35年後再訪切爾諾貝利,核輻射會如何影響基因變異?
從廣島和長崎的兩顆原子彈,到上世紀六七十年代的數百項核試驗,到1986年的切爾諾貝利事件,再到福島核電站事故與核廢水排放。過去幾十年,當普通民眾談到核輻射,很自然就會心生恐懼,將它與基因變異聯繫起來。今日,頂尖學術期刊《科學》在線發表了兩篇堪稱“里程碑”的論文,在切爾諾貝利事件的35年後,利用最新的基因測序工具,重新評估了核輻射對當地居民的影響。
第一項研究專注回答這樣一個問題:核輻射導致的基因變異,會不會遺傳給下一代。研究人員們尋找到了當年負責清理現場的工人,或是居住在事故地點附近的居民(可能攝入含有核污染的食物),對他們以及他們的後代做了全基因組的分析,尋找基因變異的影子。
本研究裡,他們所尋找的是一種叫做“新生突變”(d e novo mutation)的基因變異。這是一種出現在精子或者卵子中的基因變異,不存在於父母其他的細胞之中,卻可以傳遞給後代。
研究調查了130名出生於切爾諾貝利事件之後的人,其中有人在事件的46週後出生,有人在事件的15年後出生,有著廣泛的範圍。分析表明,與普通人群相比,他們體內的“新生突變”數量並沒有明顯變多。也就是說,該事件產生的電離輻射對下一代的健康影響微乎其微。
1996年時,切爾諾貝利附近的輻射劑量(圖片來源:CIA Factbook, Sting (vectorisation), MTruch (English translation), Makeemlighter (English translation), CC BY-SA 2.5 , via Wikimedia Commons)
“我們的這些結果可以讓2011年福島核電站事故發生時,居住在福島的人安心。日本的已知輻射劑量低於切爾諾貝利事件的輻射劑量。” 本研究的通訊作者之一Stephen J。Chanock教授說道。
第二項研究中,科學家們則關注另一個問題——電離輻射對甲狀腺癌會產生怎樣的影響?因為在切爾諾貝利事件之後,人們已經確鑿觀測到這種癌症的風險有所上升。為此,研究人員們分析了359名曾暴露在輻射下的人的甲狀腺癌基因組。他們當時要么還是兒童,要么還在母親的腹中尚未出生。此外,研究人員還找了81名沒有暴露在輻射下的個體,將他們的甲狀腺癌基因組作為對照。
具體來看,研究人員們分析了這些腫瘤裡的致癌基因變異。和過去的報導一樣,無論是輻射暴露組,還是對照組,許多調控細胞生長的基因都發生了變異。
但兩組的基因變異類型卻有明顯不同。小時候暴露在輻射下的人,關鍵基因更多出現“融合變異”。研究人員們說,這可能因為電離輻射帶有的能量,打斷了DNA雙鏈。當DNA雙鏈重新修復時,可能將錯誤的片段連接進來,產生變異。相反,對於那些沒有暴露在輻射下的個體,他們更多出現的是點突變。
不同劑量下,甲狀腺腫瘤中帶有的突變類型
而且研究人員們也觀察到,暴露於輻射時兒童的年紀越小,DNA雙鏈斷裂與輻射暴露之間的關聯就越強。這也表明DNA雙鏈斷裂可能是暴露於輻射後,最早出現的基因變異之一。這對輻射誘導的癌症的研究有著重要的啟示意義。
“該研究令人興奮的一點在於,我們有機會將腫瘤的基因組特徵與輻射劑量進行關聯,這正是可能導致癌症的潛在風險因子。”本研究的負責人之一Lindsay M。Morton博士說道。
35年前,切爾諾貝利事件影響到了周邊數百萬人的生活。利用當今的測序技術所進行的研究,能為我們提供輻射與癌症的新知識,從而了解核電站事故可能帶來的影響。