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作为一个怪兽爱好者,刚刚接到这个任务时我是很兴奋的。毕竟,这只原本起源于日本特摄片,最后随着20世纪末让·雷诺主演的好莱坞影片而风靡全球的怪兽,已经成了N代人的童年美好回忆了——当然,也可能是噩梦。
不过,我们项目小组的老板老罗却并不这么认为。据说支持这次项目的神秘投资人(他自称X先生),不知道出于什么样的目的或者是恶趣味,要制造出一只“原汁原味”的哥斯拉,放在他的私人庄园里当宠物——不能拿恐龙什么的来滥竽充数,还必须有喷射能量光柱之类飞行道具的能力。尽管X先生极度夸奖我们项目小组在“制造非正常生物”方面的潜能,尽管他提供的资金异常丰厚,但是考虑到实验难度、危险性以及其结果的可控性,老罗几乎要拒绝这单生意。
然而,不知道出于什么原因,老罗最终向X先生妥协了。于是才有了下面这个堪称奇葩的哥斯拉制造计划。
哥斯拉简史
哥斯拉诞生于20世纪50年代的日本,兴许源自于二战之后日本民众对长崎与广岛两枚原子弹爆炸的恐惧(另一说是源自于第五福龙丸事件),哥斯拉一般被描写为因核爆炸而出现的巨大怪兽。从1954年日本东宝株式会社制作的初代哥斯拉电影开始,这头身高几十米,形如巨大蜥蜴,直立行走,刀枪不入又无坚不摧的怪兽经常在大银幕、电视机甚至漫画、游戏上频频亮相,在全球拥有数以千万计的粉丝。娱乐厂商甚至想尽各种噱头,让它和其他世界闻名的怪兽(如金刚)对打,以满足观众们的猎奇心理。
而我们的金主爸爸×先生,很可能也是一位家里有矿的哥斯拉狂热拥趸。而他让我们制造的这只哥斯拉,大概算是哥斯拉系列电影最昂贵的周边吧。
靠科技,还要靠变异
考慮到这次要制作的生物体积过于巨大——历代哥斯拉身高从50到100米不等,重量则是以万吨计算。而现有地球上最大的动物蓝鲸,也不过体长30多米,体重仅有数百吨。我们先不考虑哥斯拉的身高体重比是否违背物理学原理,单说这样的庞然大物,就很难通过直接改造现有某种生物来实现。
不过,哥斯拉系列影片倒是给我们提供了一个不错的思路,我们也许无法利用精准的定向技术改造出一只哥斯拉,但是如果我们也像影片中一样,制造一个相对封闭,并且充满辐射的环境,以某种动物为蓝本,让它在这个环境中通过基因突变,最后“变”出一只哥斯拉来呢?
能够迅速造成DNA变化的辐射,主要是电离辐射。通过高频紫外线诱变育种就是利用了紫外线电离辐射对生物DNA产生的改变作用。当然,紫外线诱变相对安全可控,但是对急于想看到成果的X先生来说,这种方法显然太慢了。于是,X先生豪气地大手一挥,咱们要不也像1998版《哥斯拉》电影那样,爆破一颗氢弹,或者像《绿巨人》里面那样,直接整一个y炸弹出来?咱不差钱!
这个提议把大家吓了一跳,老罗好说歹说,终于说服了X先生,采用了一个进度比紫外线诱变更快,同时,相对氢弹或者y炸弹更安全的折中方案——我们制造一个小型的裂变反应堆,控制反应堆产生的辐射强度,诱发DNA变异,制造出哥斯拉。
在超级英雄界有句俗话叫“富人靠科技,穷人靠变异”,而我们这次的项目,虽然听起来很不靠谱,但既有金主爸爸的海量经费兜底,又有“变异”实验思路加成,应该能够成功吧?
哥斯拉
——巨大化的海鬣蜥
首先是实验原型动物的选择。大家都知道,哥斯拉的外表是一只大蜥蜴,但是究竟选择哪一种蜥蜴呢?
