美《科学文摘》登载一组专门文章,介绍了美国1933年十大科学研究进展情况,颇有参考价值。本刊现选译出其中部,分主要章节,分两期陆续刊出,以飨读者。
——编者
1. 基因中发现致癌因子
致癌因子深深隐藏在人体的细胞之中,即隐藏在构成生命的基本物质之中。现在看来,癌症似乎起源于人体的基因。
上述理论是人们经过多年研究才得出的结论。1983年,这项研究发现工作进展迅速。科学家们都认为寻找致癌因子工作的这一阶段必将成为肿瘤研究史上最富有成果的一页而令人瞩目。美国国家肿瘤研究所的斯图阿特 · 阿隆森(Stuart Aaronson)说,此项成果之所以令人兴奋,是因为我们第一次对所从事的研究工作心中稍微有点数了。
人们兴奋的焦点全集中在下列的设想上:当人体中某些“正常”基因排列发生错位时,它们就引起了一系列导致可怖的疾病的变化。假如上述设想成立的话,那么我们每个人身上都带有癌变因子。
前几年科学家就发现人类的几种基因与一些动物身上已知的致癌病毒的基因在结构上有着惊人的相似之处。当时人们就推想,倘若人的这些基因受到某种致癌物质的激发,就可能具备某些致癌病毒的功能:把一个健康细胞转变成分裂失控的细胞。之后的实验也倾向于这种假设。科学家们给正常基因取名“原癌基因”(Proto-oncogene),导致癌症的基因取名“致癌基因”(Oncogene)。
这儿就产生了这么个疑问,原癌基因在正常情况下有哪些功能?在其转变成致癌基因时又发生了哪些变化?
基因是一种指导着一切蛋白质生成的密码。原癌基因也许能够圆满地完成细胞机制必不可少的各种蛋白质的编码任务,可是一旦转变成致癌基因,就可能编码出异常蛋白质,或者是生成在数量或时间都是差错的正常蛋白质。这两种情况都有可能被证明是真的。
1983年夏,为解开这个谜团而进行的研究有了进展。英美两国科学家发现人体中有一种刺激细胞生长的蛋白质与猴子身上一种致癌病毒基因在排列结构上几乎完全一样。科学家们迷惑的是,人的蛋白质怎么会跟癌症有内在联系。他们想到了一种名叫PDGF的物质,它一般是通过加速细胞生成和形成新的组织来治愈人体的伤口。PDGF只是在需要时才以恰当的数量开始产生,所以组织的生长才得到控制。但在癌细聛以及受癌毒感染的猴子细胞内,异常蛋白质可能不停地生成。
1983年科学家们在另一项研究中弄清了使细胞癌变的几个中间阶段。前些年的研究已发现一个小小的单个突变会导致正常基因癌变。但是科学家同时也知道绝大多数人类肿瘤的生成要经过历时多年的一系列阶段。因此他们假设,要形成癌肿,变位肿瘤基因就可能不止一个。1983年夏,麻省理工学院的科学家和纽约冷泉港实验室的科学家向外界公布了使细胞恶变必需的至少二个遗传性变化的阶段。
当然,疑问依然存在,比如“激发癌基因开始活动的到底是什么?”更为重要的是“癌基因的活动怎样才能被制止?”两个问题的答案紧密相关。科学家们认为,他们必须先搞清楚癌细胞的异常表现,然后再确定它。一旦摸清了癌基因的功能,就有可能阻止它的活动,或者阻止由癌基因编码排列的蛋白质的活动。
科学家们正在已知材料的基础上进一步展开诊断试验。他们正设法在人体体液和人体组织中寻找变位肿瘤基因蛋白质生成物。人们希望有朝一日,人类可以早在癌症威胁生命之前,在癌变的最初阶段就发现它,以赢得足够的时间来实施更有效的治疗方案。
(邢企文译)
2. 医生登入太空 开拓太空医学新纪元
宇航员在完成飞行任务着陆时,由于宇航期间较长时间处于失重状态而使起立的肌肉行动,不适应于地心引力的影响,因而在他第一次双足重新着地起步拐弯时会不由自主地撞向墙壁,晚上睡眠时似有被摔出床铺的感觉,晨起初醒他会闹不清上下方位。
之所以产生这些感觉都是由于在失重状态下生活了相当长一段时间,这些现象亦可称太空航行的后遗症。当宇航员们身处宇宙空间时因恶心和头昏而感到难受,他们的难受反应一直持续到返回地面。由此而言,假如今后人们要生活在太空中的话,这类问题就非得解决不可。为此美国国家宇航局将威廉。桑顿(William Thornton)医学博士送入航天飞机的第八次飞行,以对失重状态对人体各种影响作一全面的观察和研究,其范围从脑电波研究直到抗恶心药物的试验。
