实际上,中国现在还只是在推荐补叶酸,并没有强补叶酸。美国才是强补叶酸,在这位医学部副教授看来,这简直是在投毒。那么被他说得如此恐怖的叶酸究竟是什么东西呢?真的那么可怕吗?
1931年,英国生理学家露西·威尔斯在印度做研究时发现当地贫穷妇女怀孕时容易得一种恶性贫血症,在酵母菌中有一种营养因子可以预防和治疗这种疾病。这种因子起初被叫做“威尔斯因子”。10年后,它首次被从菠菜叶子中分离了出来,因此被定名为叶酸。
叶酸是一种B族维生素,是细胞分裂合成DNA时不可缺少的成分。如果从膳食中摄入的叶酸太少,DNA的合成就会减少,进而减少了细胞分裂。所有分裂的细胞都会因此受到影响,但是那些快速分裂的细胞受的影响更严重,例如红细胞的生产减少了,就出现了贫血。
后来让叶酸名声大振的是一种叫神经管缺陷的出生缺陷。人类胚胎在第3周时,出现了一个叫神经板的区域,它的中间部分下陷,边缘隆起,形成神经褶。两侧神经褶逐渐向内侧合拢,到第27天左右,闭合形成神经管。神经管以后分化成脑和脊髓。
如果神经管没有闭合,就出现了神经管缺陷。这是最严重也最常见的出生缺陷之一,每1000名新生儿中,就有1~2个有神经管缺陷:有的是大脑没有发育好,这种畸形几乎无一例存活;更多的是脊柱骨没有发育好,脊髓突出或暴露在外面,叫脊柱裂。脊柱裂会出现瘫痪、大小便失禁、智力障碍等症状。
神经管缺陷的发生与多种因素有关。上个世纪50年代,研究人员注意到其中一个重要因素是营养不良。在贫困人口中,神经管缺陷的发生率总是比较高。而且,在冬天和早春受孕的婴儿患脊柱裂的比例比较高,是不是因为受孕时,母亲不容易吃到新鲜蔬菜和水果呢?
到了1960年代,研究人员做动物实验发现,缺乏叶酸能够导致神经管缺陷。随后开始对人进行研究。在1980年代和1990年代初做的几项临床试验都表明,在孕妇怀孕前和怀孕早期补充高剂量叶酸,能够有效地防止神经管缺陷,让神经管缺陷的发生率降低60%~75%。孕妇摄入的叶酸量越高,出现神经管缺陷的风险就越低。
根据这些研究结果,美国公共卫生服务部在1992年建议所有的育龄妇女每天摄入400微克叶酸。叶酸广泛地存在于各种食物中,富含叶酸的食物包括深绿色叶子蔬菜、柑橘、豆类和全谷等。不幸的是,食物中的叶酸很不稳定,在收割、储存、加工和烹饪的过程中,一半以上的叶酸活性都会丧失掉。叶酸是水溶性维生素,水煮时更容易丧失。而且,天然叶酸不容易被人体吸收,只有大约50%能被人体吸收。
以叶酸含量最高的叶子蔬菜为例,它们的叶酸含量虽然能高达160微克/100克,但是在考虑到食物叶酸的不稳定性和可吸收性后,每天要吃1千克叶子蔬菜才能满足孕妇对叶酸的要求,这显然是难以做到的。因此,与北大那位副教授说的相反,大多数人难以从食物中获得充足的叶酸。根据美国农业部的估计,多数美国育龄妇女每天从食物中摄取的叶酸只有200微克。
幸运的是,人类早在1945年就成功合成了叶酸。合成的叶酸极其稳定,可以储存几年都不丧失活性,而且几乎能100%被人体吸收。服用叶酸制剂比靠膳食补充叶酸要可靠得多。虽然医生一般都会建议孕妇服用叶酸制剂,但是神经管缺陷是在怀孕的第一个月发生的,这时候孕妇都还不知道自己已怀孕,等到发现怀孕再补充叶酸就来不及了。为了避免这种情况,怀孕前就应该补充叶酸,但是有大约一半的怀孕是计划外的,为保险起见,所有育龄妇女都应该每天补充叶酸制剂。
