以这种酶就叫做神经氨酸酶。

    神经氨酸酶对流感病毒的繁殖至关重要。流感病毒入侵细胞,制造出许多新病毒后,新病毒还通过唾液酸和细胞连接在一起,要靠神经氨酸酶水解唾液酸,切断新病毒和旧细胞的联系,新病毒才能去入侵其他细胞。知道了这一点,就不难想到,如果能够发现一种药物抑制住神经氨酸酶的活性,病毒没法去感染新的细胞,也就抑制住了病毒的繁殖。

    要找到这种药物,还得知道神经氨酸酶长什么样。1983年,澳大利亚分子生物学家破解了神经氨酸酶分子的立体结构,发现它是由4个一模一样的部分组成的,形状就像一个“田”字,正中央是个窟窿,那就是和唾液酸结合、将它水解的地方。

    如果我们能找到一种化合物,把它塞进这个窟窿里头,细胞上的唾液酸被堵在了外面,神经氨酸酶的活性不就被抑制住了?你可能会想到,用唾液酸不就成了?让外来的唾液酸堵死了神经氨酸酶,细胞上的唾液酸就不会受病毒的骚扰了。没错,研究人员首先试的就是唾液酸,但是发现唾液酸不是一种很好的抑制剂,容易从窟窿掉出来。我们需要对唾液酸做一些改造,让它和神经氨酸酶结合得更牢固一些。

    怎么改造呢?还得再仔细研究研究神经氨酸酶的分子结构。它的窟窿有一个地方是带负电的,唾液酸和它相对应的位置上是一个羟基,于是澳大利亚研究人员尝试把这个羟基换成带正电的基团,异性相吸,能增强结合。最终发现换成胍基最有效,抑制效果是唾液酸的1000倍!1989年,研究人员合成了这种带胍基的唾液酸类似物,取名扎那米韦,经过临床试验证明它确实能有效治疗流感后,1999年被美国食品药品管理局批准上市,商品名叫“乐感清”。

    但是乐感清正由于带了胍基,使得它没法被肠道吸收,不能口服,只能是做成粉末喷剂,吸入到肺里起作用。这种方式不符合人们的用药习惯。人们还是希望能有一种类似的口服药物。1992年,美国研究人员找到了新的设计思路。他们发现唾液酸分子上有一个位置和神经氨酸酶的窟窿没有接触,窟窿具有疏水的性质,如果在唾液酸分子的这个位置添加一个疏水基团,不就和窟窿结合得更紧了吗?研究人员据此在计算机上设计出了600多种化合物,交给化学家合成,然后由生物学家进行测试。在1995年底发现其中代号GS4071的化合物能强烈地抑制神经氨酸酶的活性。

    但是GS4071和乐感清一样没法被肠道吸收。研究人员对它再做改造,把其中的羟基变成乙酯,解决了口服吸收的问题。这种新的化合物取名奥司他韦,被吸收进体内后,在肝脏被分解成了GS4071,然后发挥药效。经过临床试验后,1999年奥司他韦被美国食品药品管理局批准上市,商品名叫“达菲”。

    达菲最初是用金鸡纳树皮提取的奎尼酸做为原料合成的。这种原料过于短缺,无法大规模生产,所以后来改用莽草酸做为原料。莽草酸普遍存在于植物中,八角茴香中的含量最高,中国出产的八角茴香就成了生产原料。目前八角茴香产量的90%都被用来生产达菲。于是国内就出现了八角茴香炖肉可以预防流感的谣传。其实八角茴香中的莽草酸要经过十几步复杂的化学反应才变成奥司他韦这种自然界没有的新物质,整个过程历时6~8个月!

2009.6.1

(《中国青年报》2009.6.3.)



科学史上著名公案——谁发明了阿司匹林?

30 05 2009年

    阿司匹林算得上是最著名的化学药物,问世已有一百多年。阿司匹林一开始是以解热镇痛药闻名的,扑热息痛等副作用更小的解热镇痛药的出现抢去了它的市场,但上个世纪80年代以来,由于发现阿司匹林具有预防心血管疾病的作用,让它获得了新生,重新成为最常用的药物之一。现在每年全世界要消耗掉4万吨阿司匹林,相当于服下1200亿片阿司匹林药片。

   阿司匹林原是商标名称,它的化学名称是乙酰水杨酸,其实应该称为乙酰柳酸,其来源和柳树有关。早在公元前5世纪,古希腊医生希波克拉底已记载从柳树皮提取的苦味粉末可用来镇痛、退烧。此后柳树提取物一直被收入西方药典。到了19世纪,随着有机化学的建立,科学家们试图从植物药物中纯化出有效成分。1827年,柳树皮中的活性成分水杨苷被分离、纯化了出来。10年后,意大利化学家发现,水杨苷水解、氧化变成水杨酸,而其实水杨酸在几年前已由德国化学家从绣线菊提取出来了,只不过当时不知道它与水杨苷的关系。

    水杨酸的药效要比水杨苷强很多。1859年,德国化学家发明合成水杨酸的廉价方法。此后,水杨酸开始被广泛使用。但水杨酸是一种中强酸,会使口腔感到灼痛。而且口服水杨酸会导致胃痛,当时也误以为这是由于其酸性引起的。因此就想到要如何避免水杨酸的酸性。为此,德国拜尔公司的研究人员通过酯化反应,把水杨酸变成乙酰水杨酸。拜尔公司是建于1863年的一家化工小公司,原来主要是生产染料。在19世纪80年代后期,染料业开始衰落,拜尔公司转而研究化学制药。它将乙酰水杨酸命名为阿司匹林,于1899年上市,一举成名。拜尔公司因此成功转型,演变到现在,竟成了德国第一大、世界第三大制药公司。

    按照拜尔公司的说法,阿司匹林是在1897年由它的一名年轻化学家费利克斯·霍夫曼首次合成的。据说,霍夫曼的父亲患有风湿性关节炎,经常服用水杨酸消炎止痛,但是水杨酸又让老霍夫曼胃痛。为了减轻父亲的痛苦,在父亲的激励下,霍夫曼决心寻找一种具有水杨酸的疗效而副作用较小的药物,为此翻阅化学文献,在一次实验中偶然地发现了乙酰水杨酸。这个富有人情味的传说最早出现在1934年由拜尔公司的一名退休化学家写的书中,此后成为权威说法出现在各种有关阿司匹林的文献中。

    乙酰水杨酸其实并非霍夫曼发现的。早在1853年法国化学家查尔斯·葛哈德可能就已制造出乙酰水杨酸,只不过他把它叫做另一个名字。1869年,约翰·克劳特合成了更纯的乙酰水杨酸。1897年,德国一家化学公司已在批量生产乙酰水杨酸。

    那么是不是霍夫曼为了给其父亲治病,发现了乙酰水杨酸的药用价值呢?一直有历史学家质疑拜尔公司的这个说法,但未受关注。2000年年底,英国斯特拉思克莱德大学瓦尔特·斯尼德在《英国医学杂志》发表文章重提此事,才引起了注意。他们认为当时担任拜尔公司制药组负责人的亚瑟·艾兴格林才是阿司匹林的主要发明人。

    主要的依据是艾兴格林在1949年为纪念阿司匹林面世50周年写的一篇文章。在文章中,艾兴格林声称他指导霍夫曼去合成乙酰水杨酸,当时霍夫曼甚至不知道合成它要干什么用。艾兴格林将几种水杨酸衍生物送到拜尔公司药理组进行初步试验,认为其中乙酰水杨酸的效果最佳。接下去应该是进行临床试验,但是药理组负责人海因里希·德里瑟错误地认为乙酰水杨酸对心脏有害,拒绝进行临床试验。于是艾兴格林在自己身上进行试验,觉得乙酰水杨酸无害,就偷偷地交给在柏林的同事费利克斯·古尔德曼,由后者召集医生秘密地进行临床试验。试验的结果非常好。古尔德曼向拜尔公司管理层报告试验结果,但德里瑟仍认为该产品没有价值。在拜尔公司研究负责人卡尔·兑斯伯格的干预下,才开始全面试验、评估乙酰水杨酸。之后,德里瑟改变了看法,在1899年发表一篇介绍这个新药的发现经过的文章,文章中既没有提艾兴格林,也没有提霍夫曼。德里瑟后来成了三人中唯一一个从阿司匹林销售中获利的。艾兴格林、霍夫曼和公司签的协议是他们将从他们发明的专利产品中获得专利费,但是乙酰水杨酸没有专利,因此他们得不到专利费。而德里瑟和公司的协议是任何由他引进的产品他都能分成。因此德里瑟从阿司匹林的销售中获得了大量分成,得以早早地退休过富人生活。