在一项试验中,要搞清楚为什么宇航员闭上眼睛后就不能用手指对准墙壁上他曾在闭眼前仔细观察过的部位呢?原因是失重状态使人失去了大脑凭以测定相对位置的记忆机能。桑顿发现,宇航员们都是用视觉机能和记忆来补偿该影响的机制的。这个发现对宇航员来说是很幸运的,因为他们因此可以逐渐被指派去执行需要用双手和眼睛高度密切配合的任务了。
根据美国国家宇航局的菲力浦 · 约翰(Phillip Johnson)医生的观察,结论是:由于人们在作宇航飞行时往往失去了有自我测定身体方向能力构造的内耳感觉重力,而要使它恢复功能,当需要一段时间。
(李宗海译)
3. 一种使器官移植更为安全的新药
1983年,用正常器官来替代自体患病器官的研究工作取得了重大进展,这在某种程度上要归功于一种真菌的作用,也要归功于巴内 · 克拉克(Barney Clark)的勇气,因为他是第一位在自己体内植入人造心脏的人。
器官移植曾一度被认为是一项难度极高的手术,很少有人敢于问津。因此在过去,只要一有这方面的手术,没有一次不作为重大新闻在报上大肆宣传。今天因为这种手术实在太普遍,所以再也不使人觉得非常稀奇。对器官移植态度的这种变化在很大程度上是因为一种从土壤真菌里提炼出来的名叫“Gyclosporine”新药起了作用。现在证实此药对阻缓受植机体对植入器官的排斥作用有着非常显著的功效。据此美国国家食品与药物管理局在一九八三年决定撤销原来对此药使用的一些限制性规定,同意所有医师均可有该药处方权。现在获得正常的异体器官也比以往容易多了,美国国家健康协会已经作出决定,认为肝移植已不再属于实验性手术范围并明确指出肝移植术是对那些肝病无法治愈的患者的一项“治疗方案”。唐纳德 · 丹尼(Donald Denny)是匹兹堡大学医学院器官移植计划中负责采办正常人体器官的专职人员,据他的看法,人体器官移植的普及会立刻刺激私人保险公司又定出人体器官保险这样新的保险项目。实际上,马萨诸塞州的蓝十字与蓝盾保险公司已经开始办理心脏、心肺和肝脏的保险业务了。
下列几个数字表明器官移植手术的数量有了令人鼓舞的增长。以1982年为例,那年肝移植手术总共为九十例,1983年总数一下子跳到125例,1984年预计数量还会增加。
在另一方面,虽然世界上第一位植入全部人造心脏的巴尼 · 克拉克已经去世,但对机械型人造器官的研究实验仍在迅速发展。那家制造克拉克身上心脏的科尔夫医药公司现在甚至还计划与使用该公司生产的人造器官的病户订立一项服务议定书,内容包括手术后的护理和日后的定期随访。科尔夫公司还拟举办外科医生学习班,专门辅导如何移植人造器官,并适当收费。这家公司还准备销售人造耳,更准确的名称应该是“能使聋人恢复听力的特殊的耳内植入器。”
经营这些项目科尔夫公司会有利润吗?按这家公司总裁罗伯特 · 贾维克(Robert Jarvik)博士的说法,假如每年有1万5千名美国人植入人造心脏,以每只人造心脏所需费用2万美元计算,公司一年就可赚到30美元。
(邢企文译)
4. 未来的生态剧变:暖房地球
1983年,气候的极端变化已经给我们带来了灾难,但是更剧烈的气候变化即将发生。
去年,两篇重要的科学报道使观察家们大为震惊,以前虽然就此有过预测,但从来没有像现在这般肯定:即由于暖房效应的影响,地球将显著变热。由于我们燃烧矿物燃料,二氧化碳在大气中以从未有过的快速度积聚起来。虽然气体能让太阳光到达地面,但它不让地球上的热散发出去一一这些气体就像暖房的玻璃窗一样。
美国国家科学院的一份地物研究声称:“预料二氧化碳的增加会使全球的平均温度发生变化,这在近期的地球历史上很少有或者根本没有先例。”环境保护局发表的另一篇报道重复了美国国家科学院的研究结果。到2075年,大气中的二氧化碳将增加一倍,使世界范围内的温度上升2 ~ 8°F,这将产生什么后果呢?
