切爾諾貝利，野生動物的天堂？
距北烏克蘭切爾諾貝利核事故已過去了35年。如今，新聞報道常常把這片土地描繪成野生動物的天堂。在照片中，我們能看到游蕩于廢棄城鎮(zhèn)建筑之中的狐貍和在人類永久性撤離后種群壯大的野牛野馬們。不過，在一部分科學家的眼中，大自然并沒有看上去的那么安定祥和。
事實上，就切爾諾貝利周遭微生物、真菌、動植物的健康狀況，科學界正在展開一場激烈的辯論。有些科學家用人類離開后繁榮生長的野生動物為例，主張殘留放射性污染的健康威脅并不顯著；其他科學家卻發(fā)現(xiàn)核放射對生物健康狀況及多度產(chǎn)生的影響大多是負面的，不論是鳥類還是哺乳動物，在污染越重的地方都數(shù)量更小。近幾年間，這場辯論的激烈程度有增無減。
歸根結(jié)底，用David Copplestone的話說，“這些研究都總有一些可信的地方”——他是蘇格蘭斯特靈大學的一名放射生態(tài)學家。問題的關(guān)鍵在于如何解讀現(xiàn)象。這場辯論的核心并不是“長期放射對生物有沒有負面影響”，而是“這些負面影響什么時候才算是顯著”。雖然切爾諾貝利周圍的放射線強度自事故以來直線上升，但是重占地盤的生物們所經(jīng)受的慢性放射污染卻是低強度的。
搞清楚放射污染究竟有沒有危害——如果有，是何種、多大的危害——非常重要，因為它不僅可以讓我們了解到史上最大的這場核事故怎樣改變了環(huán)境，還可以讓我們了解長期、低強度的放射性污染通常會對生物產(chǎn)生什么影響。檢視不同科學家得出截然相反結(jié)論的原因、思考新研究可以為這場辯論帶來什么樣的啟發(fā)，或許就會讓我們離最終答案越來越近。
短期放射性后果
1986年四月，切爾諾貝利核電廠其中一個核子反應(yīng)爐的一次安全系統(tǒng)檢測完全失控，爆炸將大量的殘骸和放射性原子（或稱放射性同位素）噴射到空中，并在接下來的幾天內(nèi)釋放了可能比廣島原子彈爆炸多出幾百倍的輻射。在現(xiàn)場短時間內(nèi)吸入超過13400毫希沃特（輻射計量單位，人體能夠接受的正常輻射量為每年1.5-3.5毫希沃特）后，二十多位應(yīng)急人員在數(shù)月內(nèi)喪生。在接下來的數(shù)十年內(nèi)，數(shù)千名疑似當時吸入了較少量放射元素的兒童與青少年患上了甲狀腺癌，幸運的是，這種癌癥通常并不致命。
1986年，切爾諾貝利核電站一次失敗的安全測試導致了爆炸和巨大的核輻射泄漏。據(jù)估算，這場意外泄漏的輻射量是二戰(zhàn)期間廣島原子彈的幾百倍。
當?shù)氐膭又参锶郝渫瑯釉谄鸪醯膽K劇中飽受打擊。多達600公頃的松樹成片死亡，棲息其中的許許多多的哺乳動物和無脊椎動物也無法幸免。如今，枯木殘骸所在的地區(qū)被稱為“紅色森林”。事故發(fā)生至今，核電站周圍四千多平方千米的隔離區(qū)依舊罕有人跡。
隨著時間的流逝，最為危險的放射性同位素衰變之后，這一片區(qū)域的環(huán)境便不再那么嚴酷了。舉例來說，放射性同位素碘-131在1986年的夏天就已衰變殆盡，剩下衰變更慢的銫-137和鍶-90不均勻地分布在這片區(qū)域的泥土、植物、真菌和動物之中?，F(xiàn)在，區(qū)域中的輻射強度通常低于會導致急性輻射病的程度，其具體數(shù)值高可達紅色森林中的每小時0.4毫希沃特（比背景基值高出幾千倍，依舊危險）、低則可以比一般基值輻射強度還要低。
據(jù)俄勒岡州立大學專攻放射生態(tài)學的保健物理學家Kathryn Higley解釋，一般環(huán)境之中的放射性輻射并不總是有害的，因為生物體內(nèi)都有阻止、修復輕度損傷的生理機制。然而，當強度上升，放射性輻射是何時、如何在不同生物體內(nèi)累積成健康威脅的問題，我們依舊知之甚少。切爾諾貝利周遭輻射強度參差不齊的核污染地帶創(chuàng)造了不可多得的機會，來讓我們尋求問題的答案。