    艾兴格林早在1908年已离开拜尔公司自己创业,为什么等了这么久才说出事实真相?斯尼德认为这与他的犹太身份有关。在有关霍夫曼为了减轻父亲痛苦发明阿司匹林的传说开始出现时,纳粹已经掌权。艾兴格林由于其妻子是“雅利安人”,而得以暂时保有自由身,但也只能过着低调的生活。当时德国官方的说法是阿司匹林的发明者是霍夫曼和德里瑟,艾兴格林不敢表示异议。1944年,76岁的艾兴格林终于还是被纳粹投入集中营。在集中营中他写了一封信,开始写下他所知道的阿司匹林的发明经过。14个月后,他被苏联红军解放。1949年,在写下有关阿司匹林的回忆之后不久,艾兴格林就去世了。

    拜尔公司至今坚持认为霍夫曼是阿司匹林的发明人。他们说,根据公司的记录,艾兴格林和霍夫曼的地位一样,艾兴格林并非霍夫曼的上司。斯尼德推测在德里瑟于1897年4月1日加入拜尔公司后不久,德里瑟对艾兴格林提交的乙酰水杨酸样品做过初步测试。但是并无这方面的记录。德里瑟的实验记录开始于1898年5月。有关乙酰水杨酸实验的最早记录是霍夫曼在1897年8月10日写下的。在这个记录的最后,霍夫曼写下一句在语法上不太通的话,可以理解成将对该化合物进行试验,但斯尼德认为应理解成此前已对该化合物做过试验,也就是说,乙酰水杨酸此前已被合成出来并测试过了。但是并无记录能够证明此前霍夫曼或拜尔公司的其他人合成过乙酰水杨酸。

    不过有间接的证据能够佐证这一点。在1918年出版的纪念拜尔公司成立50周年的文集中,艾兴格林撰文说,在初步试验了乙酰水杨酸之后,德里瑟将其搁置了18个月。德里瑟也在同一文集中撰文,但没有反驳这个说法。拜尔公司在1997年公布的资料也表明霍夫曼生前曾几次向同事抱怨德里瑟搁置乙酰水杨酸。实验记录表明德里瑟开始重新试验乙酰水杨酸是在1898年9月27日,18个月前是1897年4月,比霍夫曼记录其合成乙酰水杨酸早了4个月。

    但是这毕竟只是间接的推测,并非直接的证据。德里瑟是不是与阿司匹林的发现毫无关系?霍夫曼是不是在艾兴格林的指导下不知目的何在地做实验的?现在只有艾兴格林的一面之词,争论还会继续下去。

2009.4.21.

(《经济观察报》2009.5.18)



“能预报地震”的虎皮鹦鹉

20 05 2009年

    如果要评选中国高校中最奇特的研究机构,北京工业大学地震研究所大概应该算一个。这个据报道已累计获得学校100万元经费支持的研究所是专门预报地震的,自称多年来曾经多次准确地预报了发生在世界各地的地震,打破了“地震无法预报”的断言,处于世界先导地位云云。它虽然是国内高校中唯一一个这种研究机构,但也还算不上十分特别,因为国内多的是自称能准确预报地震的人(自称或被称为“国宝”),其中不乏在正规的高校、研究所工作的。这个研究所最奇特之处,在于其创建者独创通过观测虎皮鹦鹉的异常行为来预报地震。

    这个研究所在一个笼内养了一对虎皮鹦鹉,它们栖息的横杆上装着传感器和计数器,记录每日每时这对虎皮鹦鹉的跳动次数。据说,在某地即将发生地震的前夕,虎皮鹦鹉就会出现跳动异常,跳动的频率增多。它不仅能预报北京地区的地震,世界各地几千里外的地震也都能报,“比如这次汶川地震,它大概5月2日就开始跳了,4日跳的次数特别多。”虽然这个研究所还采用次声波、地应力等等许多种观测地震的手段,但是最关键的还是虎皮鹦鹉,它有一票否决权:“别的临震手段都具备,就小鸟没有跳,100%否定有地震。”这对虎皮鹦鹉是如此出名,据说连地震局的专家都要问“那个小鸟跳(得)怎么样?”

    当然,会有很多种原因让小鸟跳,例如由于气候变化、受到惊吓、发情、生病等等,那么如何分辨它的跳是地震引起的,还是其他原因引起的呢?事实上是没法分辨。例如,“国宝”声称在1999年9月21日台湾发生7.6级地震的前一天,虎皮鹦鹉跳动频率出现异常,达到大约每天1200次。但是从其论文的插图看,从8月中旬起大部分时间内该鹦鹉的跳动频率都在大约每天1200次甚至更多了,凭什么断言9月20日的那次就是因为台湾的地震呢?“国宝”也许会说这是“结合其他地震观测方法的异常情况进行综合分析”做出的“正确判断”,但问题是此时鹦鹉的跳动情况和其他时间相比根本就算不上“异常”,又怎么能做为判断依据?显然这只是在地震发生后再回头去找“预兆”,那就不叫预报,而是“后报”。

    这种地震预测术据说是有中国特色的“东方科学”,但是中国本土产的鸟却不行,只有原产大洋洲的虎皮鹦鹉才能为中国的地震预报事业做贡献。你也许以为那是一对万里挑一、有特异功能的虎皮鹦鹉。其实不是,“这些虎皮鹦鹉随便在市场上就可以买到。三五年病死后再换新鸟。”既然如此,为什么不多养几对虎皮鹦鹉集体观察?这样至少可以把个别发疯鹦鹉的乱跳排除掉。有100万元的经费,多养几只鸟应该是不成问题的。但是,如果多养几对,有的跳有的不跳,该信哪一只呢?还不如把宝押在某一对身上。这其实和卜卦的人对每件事只敢卜一次,不敢多卜一次怕出现矛盾的结果,是一样的道理。

    既然是再普通不过的虎皮鹦鹉,那么一有地震,全世界的虎皮鹦鹉都应该跟着一起跳才对,这真是一件非常壮观的事。“国宝”至迟在2000年就已发表论文报告对虎皮鹦鹉预报地震能力的研究结果,实验材料、设备都简单易得,却没有其他笃信地震预测术的人如法炮制也去养一对虎皮鹦鹉来预报地震,包括据说相信虎皮鹦鹉有特异功能的地震局专家也不自己养鹦鹉进行核对,却宁愿去询问别人,这真是一件奇怪的事。难道他们担心虎皮鹦鹉离开了北京工业大学那块风水宝地就失灵了?

    虎皮鹦鹉号称对发生在世界各地的地震都能预报。根据“国宝”的论文列举的历年预报结果,发生在世界各地(例如日本)5.5级以上的地震都在虎皮鹦鹉的预报范围内。查美国地质调查局的统计资料,全世界范围内每年平均发生1300多次5~5.9级地震,134次6~6.9级地震,17次7~7.9级地震,1次8级以上地震。那么,每年发生的5.5级以上地震至少也应该有几百次,可以说每天都在发生,虎皮鹦鹉应该每天都跳个不停才对,为什么“国宝”认为虎皮鹦鹉只对其中的几次地震敏感呢?例如,2008年的地震一般人只记得了汶川大地震,而实际上在那一年世界范围内共发生了167次6~6.9级地震,12次7级以上地震。“国宝”凭什么说虎皮鹦鹉在5月2日~4日的异常跳动预报的是汶川大地震,而不是发生在其他地方的大地震?难道虎皮鹦鹉有一颗慈悲之心,只预报发生在人口密集的地区的大地震?

