氧化过程中的耦合就是电池充电的过程，期间ADP和一个自由的磷酸盐组结合成为ATP——这种紧密的连接叫作耦联酸磷化。如果结合变成非耦合，也就不会产生可用的能量。呼吸还会继续，但是不会有能量产生。细胞就会变成一个空转的发动机，会产生热量但没有能量产出。因此，肌肉不能再收缩，神经冲动也不能传递。精子到达不了其目的地，受精卵难以完成复杂的分化和成长。非耦合的后果对从胚胎到成人的所有生物体都是一场灾难：可能导致组织甚至生物体死亡。

生物学家乔治·瓦尔德曾经把自己的一个研究专题——眼睛的视觉色素比作“一个狭小的窗户，从远处看，只能看到一丝光亮。当你走近它的时候，看到的景象就愈加开阔，直到最后你贴近窗户时，看到的就是整个宇宙”。

尽管人们对这个问题关注得还不多，但我们可以从许多杀虫剂案例中收集信息，证明它们破坏细胞的重要过程：从染色体损伤到基因突变，并导致细胞恶化的终极灾难。

乔治·辛普森以及他的同事皮特德里、蒂凡尼在他们包罗万象的书——《生命》中写道：“像细胞分裂这样的细胞组织特征一定已经存在了5亿年，也许接近10亿年。从这个角度看，地球生命虽然脆弱而复杂，但确是持久的，比山脉都要持久。这种持久性全依赖于遗传信息精确地一代代传递。”

人们对化学诱变物质的普遍忽视，可能是由于最初的发现仅仅是出于科学研究的角度。毕竟氮芥没有洒向所有人，而是被生物学家或医生用于治疗癌症（最近有报告说，接受癌症治疗的病人染色体受到损伤）。但是，大量的人已经密切地接触到了杀虫剂和除草剂。

尽管很少受到关注，20世纪40年代早期，爱丁堡大学的夏洛特·奥尔巴赫与威廉·罗伯森也有类似的发现。他们发现，芥气会造成永久性的染色体异常，与辐射的后果没什么区别。果蝇实验（穆勒也曾用果蝇进行了早期的X射线研究）显示，芥气同样会引发突变。这样第一个诱变物质就发现了。

不只是麦克法兰一个人预想到了潜在的危险。英国一位权威人士皮特·亚历山大博士说，类放射化学物质可能比辐射的危害更大。穆勒博士根据数十年来在遗传学上的研究提出警告：“各种化学品（包括杀虫剂）可以像辐射一样增加突变的频率……现代社会频繁接触异常化学品的条件下，人类基因可能突变的程度尚不明确。”

在美国和英国，一些患有慢性白血病的病人体现出的是另一种机制。他们的血细胞中都出现了染色体异常的情况。异常状况包括染色体的部分残缺。病人的皮肤细胞中，染色体是正常的。这就说明，染色体缺陷不仅在生殖细胞中发生，还会对特定的细胞造成损伤（本例中，最先遭殃的是血细胞）。染色体的部分残缺可能使这些细胞失去了正常的行为能力。

此时，我们又要不可避免地比较化学品和辐射了。

已经有迹象表明人们已经注意到这种灾难性后果正在增加，但是很少有人去探求其原因。1961年，人口统计局发起了一项全国范围的畸形儿填表调查，后附一份说明，称调查结果将为先天性畸形的发生和环境提供事实证明。这样的研究毫无疑问会大量涉及辐射，但是也不能忽略很多化学品能够产生与辐射一样的效应。人口统计局估计的发生在未来儿童身上的缺陷和畸形，几乎肯定是由渗入我们外部和内体世界的化学品造成的。

但是，非耦合并不是熄灭体内亿万细胞小火苗的唯一因素。我们知道，氧化的每一阶段都是由一种特殊的酶控制和推进的。如果这些酶（甚至其中一种）受到破坏或削弱，细胞内的氧化循环就会停止。酶受到影响的后果也是一样的。氧化过程就像一个转动的轮子。假如我们在轮辐中插一根撬棍，不论插哪儿，九-九-藏-书-网轮子都会停止转动。同理，如果我们破坏了氧化循环中起作用的一种酶，这个过程就会停止。于是，没有了能量产出，结果与非耦合相似。

