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低剂量核辐射对生物体和生态系统到底有何影响？福岛核泄漏事件发生四年后，科学家开始寻求答案。

1994年，第一批美国科学家获准进入禁区，得克萨斯理工大学的罗纳德·切瑟（Ronald Chesser）和罗伯特·贝克（Robert Baker）就是其中的两位。 “那里令人惊叹——真的有放射性，” 贝克回忆道，“我们捕获的一堆田鼠，看上去和周围的杂草一样健康。所见景象让我们着迷。”他们检测了田鼠的DNA序列，没有发现突变率异常。贝克和切瑟还发现，狼、猞猁和其他一些曾经罕见的物种在自由徜徉，禁区似乎成了一个“原子野生动物保护区”。由联合国若干机构于2003年创建的切尔诺贝利论坛（The Chernobyl Forum），在事故20周年后发布的报告证实了这一观点——报告称，禁区内“环境条件对生物群产生了正面影响”，使其变为“生物多样性的独特圣地”。

贝克和切瑟结束“觅鼠之行”的5年后，蒂莫西·A·穆索（Timothy A. Mousseau）来到切尔诺贝利，观察鸟类数量时，却发现了相反的证据。穆索是南卡罗来纳大学的生物学教授，他和合作者、现任法国巴黎第十一大学生态、系统和进化实验室研究主管的安德斯·帕佩·默勒（Anders Pape Møller）重点研究了家燕（Hirundo rustica）。他们发现，禁区中的家燕数量显著减少，寿命、脑量、雄燕的生育能力都有所下降，肿瘤、局部白化（一种遗传突变）和白内障的发病率很高。穆索和默勒在过去13年间发表的60多篇论文表明，低水平的核辐射对禁区的整个生态圈——从微生物到哺乳动物，从昆虫到鸟类——都造成了负面影响。

穆索和默勒的论文受到了批评。2006年，贝克与切瑟《美国科学家》（American Scientist）上联合发表文章称，禁区“已成为一个有效的保护区”，而穆索和默勒的结论“仅有间接证据，不足为信”。尽管如此，关于低水平辐射生物学效应的研究，以及这场争论的结果，有可能告诉我们如何应对从核灾难到核能政策的一切问题。

我们对电离辐射健康效应的认识，几乎都来自于目前仍在进行的、原子弹爆炸幸存者的寿命研究（LSS）。辐射照射的安全标准也是基于寿命研究。但是，寿命研究并没有告诉我们，低剂量辐射（正如切尔诺贝利的情况）会产生什么样的效应。绝大多数科学家同意下列观点：无论辐射剂量低到什么程度，都不存在“安全的”剂量。

我们对低剂量辐射的生物学效应所知甚少。寿命研究既不能告诉我们，剂量低于100毫希沃特（mSv）的核辐射对健康有何影响，也无法反映放射性对生态系统的影响。导致基因突变需要多大辐射剂量，这些突变可遗传吗？辐射诱发疾病（例如癌症）的机制和遗传标志物是什么？这些问题，都还没有答案。

进入福岛禁区

2011年3月，福岛第一核电站三座反应堆熔毁，这为穆索和默勒的低剂量辐射研究提供了另一个天然实验场。穆索说，通过重复在切尔诺贝利开展的研究，“我们有更强的信心证明，我们观测到的那些影响与辐射而不是其他因素相关。”福岛310平方英里的禁区与切尔诺贝利禁区有很多相同之处。二者均涵盖了废弃的农田、森林及市区，而且即便相隔不远的两个地方，辐射水平也存在着数量级上的差距。此外，比起当年的切尔诺贝利，他们能更快获准进入禁区，开展研究工作。简言之，通过在福岛的研究，也许有机会平息之前的争论。

在福岛事故发生后的数月内，核电站还冒着烟，尚未冷停时，穆索和默勒就在核电站西侧已受到放射性污染的山林里，观察鸟类数量，但他们未能进入禁区观察家燕的状况。终于，2013年6月，包括穆索及其同事在内的首批西方科学家获准进入福岛禁区。