但是并不是每个育龄妇女都知道叶酸的重要性,即使知道了也只有少数人能每天坚持服用叶酸制剂。在食品中添加叶酸,让所有人“强补叶酸”才是最彻底的办法。美国食品药品管理局在1996年作出决定,强制要求自1998年1月起粮食制品添加一定量的合成叶酸。根据添加量估计,每个美国人每天因此额外补充大约200微克的叶酸,再加上从其他食物摄入的叶酸,基本可以满足孕妇身体对叶酸的要求。效果非常明显,在强制添加叶酸实施一年后,美国神经管缺陷发生率降低了26%。加拿大也在1998年采取同样措施,效果更明显,神经管缺陷发生率降低了46%。
全民强补叶酸有可能使某些人的叶酸摄入量过高,但是说高叶酸会导致肿瘤发病率增加则是危言耸听。目前没有发现叶酸摄入过高有什么副作用。但是高叶酸可能干扰对维生素B12缺乏症的诊断。大约五分之一的老年人缺乏维生素B12,最初的症状是出现贫血。如果他们摄入的叶酸过多,就不会贫血,医生可能因此没有发现他们缺乏维生素B12,耽误了治疗。不过,每天摄入的叶酸要高达1毫克以上才会出现这种情况,按现在的叶酸添加量,是不太可能发生的。
公共卫生政策乃是权衡利弊的结果,为了下一代的健康,有时不得不让其他人群作出一定的牺牲。
地震预测的梦想与现实
谁在“预测”汶川大地震
“5·12”汶川地震发生之后,许多人在震惊之余,不禁感到疑惑:地震局为何没有发出预报?这么大的地震会一点儿征兆也没有吗?一时间网上出现了众多质疑、指责、嘲笑地震局的声音,人们或者批评地震局玩忽职守忽视地震预兆,或者怀疑地震局为了社会稳定有意不发出预报。
最为一般人熟知的地震预兆莫过于动物异常行为。于是《华西都市报》2008年5月10日一则“绵竹西南镇檀木村出现大规模的蟾蜍迁徙”的报道被翻了出来。据四川省林业厅网站5月8日的文章,这个事件发生于5月5日,要做为汶川地震的预兆未免太早了。实际上,在去年、前年的5月间,绵竹都发生过大规模的蟾蜍迁徙,而并非只有绵竹的蛤蟆喜欢大搬家。网上流传的绵竹蟾蜍大搬家照片实际上是今年5月9日在江苏泰州拍的。最近在福州、深圳,去年5月在唐山、9月在临沂,2005年7月在吉林长春……都曾经发生成千上万只蟾蜍的大迁徙。当然,那些地方都没有发生地震。
四川省人民政府网5月9日一则“阿坝州防震减灾局成功平息地震误传事件”的报道也被翻了出来,做为事先已有人预知将要发生地震的证据。但是那则报道说得清清楚楚,乡干部在给村一级组织传达全省地质灾害防治工作电视电话会议精神时,由于方言口音缘故,村民们把“地质灾害”听成了“地震灾害”,导致了误传。
同样巧合的,是陕西师范大学旅游学院一名23岁的硕士生,于2006年发表在一份名不见经传的期刊《灾害学》上的论文。在对发生地震的年份做了一番等差数列的凑数游戏之后,文章得出结论称“在2008年左右,川滇地区有可能发生≥6.7级强烈地震”。这被许多人认为是准确预测了汶川地震的证据。但是“川滇地区”这个范围实在太大了,而这个区域发生强烈地震的频率又太高了,平均每年发生0.45次。那么,预言任何一年川滇地区将发生地震,就有45%的概率蒙对,何况用的还是不确定的“2008年左右”呢?
