手机辐射与紧张因子

引自科学松鼠会

前段时间网络上流传的一则微博声称“法国的研究人员在把西红柿置于手机的电磁波辐射中10分钟后,西红柿分泌了一种生物学家们十分熟悉的“紧张分子”,这种物质只有在植物腐烂的时候才会出现。经过推理,科学家们认为,手机的使用很可能会诱发人类的脑瘤、听觉神经癌和不育症的发生 [1]。”这则微博里的内容可信吗?

客观地讲,这则微博并不是完全无中生有。法国布莱兹-帕斯卡大学(Université Blaise Pascal Équipe)的阿兰•维安(Alain Vian)在2006和2007年的确曾对电磁波辐射与西红柿叶片中发生的应激反应的联系做过了许多研究,并陆续发表了4篇学术论文。不过,无论是原新闻 [2]还是微博上的转发,都与原始文献中的描述差之甚远:实验并没有直接采用手机的电磁波辐射,西红柿所产生的所谓“紧张分子”也远非只在植物腐烂时才会出现,而最后一句话则压根没有在论文中出现过。

为啥研究西红柿?

在有关辐射对生物影响的研究中,对象往往是动物。然而这项研究的主导者阿兰认为,动物研究会带来一些问题:动物会移动,无法精确地控制受辐射量;食物或营养可能对动物的生理状况造成影响;经受辐射后,动物需要数天甚至数月的时间才会表现出相应的辐射影响,增大了其他非辐射因素影响动物的几率。这些问题的存在使得实验中的变量太多,即便这些动物在经受辐射前后出现了行为上的异常,也很难肯定地把这些异常和辐射直接挂上钩。相反地,以植物为研究对象可以规避这些问题:植物不会移动,较易控制受辐射量;只要提供恒定的光、温度和水,植物通过光合作用形成的能量也会大致接近;植物对环境非常敏感,环境改变后几分钟内植物就能做出反应。由于这些特点,可以将辐射外的其他变量造成的影响降到最低,植物表现出的生理变化与辐射的关系就更容易确定。

为此,阿兰搭建了一个能屏蔽外界辐射的小屋(图1)。他所研究的对象——西红柿则和产生辐射的天线共处一室,接受频率为900兆赫兹,强度为每米5伏特的辐射(参照2006年GSM手机的平均信号丰度)。而作为对照组的西红柿则套了一层铝箔的外壳,屏蔽了90%以上的辐射量。在经受辐射2-10分钟后(模拟打电话的时间),阿兰开始分析起这些西红柿叶片中产生的“紧张分子”。


图1. 实验所采用的环境。 1. 屏蔽外界辐射的小屋;2.产生辐射的天线;3. 使辐射均质化的转子;4. 实验用的西红柿;5 控制台。

等一下!什么是“紧张分子”?在原文中,阿兰分析的是stress-related genes,即和应激反应有关的基因。撇去原新闻作者的胡乱翻译不谈,这些基因会随着环境的变化而迅速作出应答。在论文 [3] 中,阿兰主要关注了3个基因:钙调蛋白N6基因(Calmodulin-N6),蛋白酶抑制剂II基因(Protease Inhibitor II,或PIN2)以及叶绿体mRNA结合蛋白基因(Chloroplast mRNA-Binding Protein,或CMBP)。在经受辐射后,阿兰分别在第15分钟,第30分钟和第60分钟检测了这些基因的mRNA含量。研究发现在停止辐射后的第15分钟,这些基因相应的mRNA含量比对照组要高上4-6倍 (图2)。


图2. 三种应激基因在辐射停止之后随时间变化的表达量示意图 [4]

然而阿兰的研究依然停留在比较初级的层面。除了mRNA的含量之外,阿兰并没有做更深入的检测——这些mRNA是否合成了更多的蛋白?这些蛋白又是否引起了其他应激分子的反应?在没有回答这些问题之前,单纯的mRNA含量上升并不能说明什么问题。在文中,阿兰承认说这种上升固然可能是mRNA合成速率的提高所引发(比如确实发生了应激反应),但也有可能是因为未知的原因使植物自身mRNA降解速率降低所导致 [4]。