不同的物种，同一物种中的不同个体，对辐射的敏感性都差异极大，这就是我们既不能把蝴蝶的研究结果外推到家燕，也不能将田鼠中的发现外推到人类的原因。穆索说，蝴蝶对辐射特别敏感。 2012年8月，《科学报告》在线刊载了一篇论文，讨论了福岛的放射尘对酢浆灰蝶的影响。日本琉球大学的生物学教授大泷丈二（Joji Otaki）发现，事故2个月后，在福岛临近地区采集的蝴蝶羽翼、足和眼均出现畸形变化。

穆索和默勒在切尔诺贝利和福岛开展的昆虫调查也曾显示，蝴蝶群体数量发生了锐减。但大泷丈二的研究有一个新的重大发现：当他将福岛变异蝶与正常实验品种杂交时，每一代子代蝴蝶的基因变异的频率都有增加。这意味着，大泷丈二首次严格证明了，在福岛生物中，基因突变会在世代间不断累积。

穆索认为，对于受到放射污染的环境来说，基因突变的累积是一股暗流，会悄无声息地侵蚀生态系统，有时我们可以通过变异的蝴蝶，或白化的家燕发现这股暗流。连贝克也赞同大泷的结论：“很明显，在蝴蝶中发生的某些变化是辐射诱发的。多代动物连续受到辐射，会导致基因组的改变。”

在预订飞往东京的航班之前，穆索曾试图在日本当地寻找供应商，购买用于实验的铅砖。但他未能如愿，最后只得把近300千克的铅砖分装在8只行李箱中带往东京。我在机场见到了他和他的博士后同事、来自意大利的安德烈亚·博尼索利·阿尔夸蒂（Andrea Bonisoli Alquati），帮他们把铅砖搬到出租车的后备厢里，然后一起驱车前往位于福岛核电站北面的南相马市（Minamisoma），下榻该地旅馆。

迤逦北上，往核电站方向行驶，我们一路颠簸在震后崎岖的道路上，途经一个又一个废弃的城镇。商铺关门大吉，民宅了无人烟，负责开车的穆索在其间搜寻燕巢。

普通家燕因其恋家性，是理想的科学研究对象。所谓的恋家性是指，家燕总是倾向于回到同一地点繁衍生息。科学家对正常条件下家燕的状况非常了解，而且它们与其他温血脊椎动物也有着相似的遗传、发育和生理特性。家燕犹如煤矿井下的金丝雀，只不过矿井中的金丝雀是对瓦斯示警，家燕则被用来测试放射性的影响。穆索在屋檐下发现了十几个新月形、由灰泥糊成的旧巢的痕迹，但一个新巢也没有。

 “第一年的负面影响太强了，”穆索说，“我估计今年很难看到它们了。”

在核电站西边几千米，我们到达了禁区的边界：路障旁两位戴防护面罩的值守警官看到我们非常惊讶，挥手高喊要我们调头。穆索的通行证还未生效，我们只好离开了。

 “一个有家燕的巢都没有，我真不敢相信，”他在回去的路上说。他瞥见一只栖息在电话线上的鹡鸰。“没有蝴蝶，没有蜻蜓，这是个死区。”

生态系统对放射性污染的早期反应如何？福岛为我们提供了机会难得的一瞥。在切尔诺贝利，田鼠和家燕早期的世代变化都无迹可寻，更别说其他小动物了。有传闻指出早期动植物数量锐减，但它们后来又是如何恢复的，其中的细节就无从得知了。我们知道，核辐射会导致DNA损伤，那么某些物种是否演化出了高效修复DNA损伤的能力？建立预测模型，弄清楚生物体如何适应低水平的核辐射，以及基因损伤如何随时间而累积，对于研究福岛的生态系统变化是非常关键的一环。

穆索很懊恼未能在事故后立进入禁区。“我们本可以有更准确的数据，之前那里有多少家燕，又有多少消失了，”到了旅馆后，他说，“那些回归的家燕是因为具有抗辐射的基因型，还是仅仅运气比较好？”

穆索的通行证第二天生效，一队警官指引我们的车辆穿过路障，进入禁区，直接开到了福岛核电站的大门前。从核电站厂址到荒废的双叶、大熊、浪江，穆索打算沿着滨海平原，记录每个家燕巢穴的数量和位置，并捕捉尽量多的家燕。他对助手博尼索利·阿尔夸蒂说：“我们在这里得到的每个数据都是极其宝贵的。”