有一位自称“中国科学院工程地质力学重点实验室”工作人员的人(在该实验室的人员名单中找不到此人的名字)在网上发帖声称,某位自称曾经预报唐山地震的“国宝”这次也曾在4月30日向地震局发出密件做了准确预报,但没有起到作用,事发后欲哭无泪云云。既然是“密件”,外人自然无从得知其真实性,但是地震局两位发言人都否认地震局收到过任何有关汶川地震的预报。
国人之所以对地震局抱有厚望,是因为国人普遍相信地震可以被准确预报,而这种信心在很大程度上来自于1975年对海城地震的成功预报。那次7.3级地震发生的前一天,小震增强,政府部门据此发出了预警。但是只有少数大地震会有前震,而小震通常并不导致大地震,所以这次成功预报只能说是一个偶然。据《美国地震学会会刊》2006年7月一篇综述的分析,它是“混乱、经验分析、直觉判断和运气的混合”。但是它却让国人误以为中国地震专家已掌握了地震预测技术,即使次年发生唐山地震的大悲剧,人们仍然以为是因为地震局失职乃至压制“国宝”的预测所致。
如果要预测一个大地震,就需要精确地知道大范围的物理状况的所有细节,而这是不可能的
在日本和美国加州这些大地震频发的地区,地震部门从来没有发布过大地震预报,也从未因此受到指责。这两个国家都是在上个世纪60年代开始重视地震预测的研究,地震学家们一度对此充满了信心。但是后来发生的两个尴尬事件使这个信心深受打击。
上个世纪70年代末,日本地震学家们相信在日本中部将很快会有一场8级左右的“东海大地震”。据估计,日本东海地区平均大约120年发生一次大地震,此时距上一次大地震(1854年)已过了120年,大地震的发生似乎迫在眉睫。日本政府为此采取了一系列紧急措施严阵以待。但是“东海大地震”至今还没有发生,却在1995年出乎意料地发生了死伤惨重的神户大地震。自那以后,越来越多的日本地震学家意识到想要对地震进行预测是不现实的,研究的重点改为研究地震机理,而不是地震预测。
1979年,美国地质勘探局的研究人员注意到,在加州帕克菲尔德这个地方,似乎很有规律地定期发生5.5~6级地震,平均间隔时间大约是22年。最后一次发生于1966年,据此预测下一次应该发生于1988年左右。1985年4月,美国地质勘探局发布预测,在未来的5~6年内帕克菲尔德将会发生一次大约6级的地震。地震学家们认为他们终于等来了一个可以对地震的发生进行全程监控的机会。帕克菲尔德布满了各种各样的仪器,100多名研究人员参与了这项“帕克菲尔德实验”。然而,该来的地震却没有来。在这次被称为“地震学滑铁卢”事件之后,美国地震研究也转向研究地震机理和对地震灾害的评估。2004年9月28日,帕克菲尔德地震终于姗姗来迟。
1996年11月,“地震预测框架评估”国际会议在伦敦召开。与会者达成一个共识:地震本质上是不可预测的,不仅现在没法预测,将来也没法预测。他们认为,地球处于自组织的临界状态,任何微小的地震都有可能演变成大地震。这种演变是高度敏感、非线性的,其初始条件不明,很难预测。如果要预测一个大地震,就需要精确地知道大范围(而不仅仅是断层附近)的物理状况的所有细节,而这是不可能的。而如果想通过监控前兆来预测地震,也是不可行的。所谓“地震前兆”极其多样,不同的地震往往都有不同的前兆,而且一般都是地震发生后才“发现”有过前兆,缺乏客观的认定,既无定量的物理机制能把前兆与地震联系起来,也无统计上的证据证明这些前兆真的与地震有关,多数甚至所有的“地震前兆”可能都是由于误释,令人怀疑“地震前兆”是否真的存在。
东京大学、加州大学洛杉矶分校和博洛尼亚大学的地震学家据此在次年3月美国《科学》杂志联合发表《地震无法被预测》的论文,引发了一场争论。1999年2~4月,就地震能否预测这一问题,多位地震学家继续在英国《自然》杂志网站上进行辩论。辩论双方的共识实际上多于分歧。双方都同意:至少就已有的知识而言,要可靠而准确地对地震做出确定性预测是不可能的。
进入21世纪以后,这仍然是国际地震学界的主流观点。美国地质勘探局明确表示,他们不预测地震,而只做长期概率预报,对地震灾害做出评估。例如,今年4月,美国地质勘探局评估说,在未来30年内加州发生6.7级以上地震的概率为99.7%,但是不能预测地震发生的具体地点和时间。
地震局每年收到一百多份预报卡,北京的大地震从1月1日到12月31日都有人预报
现代科学还做不到的事情,伪科学就会乘虚而入,而且不难找到市场。地震预测也是如此。“里氏震级”的发明人里克特在1977年曾评论说:“记者和一般公众冲向任何有关地震预测的建议,就像猪冲向满槽的猪食……地震预测为业余人士、狂人和欺世盗名的骗子提供了一个狩猎乐土。”