这项研究与人类健康的关系

即便这些基因的mRNA含量上升的确导致了植物体内相应蛋白含量的上升,想要证明这种当量的辐射对人体会有影响依然为时过早。首先这些蛋白作用的生化途径在人体内或许并不存在。依照现有的研究 ,我们了解到钙调蛋白N6能够对机械力刺激作出反应,并使自己的表达量上升 [5],但它在模式生物拟南芥中却与幼苗的发育有关 [6] [7]。蛋白酶抑制剂II是一类蛋白酶抑制蛋白,在植物被细菌或者昆虫“攻击”而“受伤”后,这类基因的表达量会上升,并能参与到茉莉酸和脱落酸引导的复杂的应答网络中 [8] [9]。而叶绿体mRNA结合蛋白CMBP在植物不幸被火烧伤后表达量也会大量上升 [10]。人类自然不会有幼苗发育的过程,也不会受植物激素茉莉酸和脱落酸的影响,更别说带有叶绿体以及其结合蛋白了。

其实,最关键的问题还在于,植物实验的结果能推理到动物身上吗?,阿兰同学为了回答这个问题,在2010年做了后续的实验。在成功建立了植物受辐射影响的模型后,阿兰同学终于把研究的目光转向了人类的表皮细胞。在培养基中,人类表皮细胞可以长成薄薄的一层,与植物叶片的结构非常相似。然而在同样的辐射条件下,阿兰发现人的表皮细胞并不受辐射电磁场的影响 [12]。

手机辐射与人体健康已经是老生常谈了。从手机当量的辐射让植物产生“紧张分子”到后续对人表皮细胞所做的研究,阿兰并没有说手机辐射“很可能会诱发人类的脑瘤、听觉神经癌和不育症的发生”。用科学界对于日常生活中这一类辐射的基本看法来说:“目前没有可信的证据可以证明微弱的射频信号会对人体健康产生影响。”

结论

手机用户关心使用手机对健康的影响实属正常,但也要谨防有人利用这种心理来传播谣言。原始论文中完全没有提及这项研究与人类健康的关系,原作者甚至还呼吁不要过分地放大他的研究成果。而原微博(以及原新闻相关的片段)歪曲了原始论文的观点,将这项研究作为推出“人类的脑瘤、听觉神经癌和不育症”的基础,这是和原作者的精神相悖的!至于手机辐射对人体健康的影响,目前在综合了大量实验证据之后得出的结论是,“并没有证据证明其有害”。虽然要想平息人们对手机辐射危害的猜疑还需要更多的实验验证,但仅凭对这项植物研究成果的误读和自说自话就断定手机辐射对人体健康有那么大的危害,显然是非常不科学的。

参考资料

[1]微博原文 http://www.weibo.com/2287201727/y8Vc6oQT9
[2]微博所引用的原始新闻 http://it.sohu.com/20080218/n255221018.shtml
[3] Electromagnetic fields (900 MHz) evoke consistent molecular responses in tomato plants. Roux et al., Physiologia Plantarum 128: 283–288. 2006
[4] Calcium/calmodulin-mediated signal network in plants, Tianbao Yang and B.W. Poovaiah, TRENDS in Plant Science Vol.8 No.10 October 2003
[5] Morphological Responses and Molecular Modifications in Tomato Plants after Mechanical Stimulation, Nathalie Depege, Catherine Thonat, Catherine Coutand, Jean-Louis Julien and Nicole Boyer, Plant Cell Physiol. 38(10): 1127-1134 (1997)
[6] http://www.ncbi.nlm.nih.gov/UniG … EARCH=Calmodulin%20(N6)
[7] Calmodulin7 Plays an Important Role a s Transcriptional Regulator in Arabidopsis Seedling Development, Ritu Kushwaha, Aparna Singh, and Sudip Chattopadhyay, The Plan t Cell, Vol. 20: 1747–1 759, July 2008
[8] The wound response in tomato – Role of jasmonic acid, Claus Wasternack et al., Journal of Plant Physiology 163 (2006) 297—306
[9] Signals involved in wound-induced proteinase inhibitor II gene expression in tomato and potato plants. Cortes et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol. 92, pp. 4106-4113, May 1995
[10] Rapid and Systemic Accumulation of Chloroplast mRNA-Binding Protein Transcripts after Flame Stimulus in Tomato., Vian et al., Plant Physiol. 1999 October; 121(2): 517–524.
[11] Plants Respond to GSM-Like Radiation, Vian et al., Plant Signaling & Behavior 2:6, 522-524, November/December 2007
[12] Human Keratinocytes in Culture Exhibit No Response When Expose d to Short Duration,
Low Amplitude, High Frequency (900 MHz) Electromagnetic Fields in a Reverberation Chamber, Roux et al., Bioelectromagnetics 32:302 – 311 (2010)

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