在距核电站1英里处，博尼索利·阿尔夸蒂发现一只栖息在住宅附近电线上的家燕，而新筑成的燕巢位于车库的屋檐下。在这里，辐射水平最高可达每小时330毫希沃特，超过了正常本底辐射的3 000倍，这是穆索工作以来测得的最高纪录。

博尼索利·阿尔夸蒂指出，按照美国人均全年接受的本底辐射来计算，“呆在这里10个小时，你就达到了正常情况下全年的剂量。”他和东京都市大学环境系的北村亘（Wataru Kitamura）一起在车库的入口处，架起了类似超大排球网的尼龙丝雾网，然后守株待兔，等待家燕自投罗网，等待，等待……穆索不想为捕获一只家燕浪费这么多时间，就算这只家燕栖息在辐射热点旁边。于是，他们收网，驾车前往双叶町（Futaba）。

双叶町是一座“鬼城”，只有原先的居民每个月可回来几个钟头检视家宅商铺。小镇的商业中心的广告牌写着“核电：能源的光辉未来。” 主要街道的辐射水平并不比禁区外的许多污染区高，但双叶町的废弃并不仅仅是因为辐射污染：经过9.0级的地震过后，几乎没有建筑是完好的，许多已经倾斜，有些已经倒塌。我们沿着铺满瓦砾和玻璃碎片的街道前行，老鼠和乌鸦在垃圾堆和商场的货架上觅食。北村透过望远镜，在一家废弃的体育用品店附近看到了6个燕巢。

 “拉网立杆！”他喊道。

北村和博尼索利·阿尔夸蒂蹲守在体育用品店的外面，撑起松散的雾网。燕子在头顶俯冲呢喃，突然一对家燕飞进了商店。二人一跃而起，用网困住了这两只燕子。耗时两小时，才得以捕获6只燕子，并采集血样。放生之前，穆索给它们拴上小型热释光剂量计（thermoluminescent dosimeter）来跟踪它们受到的辐射剂量。然后，他们去了双叶町火车站，那里的辐射水平比之前地点高出十倍，他们又捉到了两只家燕。

深夜，几个人回到南相马市共进晚餐。大家疲惫不堪。我问北村看到禁区时的第一感觉是什么，“我感到悲哀，”他说，“事故之后，一切都停在原来的样子。”看到双叶如此的破败景象，让他没有兴趣再回去了。

难以确定的安全标准

日本政府最初承诺，在2014年3月底之前，清理福岛县污染最严重的11个市町村，他们的目标是将年剂量率（即一年中辐射累积的速率）降低到1毫希沃特——这是国际放射防护委员会（International Commission on Radiological Protection）建议的、普通公众可承受的辐射剂量极限值。但到目前为止，清理工作的重点是稳定核电站中受损的反应堆，这些反应堆还在向太平洋泄露放射性物质。日本政府已不再规定具体的去污时限，而是把1毫希沃特的年剂量率作为长期目标，并鼓励83 000名避难者返回年剂量率不超过20毫希沃特的地区，这个水平的辐射相当于核电站工作人员的年剂量限值。日本政府近期发布的报告承认，很多受污染区域至少一代人都无法在那里居住。

这一目标的转变说明了，当我们需要制定清理核污染的相关政策时，我们对低剂量辐射效应的认识还很不足，无法提供清晰指导。尽管科学家未能确定一个“安全的”辐射剂量，但对日本政府而言，要制定去污目标和安置政策，就必须有一个具体的目标数值，因而日本不得不依赖国际放射防护委员会这类咨询机构，以及LSS这类存在缺陷的研究。

