第十三章: 一扇窄窗
生物學家喬治.華德曾經把他的研究對象──眼精的視覺色素，看成是「一扇窄窗隔著距離從那裡看出去，只能看到一道窄小的光，但愈走近窗子，視野便會愈寬廣，最後就可以從同樣這一道窗子看到整個平面。」
所以，唯有集中注意力，先觀察身體的細胞，然後是細胞微小的構造，最後是這些構造裡每個分子的反應──如此，我們才能了解把化學物質帶進體內，會有多嚴重，影響有多深遠的後果。細胞製造能量，是生命不可或缺的功能，但醫學界只在最近才開始有這方面的研究。身體製造能量的機制，不但是身體健康也是生命的基礎，其重要性甚至超過有的器官，因為產一能量的氧化還原反應若不能順利進行，身體的每一樣功能都將無法正常運作。然而，許多用來去除昆蟲、鼠類及野草的化學物質，可能會直接破壞這個系統，阻撓其精巧的運作機制。
我們今天能夠了解細胞氧化的研究，是生物學和生化學中最了不起的成就。在這方面有質獻的人，包括好幾位諾貝爾獎得主。這研究已經進行了二十五年，是以更早的研究作為基礎而發展起來的；然而很多細胞還未研究出來。一直到最近十年間，從幾個不一樣的研究成果，才形成當今生物學家普遍知道的知識。然而，在一九五○年前接受訓練的醫護人員，並沒有機會了解細胞氧化作用的重要性，以及阻撓這些作用的危險性。
能量製造的工作，並非由某一器官專司，而是由每一個細胞執行的，活細胞就好像火燄一樣，燃燒燃料以生產生命所需的能量；不過細胞「燃燒」只用正常的體溫，而不產生高熱，於是這數十億的細胞便輕輕燃燒，散發出生命的火花。如果它們停止燃燒，「心臟會停止跳動，植物不會違反地心引力而往上生長，變形蟲不會游泳，知覺不會隨著神經傳送，思緒也無法在人腦中閃動。」化學家尤金.拉賓諾維奇如此說道。
物質在細胞內轉變成能量，是個不斷運行的過程，自然界再生的循環，如同永遠轉動不止的輪子。一粒粒、一個個分子，碳水化合物變成葡萄糖，進入這個輪子；在循環過程中，燃料分子分裂成片斷，進行一系列的化學變化。這變化是有規則的，一步步地進行，每一步都由一個酵素來推動與控制，由於這些酵素的功能都很特定，它們只做一件事，不做別的。能量產生過程中的每一步驟都有廢物（二氧化碳和水）產生出來，而經過變化的燃料分子就前進到下一個步驟，當輪子轉了一整圈之後，燃料分子就已轉化成一種形式，可以和另一個新分子結合，而開始一個新的循環。
像這樣好似化學工廠一樣的細胞運作過程，真是生命的奇觀；而每一個運作的零件，體積都非常微小，更令人嘆為觀止。除了少數的例外，細胞本身就很小，用顯微鏡才看得到。然而大部分氧化作用的工作，卻在更小的劇場上演，在細胞內一個小小的圓粒中進行，叫做粒線體。雖然人們知道粒線體已經有六十多年，但都以為它是細胞內不明的成分，功能大概不怎麼重要。到了一九五○年代，這方面研究才變得多彩多姿，成果豐碩，突然間有關粒線體的研究變得極為熱門，在短短的五年間，就有一千篇以粒線體為主的研究結果發表出來。
科學家在解開粒線體之謎時所表現出來的智慧與耐心，實在令人敬佩。想想看，有一顆粒子是這麼微小，連透過顯微鏡放大三百倍來看都不一定看得到。再想想看，分離這顆粒子，把它割開、分析它的成分及其複雜功能所需的技巧。然而，藉著電子顯微鏡和生化學家的技術，就完成了這些研究。