    “国宝”也许会认为我这是“西方科学”思维,但是我这里的质疑并没有用到任何具体的科学道理(例如质疑虎皮鹦鹉如何能感知千里之外的地震),而只是根据基本的逻辑和事实。如果所谓的“东方科学”就是可以不顾基本逻辑和事实的,那么我们只好说那是“东方迷信”。鲁迅曾经形容打着堂皇的旗号吓唬人是“拉大旗作虎皮”,虎皮鹦鹉本来已有一身羽毛做的虎皮,不过这对神奇的虎皮鹦鹉上还有一层虎皮,乃是“国宝”们披上去的“东方科学”,而且也的确能唬住不少人,不然也要不来百万经费。

2009.5.18.

(《中国青年报》2009.5.20)



猪被冤枉了吗?

13 05 2009年

    猜猜看,人类历史上死人最多的一次急性传染病是什么?天花,鼠疫?都不是,是人人得过的流行性感冒。在1918~1919年间,一场流感席卷全球,估计当时全世界三分之一的人口(约5亿人)被感染,死亡人数保守的估计至少2千万人,有人估计高达一亿人,实际的死亡人数可能在5千万人左右。

    当然,流感每年都会出现流行,虽然不像1918~1919年那一次那么惨烈,但据世界卫生组织估计,全世界每年有5~15%的人被感染,300~500万人病情严重,25~50万人死亡。每隔一段时间还会爆发传染性和毒性都特别强的流感大流行,在上个世纪除了1918~1919年的那次,还出现过两次:1957~58年间的流感使约100万人丧生,1968~69年间的流感大流行导致约75万人死亡。难怪流感成了除艾滋病之外被研究得最多的传染病:在国际生物医学论文数据库中,与流感有关的论文有近50000篇之多,而与普通感冒有关的论文不到4000篇。

    历史上,流感大流行每隔10~50年就出现一次。现在距离上一次流感大流行已经有40年,许多专家担心一次新的流感大流行迫在眉睫。上个世纪的3次流感大流行都被发现是由禽流感病毒演变而来的新型流感病毒引起的,所以禽流感在近年来引起了很大的关注。但是禽流感病毒直接变成能在人群中传播的人流感病毒的可能性不大,通常认为如果有猪做中介就会容易得多——现在你明白了为何这次出现了能在人群传播的猪流感让全世界都如临大敌了吧。

    许多人第一次听说猪还会有流感,因此对猪肉产生了恐惧,有的国家还以防止猪流感为由开始大规模杀猪或禁止进口猪肉。目前并没有在猪当中发现有这种病毒,有人——特别是养猪业的人士——为猪鸣不平,认为猪被冤枉了。为了不想让猪担当恶名,世界卫生组织在叫了一阵猪流感之后,正名为A型H1N1流感,国内把它汉化为甲型H1N1流感,媒体有时则干脆简称为甲型流感。这种简称极为不当。流感病毒分为甲、乙、丙(或A、B、C)三型,其中最常见的就是甲型,每年流行的季节性流感大多是甲型流感。因此把这次特别的流感简单地称为甲型流感并不能将它与一般的流感区分开。

    在流感病毒的表面存在两种蛋白质。一种能让血液中的红细胞凝聚在一起,所以叫做血凝素(简称HA或H)。另一种蛋白质能把神经氨酸(一种糖类分子)分解掉,所以叫神经氨酸酶(简称NA或N)。这两种蛋白质因为暴露在流感病毒的外面,流感病毒进入人体后,它们就成了人体免疫系统的靶子。如果这两种蛋白质出现了变异,免疫系统识别不了它们,流感病毒就能躲过去。因此病毒学家就根据这两种蛋白质的变异情况来给流感病毒做进一步的分类,编上不同的号码。这次的流感是甲型H1N1亚型,那两个数字就分别表示其血凝素和神经氨酸酶的类型。这个亚型的流感病毒并不是新发现的,导致1918~1919年流感大流行的病毒也是甲型H1N1亚型。它实际上是最常见的流感病毒亚型,2006年季节性流感大约有一半是它引起的。把这次的流感称为甲型H1N1流感,同样不能表明其特殊性。

    因此一些病毒学家并不体谅世界卫生组织和各国政府试图保护养猪业的苦心,仍然坚持把这次流感称为猪流感。虽然目前并没有发现它曾经在猪群中传播,也没有直接证据表明它是从猪传给人的,但是间接的证据表明它只能是来自猪。流感病毒总共有8个基因片段。这次的流感病毒有6个基因片段是猪流感病毒的,剩下的2个片段原来分别属于人流感病毒和禽流感病毒,但是早在1998年就已经被结合到猪流感病毒里面去了。

    人流感病毒和禽流感病毒的基因片段为什么会跑到猪流感病毒里面去了呢?流感病毒通过和细胞表面上的受体结合才能感染细胞。人细胞和鸟类细胞上的受体并不相同,人流感病毒和禽流感病毒分别只和相对应的受体结合,因此人流感病毒通常不能感染鸟类,禽流感病毒通常也不能感染人。但是在猪的细胞表面上同时存在这两类受体,除了猪流感病毒,人流感病毒和禽流感病毒也都能感染猪。这样,如果一头猪同时被这三种病毒感染上,它们就可能在猪的细胞内进行“杂交”,组合出一种同时含有猪、人和禽流感病毒的基因片段的全新的流感病毒,进而再传染给人或鸟。

    要有这样的“杂交”,猪必须有机会同时和禽、人有亲密的接触。在亚洲南方农村,猪、鸡、鸭、鹅常常养在一起,而且和主人朝夕相处,正为流感病毒的杂交提供了大好机会。所以亚洲南方通常被认为是新的流感病毒的发源地。近日有人在报上撰文把现代养猪场当成病毒培养基地,把新型流感病毒的出现归咎于现代化的养殖环境,是猪在顽强地向人类表达解散回家的愿望(《猪的隐喻》,《北京青年报》2009年5月10日)。这纯粹是文人想当然的抒情。人与家禽家畜“和谐共处”的传统养殖方式,才是培养新型病毒的温床。

2009.5.10

(《中国青年报》2009.5.13)



赛先生从西方来

4 05 2009年

    “五四”前辈们提出要欢迎“德先生”和“赛先生”,那意思就是说中国本来是没有这两位先生的,所以要从外国请进来。这么说让一些国人觉得很没面子。说中国以前没有德先生,没啥可争的,谁让咱自古以来就是皇帝在当家作主呢?于是有些觉得没面子的人干脆就说德先生也不是什么好东西,咱们不要它也可以过得好好的。不过如果也要说赛先生不好,就没有市场了,我们现在从小就要学它,每天的生活也都离不开它了。有些人就说了,这个好东西我们其实是古已有之,中国古代有过什么科学发现,提出什么科学理论,还有一批中国古代科学家让我们敬仰……

    这些人说的古代科学,和我们今天学习、研究的科学并不是一回事。我们现在说的科学,是指用一种特别的研究方法形成的知识体系。这种方法特别在哪里呢?那就是“观察-假说-验证”的方法:根据观察的结果,提出可以进行验证的假说,然后用新的观察或实验加以证明,证明不了就要放弃或改进这个假说。用这一套标准来衡量,中国古代是没有科学的,在西方文艺复兴之前,也没有哪个国家有科学。

    比如说,一提起中国古代科技,大家马上就会想起四大发明,但是那只是技术应用,并不是一个知识体系。还有人会想到中国古代数学研究的一些辉煌成就,但是数学是科学的工具,本身并不是科学。还有人会想到中医,但是中医的理论是气、阴阳、五行等等非常模糊、抽象的哲学概念,并非客观具体的事物或现象;中医的医疗实践是主观臆测和经验积累结合在一起的,强调的是不可重复性和不可测量性,而科学方法特别强调客观性、可重复性和可测量性。

    有一个叫李约瑟的英国剑桥大学教授,原先是研究生物化学的,在上个世纪30年代有三名中国留学生到他的实验室学习。李约瑟迷上了其中一名女学生,又因此迷上了中国古代文化,开始学习中文,后来就转而研究中国古代科技史,出版多卷本巨著《中国的科学与文明》(中文通常译作《中国科学技术史》),到他去世时也还没有出完。