在此阶段，所有的生命都呈现出同一种状态。所有的地球生命都会经历细胞分裂。不论是人类还是变形虫，高大的红杉还是微小的酵母，没有细胞分裂都无法继续存在。因此，任何破坏细胞分裂的可能都对生物发展及其后代构成严峻的威胁。

如果不是为了如此重要的结果，线粒体中氧化作用不停转动的轮子就失去其意义。氧化循环每一阶段产生的能量通常被生物学家称作ATP（三磷酸腺酐），一种包含三种磷酸盐的分子。ATP之所以能提供能量，是因为ATP可以将其所含的一种磷酸盐转化成其他物质，在此过程中电子来回高速运动产生能量。因此，在肌肉细胞中，当末端的一组磷酸盐输送至收缩肌肉时，收缩的能量就产生了。接着，产生另一个循环——循环之中的循环：ATP分子送出一组磷酸盐，保留剩余两种，生成二磷酸盐分子ADP。随着轮子继续转动，另外一种磷酸盐又会补充进来，于是ATP得到恢复。这就像我们使用的蓄电池一样，ATP是充满电的电池，ADP是放电的电池。

仅在几十年前，还没有人知道辐射或化学品的这些效应。那时候，原子还没有被人们分裂，后来用作模拟辐射的化学品还没有进入化学家的试管。到了1927年，德克萨斯大学一位动物学教授穆勒博士发现，生物接受辐射后会给后代造成突变。穆勒的发现打开了科学和医学界的一个全新的领域。后来，穆勒因其成就获得了诺贝尔医学奖，人们很快便知道了放射性尘埃的危害。

受到辐射的活细胞会遭受各种伤害：正常分裂的能力遭到破坏，染色体的结构会发生变化，遗传基因会产生突变，从而使其后代出现新的特征。如果细胞极为敏感，可能会被立即杀死，或者在多少年后变成恶性细胞。

使用六氯联苯（BHC）或林丹处理过的植物，其根部会出现瘤子一样的肿块。植物的细胞会变大，因为细胞内的染色体数量已经翻倍。随着细胞分裂，染色体数量还会增加，直到不能再分裂。

除草剂2.4-D也会使植物根部长出瘤子一样的肿块。染色体会变短、变厚，聚集在一起。细胞分裂被严重地阻滞了。据说，这种效应与X射线的效应一样。

几代蚊子接触DDT后，会变成一种奇怪的生物，叫作雌雄同体。使用各种苯酚处理过的植物，会遭受严重的染色体破坏、基因变化，出现大量突变和“不可逆转的遗传变化”。经典的基因实验对象——果蝇，接触苯酚后会发生突变；接触常见的除草剂或尿烷后，果蝇的突变甚至可以致死。尿烷属于氨基甲酸酯类化学品，很多杀虫剂以及其他农药都是用这类化学品制成的。有两种氨基甲酸酯类化学品用于防止储藏的土豆发芽，正是因为它们可以阻止细胞分裂。另一种防止发芽的化学品——马来酰肼已经被认定为危险的诱变物质。

我们在下一章内容会看到，实验人员仅仅靠系统性地抑制氧气供应，就把正常的细胞转变为癌细胞。使细胞缺氧的其他严重后果也会在动物胚胎的实验中看到。在缺氧情况下，组织生长和器官发育都会受到破坏，接着产生畸形和其他异常状况。如果人类胚胎缺氧，也可能造成先天性畸形。

这些仅仅是一部分例证，还有很多事实可以引证。然而，至今仍没有旨在检测杀虫剂诱变效应的综合性研究。上面提到的例子只是细胞生理学或遗传学研究的附带结果。现在迫切需要做的是直接向问题下手。