目前已知，粒線體是酵素的小袋子，含有各式各樣氧循環所需的一切酵素，很有規畫地排列在粒腺體膜及隔層中，粒線體是「發電廠」，所有的能量生產反應都在這裡進行。一開始的幾步氧化過程是在細胞質中進行，之後燃料分子就進入粒線體，完成氧化反應，龐大的能量也是從這裡釋放出來。
在氧化循環中產生的能量，生物學家稱為ａｔｐ，它含有三個磷基。ａｔｐ之所以能提供能量，是因為它能把磷基傳給其他物質，而這磷基的電子鍵能以高速來往移動。於是，在肌肉細胞中，若有一個磷基傳給肌纖維，肌纖維就得到收縮的能量。如此，又產生另一個循環──循環裡的循環；ａｔｐ放棄一個磷基，還保留兩個磷基，就變成ａｄｐ回復成ａｔｐ。這就好像電池一樣，ａｔｐ是充了電的電池，ａｄｐ是已用完的電池。
ａｔｐ是眾生物通用的能量來源。所有生物體，從微生物到人類都用ａｔｐ。它提供機械能給肌肉細胞，電能給神經細胞。精子、受精卵，以及荷爾蒙生產細胞。也都用ａｔｐ。ａｔｐ的能量有些是供粒線體使用，但是大部分都立刻被送到細胞中供其他活動載用。由粒線體在某些細胞的位置，就可以知道其功能，因為這樣就可將能量準確無誤地送到需要的地方，在肌肉細胞中，粒線體集中在收縮纖維附近，在神經細胞，它們位於和其他神經細胞接觸的地方，提供能量給電訊息的轉移；在精子中它們集中在頭部與推動精子行進的尾部連接處。
電池充電時，ａｄｐ和一個自由的磷基結合變成ａｔｐ，這是和氧化反應連結，一齊進行的，叫做磷酸化反應。若兩者未連結在一起，就沒有能量產生，細胞就變成一具空轉的引擎，只能發熱卻無馬力，如此，肌肉無法收縮，電訊無法隨著神經線路傳送，精子無法游到目的地，受精卵無法完成複雜的細胞分裂與發育。所以對每一種生物，從胚胎到成體，磷酸化反應和氧化反應若不能連結，將會有慘重的後果，可能會造成組織或甚至整個生物體的死亡。
為何二者不能連結呢？輻射線是個原因；受到輻射線照射的細胞會死，可能原因就在於此，不幸的是，很多化學物質也可以把氧化反應和能量生產反應分開，其中包括殺蟲劑和除草劑．如我們所知，石炭酸對新陳代謝有很大的影響，會使體溫升高到有致命的危險，這就是氧化反應和磷酸化反應沒有連結，「引擎空轉」的結果。二硝基酚和五氯酚等普遍用作除草劑的物質，就是這一類的代謝。除草劑中另一個例子是２．４－Ｄ．在氯氫化合物中，ｄｄｔ已經證實能使氧化及磷酸化反應不能連結，而爾後的研究可能還會發現更多。
不過要熄滅部分或所有身體幾十億細胞的火花，解除氧化及磷酸化反應的連結並非唯一的方法。我們在前面已經看到，氧化反應的每一個步驟，都是由一特定酵素都從，若其中任一個酵素被破壞或活性減弱，氧化反應就會停止，不管是哪一個酵素都一樣。氧化反應的循環就像個轉動的輪子，如果把一根棒子插在中輪輻絛之間，輪子就會停止轉動，不管捧子插在哪裡，同樣的，破壞任一循環步驟的酵素，氧化反應就會停止，這時，沒有能量產生出來，後果和氧化物與磷酸化反應不連結是一樣的。
能中止氧化反應這個輪子轉動棒，可以任何一種用作殺蟲劑的化學物質，ｄｄｔ、美蘇西格勒、馬拉松、硫二苯胺及各種二硝化合物等，都會抑制一種或多種氧化循環中的酵素，也因此能夠中斷能量製造的過程，並使細胞無法利用氧氣。這種損害，有極嚴重的後果，在此僅能略述一二。