由于历史和文化的原因,中国自称能准确预测地震的“大师”、“国宝”人数之多,在世界上大概首屈一指。而他们使用的地震预测术,也是五花八门:“太极序列”、“可公度法”、“旱震关系”、“地质信息有序性”、“天地耦合理论”、“磁暴月相二倍法”……这些人大多是退休科研人员或民间人士。他们的意见不受地震局的重视,据说是因为地震局在打压他们;而他们在国际上也不被理睬,则只能归咎于“西方科学”对“东方科学”的偏见了。
这些“大师”的能耐通常并不限于预测地震,他们声称用同样办法也能准确地预测洪水、特大暴雨、特大山体滑坡、煤矿瓦斯爆炸等突发性自然灾害。他们一般也从事或支持任何和现代科学对着干的活动(研究永动机、反对相对论、反对进化论、自称证明了哥德巴赫猜想等等)。
但是他们的精确预测往往都是马后炮,而事先公开发表的预测又往往说得很模糊,涉及的范围太大,在地震带发生的地震都可以被囊括进去,很容易让人产生“说得很准”的错觉,正如那篇《灾害学》的论文。
由于“大师”太多,预测次数太频繁,如果有人碰巧准确预测了某次大地震,也是毫不奇怪的。据地震局工作人员说,他们每年大概收到一百多份预报卡,北京的大地震从1月1日到12月31日都有人在预报。那么,如果哪一天北京真的发生了大地震,肯定有人可以吹嘘他曾经做过准确预报。
所以,这类地震预测术就像算命术一样,不能因为有人蒙对了一次就真把他当大师,而要具体统计其预测的成功率。验证方法其实很简单。这些“大师”的预测都是闭门造车,无需亲临地震发生地进行勘探,那么也应该可以预测其他国家发生的地震。世界上每年平均大约发生18次7级以上的大地震。地震预测“大师”何不对未来一年内将要在世界各地发生的这些大地震一一预测一下,让我们看看能蒙对几个?如果担心预测国内的地震违反了《中华人民共和国防震减灾法》,预测国外的地震应该是不犯法的。
动物究竟能不能预感地震?
据网上一篇流传的文章回忆说,在1971年全国地震工作会议召开期间,当时国家领导人曾经找过几名地震专家了解有关地震预测的进展,并指示说:“你们说有10余种方法,才说9种,动物为什么没有提到,是不是不重要?地震前动物是否有反应?动物观测不能取消。动物某一种器官比人灵敏,动物要研究。蚂蚁虽小,下雨天就知道要搬家。各种动物有各种反应,有的迟钝,有的不迟钝;不仅动物要研究,植物也要研究。”
这位政治家既非地质学家也非生物学家,不过是根据一般人的直觉随口说点感想。但是在权力即等于真理的年代,国家领导人既然开了金口,动物能够预感地震在国内就成了重要科学定论广为宣传,并编成了歌谣让妇孺皆知:“震前动物有前兆,发现异常要报告。牛马骡羊不进圈,猪不吃食狗乱咬。……”如果你当时正在上中学或小学,或许还曾被分配到每天观察动物是否有前兆的任务做为课外活动。
直到现在,中国地震局编写的科普材料都不忘把动物异常行为做为地震前兆之一详细介绍,据称目前已发现有上百种动物震前有一定反常表现。
一般人搞不清楚什么前震、地形变、地倾斜这些前兆,倒是动物异常行为浅显易懂,成了最为人熟知的地震前兆。在汶川地震发生之后,人们马上想到震前是否有被地震专家忽视了的动物异常行为,于是一则“日前绵竹出现大规模的蟾蜍迁徙”的报道被翻了出来在网上到处传播,并有了“养地震专家还不如养蛤蟆”的讥讽。此前很少有人留意到,近年来全国各地至少有过三十几则蟾蜍大迁徙的报道,但此后在深圳、福州等地出现的蟾蜍大迁徙就引起了恐慌,地震局的电话被打爆,地震局工作人员也不敢怠慢,赴现场研究起蟾蜍生态来了,或许得给那首著名歌谣补上一句“蟾蜍搬家蹦蹦跳”。
这大概算得上中国灾异文化的一部分。不过,关于大地震发生前出现动物异常行为的最早记载不在中国,而在古希腊。据称,公元前373年古希腊赫利刻城大地震的前几天,老鼠、黄鼠狼、蛇和蜈蚣离开窝巢逃走。
国外民间有很多类似的传闻。美国地质调查局曾经在上个世纪70年代对此做过几项研究,没能发现动物异常行为与地震的发生有可靠的关联,后来就不再研究了。美国地质调查局现在的说法是:“我们仍未发现地震发生前有一致和可靠的动物异常行为,也未发现有何机理能够对此做出解释。探索这一神秘现象的科学家多数但并非全部在中国或日本。”
那么中国地震专家是如何探索动物预兆的呢?依据的是在某次地震发生前的一段时间,是否曾经观察到某些动物异常行为。例如,中国地震局地质研究所一位研究员撰写的一篇文章称,“1975年2月4日辽宁海城7.3级地震前一、二个月观察到很多宏观异常现象”,包括盘锦某乡一群小猪在圈内相互乱咬、岫岩县石岭村一头公牛傍晚狂跑狂叫、岫岩县清峰村一只母鸡在太阳落山时飞上树顶就不下来进窝等等。这就不能不让人疑惑,海城一带应该有成千上万的小猪、公牛、母鸡吧,为什么只有那一群小猪、那头公牛、那只母鸡出现了异常行为?莫非那是有特异功能的小猪、公牛和母鸡?