细胞像一个化学工厂一样工作的过程是生命世界的一个奇迹。发挥作用都是极微小的部分，使这个过程平添了几分神奇。一般情况下细胞都很小，用显微镜才能看得到。但是，氧化过程是在一个更小的地方完成的，细胞内九_九_藏_书_网的这个颗粒叫作线粒体。虽然人们知道这种线粒体已经有60多年，但是过去它们都被当作未知的细胞元素，不知道它的重要作用。直到20世纪50年代，线粒体的研究才活跃起来，并取得了丰硕的成果。这一领域突然得到众多关注，5年内有1 000篇论文发表。

很多国家的研究人员正在染色体异常方面做着大量的工作。威斯康星大学由克劳斯·伯托博士带领的一个工作组一直关注各种先天性畸形症状（通常包括智力缺陷）。这些症状似乎是由于部分染色体复制造成的，可能在生殖细胞的形成过程中，一条染色体断裂后，碎片没能适当地重新分配。这种不幸极可能影响胚胎的正常发育。

帮助我们认识细胞氧化的研究是生物学和生物化学领域最令人惊叹的成就之一。作出贡献的研究者中包括很多诺贝尔奖获得者。在前人研究的基础上，这项研究一步一步地进行了二三十年。即使如此，仍有一些细节没有完成。而且，我们是在过去的10年才把各种研究整合到一起，使生物氧化成了生物学基础知识的一部分。更重要的是，在1950年之前接受基本训练的医务人员并没有机会了解生物氧化的重要性和破坏生物氧化的后果。

这样的灾难一定不只局限于鸟类。ATP是一种普遍的能量元素，产生ATP的代谢循环不论在鸟类和细菌，还是在人类和老鼠身上，发挥着同样的作用。任何物种生殖细胞中的杀虫剂残留都值得我们担忧，因为同样的效应会在人类身上出现。

可能是由于性器官中的化学品残留影响，实验室中的哺乳动物出现了睾丸萎缩的现象。接触了甲氧氯的老鼠，睾丸非常小。给小公鸡喂食DDT后，长成的睾丸大小只有正常水平的18%，取决于睾丸激素的鸡冠和垂肉也只有正常大小的三分之一。

近来，关于染色体异常的发现具有重大意义。1959年，英国和法国的几个研究小组得出了同样的结论：一些人类疾病是由染色体数量异常引起的。这些研究人员研究过的疾病和异常情况中，染色体的数量都不正常。举个例子，现在俗称的唐氏综合征患者就多出了一条染色体。有时候，这条染色体会附着在另一条上，因此染色体数量还是46条。然而，一般情况下，多余的那一条染色体是独立存在的，这样染色体数量就变成47条。在这些病例中，缺陷的初始原因一定是在症状出现之前的那代人身上发生的。

但是，在这些作者想象中的10亿年里，没有出现过像20世纪中期人为辐射和人造化学品这样对“遗传精确性”的威胁和破坏。澳大利亚一位著名的医师，同时也是诺贝尔奖获得者麦克法兰·伯奈特先生认为，这是我们的时代最重要的医学特征之一，“随着医疗技术和新型化学品生产技术的发展，保护内部器官免受诱变物质侵扰的屏障越来越频繁地被突破”。

细胞中物质向能量的转换是一个不断流动的过程，像一个永远转动的轮子，是自然循环的一种。葡萄糖形式的碳水化合物燃料一粒一粒、一个分子又一个分子地进入这个轮子；在循环过程中，燃料分子会经过破裂以及一系列微小的化学变化。这些变化都是有序进行的，一步接着一步，每一步都由一种专门的酶指引和控制着。每一步生产能量的同时，也会产生废物（二氧化碳和水），经转化的燃料分子会进入下一个阶段。当这个轮子转满一圈后，燃料分子已经耗尽而进入一种新的状态，准备着与新的分子结合，开始新的一轮循环。

如今，除芥气外，又发现很多其他化学品可以改变动植物的遗传物质。为了了解化学品是如何改变遗传过程的，我们必须首先了解生命在活细胞阶段的状况。

有些科学家虽然承认环境辐射对人类的危害，却怀疑诱变化学物质是否有同样的效应。他们提到了辐射的强大穿透力，但认为化学品不会渗透进生殖细胞。此时，我们还是九-九-藏-书-网受了缺少对人类直接研究的限制。然而，鸟类和哺乳动物的生殖腺和生殖细胞中发现大量DDT残留就是一个强有力的证据，至少证明氯化烃不仅遍及全身，还会渗透进入遗传物质。宾夕法尼亚州立大学的大卫·戴维斯教授最近发现，一种阻止细胞分裂并仅用于治疗癌症的强力化学品也可以造成鸟类不孕。尚不致死的化学品会阻止生殖腺内的细胞分裂。戴维斯教授的野外试验也取得了一些成果。很明显，我们没有理由相信所有生物的生殖腺都免受环境中化学品的侵袭。