已有實驗發現，僅只是停止供應氧氣，正常細胞就會變成癌細胞，這一點我門在下一章會談到，其他的嚴重後果，則可以從動物胚台實驗中看出來。沒有充分氧氣，組織和器官的發展就會受到擾亂，畸形發育或其他不正常的發展就會接著發生，人類的胚胎若缺乏氧氣，想必也會發生先性生的畸形。
已有跡象顯示，這方面的案例愈來愈多，不過還沒有人查出原因。一九六一年，美國人口統計處開始調查全國畸形兒的出生率，以了解先天性畸形發生率及其發生的環境狀況。這樣的調查，在當時可以說是一個凶兆。雖然此調查主要是計對輻射線的影響，但也不能忽視化學物質的作用，因為化學物質往往伴隨著輻射線，而產生同樣的影響。人口統計處預測。未來大部分的畸形兒，將會是這些到充斥的化學物質所造成。
生殖率的降低，可能也是因為氧化反應受到阻斷，使ａｔｐ的儲存量減少。卵子在受精之前，需要有充裕的ａｔｐ，以備受精後使用。而精子能否到達目的地穿透卵子，則和其ａｔｐ的存量有關。一俟受精之後卵子開始分裂，胚胎的發育能否完錢，就決定於ａｔｐ的供應量是否充裕。胎生學家用蛙類和海膽的作實驗，就發現如果ａｔｐ的含量降到某個程度，卵子便會停止分裂而隨即死去。
這些問題的答案，已不需要去猜測了，因為觀察鳥類的蛋要比研究哺乳類的卵子容易得多。無論是實驗室或野生的鳥。只要接觸過ｄｄｔ或其化氯氫化合物，蛋裡就會含有這些物質的殘餘，而且含量不低。加州有一個用雉雞蛋做的實驗，發現其中含有３４９ｐｐｍ。因成鳥ｄｄｔ中毒死亡而遺留在巢中無人看顧的蛋，也含有ｄｄｔ。因附近農場使用阿特靈而中毒的母雞，也把化學物質傳到蛋裡。實驗室裡用含ｄｄｔ的飼料餵養的母雞，生下的蛋竟含有多達６５ｐｐｍ的ｄｄｔ殘餘。
這種慘劇，當然不可只發生的鳥類身上。ａｔｐ是眾生物通用的能量來源，而在鳥類和細菌，以及人和老鼠身上，新陳代謝的循環為的就是製造ａｔｐ。殺蟲劑既然可以積存在這些動物的生殖細胞中，或許在人體中也是一樣。
有證據顯示，這些化學物質可以留存在製造生殖細胞的組織，以及生殖細胞中，在許多種鳥類和哺乳類的性器官中，已經發現存有殺蟲劑──實驗室的雉雞、老她和天竺鼠，榆病防治區的知更鳥，以及在西部森林葉蜂防治區漫遊的鹿。有一隻知更鳥的睪丸含有的ｄｄｔ比其他部位還多；而雉雞睪丸的含量，更是高達１５００ｐｐｍ。
或許是化學物質積存的綠故，實驗動物的睪丸有萎縮的現家。哎收到全蘇西格勒的小者鼠丸就特別小，餵予ｄｄｔ的公雞、睪丸大小只有正常的百分之十八，而需要靠睪丸分泌荷爾蒙才能發育育的雞和肉垂，只有正常的三分之一。
精子本身也會因ａｔｐ不足而受到影響。實驗發現，二硝基酚會減低公牛精子的活動力，因其干擾了能量連結機制而降低能量的生產。其他化學物質或許也有同樣的影響。至於對人類的影響，已有醫學研究發現，有些噴洒ｄｄｔ的飛行員，精蟲數有減少的現象。
對整個人類來說，比個人性命更寶貴的，就是把我們與過私和未來聯結在一起的遺傳物質。經由長久的演化，基因塑造出現在的我們，而在那些小小的物質中，也蘊含了未來──可能是應許，也可能是一道威脅。然而人造物質能使基因變質，這是我們這時代的危險，也是「文明後的浩劫」。