这些动物行为之所以被称为异常,是因为在某地某时比较罕见。但是一旦把观察范围扩大到整个城市辖区内(更不要说全国范围了),把时间范围扩大到一、两个月,针对的又是多达上百种动物的无数个体,那么异常行为就变得非常常见了。如果没有地震发生,这些异常行为不会有人长久记得;但是在地震发生之后再回头去找,就总能发现动物异常行为的案例,甚至是众多案例。这能证明这些动物异常行为与地震有关吗?不能。
有许多更为常见的因素能让动物行为出现异常:饥饿、发情、遇到天敌、保护领地、受到惊吓、气候变化等等。你如何证明震前动物异常行为不是这些更为常见的因素引起的?
相关性不等于因果性。但是国内探索动物前兆的研究者往往有意无意地忽略了这一点。深圳野生动物园据说是我国第一个做动物预报地震试验的动物园。据报道,汶川地震前,该动物园出现“鸵鸟成群狂奔、大雁集体拒食、亚洲象不断长鸣、长角羚羊焦躁不安等现象”。汶川发生的地震居然让1500多公里之外的深圳动物园的动物出现异常行为,感应的范围可真够大的,大到让人不能不怀疑二者并无关联。即使这个联系是真实可信的,这样的试验又有什么价值?当这些动物出现异常时,如何知道是1500多公里范围内的哪个地方将要发生地震?
我并不否认某些动物有可能感受到地震发生前出现的一些不为人知的异常变化的刺激。但是,是否真的存在这种现象,有的话是否有实用价值,必须靠严密的科学方法,而不是靠领导指示、民间传说来确认的。
能预报地震”的虎皮鹦鹉
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。这个据报道已累积获得学校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、研究所工作的人。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,虎皮鹦鹉跳动的频率就会增多。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”,又怎么能作为判断依据?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。
和地震赛跑
全世界大约20%的大地震发生在日本,在那里发生的大地震,若非伤亡惨重,不太引起关注。6月14日岩手县地震能成为国内的头条新闻,除了汶川地震之后的感同身受之外,恐怕还因为国内媒体报道说日本气象厅提前10秒准确预报了这次地震。于是时评家们纷纷发表“日本气象厅提前10秒预测地震令人尊敬”、“为什么日本能提前10秒预报地震”的评论,批评国内地震局此前“地震预测目前仍是世界难题”、“地震难以预报”的说法是在推卸责任,地震在现在究竟能否准确预报,一时又成为话题。
这其实是把事先的预测预报和事后的预防预警混为一谈了。这就好像有人看到了闪电后,准确“预报”几秒种后会打雷。其实闪电和打雷是同时发生的,只不过光波速度比声波快得多,远处的人们先看到闪电,再听到打雷,所以可以利用时间差发出“打雷预报”。这次日本的“地震预报”也是类似的“打雷预报”,它不是在地震发生前做出的预测,而是在地震发生后,利用不同地震波的传播速度不同产生的时间差,和地震赛跑,赶在地震波前头发出预警。
地震在地下震源发生后,释放出的能量以两种波的形式传播,一种是挤压岩石产生的压缩波(简称P波),它的振动方向与波的传播方向一致,所以又叫纵波,它让地面上下颠簸;一种是剪切岩石产生的剪切波(简称S波),它的振动方向与波的传播方向垂直,所以又叫横波,它让地面左右摇晃。横波比纵波强得多,振幅是纵波的3~10倍,是造成地震灾害的主要因素。但是横波的传播速度较慢,大约每秒4公里,而纵波的传播速度大约每秒7公里。