    李约瑟在研究过程中提出了一个问题:中国古代对人类科技发展做出了很多重要贡献,但是为什么科学和工业革命没有在近代的中国发生?这个问题通常被简化成“为何中国没有产生科学”。其实这个问题并不是李约瑟首先提出来的,在他之前中国和外国都有人提出过,只不过李约瑟的影响比较大,所以就把它叫做“李约瑟问题”。

    李约瑟提出了问题,他自己也想给出个答案。他把原因归结到中国的“官僚体制”。全中国有文化的聪明人都被选拔、集中起来当官了,这样才能对全国做井井有条的管理。好处是具有实用价值的技术研发一开始会比较受重视,有利于早期的科技进步。坏处是不利于新观念的传播,不鼓励技术竞争,还瞧不起商业经济,最终又阻碍了科技的进步。

    为什么中国会出现这种体制呢?李约瑟认为这和中国的地理环境有关,比如黄河经常泛滥,必须集中全国资源一起来治理水患,就形成了这样一个中央集权的官僚体制。所以说来说去,要怪中国人生错了地方。按李约瑟的说法,如果中国的地理环境和欧洲一样,像哈维、伽利略、牛顿这样的科学伟人就会诞生在中国,中文就会变成科技语言。

    当然也有很多人不同意李约瑟的看法,提出各种各样的理论想要取而代之。一直到最近几年,这在国内学术界也还是个热点问题。就像人文学界的很多问题,见仁见智,是不可能达成共识的。早在1953年,有人拿这个问题去问爱因斯坦,爱因斯坦给回了一封短信。国内翻译出版《爱因斯坦文集》时,因为先入为主地认为中国古代有科学,所以把这封信的意思给搞反了。后来有人想去纠正它,也没纠正对。其实这封信是用很浅显的英文写的,翻译过来就是:

    “西方科学的发展是以两个伟大的成就为基础的:希腊哲学家(在欧几里得几何学中)发明了形式逻辑体系,以及(在文艺复兴时期)发现通过系统的实验有可能找出因果关系。在我看来,人们不必对中国圣贤没能做出这些进步感到惊讶。这些发现竟然被做出来了才是令人惊讶的。”

    爱因斯坦不仅不认为中国古代有科学,而且还不认为这有什么值得大惊小怪的。在他看来,科学的起源是个很不平常的事件,因此不必对古代中国没有出现科学而惊讶,值得惊讶的是西方居然会发展出科学。按照爱因斯坦的意思,探讨科学为何没有在古代中国产生,跟探讨科学为何没有在世界上的其他国家产生一样没有意义,值得探讨的是为何科学竟然会在欧洲产生。

    科学的源头是古希腊的自然哲学,那是人类文明的奇迹,的确值得惊讶。今天各个科学学科的起源大都可以一直追溯到古希腊。古希腊哲学家有时能对自然现象做出相当准确的解释,这有很大的碰运气的成分。更为重要的是他们的思考方式和一些被我们现在视为理所当然的基本假定。比如,古希腊第一个哲学家泰勒斯首先提出,对自然现象要完全用自然因素来解释,跟神灵没有关系。这种思想叫自然主义。古希腊另一位伟大哲学家德谟克利特提出,事物的任何变化都是原子的结合和分离引起的,试图根据少数几个基本观念来解释整个世界。这种思想叫还原主义。亚里斯多德创建了形式逻辑体系。自然主义、还原主义、逻辑体系,正是科学思想的基本成分,是科学研究的出发点和基本方法。

    古希腊哲学家让我们知道,要用自然因素的相互作用来解释自然现象,而且这样的解释要符合逻辑。但是,对某一种自然现象往往可以提出好几种不同的解释,而且都符合逻辑,能够自圆其说,我们怎么知道哪一种解释、哪一套体系是正确的呢?大家只是在理论上互相争来争去,谁也说服不了谁。一直到文艺复兴时期,伽利略等人才发明了一个解决争端的办法,通过做实验来验证假说。一旦实证方法确立起来,自然哲学就变成科学了。

    西方世界并不是天然就适合产生科学的。在古希腊之后,科学萌芽被扼杀了,西方有一千多年的时间是黑暗的中世纪,古希腊自然哲学家的著作和思想反而是在阿拉伯世界被继承了下来,到文艺复兴时期才被西方学者重新发现。科学虽然是在西方诞生的,但是是属于全人类的。科学是没有国界、没有文化属性的,是每个国家、每个民族都能掌握,都能做出贡献的。赛先生来自西方,但是并不姓西,我们也可以学习它,发展它,没有必要为此感到自卑。

2009.3.5.

(《中学生天地》A版2009年第5期)



环保及食品安全知识系列问答(十五)——空气污染

2 05 2009年

问:如何减少室外空气污染?

答:燃烧煤和石油等化石燃料是室外空气污染的主要因素。为此,要从根本上减少室外空气污染,应该减少煤和石油的使用,更多地使用低污染的天然气,更多地利用太阳能、风能、水能等可再生能源。

在使用化石燃料时,可以采取一些减少污染的措施。针对固定源(例如火力发电厂)的污染,可以采取燃烧含硫量低的煤、从煤中去除硫、使用污染少的燃料等预防办法减少二氧化硫的排放,通过使用高烟囱将空气污染物排放到逆温层以上便于其分散,并使用设备清除废气中的颗粒污染物。2000年美国一项研究发现,如果减少电厂污染物的排放量,每年可以使18700人免于过早死亡。针对机动车辆的污染物排放,可以采取鼓励骑自行车或步行,集中运输,使用低污染的引擎、低污染的燃料,提高能源利用率,禁止老化和污染严重的车辆上路,对污染地区的车辆进行控制,要求车辆安装排放控制装置,定期对车辆排放装置进行检测等方法。

要减少室外空气污染,重点应该放在预防,首先应该做到减少空气污染物的产生,其次才是采取办法对已产生的空气污染物进行处理。

(编写:方舟子)

问:空气污染会对人体造成什么危害?

答:人类呼吸系统有一些生理机制能够帮助人体抵御空气污染物,例如鼻毛能够过滤体积较大的颗粒,上呼吸道的粘液能够粘住体积较小的颗粒和分解某些污染物,流鼻涕和咳嗽能排出一些污染物。但是一旦空气污染物的浓度和持续时间达到一定程度,人体自然屏障就会超过负荷乃至崩溃,从而患上肺癌、哮喘、慢性支气管炎、肺气肿等呼吸系统疾病,并且污染物进入人体后能随着血液抵达全身各个部位,对免疫系统、神经系统、生殖系统造成损害和带来其他健康问题。老年人、婴儿、孕妇、心脏病患者和呼吸道疾病患者尤其容易受到空气污染的影响。

空气污染物主要是通过呼吸进入人体的。但是有些空气污染物能在土壤和水中沉淀下来,如果皮肤接触、或吃了(例如儿童)受污染的土壤、饮用受污染的水,也会危害人体健康。土壤和水中的污染物能被植物和动物吸收,通过食物链最终进入人体。

澳大利亚在1999年的一项研究表明,全世界每年至少有300万人由于空气污染而过早死亡(主要在亚洲),其中280万人死于室内空气污染(发展中国家农村占67%,城市占23%;发达国家城市占9%,农村占1%),20万人死于室外空气污染(发展中国家城市占93%,发达国家城市占7%)。

(编写:方舟子)

问:空气污染对财物能造成什么危害?

答:空气污染物不仅会危害健康,也会对财物造成损害,带来严重经济损失。例如,废气中的二氧化氮会生成硝酸,二氧化硫会生成硫酸,硝酸和硫酸都是酸性沉积物的主要成分,会腐蚀金属,使金属失去光泽、丧失强度,会侵蚀建筑、雕像、纪念碑的石块,损害建筑物。石灰石和大理石在弱酸条件下也容易分解,尤其容易受到酸性沉积物的侵蚀。美国环境保护协会估计,酸性沉积物给建筑带来的损失每年高达50亿美元。

二氧化硫还会损坏油漆、墙纸、纺织品和皮革,二氧化氮也能使纺织品退色。悬浮颗粒能腐蚀金属、陶瓷、玻璃和土壤,并使建筑物、纺织品和油漆退色。臭氧能使橡胶产生裂缝、丧失强度,也能损害油漆和纺织品。

(编写:方舟子)

问:大气微粒对健康有何危害?