 “最终，我们还是不得不武断地设置一些限值，” 哥伦比亚大学放射学研究中心主任戴维·布伦纳（David Brenner）说，“说武断是因为我们不知道有什么风险，而更深的问题在于，辐射效应不是在某个限值以下就安全、超过这个限值就危险的简单问题。”布伦纳的研究显示，即使年剂量低至5毫希沃特，仍有证据显示，肿瘤发生率的增高与辐射之间存在相关性。至于5毫希沃特以下，目前还没有确凿的证据支持或否定这种剂量的辐射对人类健康有直接影响，但穆索和默勒还是观测到了这种剂量的辐射对动植物群落有负面影响。在灾难发生后的4个月内，97%的福岛居民遭受的辐射剂量都不超过5毫希沃特。“一旦开始面对这样的低剂量辐射，你就必须更好地了解相应的机制，”布伦纳说，“而对此，我们知道的相当有限。”

在浪江町郊外的居民区，博尼索利·阿尔夸蒂在两间住宅之间的小巷上方发现了新筑的燕巢。在双叶町和浪江町附近的荒废街道，见过十几个空巢和巢痕后，这是他发现的第一个还在用的燕巢。燕巢计数对于了解事故前后家燕种群的数量变化极为关键，需要在燕巢被雨水侵蚀前完成，但穆索也需要从活着的家燕身上取得样本完成实验室的工作。小巷里的燕巢中有三只雏鸟，还有三枚未孵化的鸟蛋。“这是个重要的燕巢，” 穆索说。这时，公共广播系统的录音响起，声音在雾蒙蒙的山谷与休耕的稻田间回荡：禁区将在一小时内关闭。

博尼索利·阿尔夸蒂坐在汽车前排，从塑料容器中取出一只雏鸟，用不同工具进行测量。他拨开雏鸟毛绒绒的羽翼下侧，选出一小块皮肤采血，一部分血样装管、一部分涂片。之后，他把雏燕放入帆布袋，置于用胶条固定铅砖制成的“烤箱”中。铅砖构成了一个屏蔽室，穆索在测量每只家燕受到的辐射时，就可以避免本底辐射的干扰。

 “我们的目的是检测每只家燕各年度所受辐射的水平变化，确定生存概率是否与它们所受剂量相关，”穆索说，“如果我们想要了解基因变异和辐射敏感性的机制及其对个体的影响，我们必须做这种更精确的检测。”

但是，该地点的辐射水平过高，难以准确测量。穆索驾车沿着街道行驶，并重置了伽马能谱仪。几分钟后，仪器显示出污染物铯-137的独特信号，铯-137是福岛放射尘中的主要同位素，而这只估计仅仅1个星期大的雏燕，已经具有放射性。

穆索的汽车每天都被警察拦下，查验通行证。在这些对话中，我唯一听懂的就是“tsubame”，日语中家燕的意思。提起家燕，警察往往只是困惑地笑笑。在日本，家燕是好运的象征。许多人在自己家门上方钉上小平台，就是为了吸引家燕筑巢。而现在，禁区之内，小平台和住宅一样空空如也。

每天，禁区关闭后，穆索和博尼索利·阿尔夸蒂就开始了夜间工作，捕捉福岛北部清洁区的普通家燕作为对照组。“清洁”是相对的，灾害发生时，南相马市也进行了疏散，那里的本底辐射现在依然是正常水平的2倍。尽管如此，在禁区呆了一整天以后，清洁区看起来就像是另一个宇宙。寻找住着圆滚滚、探头探脑的雏鸟的燕巢，似乎是很古怪的举动。好奇的邻居们经常出门看穆索和博尼索利·阿尔夸蒂捕鸟，而街坊们总是向我们赠送茶水点心，礼貌地问着辐射相关的信息。

 “记得在去年，挨家挨户找燕子时，我最常被问到的是‘这里安全吗？我们还能住这么？’ ”博尼索利· 阿尔夸蒂回忆道，“然后我说，这些问题还是留给日本政府来回答吧，我们是为研究燕子来的。”

在日本的最后一天，穆索在鹿岛（位于南相马市北部的一个区）的小街上看到一窝燕巢，位于一间空房子柱廊的灯座上。在获得了一位邻居的允许后，他去捕捉家燕。当地河流协会的一位成员说，他很高兴看到当政府无所作为时，有人调查核污染。“总是机密，日本政府啊……”他抱怨着放射尘污染了河流，那条河钓到的鲤鱼每千克鱼肉中含有240 000贝克勒尔（Bq）的铯。幸好人们不会吃这些鲤鱼，因为食用鱼的辐射剂量上限值是每千克100贝克勒尔。