于是不难想到,能否利用这两种波速的时间差,一旦监测到纵波,就赶在破坏性强的横波到来之前发出预警呢?预警的时间可能只有几秒或十几秒,虽然来不及疏散人群,但是来得及采取切断煤气、停止发电、停驶高速列车等措施,防止次生灾害。如果距离震中足够远,预警时间甚至有可能长到几十秒。汶川地震的震中映秀与受灾最严重的北川的直线距离约120公里,如果在映秀监测到纵波后就立即向北川发出预警,那么北川就可以有约30秒的反应时间,甚至足以组织学生撤离教学楼了。
原理虽然简单,要据此建一个全国性地震预警系统,却不容易。至少要具备三个条件:首先要有密集的地震台网,及时监测全国各地的情况。日本在全国建了1000个地震台,大约20公里就有一座。其次,对收集来的数据要能做高速、有效的分析、估算。不仅要能快速确定震中,而且还要根据初步监测到的纵波估计出地震的强度,向可能被地震危及的地区发出预警。日本规定只有在烈度达到5弱以上时才发出预警。烈度和震级不一样,震级是根据地震在震源释放的能量大小测定的,烈度则是根据地震在各地的破坏程度估计的,在日本烈度达到5弱时,抗震性能较差的房屋墙壁可能出现开裂,书架可能会倒,大致相当于中国烈度的7度。此外,有关部门还要能对预警做出快速反应。收到预警后,电视台、电台自动播放通知,电厂自动停电,电梯自动在最近的楼层停下、开门,等等。
这是一个昂贵的浩大工程,在现在也只有日本有开发它的财力、能力和意愿。日本自2004年2月起开始测试全国地震预警系统,到2006年6月止,共发布了855次预警,其中只有26次是假警报,效果似乎不错,因此在2007年10月正式投入使用。正式使用后该系统暴露出很大局限性,都是在数据分析、计算上出了问题。今年1月26日石川县地震,预警系统估计烈度只有4,所以没有发出预警,而实际烈度是5弱。4月28日冲绳县宫古岛地震,预警系统倒是发出了预警,但是是在地震发生10秒后发出的,比横波慢了4秒,而且实际烈度只有4,而不是估计的5弱。5月8日茨城地震更离谱,预警系统在地震发生近1分钟、做了9遍计算后才确定这次地震的烈度为应该发出预警的5弱,这时地面已摇晃了40秒了。当时很多人批评这个耗资巨大的系统没有用处,气象厅的人辩护说那是因为这些地震都处于预警的边缘,如果是更大的地震就会估计得更准。果然,这次岩手县地震发生4秒后即发出了发生5弱(后修正为6强)地震的预警,让附近的仙台有了10秒以上的准备时间。究竟因此挽救了多少生命还很难说,但显然挽回了人们对预警系统的信心。
除了实际使用中的问题,预警系统还存在无法克服的矛盾:破坏最严重的震中地区来不及预警,离震中越远则预警时间越长,但是地震破坏也越小,就越不需要预警。不过,这是目前人类能想到的最好的地震预警方法了。有人说现在能预警10秒,以后就能预警10分、10小时……乃是不了解预警原理的浪漫想像。和地震赛跑,受制于地震波速度,提高成绩的余地很小。
长江女神的“功能性灭绝”
近日中、美、英、德、瑞士、日本六国科学家的“2006长江豚类考察”报告在英国的刊物上发表了,媒体称因为这次考察未能发现白鱀豚,该报告宣布白鱀豚已经灭绝。白鱀豚是被称为“长江女神”的,在动物国宝中的地位大概仅次于大熊猫了,所以消息传到国内,一些时评家免不了又要借题发挥抨击、感慨一下中国的环境破坏有多么严重。
该报告的通讯作者、中科院的专家出来澄清,说白鱀豚灭绝并不准确,只能说是“功能性灭绝”,根据国际自然保护联盟的定义,50年内没有在野外观测到任何个体才标志着一个物种灭绝。于是又有时评家们抨击国内的专家讳言灭绝,发明新名词欺骗自己云云,好像一个物种是否灭绝应该由他们来决定似的。
其实早在去年年底,这次考察活动结束的时候其成员就已宣布过白鱀豚已经“功能性灭绝”,当时也有时评家抨击、感慨过了,不知为何这次又炒起了冷饭。“功能性灭绝”的说法并非国内专家为了避讳而做出的发明,国际上早有这种用法,一般用来指一个物种现存的数量过于稀少,在生态系统中已失去重要的功能,或者无法再继续繁衍下去。