答:大气微粒是存在于大气中极小的,肉眼看不见的微小颗粒。它们作为大气污染的一部分以及对人类健康的危害是在近些年来才开始引起人们的重视的。它们的成分与我们比较熟悉的烟或烟雾相似,包括尘埃、海盐、各种有害的氧化物如氧化氮、二氧化硫等,以及烟雾在阳光下化学反应产生的挥发性有机化合物和硝酸盐。由于微粒很小,它们的尺寸往往比成分更为重要。通常的微粒直径在一到十微米左右(一微米是千分之一毫米),极小的甚至有0.1微米,或者100纳米的量级。

大部分大气微粒是自然产生的。火山爆发在喷放大量可见的尘埃的同时,也把无数的微粒释放进大气层。森林大火、沙漠风暴等等自然灾害都会加重大气中的微粒成分。海浪对礁石和海岸的扑击也会产生大量的海盐微粒。人类活动中造成微粒污染的过程和其他烟和烟雾污染一样,包括燃烧煤炭、汽油等化石燃料,建筑工地上飞扬的层土也会有相当不部分成为大气中的微粒。

这些小微粒可以长久的飘浮在空气里,重力不足于使它们很快地降落地面。它们可以飘浮长达好几个星期,直到下雨时把它们“洗”干净。

十微米以下的微粒可以很容易地突破人的鼻子和喉咙里面的过滤机制而进入人类的呼吸和心血管系统,造成哮喘、肺癌和心血管疾病的发生。有研究表明,100纳米尺寸的微粒甚至可以渗透细胞壁,因此可以侵蚀身体的其他器官,包括人脑。

对于这样的污染危害,现在除了减少污染的措施以外并没有有效的防护方式。微粒污染人的肉眼无法察觉,但可以通过仪器监测并作为城市空气质量的指数之一公布。患有哮喘、支气管炎等的病人在空气质量差的日子里应该尽量避免外出,选择在空气比较好的室内环境下生活和工作。

(编写:程鹗)

问:烟雾有什么危害?

答:造成环境污染的“烟雾”既不是烟也不是雾,而是既像烟又像雾的一种混合体。在英文里,因为没有现成的名字,便把烟(Smoke)和雾(Fog)结合起来生造了一个新词Smog来称呼它,相当于中文的“烟雾”。烟雾看起来灰蒙蒙的像雾,但却不像真正的雾那样由无害的小水滴组成。烟雾的主要成分和烟一样,是燃烧不充分的碳粒和二氧化硫等微粒组成。但烟雾又不像烟那样集中而容易随风而逝。这些极小的微粒像雾一样大面积地笼罩在城市上空,经久不散。

烟雾有两个主要来源。一个是城市发电、烹调和取暖时燃烧的大量煤炭,这是一个世纪以前著名的“伦敦雾”的主要起源,也是中国北方诸城市烟雾污染的主要原因。另一个来源比较更近代一些,是随着汽车的普及和城市交通堵塞使得大量的汽车尾气集中排放的结果。

烟雾自身包含的污染物在阳光照射下还会发生化学反应而产生一系列更为危险的污染物如氧化氮、臭氧、一些挥发性有机化合物、硝酸盐等等所谓的大气微粒。当阳光从侧面照射时,烟雾污染呈现出一片桔黄色,远远看去还像云彩一样。

烟雾中含有的污染气体对人的健康有很大的危害。对一些老人、小孩和患有哮喘、支气管炎、肺气肿等心肺系统疾病的人更可能有致命的危险。在污染地区长期生活的人可能会发生呼吸道堵塞、肺容量减小、呼吸短促和咳嗽等类疾病。

随着工业化的发展和私人汽车的普及,世界上各大中城市都几乎难逃烟雾污染的厄运。一些大都市如纽约、洛杉矶、北京、香港等地方尤为严重。治理烟雾的根本方法是减少污染源,例如北京奥运会期间严格限制工厂排放和汽车通行,就在一定时期大大减缓了该城市的烟雾污染。对于城市居民来说,烟雾污染严重时期应该避免出门,选择在空气比较好的室内环境下生活和工作。

(编写:程鹗)

问:酸雨有什么危害?

答:酸雨指的是在自然降雨的雨水中含有各种酸类化合物。水循环是地球上最重要的生态系统之一。地面和海洋的水经过太阳能的蒸发进入大气层,然后在合适的条件下成为雨雪降回地面。这一蒸馏过程可以净化水中各种杂质,使得雨水是相当纯净的水源。

然而,如果在大气层中存在相当的污染物,那么,即使是经过蒸馏的水也会降落过程中将这些污染物带下来。在这个过程中起作用的污染物主要是地面上工厂和汽车排放的二氧化硫和氧化氮气体,它们与水结合形成硫酸和硝酸。大规模的酸雨会对地面上的生物起很大的破坏作用。地面水因此被污染而不能饮用,河里和池塘里的鱼会失去繁殖能力或死亡。酸雨也会是土壤呈酸性,不利于庄稼生长,并有可能导致成片的森林死去。

酸雨还有很强的腐蚀作用,破坏地面上的建筑和汽车表面的油漆保护层。迄今为止还没有发现酸雨本身对人的身体健康有什么直接的损害。但酸雨可能给大气层带来更多的微粒污染,从而间接地影响人身健康。

(编写:程鹗)

问:每到秋天,学校里的梧桐树就会产生满地的落叶。我看到有人把落叶扫成一堆然后点火烧掉,这会污染环境吗?落叶究竟应该怎么处理?

答:落叶不应该烧掉。如果说植树是为了改善环境,烧掉落叶简直就是反其道而行之。一方面,焚烧落叶会产生大量的烟尘,这增加了大气中的主要污染物——可吸入颗粒物(直径小于10微米的颗粒)的含量。而且燃烧产生的二氧化碳是一种温室气体。当燃烧不完全的时候,还可能放出其他有害气体。燃烧落叶之后的灰烬通常得不到及时清理,这些灰烬也会对环境造成污染。

此外,树木叶子生长含有大量的有机物。当叶子枯萎脱落之后,如果不加干预,这部分有机物最终会重新回到地面。而集中焚烧落叶相当于永久性地让树木所在的土壤失去了这一部分肥料。因此,如果树木生长在土地或草地上,可以让落叶留在原地。在没有这种条件的地点(例如人行道上的树木),可以把落叶收集起来集中掩埋,或者用于生产沼气。

(编写:柯南)

问:节日放焰火会不会导致严重的污染?

答:作为节日庆典的高潮,放焰火是一个历史悠久而且在全世界都流行的一个压轴节目。然而,在人们对环境和污染日益敏感的今天,有人也会质疑放焰火是否会导致严重的环境污染。

放焰火的确有直接的污染因素。焰火靠的是火药的燃烧和爆炸,这个过程和其他的燃烧煤炭一样会释放作为温室气体的二氧化碳,以及二氧化硫等污染气体。为了显像五彩缤纷的颜色,焰火中会掺杂进各种重金属元素。例如,掺了金属钡的火药燃烧时就会呈绿色。这些重金属元素在燃烧后飘浮在空气中,或降落地面和水里,对人和鱼类是一个潜在的威胁。

焰火的污染还表现在噪音上。伴随焰火图像的往往还有震耳的爆炸声和激昂的音乐,在激动人心的同时也是一种噪音污染。作为宠物的狗经常会因为这样的噪音而表现恐慌。

但是,焰火毕竟不是一项日常活动,一年没有几次,一次也就几十分钟而已。相对于长期性的污染行为,焰火可能造成的污染不算太严重。作为节日的欢庆,它为人们带来的快乐还是远胜于其污染危害。

(编写:程鹗)



你要当鸽派还是鹰派?