不過，研究切爾諾貝利的核輻射生態(tài)系統(tǒng)也是一個非比尋常的挑戰(zhàn)。據(jù)Higley說，盡管科學家們知道輻射會如何影響一個單獨的細胞（比如，通過誘發(fā)基因突變、或者一種名為氧化應(yīng)激的分子損傷），想要預(yù)測這對一個生物體在壽命跨度上的影響依舊很難。即使這些影響真的少量地存在，對其進行具體分析更是難上加難，因為在現(xiàn)實中，生態(tài)系統(tǒng)中既存的作用和影響已經(jīng)十分繁雜。盡管如此，她表示：“這恰恰是人們當下最關(guān)注的點?！?/p>
生活中，我們不可避免地會受到一些輻射。這張圖體現(xiàn)了日常正常生活和核事故中，人們會經(jīng)歷的輻射強度。注意，每向上一個等級，輻射強度增加十倍。
數(shù)據(jù)上的熔斷
本世紀初，當切爾諾貝利地區(qū)活躍的野生動物們第一次被在世界范圍內(nèi)報道時，科學家們將此現(xiàn)象歸因于人類的離開。可是一起組隊研究這片土地上鳥類的兩名演化生物學家——法國巴黎-薩克雷大學的Anders M?ller和美國南卡羅來納大學的Timothy Mousseau——卻有不同的見解。他們的研究發(fā)現(xiàn)，有些鳥類在輻射強度更高的地區(qū)呈現(xiàn)出更多的遺傳突變現(xiàn)象、腦容量更小、并且精子活躍度更低。在2007年的時候，他們還發(fā)現(xiàn)，相比于一般水平值地區(qū)，輻射強度高的地區(qū)鳥類的個體數(shù)量少了66%、物種數(shù)量少了50%。
在他們的許多其它研究中，兩位科學家們也曾指出，在輻射更強的區(qū)域，土壤無脊椎動物的數(shù)量顯著減少、一些昆蟲和諸如野兔和狐貍等的哺乳動物也有個體數(shù)量上的減少。在一項和芬蘭科學家的合作研究中，他們還探討了堤岸田鼠受到的諸多健康影響。
兩位科學家們總結(jié)出了一個輻射強度與其造成影響之間穩(wěn)定的相關(guān)關(guān)系：輻射強度越高，其所造成的影響便越明顯。根據(jù)他們的觀察，即使輻射強度低于科學家們認為會造成傷害的程度，這個相關(guān)關(guān)系依舊存在?！翱吹捷椛浔┞对诓煌锓N之間均能帶來這種直觀、龐大的影響，我們感到十分震驚，”Mousseau表示。他在2021年的《生態(tài)學、演化學、系統(tǒng)分類學年刊》中曾撰文介紹過關(guān)于他和其他研究者的切爾諾貝利相關(guān)研究內(nèi)容。
有的科學家則對這對組合的研究頗有微詞，他們不滿原因的其中之一來源于對M?ller研究成果的不信任——他曾被指控在過去的研究中有過不端行為（據(jù)M?ller本人在一則聲明中的解釋，不端行為的審查本身就有很多缺陷；一次在法國執(zhí)行的審查確實沒有找到故意欺詐的證據(jù)，而M?ller被指控的研究中并不包括輻射相關(guān)的內(nèi)容）。這些批評中另一個共同的原因，是M?ller和Mousseau可能低估了自己研究的生物們所經(jīng)受的輻射劑量，因為他們在分析時并沒有將動物們可能吃下、吸入的放射性同位素納入考慮。曾有別的科學家對Mousseau的12種哺乳動物研究數(shù)據(jù)重新進行分析，并發(fā)現(xiàn)，盡管輻射確實會導致物種多度的減損，這樣的效果只有在特定的輻射劑量以上時才會出現(xiàn)，且比他們二人一開始提出的危害劑量要高。