上述报道中的许多新论点仿佛给我们一种印象:由于气温升高,冰块融化,海水上升,居住在沿海的人们不久将被海水吞没。事实上,预料中由于冰的融化而引起海水上升和海水受热膨胀虽然禽定将会是非常显著的,但并非是灾难性的。随着海面上升——到2100年也许将上升9英尺之多,风暴引起的浪涌和侵蚀将冲击海岸线。但是,国家科学院的报道声明:“有办法阻止海水上升”。环保局的吉姆 · 提特斯(Jim Titus)说,我们将用泵把沙子送到海滩上,避免在容易遭受水灾的地区建造房屋并筑起海堤以保护发达的地区。然而,政治家们可能“有一天要坐船从国会到白宫去”。泰特斯说,如果南极西部的大片冰融化,就将使海水上升20英尺。幸运的是,这种情况也许几个世纪内不会发生。
在短期内,气候变化将同时促进和影响农业,较长的生长季节和更多的雨水将使部分地区受益。但农业耕作地带预计降雨很少。参与国家科学院研究的罗杰 · 雷维拉(Roger Revelle)说:“今后二十年,美国靠雨水浇灌的农业产品产量将日益增长。”在这以后,温度上升和降雨量的减少,将使农耕地带往北移。
对西南部的大部分灌溉农业的预测更令人震惊。雷维尔说,到2000年,降雨量的减少将使西南部的大部分地区不得不放弃农业。
(董佳静译)
5. 毒物处理员——化学废物促成的一种新职业
国家也许有朝一日能被净化。多年来,研究环境污染问题的专家(环保专家)提出警告,务必采取某种措施来处理美国每年产生的约四千亿磅有毒废物,这些废物大多堆藏在全国一万六千个垃圾场。人们逐渐地开始听取环保专家的忠告;与此同时,一个负有净化环境特殊任务的新兴行业随即产生了。
仅仅在十年前,只有五家公司着手化学废物的处理工作,如今,却有约一百个独立的承包商云集于该领域。丹尼尔 · 西尔瑞尼(Daniel Serianni)就是这门新兴行业的受益者之一。
生态环境保护公司总部设立纽约偏僻地区,公司的规划经理,四十二岁的西尔瑞尼有时早上工作,这时他便穿上聚乙烯服装,戴上泡沫头盔和橡皮手套,登上沉重橡皮靴子并带上氧气包,凡皮肤暴露部分均用厚厚的防护胶布遮住。查看过化学废物后,他便和工程师和专家们拟定出一项净化该地区的计划。西尔瑞尼说,污水经常是先用巨大的抽吸装置吸去,而有时则就地处理或净化。尔后,去除受到污染的泥土,再喷射石灰或飘尘使有毒物质凝固,用前端装载机运走,这些固体废物最后被装入泥土围成的泥缝或其它贮藏设备。
目前对西尔瑞尼和其他一些人所做的工作的价值无人表示怀疑,但有些人还不薄楚有毒化学物的毒性程度。疾病防治中心和密苏里卫生部门1982年秋天披露了一项对二氧乙环所致后果的研究结果。二氧乙环是一种化学毒物,它会引起诸如皮疹,肝脏病变以及人体免疫系统损坏等疾病。同年冬天,由于二氧乙环污染在密苏里提姆斯海滨区的扩散,居民撤出了该地区。但是,当联邦和州调查人员检查了曾受到这种化学物污染的居民后发现,只有很少病例是由此而引起的。
尽管如此,受到过二氧乙环污染的那些人可能在今后几年里患上癌症。疾病防治中心的波尔 · 斯蒂埃(Paul Stehr)医生告诫人们不要认为研究结果已最后定局,他说调查将在密苏里继续进行。另外一些专家则更进一步地表明,毋庸置疑,化学废物是危险品,并确实会引起严重的和长期的疾病。
(戴维林译)