29 04 2009年

    虽然老子教导我们:“圣人之道,为而不争。”但凡人之道,总是要争的。这倒也称得上是“道法自然”,因为在自然界,为了争夺资源(比如食物、配偶),一个物种的成员彼此之间是难免要争斗的,甚至要搏斗。搏斗的战术可以简单地分为两种:一种是“鸽派”,发生冲突时只是虚张声势地吓唬一番,一旦搏斗真正开始,就逃之夭夭;一种是“鹰派”,不顾一切地搏斗下去,直到一方受重伤或死亡而失去搏斗能力为止。

    假如一个社会的成员全部都是鸽派,这样的社会大约接近于老子的理想了。可惜这个美好社会是不稳定的,因为如果突变出了一只鹰派,在与鸽派搏斗时战无不胜,有生存优势,它的基因就会在后代中传播开去,鹰派在后代中会越来越多。

    假如一个社会的成员全部都是鹰派呢?那将是一个时时要拼个你死我活的血腥社会。幸好这样的社会也不稳定,因为如果突变出了一只鸽派,虽然它在搏斗中每战必败,但是也不会有伤亡,而鹰派彼此之间的争斗会有伤亡,这样,做为鸽派也有生存优势,它的鸽派后代也会越来越多。只有鹰派和鸽派各占一定的比例,才达到了稳定状态。

    有的社会成员可能会灵活一些,根据条件的不同采取不同的战术,例如,“如果我是领地主人,就当鹰派;如果是入侵者,就当鸽派”的“资产派”。我们很容易发现,大家都当资产派,才是最好的策略。假如突变出了一只鹰派,虽然在它是主人而资产派是入侵者时可以轻易获胜,但是在它入侵资产派的领地时却要发生激烈的搏斗,讨不了好去,两项比较,还是不如也当资产派。假如突变出了一只鸽派呢?在它是入侵者时只能逃跑,而在它是主人时却要和入侵的资产派和平共处,还是不如也当资产派。这就是为什么动物们普遍采用资产派策略。

    这个鹰-鸽博弈是英国生物学家梅纳德·史密斯在上个世纪70年代提出的。通过分析动物争斗行为,梅纳德·史密斯开创了一个新领域——进化博弈论。自然选择是博弈的决策者。进化博弈论在数学上非常整洁、漂亮,但是这是根据一些简单的假定做出的,很难在实际的动物群体中进行验证。不过,人们可以用计算机对此进行模拟。

    俄罗斯科学家伯特瑟夫和特琴用计算机程序设计了一个二维人造世界。这个世界由一个个格子组成,每个格子相当于一块小领地,会时不时地冒出食物,能被在那个格子里的生物吃掉。生物除了吃,还能休息,走到隔壁的格子,对进入格子的其他生物进行攻击,以及像细菌那样用一分为二的方式繁殖。这些活动都要耗费一定的能量,休息耗能最少,攻击耗能最大。体内能量可以通过进食来补充,攻击时受害者也会输掉一部分能量转移给攻击者。如果体内能量用完也就死了。后代遗传了亲代的特点,但也能发生变异。

    设计者没有给这些生物预设行为策略,而是让它们自己去进化。虽然可能出现的行为策略是个天文数字(大于10的1000次方),但是进化的结果,出现了三种策略:从不攻击别的成员、受到攻击就跑的鸽派;靠四处攻击别的成员为生的鹰派;留在自己的格子里不去攻击邻居,但是一发现入侵者就立即攻击的资产派。不出所料,资产派占了大多数。不过,资产派的出现有个条件:一个格子里的资源要足以支持一个定居者,这样资产派才能安分守己地待在自己的领地。如果资源太少,养不活资产派,就逼着大家去当鹰派或鸽派。

    如果亲戚遗传了相同的标记,并能够辨认标记分清敌我,情形就截然不同了。这时除了各自谋生的自私成员之外,还会进化出合作成员,采取三种合作策略。一种是合作鸽派,它们不理睬外人,但是会把格子让给亲戚,自己出走避免竞争。一种是合作鹰派,它们同样会把格子让给亲戚,但是一发现外人就会攻击。研究者把它们称为“鸦派”,因为俄国有句谚语:“乌鸦不啄其他乌鸦的眼睛。”鸦派是从鹰派和资产派变来的。还有一种是全新的门派。亲戚们在同一个格子里生活,并共同对付入侵者。这种行为和椋鸟等能共同抵御外侮的小鸟相似,因此研究者称它们为“椋鸟派”。

    不过,这些合作策略的出现,和资源的多少有很大的关系。当每个格子的资源不足以维持两个成员时,鸦派占了优势,它们的比例很稳定。但是在资源比较丰富时,椋鸟派的数量会逐渐上升,但是其他两派也都设法生存了下来。如果每个格子的资源太少,少到不足以维持一个成员,又会出现一个新门派,它们比鸽派还超脱,一看有人进入它所在的格子,不管是敌是友,有没有受到攻击,自己都马上出走。它们恰好与资产派相反,是无产派。

    如果一个椋鸟派成员的体能下降到一定程度,它就离家出走,宁愿去和外人拼命抢资源而死去,也不愿留下耗费家乡的资源。它们被研究者称为亡命徒,不过更像是壮士。

2009.4.26.

(《中国青年报》2009.4.29)



石棉之祸

23 04 2009年

    近日韩国媒体报道称,包括德国NUK品牌婴儿爽身粉在内的12种爽身粉产品发现含有禁用的一级致癌物石棉。这一消息在国内引起了恐慌,导致这款爽身粉在国内全面下架。

    爽身粉没有必要用到石棉,厂家不可能有意去添加石棉。石棉是怎么跑到婴儿爽身粉的呢?这是因为爽身粉中含有另一种矿物质滑石,而滑石矿经常与含有石棉成分的蛇纹岩混在一起,因此含有滑石的产品有时会被石棉污染。2000年美国曾发生类似的事件。有一家实验室测试了8个品牌的儿童蜡笔,发现3个品牌的40种蜡笔都含有石棉,其原因就是蜡笔中含有滑石粉。后来这些蜡笔厂家都同意不再在其产品中使用滑石。

    石棉是6种纤维状矿物质的统称,有白色、蓝色、绿色、灰色等几种颜色,其中最常见的是“温石棉”。石棉之所以叫这么个名称,是因为它的纤维有的又长又柔,像棉花一样可以用来织布。但是和棉花不同的是,石棉因为是“石头”,所以耐火。人类很早以前就开采石棉,用它来制造不怕火烧的衣服,它们脏了,用火一烧,就又洁白如故,所以中国古代称之为用火来洗的布——“火浣布”。古罗马的餐馆喜欢用石棉做的桌布,上一拨顾客走了,把桌布往火里一扔,烧掉了油脂、食物残渣,就又可以铺桌迎接下一拨顾客。

    古希腊历史学家、地理学家斯特拉博和古罗马博物学老普利尼已经注意到,那些开采石棉矿和编织石棉布的奴隶的身体健康有各种问题,特别是他们容易得肺病。老普利尼曾经建议用膀胱做成口罩来保护工人不要吸入石棉粉尘,并告诉奴隶主不要购买在石棉矿工作过的奴隶,因为这些奴隶会过早地死去。

    不过,要等到19世纪工业革命之后,石棉获得了广泛的开采、应用,人们才开始关注石棉对健康的危害。这时人们发现石棉不仅能耐火,还具有良好的隔热、电绝缘、保温、抗腐蚀和耐磨损等多种性能,因此被普遍用于制造建筑材料、纺织品、防火材料、隔热产品、制动产品和绝缘产品等。石棉制品有几千种,日常生活中常见的石棉制品包括石棉瓦、石棉水泥板、石棉隔热手套、灭火毯、刹车带、离合器片等。

    在20世纪初,研究人员开始注意到石棉矿工人和附近居民有大量的肺病和过早死亡的病例。1906年,对一名石棉工人的尸体进行解剖,发现他的肺部呈纤维化,这是首次确定与石棉有关的死亡案例。1928年,一位医生提出,长期吸入石棉粉尘能对肺部造成纤维化创伤,导致“石棉沉着病”(又叫“石棉肺”),潜伏期能长达15年。1935年,医生们开始注意到,有些石棉沉着病的患者同时也患有肺癌。

    现在我们已经知道,石棉对健康的危害主要包括三种:

    一种是石棉沉着病,这是由于石棉纤维进入肺部以后,身体免疫系统会试图消灭它们,引起炎性反应,会对肺部造成慢性创伤。这些创伤变得越来越严重,最终会使肺失去了功能。这种疾病的潜伏期通常为10~20年。