與此同時，無論是基因多樣性還是物種多度的方面，另外一些研究團隊迄今沒有發(fā)現(xiàn)輻射對切爾諾貝利周遭的一些動物造成顯著的影響。一篇2015年關(guān)于白俄羅斯境內(nèi)核電站附近區(qū)域的調(diào)研被廣為流傳，其背后的科學家團隊認為，該地有核污染地區(qū)與不受輻射污染的自然保護區(qū)內(nèi)的駝鹿、狍子、野豬數(shù)量并無明顯差別。（但是，無論殘留的輻射究竟能造成何種影響，對人類來說，撤離和規(guī)避輻射污染的地區(qū)都是利大于弊的。）
一篇隨后發(fā)表的報告同樣無法證明輻射減少了事故周圍地區(qū)的哺乳動物種群密度，哪怕在高度核污染的地區(qū)也沒有找到相關(guān)證據(jù)。參加了這兩項研究、就職于美國佐治亞大學的野生動物生態(tài)學家James Beasley指出，這兩項研究都沒有排除一種可能性：輻射可對動物個體造成損害、但還未對種群規(guī)模造成影響?！叭绻ㄝ椛洌┐_實造成了某些影響，那么這些影響還不足以抑制那些動物的種群增長。”
Beasly也在和Tom Hinton（日本福島大學環(huán)境放射研究院的輻射生態(tài)學家，現(xiàn)今已退休）一起，在福島第一核電站周邊區(qū)域采集生物樣本以檢測輻射可能導致的基因突變。2011年，歷經(jīng)地震和海嘯的沖擊后，此核電站經(jīng)歷了比切爾諾貝利事件情況稍輕、但依舊十分嚴重的堆芯熔毀和核泄漏。在事故發(fā)生后不久，事故區(qū)域附近的老鼠們呈現(xiàn)出了某些遺傳畸變。但是，起碼有一部分動物并沒有表現(xiàn)出長期的影響。
切爾諾貝利附近的紅蝽翅膀圖案有所變形。最左側(cè)的照片為正常的顏色圖案；其右側(cè)的照片均有明顯不同，推測是基因突變導致。在輻射程度更高的地區(qū)，這樣的突變更加常見。
直到輻射程度早已降低不少的2016年，Hinton、Beasly和同事們依舊沒有找到任何能夠表明輻射給福島事故附近的游蛇和野豬的細胞帶來了DNA損傷的證據(jù)，哪怕這些動物暴露在和Mousseau的切爾諾貝利數(shù)據(jù)相差無幾的輻射劑量之中。Hinton對此表示：“我還從未成功重復過M?ller和Mousseau發(fā)表的內(nèi)容。”
難以消弭的數(shù)據(jù)差異，讓一些分屬不同陣營的科學家們對對方的研究結(jié)論持疑。這種對立情緒有時甚至延續(xù)成了人身攻擊。2015年，放射生態(tài)學國際聯(lián)盟（一個由放射科學家們組成的非營利性組織）邀請了雙方研究人員到美國邁阿密參會，試圖讓大家達成一個共識。但是事與愿違，這場爭論愈演愈烈，以至于“人們開始互相抨擊、辱罵，”加拿大麥克馬斯特大學的放射生物學家、聯(lián)盟的財務(wù)主管Carmel Mothersill回憶道。最終，人們只得出了一個共識：“在輻射較輕的區(qū)域，很多情況都不清楚，所以我們還不能確定地把任何事情歸因于輻射影響?！?/p>
這場爭辯至今還未分出勝負。對于切爾諾貝利相關(guān)研究所得出的結(jié)論差異，雙方科學家們都給出了自己的解釋，比如研究方法、統(tǒng)計技術(shù)、或是輻射之外的其他環(huán)境因素。以Mousseau和M?ller多次研究的紅色森林地帶為例，這里不光有強輻射的問題，同時也十分貧瘠、植被稀少。因此，Copplestone和他的團隊認為，我們不能完全確定，當?shù)貏游锼艿降呢撁嬗绊懯腔谳椛?、還是單純因為其貧瘠的棲息地（Copplestone的部分研究由一個項目所資助，而資助方之一是一家核廢料處理公司）。