经过了大半天的激烈讨论,大家初步认可了选择海鬣蜥作为蓝本,之所以做出这个选择,我们的理由是很充分的。
首先我们要知道,当一个动物巨大到一定程度时,它就不可能完全在陆地上生活,否则它自身巨大的重量会把它的身体压垮。现在地球上最大的陆生动物非洲象,身长最多4米左右,体重也仅仅只能达到10吨。这个身长和体重,远小于平均体长近20米,体重40多吨的灰鲸。而灰鲸,在海洋生物的个头和重量排行中,仅仅位列第十。因此,我们如果要“造”出一只健康的哥斯拉,可不能让它成天待在陆地上,它必须有在海里生活的能力。而海鬣蜥,正是世界上唯一能适应海洋生活的鬣蜥。它可以像鱼类一样,在海里自由自在地游弋。这一特性如果在它变异成哥斯拉后能够保存下来,那么我们就不用担心哥斯拉巨大的体重在陆地上把它压垮了。
其次,海鬣蜥虽然外表狰狞恐怖,性格却出乎意料地温和。它们以海藻素食为主,平时最喜欢懒洋洋地趴在沙滩上,并没有多少的攻击性。出于安全性考虑,我们希望它们在变异成哥斯拉后,这些性格多少能够保留。
除此之外,海鬣蜥身体具有伸缩性,身体大小会随着外界环境而改变。当它所在地区食物来源减少时,海鬣蜥的长度也会随之减少,以降低自身消耗;当食物来源恢复正常,海鬣蜥则会迅速增加其身长。而这一特性其实是有可能在它基因变异时得到强化,从而让它体积变得更大。
当然,大家心照不宣的最重要的理由,其实是我们那位神秘的投资人X先生,在会场上第一眼看到海鬣蜥的照片时,就激动地拍着桌子:“就是它了,这个样子就是我心目中的哥斯拉。”
LINK
电离辐射造成的DNA变异
电离辐射包括高能电磁波(主要是高频段紫外线、X射线以及y射线),同时有a射线、β射线、中子等高能粒子流。电离辐射造成DNA变异的原理,主要是巨大能量的辐射通过电离作用破坏了细胞分子问的化学键,从而造成分子结构变化或者出现自由基。而这种变化与破坏是不局限于DNA的,只是当个体足够幸运时,能够通过自身修复功能存活,而保留受到变化的DNA。
海鬣蜥
学名Amblyrhynchus cristatus,又名加拉帕戈斯海鬣蜥或钝鼻蜥,是出没在科隆群岛的鬣蜥科物种。海鬣蜥共有7个亚种。成年雄性平均体长75厘米,体重1.5千克,雌性平均体长60厘米,体重0.5千克,而最长的可达150厘米以上。它拥有在海中生活及觅食的能力,主要以海藻及其他水生植物为食。 裂变反应堆
核能工业中最重要的装置之一,通过可控核裂变的链式反应,释放出巨大能源。其主要副作用就是核反应堆的燃料,以及在运行过程中的裂变反应,会产生具有伤害性的辐射。因此需要在反应堆外建造屏蔽层,以屏蔽辐射。
屏蔽层
裂变反应堆在运行时,会产生大量的中子和y射线辐射,而其停止运行时,也会产生y射线辐射。为了防止反应堆附近的工作人员和公众受到放射性辐射危害。在裂变反应堆的结构设计中,必须设置屏蔽层,将辐射降低到危害人体健康的剂量水平以下。建造屏蔽层的材料通常选择钢、铅、普通混凝土和重混凝土。
斗笠岛开放实验室
接下来是实验场地的建造了。按照惯例,这类充满辐射的实验场地,必须是远离人类的沙漠深处或者荒岛之上。但是考虑到哥斯拉必须靠海的原则,可供我们选择的就只剩下大洋中的荒岛了。我们最终选择了南太平洋上一个不知名的荒岛作为实验场所。这个小岛的纬度与海鬣蜥原本的栖息地科隆群岛差不多,而且远离国际海运航线,也几乎不会有远洋捕捞船队经过这里,既安全又隐蔽。