    一种是间皮瘤。间皮是包裹和保护内脏器官的膜,例如胸膜、腹膜和心包膜。发生在这些间皮组织的恶性肿瘤就是间皮瘤。接触石棉是唯一已确定的病因,大约70~80%间皮瘤患者有过在工作期间接触石棉的历史。间皮瘤的潜伏期可长达20~50年,多数患者在确诊后的一年内死亡。

    还有就是癌症。世界卫生组织的国际癌症研究机构将石棉列为已知的人类致癌物,能引起肺、肺膜、胃、食道、结肠、直肠、喉和肾脏等部位的癌变。它是最严重的职业性致癌物之一,所造成的死亡占职业性癌症所致死亡的一半左右。

    此外,接触石棉还能引起胸膜斑、胸膜增厚和胸腔积液等其他疾病。世界卫生组织估计,全球约有1.25亿人在工作环境中接触石棉,每年至少有9万人死于石棉相关疾病。由于石棉相关疾病的潜伏期长,即使现在停止使用石棉,也要在数十年后才能看到减少相关死亡的效果。

    石棉进入人体主要是通过吸入空气中的石棉纤维,也可能通过皮肤接触或口腔摄入。除了从事与石棉开采、加工、制造有关的行业的工人,一般人在用了石棉建材的建筑物中工作、生活,或者使用含有石棉的产品,也有可能接触到石棉。

    因为石棉曾经被广泛地应用于工业、日常生活中,几乎所有的人在一生中的某个时期都或多或少地接触到石棉。多数人并不因为接触到石棉就患病。通常要长期吸入高浓度的石棉纤维才会患病,吸入的石棉纤维浓度越高,或接触石棉的时间越长,患病的风险也越高。如果只是短时间地接触低浓度的石棉纤维,不太可能因此患病。

    但是在石棉暴露水平很低的人群中,致癌风险也有所增加。因此,世界卫生组织认为,消除石棉相关疾病最有效的途径就是停止使用各类石棉,可采用一些纤维材料及对健康无危险性或危险性较小的其他制品来替代石棉。

    1986年《石棉安全使用公约》规定禁止使用青石棉及含青石棉制品,以及禁止喷洒各类石棉的作业。目前已有40多个国家(包括所有的欧盟成员国)禁止使用各类石棉,包括温石棉。但是,有些国家,特别是发展中国家,仍在生产或使用温石棉,甚至增加了产量和使用。

    我国是世界第三大石棉资源国、生产国,第一大石棉消费国。中国使用的石棉是温石棉。石棉产业人士认为温石棉的危害被夸大了,声称温石棉和其他石棉有天壤之别,能被人体自动迅速清除,不会留下永久性损害云云。中国非金属矿工业协会石棉专业委员会还曾经在2004年要求把温石棉正名为“蛇纹石纤维”,申请更名为“蛇纹石纤维专业委员会”,声称“石棉有毒”、“石棉致癌”、“石棉危险”是误传,把“打击石棉”的言论视为恶劣竞争手段。

    实际上,虽然石棉沉着病主要是其他类型的石棉引起的,但是温石棉的健康危害仍不容忽视。已有足够的证据表明温石棉和其他石棉一样都是致癌物。多项动物实验表明吸入、摄入温石棉同样能导致多种癌症,而流行病学研究也发现,职业性接触温石棉增加了患肺癌、喉癌、间皮瘤的风险。因此世界卫生组织建议各国停止使用包括温石棉在内的各类石棉。出于行业利益,试图通过玩文字游戏来误导人们对石棉危险性的认识,是对公众健康的漠视和侵害。

2009.4.14

(南都周刊308期)



环保及食品安全知识系列问答(十四)——环境污染

19 04 2009年

问:我的一个亲戚家的附近高压电线,他后来得了癌症,会不会和高压电线产生的电磁辐射有关?

答:自从电进入人类的日常生活,人们对这一看不见摸不着的能源总是怀有多多少少的恐惧和怀疑。自上个世纪八十年代以来,有很多从事环境和卫生的群众组织宣称住在高压线下面的人会因为长期受到低强度的电磁辐射而得癌症。那时候也有一些近似科学的研究成果出台“证实”这一现象,引起社会上的不安。在美国,高压线附近的住宅一度曾难以找到买主。

但是那些研究成果和环境组织的宣传从来没有得到过主流科学界的认可和支持。这并不是因为科学界不关心。恰恰相反,因为这个问题直接影响到人们的日常生活的安全和健康,科学界一直非常重视。美国物理学会陆续组织了一系列物理学家,尤其是生物物理学家,对此作系统的研究。所有这些研究都得出了否定的结论。

1995年,美国物理学会作为一个专家权威组织专门为这个问题作出了一个向公众发布的正式结论。(这在像美国物理学会这样的组织是很少见的。)该结论指出当时所有的科学文献和报告都没能在高压线和癌症之间显示出任何显著的、一致性的联系。他们也没能发现高压线在引发或加重癌症的发生和发展上有任何可能的生物物理机制。因此,美国物理学会认为所谓高压线与癌症有关联的说法是没有任何科学根据的。

美国物理学会也不是对这个问题感兴趣的唯一专家组织。美国国家科学院也对此组织了一系列的研究并经常发布其结果。科学院组织的研究更是在物理学家之外还包括了其他相关的多种行业的科学家参与。在1999年,美国国家科学院发表了一个综述报告,认为当时正在进行的各种研究和发现的证据而言,高压线与癌症(或其他病症)有关联的可能性不仅没有增加,反而在减少。美国国家环境健康研究所也独立的得出了同样的结论。与此同时,还有一个致力研究高压线电磁辐射危害的研究人员被发现在发表的论文中造假。

经过这些权威科学家组织的努力,所谓高压线致癌的说法逐渐失去了市场。这一结论至今仍然是科学界的共识。

(编写:程鹗)

问:使用个人计算机是否有电磁辐射危害?

答:个人计算机中因为电路运行所产生的电磁辐射是很微弱而可以忽略不计的。但通常人们说起计算机可能的辐射危害时指的是计算机的显示器可能产生的X射线危害。

传统的桌上显示器实际上跟电视机没多大区别,它们的主要功能部分是一个真空的显像管。电子由显像管的一端被高压激发而射向另一端的显像屏,其规矩受到沿途磁场的调节而抵达显像屏的不同位置,这样激发出不同的荧光而显出五彩缤纷的图像来。但电子在高速运动中不可避免地会发射X射线,对人体可能有一定的危害。

然而,计算机显示器和电视机一样是普通的家用电器。在它们的设计和制造过程中有严格的安全性保证。通常,它们的X射线辐射强度是在距离屏幕两英寸距离范围内测量(人们使用计算器或电视时其实不可能离得那么近),在那个距离内X射线强度不能超过每小时0.5微伦琴。这个辐射强度是很低的,相当于人们乘坐飞机时在高空受到的宇宙射线照射的强度。因此,迄今为止没有发现电视机或计算机显示器对人体造成辐射损害的任何证据。

今天日益时新的平版液晶显示器和电视机因为不再使用电子枪更是不存在X射线辐射的问题。

(编写:程鹗)

问:手机、无线上网产生的电磁辐射会不会损害健康?

答:手机是近二十年间发展并快速推广开来的通讯工具。在大城市和经济相对发达地区,手机已经普及到近乎人手一部的程度。大家使用手机通话的时间也越来越多。手机,以及与此相关的无线上网,使用微波频段的电磁波与附近的发射塔联络。因此,关于使用手机是否对人的身体有危害的传言也非常普遍。

其实,微波通讯的历史远比手机和无线上网长得多。自上个世纪五十年代以来,微波已经很广泛地运用到各种长距离电视、广播及电话通信之中。作为通信使用的微波,尽管与微波炉里烧热食物的微波频率极其相近,但在强度,也就是能量,上要远远小得多,对人体本身没有影响。

手机的问题则比较复杂一些。为了与发射塔发生联系,手机必须能够发出自己的微波信号。因此,一部手机本身就是一台微型的微波发射站。因为发射的电磁波强度随距离衰减,手机发出的信号必须有一定强度才能达到发射塔。而使用手机的时候,大家经常需要把它贴在耳朵上,距离大脑很近。这样,是不是手机有可能会“烧烤”大脑呢?