對于自己和他人研究結(jié)果的差異，Mousseau也發(fā)表了自己的看法：他指出，部分和他結(jié)果背道而馳的研究是在白俄羅斯境內(nèi)的一片區(qū)域進行的，這里比烏克蘭的無人禁區(qū)更加人煙稀少、未經(jīng)開墾，因此野生動物可能會以更快的速度從災(zāi)難中恢復生息?；o核研究所的放射生態(tài)學家Olena Burdo也認為，對無人區(qū)不熟悉的外國科學家們只是偶爾造訪這一區(qū)域，因此可能會忽略野火或洪水等地區(qū)性事件對當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)造成的微妙影響。根據(jù)她的發(fā)現(xiàn)，也正是這些自然災(zāi)害事件，會改變放射同位素和動物種群在事故周圍的分布情況。
Mousseau十分肯定，一些生活在污染最輕的地區(qū)的物種過得很好，甚至因為人類的離開而可能過得比污染區(qū)之外的動物還要好很多。其他科學家們也同意，核污染程度最高的部分地區(qū)的確有負面影響、但是這只波及了部分物種；Copplestone最近的一項研究便指出，熊蜂——和其他無脊椎動物一樣，曾被認為對輻射傷害有較強的抵抗能力——在實驗室中經(jīng)受和紅色森林相當程度的輻射時，其繁殖能力會受損。
這場辯論的核心便是兩個很難回答的問題：輻射在多高的強度時會導致明顯的損害，以及這樣的輻射污染會波及到具體的哪些物種？因為不同的物種對輻射的反應(yīng)各有不同，“問題的答案并不是非黑即白的，”法國輻射防護與核安全研究所的放射生態(tài)學家Christelle Adam-Guillermin表示。經(jīng)受過超低量輻射的動物們哪怕呈現(xiàn)出受到負面影響的征兆，也不能被直接歸因于輻射。“得出確切的結(jié)論很難，”她說。
此外，還有一個因素可能增加了回答問題的難度：在切爾諾貝利野生動物身上觀察到的不良影響，或許不是由于它們正在經(jīng)受的輻射，而是遺傳自它們親歷了1986年事故中放射性墜塵的祖先。科學家們已經(jīng)通過實驗室證明，盡管少量的輻射照射不會對當時的生物細胞、或它們分裂所得的細胞產(chǎn)生即時影響，隨后幾代的細胞（也就是孫輩細胞們）有時依舊會發(fā)生變異、死亡、或失去原有的分裂能力。
雖然受到輻射照射的細胞沒有直接遺傳突變，但是這些細胞可能會獲得更高的突變傾向。研究人員們猜測，這個現(xiàn)象和表觀基因組（附著在DNA上、能夠影響基因活動的小分子）的變化有關(guān)，因為這些變化可以遺傳給下一代。
電離輻射十分強力，能以多種方式損害細胞，如造成基因突變，或生成可損傷生物分子的高活性化學物質(zhì)。電離輻射和更低能量的輻射（比如紅外線、可見光、微波和無線電波等）有著顯著的不同，后者并無明顯的危害。
事實的確如此。在一次實驗中，白俄羅斯科學家在切爾諾貝利核電站殘垣附近捕獲了兩只懷孕的堤岸田鼠，并將其飼養(yǎng)在一個沒有任何輻射的實驗室里。研究團隊在2006年報告，盡管這兩只堤岸田鼠的后代從未經(jīng)受過強輻射，它們骨髓細胞中的遺傳突變數(shù)量絲毫不亞于那些仍然棲息在高輻射污染地區(qū)的同類們。Mothersill和Mousseau等人利用統(tǒng)計模型估算了這種繼承自祖先的影響程度，并得出結(jié)論：如今切爾諾貝利地區(qū)鳥類的遺傳變異情況，也可能有部分原因來自它們祖先所親歷的核電站爆炸事件。（他們也同時指出，目前依舊存在的輻射殘余，也會增加額外的突變壓力。）