不过,我没有查到国际自然保护联盟(IUCN)有50年内没有在野外观察到任何个体才能宣布该物种灭绝这样的定义。IUCN对灭绝的定义是指没有合理的理由怀疑一个类群的最后一个个体已死亡,而如果在恰当的时间对一个类群的栖息地做了彻底的考察后未能发现一个个体,即可认定该类群已经灭绝。并没有“50年内”或其他具体的时间要求。我也没有看到IUCN在宣布某个生物类群灭绝时曾经遵循过“50年内”的限定。例如,在2000年,大约还有10头西非黑犀牛存活,但是在2006年年初,对西非黑犀牛的最后栖息地做了系统考察后未能发现西非黑犀牛的任何踪迹,于是在当年7月7日IUCN即暂定性地宣布西非黑犀牛已经灭绝,并没有等50年。
在“2006长江豚类考察”报告中,对白鱀豚生存状态的结论不是“功能性灭绝”,而是“可能已灭绝”,是对白鱀豚历史上的全部栖息范围做了详尽的考察而未能发现它仍然存在的任何证据之后“被迫得出的结论”。对于白鱀豚灭绝的原因,报告认为可能要归咎于渔捞作业中的“副渔获”,也就是渔民在长江捕鱼时无意中捕杀了白鱀豚。如果时评家要对此事发表有针对性的评论的话,最该谴责的是那些非法的无选择性捕捞方式。在为期6周的考察过程中,考察队成员们多次目睹了渔民采用早已被中国法律禁止的滚钩、电鱼等方式进行捕捞。当考察船正要从武汉的船坞起航开始考察时,旁边就有渔船正在用滚钩捕鱼。滚钩是一种贴近水底敷设的渔具,一条线上挂着成百上千个鱼钩拦河设置,白鱀豚一旦被钩住,就无法浮到水面上呼吸,只有淹死。
虽然有可能有个别的白鱀豚躲过了考察,但是其数量也会已经稀少到无法继续繁衍,全部死亡只是个时间问题。所谓的“功能性灭绝”其实就是灭绝。历史上虽然曾经有过被认为已功能性灭绝甚至被宣布已灭绝的物种卷土重来的例子,但是这一般是一些繁殖力比较强、所需的生存空间比较小的小型陆地动物,白鱀豚作为一种在人类繁忙活动地带生存的大型水生哺乳动物,不太可能会如此幸运。
白鱀豚是白鱀豚科的唯一成员,它的灭绝不仅仅意味着一个物种的消失,而是代表着一个动物族群的绝种。在历史上,一个物种或一个亚种的灭绝很常见,整个族群的消失则比较罕见,自1500年以来,哺乳动物中整个科都灭绝的只有3次。白鱀豚是鲸目哺乳动物中第一个由于人类的活动而灭绝的,也是自加勒比僧海豹和日本海狮灭绝以来第一种灭绝的水生哺乳动物。加勒比僧海豹和日本海狮最后一次被看到是在上个世纪50年代初,并分别在1986年和1990年被IUCN宣布可能已灭绝(也都没有等50年再宣布)。在白鱀豚之后,北太平洋露脊鲸成为最濒危的哺乳动物,估计现在只剩下100头至300头,灭绝也已难以避免。
近年来就如何拯救白鱀豚有过不少计划,在专家中也有一些争论,例如是否应该把残存的白鱀豚转移到保护区圈养。这些计划都已太迟,争论也失去了意义。空发一些“敬畏自然”、“保护环境”的议论除了表示自己的层次高之外没有任何实际作用。逝者已矣,我们应该思考的,是如何及时和切实地保护面临着与白鱀豚同样命运的物种,例如它的近亲江豚,它们的数量已从上世纪90年代的大约2500头下降了一半,再降下去将会使它们的种群难以恢复。
人兽杂交不会产生怪物
近日,英国人类生育与胚胎研究管理局(HFEA)作出一项决议,原则上同意科学家用动物卵子和人体遗传物质混合形成胚胎,为医学研究提供干细胞来源。在美国等已被禁止的干细胞实验,却在英国获得了重新启动,由此引发世界哗然。
一些人担心,干细胞研究如果越过了人类的伦理底线,将会产生诸如“基因改良婴儿”,甚至神话中的“客迈拉”之类的人兽混合体,后果难以想象。
今年以来国内媒体已经闹过了两次“人兽杂交”恐慌,还都和英国有点关系。
3月份的时候,英国报纸报道称美国科学家已经创造出了含15%的人类细胞的“人兽羊”。最近,英国人类生育与胚胎研究管理局(HFEA)原则上批准了两项研究计划,允许将人的遗传物质(DNA)放入牛的卵细胞中制造种间杂交胚胎。