手机使用时像微波炉那样用微波“烧烤”的效应是很容易测量的。一般来说,使用者在手机附近的皮肤层会有轻微的温度升高效应,但远远达不到升高一度的程度,也远不如直接晒太阳时的受热效应。因此,很少有人会感觉到这种“烧烤”。大脑内部因为使用手机的温度变化更是可以忽略不计。

就和所有电磁波辐射一样,人们同样会疑惑使用手机是否会导致(或加剧)癌症。这方面的科学调查也很多,结果差别很大。主要的困难是大家使用手机的时间、频度和习惯等等都非常随机而难以确定,因此无法设计出严格的对照实验。尽管如此,目前所知的研究中,大部分仍然表明使用手机和癌症没有可以确定的联系。比较权威的机构如美国食品和药物管理局和美国癌症协会均认为使用手机以及无线通讯不会导致癌症。世界卫生组织则正在进行一项系统研究并将在2009年10月公布结果。该组织目前的立场也是手机是安全的。

随着手机通讯技术的成熟,手机发射信号的强度也在降低。使用数字信号的新手机的发射能量就只有以前使用模拟信号手机的一半左右。他们的安全性也因此而改善。当然,如果手机使用者在心理上有顾虑的话,改用插入的耳机或免提通话就可以保证手机使用时不会距离大脑太近。这样使用手机和使用无线上网一样,可以说是绝对安全的。

(编写:程鹗)

问:我们受到多少电离辐射?对人体有哪些危害?

答:电离辐射是指高能射线辐照在物体上引起该物体中的分子产生电离反应,也就是说失去一个或数个电子。无疑,如果这样的射线直接照射到人体上,会给人,特别是皮肤等表面部位,带来相当的危害。

其实,大家对电离辐射及其危害并不那么陌生。我们夏天皮肤被太阳晒红,甚至晒脱皮,就是因为太阳光中的紫外线对皮肤的电离作用。紫外线是光的高能频段,其光子携带的能量比较高,足以使皮肤中的分子发生电离反应。过度的暴晒不仅会损害皮肤,而且会使人头疼、恶心甚至可能导致皮肤癌。

一般人所遭遇的电离辐射的百分之八十来自太阳和宇宙射线这些自然辐射源。在这之外,医院里使用的X射线、核磁共振、CAT等诊断仪器和放射化学治疗手段都可能导致电离辐射。因此它们的使用需要谨慎从事,不可滥用。

就像皮肤被晒红一样,低度的电离辐射危害并不十分严重。人体的防御功能可以自行修补或再生被损坏的分子。但如果长期地或高剂量地遭受电离辐射,就会对健康产生不可逆转的危害。

(编写:程鹗)

问:氡气污染有什么危害?

答:氡不是一个常见的元素,因此不被人所熟悉。然而,在不知不觉中,它有可能成为一个看不见的杀手。氡是带放射性的惰性气体,无色无味。只有用专门的仪器才能测到它的存在。由于放射性,它对人的主要危害是导致肺癌的发生。统计资料表明,氡是造成肺癌的第二大原因,仅次于抽烟。而在不抽烟的人中,氡气污染是肺癌的主要原因。

在我们生活的大气层里,氡气的存在完全可以忽略不计,不会对我们健康造成危害。自然界的氡是由放射性元素如铀或镭衰变而成。它一般存在于深层土壤中,但随着采矿、建筑或自然变迁也会出现在地表层。氡的分布也有很强的地区性,在盛产大理石和页岩的地方氡的含量也会比较多。

氡气很重,因此会聚集在比较低的地方。房子如果建筑在含氡的土壤上,泄漏出的氡气可能会慢慢聚集在通风不好的地下室的空气里,对人造成危害。如果居住在存在氡的地区又有地下室的话,应该请专业人员检查一下。另外,加强地下室的通风是避免氡气聚集的有效措施。

(编写:程鹗)

问:噪声污染有什么危害?

答:噪音是大家都很熟悉也很反感的环境污染。在一个嘈杂的环境里呆久了,小孩子会大哭抗议,大人也会变得烦躁不安。但噪音对人的影响还不至于此。英国的一项研究表明,在英国每年因心脏病死亡的十来万人中,近三分之一可能是因为长期遭受噪音的困扰而得的心脏病。除此以外,噪音还会造成失眠、耳鸣和荷尔蒙失调等生理症状,并因此导致心衰、脑溢血、高血压和免疫系统疾病的发生。

人们常常觉得长期的噪音是可以习惯的。但研究表明,即使人在心理上已经对环境噪音听而不闻时,上述的生理反应并没有停止。世界卫生组织的标准说,如果晚上持续遭受50分贝以上的噪音就有可能导致心脏病。而50分贝只相当于一般车辆驶过时的噪音标准。

因此,减少甚至消除噪音污染是极其重要的。如果有条件选择的话,应该尽可能地居住在远离市中心、高速公路、铁道和飞机场这些噪音集中的地方。开车时尽量不要鸣笛也是一个减少噪音的好办法。

(编写:程鹗)

问:光污染有什么危害?

答:在提到环境污染时,光污染一般不会引起多少注意。人类自发明用火到电灯,就开始了告别黑暗的历程而不再屈服于日与夜的时间限制。很多大城市更是以“不夜城”而自豪。然而,过份的使用照明灯光也是对环境的一种破坏。

住在大城市的孩子都知道他们很难看到天上的星星,农村夜空中那灿烂的银河被城市灯光给淹没了。观测用的天文台也不得不移迁到偏远的山区。但这只是光污染中危害比较轻的。

现在有的汽车装有很强的高光前灯,它们能把路面照得通明,为这些车自己的驾驶员提供便利。可是,别的驾驶员或行人可就遭殃了。在路上冷不丁地被这种灯迎面照上一下,眼睛会短暂失明,要过好一阵子才能恢复过来,这是很危险的。在照明太强的市区开车,人的眼睛也会因为不适应周围的光线分布而看不清东西的形状,判断不准物体的远近。这也会增加事故发生的机会。

用强光持续性地照射一个人是监狱中折磨犯人的一个手段,可以有效地影响犯人的神经系统而导致犯人的精神紊乱和屈服。城市中的灯光还没有到那么残酷的地步。但持久性的生活在灯火通明的环境里,人的生物钟系统也会受到影响,导致失眠、头疼、焦虑、高血压等症状。其实不仅是人类,动物也会因为灯光而迷失,造成它们捕食、迁移等生活习性上出现致命的改变。

人类照明的光是用电来实现的,光污染的背后是大量的电能损耗。因此,光污染也直接造成发电过程中各种环境污染的恶化。现在,有些国际组织正在致力于城市照明灯光的合理化设计努力,希望能逐步减少光污染的危害。

(编写:程鹗)

问:环境激素会有什么危害?

答:环境激素是环境中的一些合成化学物质,它们在生物机体内能够模拟或阻碍天然激素的作用,诱导机体做出错误反应,也称为“外因性内分泌干扰物质”。已知的环境激素有乙烯雌酚、二恶英、多氯联苯、DDT等,多数除草剂、杀虫剂、杀菌剂和防腐剂被怀疑有环境激素的作用,塑料瓶、金属罐、食物、化妆品、玩具、洗涤剂等许多日常用品可能含有环境激素。

环境激素能引起多种发育、生长和繁殖方面的问题,其最引人注目的危害是对人类和野生动物生殖能力的损害。多项研究显示,现代男性精子数量减少、质量下降与环境激素污染有着密切关系,环境激素还可能增加流产风险和胚胎死亡率、导致不孕、使出生性别比例失调。在一些地区,环境激素使野生动物生殖能力下降、出现雄性雌化或双性同体现象,导致动物数量锐减,鱼类、两栖动物、爬行动物、鸟类和哺乳动物都有受害事例。此外,环境激素还可能降低机体免疫力,提高癌症发病率,损害神经系统进而使智力和注意力下降、行为失常。

http://www.epa.gov/endo/pubs/edspoverview/primer.htm
http://www.niehs.nih.gov/health/topics/agents/endocrine/index.cfm
http://e.hormone.tulane.edu/learning/endocrine-disrupting-chemicals.html

(编写:碧声)