如果這個假說成立，那么科學家們一直以來都忽視了一個可能深切影響著切爾諾貝利周邊生物的強大因素：這些生靈當下所遭受的健康影響，或許并不來自它們自己生命中所接觸的輻射，而是它們祖先經(jīng)歷的余孽。Mothersill堅信，這個推論“可以讓過去涇渭分明的兩派人達成和解”。
讓整件事情愈發(fā)復雜的是，此地區(qū)的動物們極有可能在1986年后來回遷徙過，或者甚至是從地區(qū)之外來到這里的。也就是說，這片區(qū)域就像是一個混亂的集合體，其中個體的祖先們或許經(jīng)歷過一定程度的輻射、也或許沒有，才使總結(jié)出一個和輻射相關(guān)的規(guī)律變得十分困難。
一波三折的例子尚不止如此。一些動植物種群如今的繁榮生長，或許是因為它們已經(jīng)演化得適應(yīng)了輻射。西班牙奧維耶多大學的Germán Pereda和同事們有一篇尚未發(fā)表的研究發(fā)現(xiàn)，切爾諾貝利附近的歐洲樹蛙體色比事故地區(qū)之外的同類深很多。他提出假說，自事故以來，這些樹蛙的演化使它們能夠在皮膚中制造更多的黑色素，以保護自身不受輻射影響。（不過，Mousseau認為，他還未見過令人信服的證據(jù)，可以證明此地區(qū)的動物們已經(jīng)演化得適應(yīng)了更強的環(huán)境輻射。）
無獨有偶，還有科學家曾注意到，堤岸田鼠的一些特定細胞會制造出更多的抗氧化物，來對抗輻射引起的毒性。來自烏克蘭和英國的研究人員也曾觀察到，自1980年代末以來，一些樺樹花粉和月見草種子修復DNA損傷的能力愈發(fā)見長。
不過，若科學家們想要真正了解生物對核災(zāi)難的反應(yīng)，就需要做更深入的探索。目前為止，大多數(shù)的研究都著重尋找輻射強度和野生動物健康狀況之間的相關(guān)性。芬蘭于韋斯屈萊大學的演化生物學家Anton Lavrinienko認為，研究人員們更應(yīng)該設(shè)計實驗、來確定輻射是否真的導致了所觀察到的現(xiàn)象。他曾和Mousseau合作完成了針對堤岸田鼠的研究?！拔覀儜?yīng)該停下這樣不痛不癢的探索了”，他表示，“我們一直在為此努力?！?/p>
在人類宏大的科研目標完成前，切爾諾貝利無人禁區(qū)里的野生動物們依舊會對有關(guān)自己的激烈爭辯樂得無知，并且繼續(xù)它們最擅長的事：在一隅與世隔絕的輻射家園里挖洞、狩獵、飛翔、繁衍。未來的數(shù)十年里，輻射生態(tài)學家們?nèi)詴^續(xù)他們的研究和爭吵，并（但愿能）最終達成一致結(jié)論。
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本文授權(quán)翻譯自Annual Reviews 旗下雜志 Knowable Magazine，點擊文末閱讀原文可訂閱其英文通訊。
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原文標題“Scientists can't agree about Chernobyl's impact on wildlife”，作者Katarina Zimmer，2022年2月7日發(fā)布于 Knowable Magazine。
封面圖來自Knowable Magazine網(wǎng)站。
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https://knowablemagazine.org/article/food-environment/2022/scientists-cant-agree-about-chernobyls-impact-wildlife