而它的地形也很不错,是一个直径不到两公里的近圆锥形岛屿,岛屿中央有高高耸立的小山,山顶与岛屿最低处海滩落差将近50多米。我们在岛上没有发现任伺大型动物,植物也只有稀稀拉拉的椰树和一些蕨类植物,这样可以把其他生物对实验造成的不确定性降到最低。
更绝的是,在离这个小岛不到5海里处,还有另一个地势平坦的荒岛,非常适合我们作为临时后勤与观测基地,这可真是一个近乎完美的实验场所。我们把它命名为斗笠岛。
为了确保万无一失,X先生再一次动用了他的能量。在打了幾个电话之后,他信誓旦旦地保证最近至少三个月内,附近海域不会出现任何其他人类,而实验后续收尾工作,也自会有专业人士来解决,我们只需安心地为他制作出哥斯拉即可。
说干就干,我们开始把斗笠岛改造成合格的开放性实验室。首先是在岛中心的山顶建造了一个小型裂变反应堆,这个反应堆在之后的实验中,会作为辐射源。然后,我们用铅与混凝土为材料制作了若干层屏蔽层,把整个反应堆罩了起来,屏蔽层的屏蔽强度可以通过远程控制进行调节。之所以这样做,一是为了通过屏蔽层的关闭控制反应堆辐射强度,二来也是为反应堆提供保护,防止变异后哥斯拉破坏反应堆,造成难以估量的结果。
建造好裂变反应堆与屏蔽层之后,整个实验场地的改造工作其实就完成了一大半。接下来我们在岛上安装了大量用于监控观测的摄像头,以及处理某些突发状况的无人机之后,实验就可以开始了。
失败的初次实验
我们向斗笠岛上投放了第一批其49只海鬣蜥,以及足够它们吃好一阵的食物。然后到另一个岛上的观测基地里开始观察。
反应堆开始运作。一开始,我们通过调节屏蔽层的屏蔽强度,把斗笠岛上的辐射量控制在0.25希沃特。人体在这个剂量的辐射下,会受到不可逆转的伤害,但还不至于立即致死。我们想通过较低的辐射,观察一下是否会有变异的反应。然而一天过去了,海鬣蜥似乎没有多大变化,除了它们每一只似乎都提不起什么精神之外。不过这也可能是海鬣蜥们作为冷血动物的本能。于是,在X先生的催促下,我们调大了辐射剂量。当剂量上升到1.2希沃特时,海鬣蜥们似乎变得不太对劲:其中一些变得焦躁不安,互相攻击;另一些试图逃离斗笠岛,却在海水中没游出多远便失去了行动力,变成一具具尸体;还有少数的几只,甚至在身体表面出现了肉眼可见的伤痕,如果它们可以撑过去的话,搞不好真的能够开始变异。可惜的是,当辐射值上升到将近2希沃特时,它们最终还是全部死亡。
总之,第一次实验,彻底失败。
“样本数还是不够!必须加大投放量,这个我可以搞定!”X先生气急败坏地在我们观测基地临时搭建的会议室里拍着桌子。然而所有人的脸色都很难看,海鬣蜥虽然不算是濒危物种,但在世界自然保护联盟(IUCN)发布的红色名录中也被列为易危(VU)等级,同时在《华盛颟公约》中也被列为Ⅱ级保护动物,在全球总共也不到十万只。要我们一次次眼睁睁地看着这么多海鬣蜥因为一个莫名其妙的项目而死去,大家心里都不好受。
然而老罗再一次向X先生妥协了,他同意把第二次样本数提升10倍,但仅此一次,如果再次失败,这个项目将宣告终止。
第二批500只海鬣蜥被无人机投放到了斗笠岛上——整个投放过程就持续了将近一天。这次,海鬣蜥们满满地挤了一沙滩,再也没有第一次实验的样本们那样的惬意了。也许对陌生环境感到不适,也许彼此之间充满不安全感,这次的海鬣蜥显得比它们的前辈们警惕得多。它们不再懒洋洋地趴在沙滩上晒太阳,而是部分开始尝试往海里游去,另一部分则返身爬向岛屿中央。