的确是这样，我们首先应该关注人体的细胞，然后是细胞的微型结构，最后是结构内分子之间的相互作用。只有这样做，我们才能理解将化学品引入人体内部环境的严重而深远的影响。医学研究最近才开始关注单个细胞产生能量的功能，这种能量是生命存在必不可少的因素。人体产生能量的机制不仅关乎健康，而且关系到所有生命——它的重要性超过了最重要的器官，因为没有正常有效、释放能量的氧化作用，身体各部分机能就不能正常运行。然而，用于对付昆虫、啮齿类动物、杂草的化学品却可以直接破坏这一系统，扰乱其完美运行的机制。

从微生物到人类，ATP普遍地为所有生物提供能量。它可以为肌肉细胞提供机械能，也可以为神经细胞提供电能。精子细胞，即将变成青蛙、鸟或婴儿的受精卵，产生荷尔蒙的细胞，都由ATP提供能量。ATP的一部分能量会在线粒体中消耗，但是大部分能量会立即输送至细胞，为其他活动提供能量。细胞中线粒体的位置有利于其发挥作用，它们的位置可以保证将能量精确输送至需要的地方。在肌肉细胞中，它们聚集在收缩纤维的周围；在神经细胞中，它们处在与另一个细胞的结合点，为神经冲动提供能量；在精子细胞中，它们集中在推进尾与前端连接的地方。

当我们知道了DDT和其他（或许是所有）氯化烃会通过破坏一种特别的酶或使能量产生机制非耦合，阻碍生产能量的循环，很难想象含有大量化学品残留的鸟蛋会完成复杂的发育过程——无数次的细胞分裂，组织和器官的发育，合成关键物质以形成一个生命。所有这一切都需要大量的能量——只有新陈代谢之轮转动才能产生的ATP。

现在我们知道，线粒体是一个个微小的酶包裹体，是包含氧化过程所需的各种酶的混合体，这些酶精确而有序地排列在线粒体的壁和隔层上。线粒体就像一个“动力室”，大部分的能量生产反应都在这里发生。氧化的初步环节在细胞质中完成后，燃料分子就进入线粒体。氧化过程就在这里完成，大量的能量也是从这里释放的。

不必再去猜测鸟蛋里是否有杀虫剂了，很明显，检查鸟蛋比研究哺乳动物的卵细胞要更容易。不论是在实验室，还是在野外，只要是接触过化学品的鸟生的蛋，都会检测出大量的DDT和其他碳氢化合物残留，而且浓度很大。加利福尼亚州的一次实验中，野鸡蛋被检测出含有百万分之349的DDT。在密歇根州，死于DDT中毒的知更鸟输卵管中取到的蛋，被检测出DDT浓度为百万分之200。知更鸟中毒死亡，在巢里留下的蛋中也被检测出DDT残留。附近的一个农场里，艾氏剂中毒的鸡所下的蛋里也有艾氏剂。实验室里喂食过DDT的母鸡下的蛋，被检测出百万分之65的残留。

生产能量的过程不是在某一器官中完成，而是在身体的每一个细胞里进行。一个活细胞，就像一团火焰，通过燃烧燃料为生命提供能量。这一类比诗意有余，精确不足，因为细胞“燃烧”的温度与正常体温相当。然而，正是亿万个默默燃烧的小火苗点燃了生命之火。“一旦它们停止燃烧，心跳就会停止，植物再不能抵抗重力向上生长，变形虫不会再游动，神经会失去知觉，智慧不会再在大脑中闪现”，化学家尤金·拉比诺维奇说。