化學物質與輻射線，確有相似的作用。受到輻射線照射的活細胞，會產生多種傷害；分裂的能力可能會遭到破壞，染色體的結構可能會改變，遺傳物質──基因可能會產生突然的變化，亦即突變，使下一代有不一樣的特徵。特別敏感的細胞也許會馬上死亡。或者經過幾年年時間後，變成惡性細胞。
實驗證明，化學物質也會造成與輻射線相同的後果，這種物質稱為輻射模擬物。許多殺蟲劑和除草劑都屬於這一類的物質，它能破壞染色體，干擾細胞分裂，或形成突變，遺傳物質的損傷，能使人生病，或者在下一代顯現出後果來。
在幾十年前，沒有人知道輻射線或化學物質會有什麼影響。那時候，原子還未分裂，模擬輻射線使用的化學物質也還未在化學家的試管中孕育出來，然後，在一九二七年，德州大學動物學教授，慕勒博士發現生物若受到ｘ光照射，其後代就會發生突變。由於他的發現，而在科學及醫學上開創出新的領域。勒博士後來也因此成就而獲得諾貝爾醫學獎，這世界很快地知道認識了輻射塵，甚至不懂科學的人也知道輻射潛在的危險。
一九四○年代初期，愛丁堡大學查洛.奧貝與威廉.羅伯森也有一個發現，但很少有人注意到。他們發現芥子氣能使染色體產生永久性的變界，和輻射線的作用沒有什麼不同。他們用果蠅作試驗，這也是當初慕勒博士測試ｘ光所用的動物，發現芥子氣也會造成突變，於是，就發現了第一個化學突變素。
目前所知能改變動植遺傳物質的突變素，除了芥子氣之外已有一長串化學物質。要了解化學物質如何改變遺傳的過程，我門得先明白活細胞的基本作用。
組成身體組織與器官的細胞，一定要有增生的能力，才能使身體成長，使得生命能一代代傳下去；這是由有絲分裂，即分裂所達成。細胞要分裂的時候，最重要的變化是從細胞核開始後才擴展整個細胞。在細胞核裡面，染色體奇妙地移動並進行分裂，把自己按遠古以來就有的方式排列整齊，以分配基因給細胞子。首先，細胞裡有長線形成，而染色體就像珠子一樣排列在線上，然後每一個染色體都複製成兩個（基因也一樣複）。當細胞分裂的時候，一半的染色體就初分到子細胞裡去，如此，每一個新細胞都有一整套的染色體，以及裡面所包含的一切遺傳資料。就這樣每一種族，每一種類的生物便一代代地繁衍下去。
生殖細胞的細胞分裂又不大一樣。由於每一種類的染色體數是一定的，而每一個體是由精子和卵子結合而成，所以精子和卵子只能有一半的染色體。於是生殖細胞在形成的時候，染色體在細胞分裂時並不複製，而是每一對的其中一個進入子細胞。
細胞分裂是地球上所有生命的根本，無論是人類或變形蟲，是巨大的水杉或簡單的酵母，沒有細胞分裂就無法生存。因此，干擾細胞分裂的物質，對生物及其後代會有深遠的影響。
辛普森和他的同事皮坦狄及提芬尼在他們包羅萬象的著作（生命）中寫道：「細胞的主要特色，例如有絲分裂，一定存在了至少五億年，可能將近有十億年之久，從這方面來看，世上的生命然脆弱，複雜，但也相當持久──比高山還耐久。這種持久性完全仰賴遺傳物質準確的複製能力，一代代地傳衍下去。」
但在這十億年間的二十世紀中期，人造的及人們到處散播的輻射線與化學物質卻以前所未有的方式，直接且強力地破壞遺傳物質複製的「準確性」。澳洲著名的醫師及諾貝爾獎得主麥法蘭.伯納爵士認為，這是現代醫學最嚴重的問題：「隨著效能愈來愈強的治療手續及超乎生物自然代謝所能處理的化學物質不斷出現，杜絕能導致突變的物質進入內部器官的天然保護屏障，也愈來愈無法應付了。」