反应堆再次开始运行,斗笠岛上的辐射值再次上升到1希沃特以上时,许多海鬣蜥开始躁动了起来。辐射值继续上升,直到到达2.5希沃特,尽管在这过程中,海鬣蜥还是死去了绝大部分。而剩下不到20只的海鬣蜥,行动虽然放缓,但正在以肉眼可见的速度发生着变化——它们撑过了受到辐射伤害,身体最虚弱的阶段,正在恢复健康。而我们也停止了辐射,给它们充足的修养时间。
之后我们对第二次实验进行分析,这次能够出现接近4%的幸存者,除了样本数量更大之外,大概还是与海鬣蜥的习性有关。尽管海鬣蜥是一种温和的动物,但是它们天性胆小、警觉性高。动物学者们曾经针对海鬣蜥做过一个实验,在实验中他们追逐一群海鬣蜥长达十多分钟,使它们一直保持警戒状态,之后马上对这群海鬣蜥进行血样采集,与没有受到人类惊吓的海鬣蜥血液进行对比,发现受到惊吓的海鬣蜥体内的皮质类固醇浓度远高于后者。皮质类固醇在抵抗炎症、强化免疫系统以及维护结缔组织等方面具有功效。而我们投放的第二批海鬣蜥实验样本,从一开始就处于紧张状态,它们体内一定分泌出了大量的皮质类固醇,这让它们能够在一定程度上抵抗辐射伤害,修复自身的肌体。
LINK 辐射的伤害计量
为了描述辐射所致机体健康危害的大小,定量地评价辐射照射有可能导致的风险的大小,国际辐射防护组织在辐射防护评价中引入了辐射有效剂量的概念。计量辐射的原有单位为雷姆,全称为人体伦琴当量(Roentgen Eguivalent Man),符号为rem。后来这一单位被希沃特(Sivert,Sv)取代,新单位是以瑞典著名的核物理学家希沃特的名字命名的。新旧单位换算标准为1希沃特=100雷姆。
地球上普通人受到的累计辐射平均值为每年2.4毫希沃特,如果人体瞬间接受辐射量超过250毫希沃特,就会对身体造成不可见的伤害,超过2希沃特则有巨大的致死可能,超过6希沃特而未经适当医护,死亡率为百分之百。
世界自然保护联盟(IUCN)
英文全称Intemational Union for Conservation ofNature,是世界上规模最大、历史最悠久的全球性非营利环保机构,也是自然环境保护与可持续发展领域唯一作为联合国大会永久观察员的国际组织。1948年在法国枫丹白露成立,总部位于瑞士格朗。联盟会定期发布世界自然保护联盟濒危物种红色名录,评估数以干计物种的绝种风险。
《华盛顿公约》
又叫濒危野生动植物种国际贸易公约,因为于1973年6月21日在美国首都华盛顿所签署,所以世称:华盛顿公约。该公约旨在规范约束野生动物国际贸易,从而保护野生动植物族群的生存与繁衍。
本生灯
科学实验室常用的高温加热工具之一。以德国化学家罗伯特·威廉本生的名字命名,实际上是由他的助手彼得·迪斯德加改良以往的煤气灯设计而成。在本生灯发明前,煤气灯因为煤气燃烧不完全,所以火焰看起来很明亮,但温度却不高。而本生灯通过特殊的气体供应管设计,使空气与煤气能够以3:1的比例充分燃烧,火焰温度最高可达1500℃。
低配版哥斯拉