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非耦合是怎么发生的呢？辐射是其中一个因素。有人认为，受到辐射的细胞就是这样死亡的。不幸的是，很多化学品同样具有把氧化与能量生产分割开的能力，杀虫剂和除草剂都赫然在列。如我们所知，苯酚对新陈代谢有强烈影响，可能导致体温升高到危险的程度——这就是非耦合“空转发动机”的结果。二硝基酚和五氯苯酚是这类广泛用作除草剂的典型例子。除草剂中另外一种非耦合因素叫作2.4-D。氯化烃中，DDT已被证明是一个非耦合元素，并且通过进一步研究可能会发现此类化学品中的其他非耦合元素。

目前，科学家们正忙于确定与疾病和发育不全相关的染色体异常，还没有探究其原因，所以这是一个全新的领域。认定细胞分裂过程中染色体破坏或染色体行为异常由单一因素引起，显然是不明智的。但是，目前化学品正充斥着我们的环境，它们可能直接攻击染色体，最终导致上述病症，我们能无视这样的事实吗？为了防止土豆发芽或消灭庭院的蚊子，这样的代价是不是有点太高呢？

精子也可能因缺少ATP而受到影响。实验显示，二硝基酚会降低公牛精子的活动能力，因为它会不可避免地导致能量减少，从而影响能量耦合机制。在此领域作进一步调查，一定会发现更多的化学品有相同的效应。有医学报告记录，从空中喷洒DDT的工作人员中出现了精液缺少的现象，证明人类是可能受到影响的。

我们的遗传基因，是历经20亿年细胞质的进化和选择才获得的，它目前属于我们，将来还要传给后人。只要我们愿意，我们一定能够减少对遗传基因的威胁。现在我们所做的还远远不够。虽然法律要求化学品生产商检验其产品毒性，但没要求他们检验化学品的基因效应，而且他们也没有这样做。

生殖细胞形成过程中会发生一种特别的细胞分裂。因为每一个物种的染色体数量是恒定的，所以即将结合并形成新个体的精子和卵子各自只能带来一半染色体。细胞分裂过程中染色体行为的变化会精确地完成这一过程。此时，染色体并不分裂，每一对染色体都完整地进入子细胞中。

所有这些辐射的后果都已经在实验室通过类放射或模拟辐射化学品得到再现。许多用作杀虫剂的化学品（还有除草剂）属于这类物质，它们可以改变染色体，破坏正常的细胞分裂，或引起突变。基因物质受到的伤害会引发疾病，或者在后代人的身体上体现出来。

根据现有知识，一条完全多余的染色体通常是致命的，因为它会阻碍胚胎的生长。目前知道只有三种情况可以存活。其中之一自然就是唐氏综合征。多余的一条染色体虽然会造成严重损伤，但不一定会致命。据威斯康星的研究人员说，这种情况可以很好地解释目前仍没有明确的一些案例，这些案例中出生的小孩会有各种缺陷，通常包括智力缺陷。

繁殖下降的情况也一定与生物氧化受到干扰以及随之发生的ATP受损的情况有关。卵子在受精之前需要大量ATP供应，为下一阶段作好准备。一旦精子进入，卵子受精，需要消耗大量的能量。精子细胞能否到达并穿透卵子取决于它本身的ATP供应，这些ATP在大量聚集于精子细胞颈部的线粒体中产生。一旦受精成功，细胞分化就开始了。ATP能量供应很大程度上决定了胚胎能否发育成型。一些胚胎学家研究了青蛙卵和海胆卵这些容易得到的材料之后，发现如果ATP低于一定水平，卵子会停止分化，并很快死去。

自从打开这一领域以来，与染色体破坏相关的身体缺陷以惊人的速度迅速增长，已经超出了医学研究的范畴。克莱恩菲尔特综合征与一条性染色体的复制有关。患者是男性，但他有两个X染色体（变成XXY，而不是正常的XY），这样就有点不正常了。这种条件下，常常出现身高过高、智力缺陷和不孕等症状。相反，如果一个人只收到一条性染色http://www.99lib.net体（变成XO，而不是正常的XX或YY），她虽是女性，但没有第二性征。这种条件下，经常出现各种身体缺陷（有时候是智力缺陷），因为X染色体必定带有各种特征的基因。这种病叫作特纳综合征。在发现其原因之前，医学文献已经对两种病症有所记载。