由於人類染色體研究才開始沒久，所以一直最近才能探討環境因素對染色體的影響。在一九五六，藉著新技術的發明，人們才準確地算出人的細胞中有四十六個染色體，並細觀察到整個或部分染色體的有無。環境會破壞遺傳物質的觀念，這時候還相當新，除了遺傳學家很少有人了解，但是卻也鮮少有人去徵詢遺傳學家的意見。輻射線的危害，人們已相當了解，然而有些地方的人卻仍然不受這個事實。慕勒博士常常感嘆道：「不願接受遺傳原理的人，不只是操有政策決定的政府官員，還有許多醫學的人士。而化物質可能具有和輻射線類似的作用，這個事實，大眾或大部分醫學界與科學界的人都還不知道。因此，還未有人去評估一般用途的化學物質（而非實用者）會有什麼影響，但這一定要有人去做才行。」
認為這方面有潛在危險的人，不只是麥法蘭.伯納爵士。英國一位傑出的科學家亞利山大博士，就曾說過，模擬輻射作用的化學藥品，傷害性可能比輻射線還大。致力遺傳學工作數十年，有卓越成就的慕勒博士也警告說，許多化學物質（包括殺蟲劑）「能像輻射要一樣提高突變的機率…在現代人們常常接觸化學物質的情況下，究竟這能導致突變的物質對我們的基因有多大影響，還沒有人知道。」
人們所以會漠視這問題，可能是因為一開始發現能導致突變的物質只和科學研究有關；畢竟從空中向人們噴洒的並非芥子氣，只有生物學做實驗或醫師治療癌症時才用得到（最近已有報當指出，有病人因接受這種治療而造成染色體受損）。然而，許許多多的人和殺蟲劑與除草劑都有切的接觸。
蚊子若連續幾代都接觸ＤＤＴ，就會變成奇特的生物，稱為雌雄合形態，也就是半雄半雌。用各種石炭酸處理過的植物，染色體會有重大的變化，基因也會有數量驚人的突變，造成「遺傳上無可回復的變化」。用石炭酸處理過的果蠅，也會發生突變，這種突變使得果蠅一接觸到一般的除草劑或尤利丹就會死亡。尤利丹是胺基甲酸鹽類的一種，愈來愈多的殺蟲劑與其他農藥也都是屬於這一類的，其實還有兩種基甲酸鹽是用來防止馬鈴薯儲存發芽──利用的正是它們中止細胞分裂的作用。另一種防止發芽的物質，順丁烯二酸醯胼，也是威力很強的突變素。
經過六氯苯或靈丹處理，會嚴重變形，根部長出腫瘤，細胞因染色體數加倍而漲大。染色體數會隨著細胞分裂一直加倍，直到細胞容量無法再負荷為止。
除草劑２．４Ｄ也使植物長出腫大的瘤，染色體變短，變厚，而擠在一起；細胞分裂也嚴重受阻，這種後果和Ｘ光的作用很類似。
這些只是少數的幾個例子，可以列舉的還有更多，由於還未有實驗確實研究殺蟲劑引發突變的作用，上述的例子只是細胞生理學或遺歸學上研究的副產品而已。這方面的問題，實在迫切需要有人去多加探討。
有些科學家能接受環境中的輻射線對人有影響的說法，但是卻懷疑化學物質會有同樣的作用，他們認為，輻射線有穿透能力，而化學物質未必能進入生殖細胞。這又是由於不能直接用人體做實驗的結果。不過，鳥類和哺乳類的生殖器與生殖細胞曾發現含高量的ＤＤＴ殘餘這一點，充分證明了至少氯氫化合物會在體內廣泛散，且可和遺傳物質結合，賓州立大學的戴維斯教授列近發現，有一種能使細胞停止分裂，已用在癌症治療上的化物質，會使鳥類喪失生殖能力：劑量若不致死，也會使性器官的細胞分裂中斷。戴維斯教授在野外做的實驗已有初步結果顯示，生物體的器官並無能力抵禦存在於環境中的化學物質。