接下来的半个月,参与项目的所有同事们,全都面无人色地通过监视器屏幕见证了一场修罗地狱。经过核辐射洗礼的17只幸存者,身体都发生了不同程度、不同性质的改变:有的皮肤溃烂结疤;有的背上长出了恶心的肿瘤;有的多生出了一只脚;甚至还有一只居然长出了类似肉翅一样的东西。它们的性格似乎也因为这场无妄之灾而发生了巨大的变化,每一只都变得暴虐、好斗。尽管无人机每天定时投放下足够的食物——它们以往最爱吃的海藻。但它们的食谱已经改变,对素食不感兴趣。仅用了一周时间,这17只海鬣蜥就吞噬掉了其他400多具同类的尸体。在这过程中,有几只变异海鬣蜥的体型明显比之前大了很多倍。其中最大的一只,体长大概已经接近5米左右,而它背上,已经长出了狰狞可怖的刀状凸起。
接下来,这17只海鬣蜥开始互相攻击。这是一场残酷的竞赛,胜者吞噬掉败者的尸体。直到岛上只剩下一只怪兽——正是我们之前所提到的那只。而此时,目测它的体长已经超过了8米,而且它在这几天的生死搏杀中,也的确学会了直立行走,有了出色的狩猎技巧。
这就是我们项目得到的最终结果——一只体长与体重都不达标,而且也不会喷射出高温热流的低配版哥斯拉。
最终的结局
经过将近整整一个月的折腾,同事们纷纷被斗笠岛上那重口味的一幕幕恶心坏了,说哪怕加再多的钱也不愿意继续这个项目了。不过X先生这次倒是没有生气,实验最终结果虽然没有完全达到他的预期,但是看“迷哥”(X先生给他这只新宠物起的名字,意为迷你哥斯拉)的状况,只要继续给它投喂足够的食物,它的个头应该还能继续增大。至于喷射热流的能力,X先生动用他的能量,联系了另外一个来自泰国的“非正常生物医美公司”,那个公司给他提出的解决方案是通过外科手术,在“迷哥”体内的胃袋旁边设置一个类似沼气池的装置,然后在食道旁边开辟一个通往体外,类似本生灯结构的噴口。这样“迷哥”可以通过胃袋里食物发酵产生甲烷气体,再通过喷口喷射出来。
对于这个解决方案,老罗不置可否,只希望X先生能够快点把这个项目通过验收。而X先生在将斗笠岛上被麻醉的“迷哥”捕获上自家的私家游艇后,向我们慷慨承诺,尽管我们的项目成果没有完全达到他的要求,但他还是会在一周内结清尾款,毕竟他不缺钱。
然而,X先生从此销声匿迹,项目尾款再也没有收到。
为这件事,老罗哀叹了几个月,说又遇到了骗子甲方,害他这个项目亏了一大笔钱。
我只能拍拍他的肩膀,安慰他要把人往好处想。兴许是X先生在运送迷哥的过程中,船毁人亡呢?
老罗愤愤地说,不可能,甲方没一个好东西。
与可以定向改变生物基因的CRISPR技术不同,我们这个实验,采取的是通过电离辐射对生物基因产生诱变的思路。相比针对微观层面进行操作的CRISPR技术,单从技术难度来说,基因诱变难度更低。之前我们提到的紫外线育种,以及以前炒得火热的“太空水稻”“太空种子”,都属于这一范畴。
其实通过电离辐射进行基因诱变育种,仅仅是诱变育种方法之一。我们还可以选择化学诱变剂引发碱基改变,使DNA复制发生配对上的错误从而产生新的变异个体。除此之外,还有氦气常压室温等离子体诱变技术等。而我们之所以选择用裂变反应堆进行辐射诱变,主要原因还是为了赶时间,通过这种方式,可以最快地得到实验结果。当然,有利则有弊,其负面效应就是实验结果的不可控性与危险性更大。
所以我们这个基因诱变项目的难度,其实在于宏观层面的流程控制,因为通过辐射产生基因变异,实现起来虽然简单,但是诱变所产生的变异方向都是随机的。如何在海量变异样本中,筛选出符合要求的变异特性,并让这个变异特性能够稳定遗传,这中间需要经历的过程,其实堪称“玄学”了。