还有些居民请穆索用他的剂量仪检测街道。他勉强同意，在一张纸片上草草写上数值——通常远远高于正常的本底辐射水平，来自河流协会的人郑重地点点头接受了。当我们收好雾网准备离开时，一位老妇人拿着一包橘子对我说了什么，翻译后的意思好像是“可以吃。”

 “很抱歉，”我说，“我帮不了你。”我以为她想问这里出产的橘子能不能吃。

老妇人又递出了橘子，我意识到她不是想问什么，只是想让我放心，她的礼物并没有遭受福岛事故污染。

 “安全的，”她微笑着说，“长崎产的。”

我们当中40%的人在未来会患上某种癌症。在这令人惊惧的统计数据背后，隐藏着众多因素，而低剂量辐射这一信号太微弱，以至于流行病学家根本发现不了。布伦纳说，低剂量辐射到底会如何影响人体健康，最后要由那些研究“辐射诱导的染色体损伤、辐射诱导的基因表达或基因组不稳定”的科学家来提供答案。这正是穆索和默勒研究家燕的目标之一。

 “不幸的是，肿瘤不会告诉我们它是由辐射，还是其他什么原因引起的，”穆索评论道。如果他有足够的经费，他会检测每只拴有热释光剂量计的家燕的DNA序列，通过比较个体所受剂量，也许能够找到辐射诱发疾病的遗传标志物。

2014年11月，我与穆索共同进入禁区的18个月后，他第12次踏访福岛。穆索和默勒已经发表了3篇论文，描述了福岛鸟类数量的急剧下降。穆索说，在他们即将发表于 《鸟类学杂志》 （Journal of Ornithology）的论文中，最新的统计数据为鸟类数量的持续减少提供了“很有说服力的”证据，而且“没有证据表明辐射效应存在阈值”。但是由于某种原因，福岛因辐射死亡的鸟类的比例是切尔诺贝利的2倍。“也许是因为福岛鸟类对核辐射缺乏抵抗力，或者福岛本地鸟类对核辐射较敏感，”穆索说。“还有一种可能是，切尔诺贝利的鸟类进化出了较强的辐射抵抗力，或者对辐射较敏感的鸟类在过去26年中已经被淘汰。我们不知道原因何在，但我们希望找到答案。”这个答案或许会在穆索和博尼索利·阿尔夸蒂采集到的血样中找到。尽管还言之过早，但经过初步分析发现，福岛家燕的基因损伤并没有显著增多。穆索需要在污染最严重的区域收集更多家燕的血样——在这些区域，家燕的种群数量正在锐减。

穆索和默勒的初步发现是令人信服的，让我们得以对陷入困境的福岛生态系统有所认识。然而，联合国原子辐射影响科学委员会（UNSCEAR）2014年的报告书中，依旧重复了早先对切尔诺贝利核灾难的评估结论。报告称，核辐射对非人类物种的影响，在高污染区域“不清楚”，在低污染区“不显著”。

 “我们做的是基础科学，不是毒理学，但UNSCEAR既没有费心过问我们的研究，也没有找人解释我们的发现，”穆索说。“他们是在为人类健康制定标准，但是，他们忽略了很多可能相关的信息。”

他说，这些被忽视的证据是非常明显的。“根据我多年来在切尔诺贝利和现在福岛的经验，我们观察过的几乎每一个物种、每一个生态系统网络都存在突变率上升的迹象，”他说，“证据就在那里，一直都在，等着我们去观测、描述和发布。”

贝克没有去福岛进行研究的打算，但他最近对切尔诺贝利不同种属的田鼠进行了DNA测序，得到的新数据支持穆索和大泷丈二的结论：突变率增加与核辐射相关。如果多世代持续受到辐射，这是否会影响动物的健康，削弱动物的繁殖能力，导致生育缺陷或让未来的某些子代患上癌症，这些问题的答案尚不明朗。“我们需要持续开展基因组研究，”贝克说，“因为这里才是奥秘所在。”