在染色體異常方面，最近有一些具極大意義的醫學研究，在一九五九年，英國和法國許多研究小組發現他們各別的研究都導向同樣的結果──人類某疾病是由於染色體數目不正常所致。例如，典型的唐氏症病患，他們的染色體數目多了一個，有時這一個多出來的染色體會粘在其他染色體上，使總數維持在正常的四十六個，不過實際上卻是四十七個。因此症候必然是在上一代就已發生。
在美國和英國，有一種慢性白血病的發病機制似乎不大一樣，因為每一個病患的血球中，都有染色體異常的現象，例如：有的染色體有一部分不見了；而這些病患的皮膚細胞染色體卻是正常的，也就是說：染色體異變並非發生在發展出這些個體的生殖細胞上，而是發生在這些人有生之年的某特定細胞上（在這個例子中，此特定細胞就是血細胞的先質）。染色體所失去的那一部分，可能就含有使細胞正常運作的「指示」。
自從此領域開始發展以來，與染色體異常有關的病症名單，就以驚人的速度成長著，遠超過醫學所能研究的範圍。有一種病叫做克林菲爾達氏症候群，就多了一個性染色體。患者雖然是男的，但因有兩個Ｘ染色體變成ＸＸＹ，而非正常男性的ＸＹ）使他發育有點不正常，通常病患身材過高，智力受損，且無生殖能力。相反的，只有一個性染色體的人（變成ＸＯ而非ＸＸ或ＸＹ），是女的，但無第二性徵，患者身體上有種類不一的異常，有時智力也會受損，因為Ｘ染色體帶有許多基因，這病叫做透納氏症候群。在找出原因之前，醫學文獻上早就這兩種病症的記載。
有關染色體異常的研究，許多國家都正如火如荼地展開。威斯康辛州大學由巴杜博士領導的小組研究對象，就是先天性異常的疾病，患者通常都智力不足，原因似乎和染色體複製有關，看來好像在生殖細胞形成的時候，就有一個染色體斷了，而細胞在分裂時卻沒有把斷掉碎片分配好。這種情形很有可能就會干擾到胚胎的正常發育。
我們目前已經知道，額外多了一條染色體通常是會致命的，因為會使胚胎無法存活，但有一個例外，其中一個就是唐氏症候群，然而，染色體若多了一截片段，雖有嚴重後果，但不一定會致命，據威斯康辛州研究人員表示：小孩若生下來有多方面異常，且智力發展受阻，很有可能是此原因所造成。
由於這方面的研究還很新，科家比較熱於探察哪些疾病或異常發育和哪些染色體異常有關，而對找出原因比較不關心，如果貿然假定某某單一物質會造成染色體受損或細胞不正常分裂，那當然是很不智的，但是我們正在往環境中填塞會影響染色體，可能導致上述病症的化學物質；若藐視這項事實，我們付得起代價嗎？僅為了不會發芽的馬鈴薯或沒有蚊子的庭院，這樣的代價豈不是太高了？
只要我們願意，我們就能減少這種威脅，畢竟遺傳物是經由二十億年的演化、選擇才傳給我們的，只有現在是我們的，以後還要再交給我們的下一代子孫，但我們都未曾想過要保存它的完整，雖然依法，化學製造廠商應該測試其產品的毒性，但是法律並並規定他們也要測試對遺傳的影響，而他們也沒有這麼做。
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