而且对于基因诱变的辐射强度控制,同样也是一门学问。强度过小没有效果,而强度过大,则会导致实验样本的大量死亡。从这个角度来说,我们仅仅通过两次实验,付出几百个实验样本的代价就得到最终结果,实属幸运了。
不过,我们项目小组的老板老罗却并不这么认为。据说支持这次项目的神秘投资人(他自称X先生),不知道出于什么样的目的或者是恶趣味,要制造出一只“原汁原味”的哥斯拉,放在他的私人庄园里当宠物——不能拿恐龙什么的来滥竽充数,还必须有喷射能量光柱之类飞行道具的能力。尽管X先生极度夸奖我们项目小组在“制造非正常生物”方面的潜能,尽管他提供的资金异常丰厚,但是考虑到实验难度、危险性以及其结果的可控性,老罗几乎要拒绝这单生意。
然而,不知道出于什么原因,老罗最终向X先生妥协了。于是才有了下面这个堪称奇葩的哥斯拉制造计划。
哥斯拉简史
哥斯拉诞生于20世纪50年代的日本,兴许源自于二战之后日本民众对长崎与广岛两枚原子弹爆炸的恐惧(另一说是源自于第五福龙丸事件),哥斯拉一般被描写为因核爆炸而出现的巨大怪兽。从1954年日本东宝株式会社制作的初代哥斯拉电影开始,这头身高几十米,形如巨大蜥蜴,直立行走,刀枪不入又无坚不摧的怪兽经常在大银幕、电视机甚至漫画、游戏上频频亮相,在全球拥有数以千万计的粉丝。娱乐厂商甚至想尽各种噱头,让它和其他世界闻名的怪兽(如金刚)对打,以满足观众们的猎奇心理。
而我们的金主爸爸×先生,很可能也是一位家里有矿的哥斯拉狂热拥趸。而他让我们制造的这只哥斯拉,大概算是哥斯拉系列电影最昂贵的周边吧。
靠科技,还要靠变异
考慮到这次要制作的生物体积过于巨大——历代哥斯拉身高从50到100米不等,重量则是以万吨计算。而现有地球上最大的动物蓝鲸,也不过体长30多米,体重仅有数百吨。我们先不考虑哥斯拉的身高体重比是否违背物理学原理,单说这样的庞然大物,就很难通过直接改造现有某种生物来实现。
不过,哥斯拉系列影片倒是给我们提供了一个不错的思路,我们也许无法利用精准的定向技术改造出一只哥斯拉,但是如果我们也像影片中一样,制造一个相对封闭,并且充满辐射的环境,以某种动物为蓝本,让它在这个环境中通过基因突变,最后“变”出一只哥斯拉来呢?
能够迅速造成DNA变化的辐射,主要是电离辐射。通过高频紫外线诱变育种就是利用了紫外线电离辐射对生物DNA产生的改变作用。当然,紫外线诱变相对安全可控,但是对急于想看到成果的X先生来说,这种方法显然太慢了。于是,X先生豪气地大手一挥,咱们要不也像1998版《哥斯拉》电影那样,爆破一颗氢弹,或者像《绿巨人》里面那样,直接整一个y炸弹出来?咱不差钱!
这个提议把大家吓了一跳,老罗好说歹说,终于说服了X先生,采用了一个进度比紫外线诱变更快,同时,相对氢弹或者y炸弹更安全的折中方案——我们制造一个小型的裂变反应堆,控制反应堆产生的辐射强度,诱发DNA变异,制造出哥斯拉。
在超级英雄界有句俗话叫“富人靠科技,穷人靠变异”,而我们这次的项目,虽然听起来很不靠谱,但既有金主爸爸的海量经费兜底,又有“变异”实验思路加成,应该能够成功吧?
哥斯拉
——巨大化的海鬣蜥
首先是实验原型动物的选择。大家都知道,哥斯拉的外表是一只大蜥蜴,但是究竟选择哪一种蜥蜴呢?
