从切尔诺贝利巨型老鼠传闻漫谈电磁辐射和核辐射

　　赵南元

　　过去在报纸上看到过一则新闻：切尔诺贝利核电站因泄漏事故被封，若干年之后，一群科学家前往考察。突然从草丛里窜出几只像猪那么大的老鼠，直扑科学家而来，科学家端起冲锋枪狂扫，吉普车开足马力才侥幸捡回性命。这个故事一看便知是愚人节的恶作剧，如果真有此事，那应该是能上头版头条的生物学大发现，而不是一条小小的花边新闻。类似的说法还有很多。例如有不少科幻小说或影视作品都有这类的情节：由于核废料的污染，沼泽地里突然出现巨大的鳄鱼，吃人不吐骨头。这种说法的根据是，核辐射会引起基因突变，产生新的物种。这种预想听起来很有道理，但是却与事实不符。

　　太平洋上有个比基尼环礁（这种珊瑚礁由于地壳升降和珊瑚生长的深度规律，很多都是环状的），美国早期在这里进行过多次核试验。三点式泳装最开始命名为“比基尼”，就是比喻它对人们道德观念的冲击不亚于核爆炸。当核试验停止多年，辐射水平恢复正常之后，科学家对比基尼环礁的生态进行考察，并没有发现任何新物种，这里的生态与别处没什么不同。更有一些科学家对于广岛和长崎的一些原子弹核辐射被照射者的后代进行基因调查，却没有发现什么明显的变化，这使得调查者有些意外。那么产生这个结果的理由何在呢？

　　这要从辐射影响人体的原理说起。

　　核辐射主要是α、β、γ三种射线，α射线是氦核，β射线是电子，这两种射线由于穿透力小，影响距离比较近，只要辐射源不进入体内，影响不会太大。γ射线的穿透力很强，是一种波长很短的电磁波。电磁波是很常见的辐射，对人体的影响主要由功率（与场强有关）和频率决定。通讯用的无线电波是频率较低的电磁波，如果按照频率从低到高（波长从长到短）按次序排列，电磁波可以分为：长波、中波、短波、超短波、微波、远红外线、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。以可见光为界，频率低于（波长长于）可见光的电磁波对人体产生的主要是热效应，频率高于可见光的射线对人体主要产生化学效应。

　　电磁波的热效应通常是这样解释的：物质内部有些分子是具有极性的，可以理解为一端带正电另一端带负电，按照正负相吸的原理，这样的分子会随外界电场取向。电磁波是交变的电磁场，会使极性分子反复改变方向，分子的运动就是“热”。电磁波的频率越高，热效应越强，但穿透力越差，微波炉就是利用这个原理工作的。烤箱用红外线工作，穿透力比微波要差，所以不像微波炉那样加热内部，可以把面包表面烤糊。水是典型的极性分子，而人体中主要成分是水，所以人体在电磁场中也会发热。过去广泛使用的“理疗”和现在所谓的“频谱仪”的作用也是用超短波或微波加热，其医疗作用和热敷相似，但热敷只作用于表面，而电磁波可以深入到内部。人体有保持恒温的功能，小功率的辐射不会引起伤害，合乎标准的手机和发射基站不会对用户或附近居民产生危害。所谓计算机的电磁辐射“超标”，也只是指可能对其他电器产生干扰（例如使收音机发出杂音），不是指对人体产生影响，毕竟计算机所泄漏的电磁辐射强度比手机、步话机这样的专用发射设备要小多了。

　　比可见光波长更短的电磁波主要产生化学效应（刚发现紫外线时就称为“化学光线”），是由于这些射线（即电磁波）波长比分子更短，其光子能量又比较大，足以改变化学键，使物质的化学结构发生变化。在这些射线中，紫外线的穿透力最差，普通玻璃就可以挡住，所以紫外线灯管必须使用石英玻璃。穿一层背心晒太阳，背心的部分不会晒黑，就说明一层薄棉布足以挡住紫外线。长期过量紫外线照射会使皮肤癌发病率增高，但更值得注意的是紫外线消毒灯或电焊弧光几十分钟就可能引起电光性眼炎。

　　X射线和γ射线穿透力很强，受到超过剂量的照射会引起放射病，乃至死亡，轻者也会增加患白血病或癌症的机会。但日常我们受到超剂量照射的机会并不多，使用显像管的电视机或显示器，由于电子被1-2万伏高电压加速，打在屏幕上会产生少量低能量的X射线，但由于剂量较小，不会伤害人体。医用X射线机的能量要大得多，患者拍X光片不可太多，但真正容易受到伤害的是X光机的操作者。防护很重要，过去那种穿上铅围裙坐在X光机面前直接观察荧屏的做法已经淘汰，现在操作者要在别的房间遥控操作，观察的也是经过传输的电子信号。避免γ射线伤害主要是对工业或医用的放射源严加管理，家庭装修中使用放射性过大的花岗岩的情况并不多见。

　　由于X射线和γ射线会改变物质的化学结构，当然就会改变DNA，射线可以诱发基因突变早已广为人知。在原子能和平利用的初期，放射育种曾经被视为很有前途的方法，但是现在已经很少有人使用，其原因就是，基因突变是没有方向性的，获得优异性状的概率实在太低，射线剂量小时突变率太低，难以获得优异性状，剂量大时又会导致生物的死亡或不育。所以传统的杂交育种和先进的转基因方式具有更高的效率。

　　这也就是为什么在切尔诺贝利核电站不可能出现像猪那么大的的老鼠，比基尼环礁也没有出现新物种的原因。尽管核辐射会造成基因突变，但这些突变物种通过“选择之筛”的概率太小了，突变后的下一代，能够走完发育过程的就很少，而即使能完成发育，是否能适应当前的生态环境又是问题。试想如果有猪那么大的老鼠，它吃什么呢？巨大老鼠比普通老鼠消耗的能量大，老鼠又不能靠丰富的野草来生存，即使有了这种物种也只能灭绝。实际上基因突变每天都在发生，如果有新的物种可以产生，其实是不用等到借助核污染的力量的。