用作杀虫剂的大量化学品中的任何一种，都可以充当破坏氧化之轮的撬棍。DDT、甲氧氯、马拉硫磷、吩噻嗪以及各种二硝基化合物都是能够抑制氧化循环中一种或多种酶的杀虫剂。因此，这些化学品有可能阻碍生产能量的整个过程，并使细胞缺氧。这种损伤会带来诸多灾难性的后果，在此只能提及很小的一部分。

对于所有人类而言，比个人生命更加宝贵的是我们的基因遗传，这也是把我们与过于和未来联系在一起的纽带。经过漫长进化才形成的基因，不仅造就了我们现在的样子，还掌控着未来，不论这未来是希望还是威胁。然而，我们的时代正面临着人造物质造成基因衰退的局面，也是我们的文明要面对的最后的、最严重的危险。

人们再一次对人类非凡的创造力和解开线粒体之谜的耐心感到敬畏。试想一下，这么小的颗粒，即使用显微镜放大300倍也看不到。现在竟然有技术可以分离这种颗粒，并把它拆分，分析其构成，确定它们极其复杂的功能，真是令人难以想象。这一切都是电子显微镜和生化学家高超技术的功劳。

构成身体组织和器官的细胞必须有不断增殖的能力，才能保证身体生长和生命的代代流传。这个过程是由有丝分裂或核分裂完成的。一个细胞在即将分裂的时候，会发生关键变化，首先是细胞核内的变化，最终会扩散至整个细胞。在细胞核内，染色体经过神奇的移动和分裂，排列成一种古老的模型，将遗传决定因素——基因传给子细胞。起初，它们呈细长的线状，基因就在这些线上像一串绳珠一样排列着。接着，每一条染色体纵向分裂开来（基因也会分裂）。细胞分为两半后，染色体会分别进入子细胞内。这样每一个新的细胞会包含一整套染色体，所有的遗传信息都在染色体中。通过这种方式，物种的完整性得以保存和延续。

胚胎学实验室的情况也可以延伸到苹果树上，树上知更鸟的鸟窝里有几颗蓝绿色的鸟蛋——但这些鸟蛋是冰凉的，生命之火燃烧了几天就熄灭了。在佛罗里达州，一棵高大的松树上整齐垒放的枝丫间3个大的白色的蛋，也是凉的。为什么知更鸟和小鹰都没有孵化出来？鸟蛋是否像实验室里的青蛙卵一样，因为缺少ATP分子能量，没有完成生长。ATP缺乏的情况是因为成鸟体内和鸟蛋里蓄积了足够的杀虫剂，从而使供应能量的氧化之轮停止了吗？

人类染色体的研究尚处于初级阶段，最近才开始研究环境因素对染色体的影响。直到1956年新技术的出现，我们才确定了人类细胞中的染色体数量为46条，并能够发现全部或部分染色体存在与否。环境中的因素能够对基因造成破坏还是一个全新的概念，而且除遗传学家外很少有人明白这个概念，但是没人会听取他们的建议。各种形式的辐射危害已经为人们所了解，尽管一些地方仍在否认。不光是政府的决策者，还有许多医学界的人都拒绝接受遗传原理，这常常令穆勒博士感到遗憾。公众以及众多医学、科技工作者很少注意到，化学品具备与辐射类似的效应。正因为如此，化学品的普遍使用（而不是实验室使用）尚未得到评测。但这件事非常必要。

有证据显示，这些化学品不仅在产生生殖细胞的组织里出现，也会在细胞里出现。多种鸟类和哺乳动物的生殖器官里已经发现有杀虫剂残留，包括：控制条件下的野鸡、老鼠、豚鼠，因榆树病而喷药地区的知更鸟，为治理云杉卷叶蛾而喷药的西部森林里的鹿。一只知更鸟的睾丸DDT浓度比身体其他部位浓度要高。野鸡的睾丸里也有大量DDT，大约为百万分之1500。