这两则新闻之所以会引起这么大的风波,是因为一般公众并不了解实验的具体情况,以为科学家要创造半人半兽的怪物。这是对这些研究的误解。一般人心目中的人兽杂交,是指让人和兽的生殖细胞结合,产生出一个半人半兽的杂种,就跟驴、马交配生下骡子一样。这种杂交实验要获得成功,需要两个物种的亲缘关系很近才行。让人和黑猩猩杂交都很可能不会成功,更不要说和牛、羊了。所以这种一般人心目中的人兽杂交在目前的技术条件下是不可能成功的。而且,制造这种怪物没有用处,并没有科学家主张作这方面的探索。
美国科学家研究的所谓“人兽羊”并非人和羊的杂交后代,也不是混杂人和羊特征的神话怪兽,它其实和一般的羊没什么区别,只不过其身上混入了一小部分人的细胞而已,生物学上叫做异种“嵌合体”。异种“嵌合体”其实并不稀奇。
比如,许多心脏病患者移植了猪或牛的瓣膜,他们就都是异种嵌合体。科学家制造人羊嵌合体,也是想解决异种器官移植的难题,因为掺杂了人细胞的羊的器官,移植到病人身上可能较不容易引起排异反应。
至于英国科学家想要做的杂种胚胎实验,如果知道了它是怎么做的,更不会觉得有什么可怕。他们计划把牛的卵细胞中的细胞核去除掉,然后把人的细胞核移植进去,这样产生的卵细胞,细胞核是人的,细胞质是牛的,生物学上叫做“胞质杂交”。类似的实验国内曾经做过。2003年,上海第二医科大学的研究人员将人类皮肤细胞的细胞核注入到去除掉细胞核的兔子卵细胞中,据说培育出人类胚胎干细胞。但后来并未见到该实验的后续报道,对其真实性存在争议。
这样的“胞质杂交”会出现什么结果呢?动物细胞的基因几乎都在细胞核中,所以把人的细胞核移植到已去掉细胞核的牛的卵细胞中,其实就是想把牛的卵细胞改变成人的细胞。不过,事情并没有这么简单。问题出在细胞质含有许多叫线粒体的细胞器,它们的作用是为细胞提供能量,但是它们也有自己的基因,这些基因是卵细胞原有的,也就是来自牛的。
那么,线粒体基因有多少个呢?总共是37个,而细胞核含有的人的基因是两、三万个。所以,“胞质杂交”产生的细胞,它的基因99.9%是人的,0.1%是牛的,这一点点的牛的线粒体基因只参与为细胞提供能量的过程,而且只是整个过程中的极少的一部分(大约有3000个基因参与了线粒体的功能,大部分来自细胞核),它们所起到的作用和人的线粒体基因是一样的,没有什么差异。因此,说人-牛胞质杂交的结果得到的实际上还是人的细胞,也是说得过去的,它绝不是半人半牛的杂种。而且,也没有人主张要把这种“胞质杂交”细胞放进子宫让它完成发育,所以也不用担心万一弄不好生下什么怪胎。
既然如此,费这么大劲做这种胞质杂交的实验干什么?为了能得到人类胚胎干细胞。胚胎干细胞是一种很特殊的细胞,能分化成所有组成人体的各种细胞,有望用它来修复那些被疾病和创伤所破坏的各种各样的组织和器官,对它的研究为治疗多种慢性疾病带来了希望。比如说,如果能让胚胎干细胞分化成神经细胞,是不是就能够用它来修复神经损伤,治疗帕金森病、老年痴呆症之类的绝症呢?
但是如果用的是他人的胚胎干细胞,在把它们放进病人体内后,就会出现排异反应。如果用的是病人自己的胚胎干细胞,可以避免这个问题。但是胚胎干细胞顾名思义,是胚胎时期产生的,病人体内早就没有了。那么,能不能把病人的体细胞变成胚胎干细胞呢?
这可以利用体细胞克隆技术来做。把人的体细胞的细胞核转移到已去掉细胞核的人的卵子中,相当于制造出一个没有精子参与的受精卵,让它分裂,就能得到胚胎干细胞。不过,人的卵子很不容易拿到,而且制造人的胚胎做实验,在国外一直存在着社会阻力。如果能用牛或兔子等动物的卵细胞作为材料制造病人的胚胎干细胞,就不存在这些问题了。
所以,做“胞质杂交”实验本来是为了解决材料来源问题,并避开某些伦理争议,而最终的目的,则是为了能够治疗疾病。
拥有自己的生命之书
我们细胞中的遗传物质是由一种被称为脱氧核糖核酸(DNA)的化学物质组成的。一个人体细胞中全部的DNA总称人类基因组,包含了人体的所有遗传信息。遗传信息由DNA中四种不同的碱基(简称A,T,G,C)来编码,它经常被比喻为一部用A,T,G,C四种字母书写的生命之书。这是一本含有30亿个字母的巨著,我们要读懂它,首先需要知道这些字母的排列顺序,也就是测定其序列。