经过了大半天的激烈讨论,大家初步认可了选择海鬣蜥作为蓝本,之所以做出这个选择,我们的理由是很充分的。
首先我们要知道,当一个动物巨大到一定程度时,它就不可能完全在陆地上生活,否则它自身巨大的重量会把它的身体压垮。现在地球上最大的陆生动物非洲象,身长最多4米左右,体重也仅仅只能达到10吨。这个身长和体重,远小于平均体长近20米,体重40多吨的灰鲸。而灰鲸,在海洋生物的个头和重量排行中,仅仅位列第十。因此,我们如果要“造”出一只健康的哥斯拉,可不能让它成天待在陆地上,它必须有在海里生活的能力。而海鬣蜥,正是世界上唯一能适应海洋生活的鬣蜥。它可以像鱼类一样,在海里自由自在地游弋。这一特性如果在它变异成哥斯拉后能够保存下来,那么我们就不用担心哥斯拉巨大的体重在陆地上把它压垮了。
其次,海鬣蜥虽然外表狰狞恐怖,性格却出乎意料地温和。它们以海藻素食为主,平时最喜欢懒洋洋地趴在沙滩上,并没有多少的攻击性。出于安全性考虑,我们希望它们在变异成哥斯拉后,这些性格多少能够保留。
除此之外,海鬣蜥身体具有伸缩性,身体大小会随着外界环境而改变。当它所在地区食物来源减少时,海鬣蜥的长度也会随之减少,以降低自身消耗;当食物来源恢复正常,海鬣蜥则会迅速增加其身长。而这一特性其实是有可能在它基因变异时得到强化,从而让它体积变得更大。
当然,大家心照不宣的最重要的理由,其实是我们那位神秘的投资人X先生,在会场上第一眼看到海鬣蜥的照片时,就激动地拍着桌子:“就是它了,这个样子就是我心目中的哥斯拉。”
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电离辐射造成的DNA变异
电离辐射包括高能电磁波(主要是高频段紫外线、X射线以及y射线),同时有a射线、β射线、中子等高能粒子流。电离辐射造成DNA变异的原理,主要是巨大能量的辐射通过电离作用破坏了细胞分子问的化学键,从而造成分子结构变化或者出现自由基。而这种变化与破坏是不局限于DNA的,只是当个体足够幸运时,能够通过自身修复功能存活,而保留受到变化的DNA。
海鬣蜥
学名Amblyrhynchus cristatus,又名加拉帕戈斯海鬣蜥或钝鼻蜥,是出没在科隆群岛的鬣蜥科物种。海鬣蜥共有7个亚种。成年雄性平均体长75厘米,体重1.5千克,雌性平均体长60厘米,体重0.5千克,而最长的可达150厘米以上。它拥有在海中生活及觅食的能力,主要以海藻及其他水生植物为食。 裂变反应堆
核能工业中最重要的装置之一,通过可控核裂变的链式反应,释放出巨大能源。其主要副作用就是核反应堆的燃料,以及在运行过程中的裂变反应,会产生具有伤害性的辐射。因此需要在反应堆外建造屏蔽层,以屏蔽辐射。
屏蔽层
裂变反应堆在运行时,会产生大量的中子和y射线辐射,而其停止运行时,也会产生y射线辐射。为了防止反应堆附近的工作人员和公众受到放射性辐射危害。在裂变反应堆的结构设计中,必须设置屏蔽层,将辐射降低到危害人体健康的剂量水平以下。建造屏蔽层的材料通常选择钢、铅、普通混凝土和重混凝土。
斗笠岛开放实验室
接下来是实验场地的建造了。按照惯例,这类充满辐射的实验场地,必须是远离人类的沙漠深处或者荒岛之上。但是考虑到哥斯拉必须靠海的原则,可供我们选择的就只剩下大洋中的荒岛了。我们最终选择了南太平洋上一个不知名的荒岛作为实验场所。这个小岛的纬度与海鬣蜥原本的栖息地科隆群岛差不多,而且远离国际海运航线,也几乎不会有远洋捕捞船队经过这里,既安全又隐蔽。
而它的地形也很不错,是一个直径不到两公里的近圆锥形岛屿,岛屿中央有高高耸立的小山,山顶与岛屿最低处海滩落差将近50多米。我们在岛上没有发现任伺大型动物,植物也只有稀稀拉拉的椰树和一些蕨类植物,这样可以把其他生物对实验造成的不确定性降到最低。
更绝的是,在离这个小岛不到5海里处,还有另一个地势平坦的荒岛,非常适合我们作为临时后勤与观测基地,这可真是一个近乎完美的实验场所。我们把它命名为斗笠岛。
为了确保万无一失,X先生再一次动用了他的能量。在打了幾个电话之后,他信誓旦旦地保证最近至少三个月内,附近海域不会出现任何其他人类,而实验后续收尾工作,也自会有专业人士来解决,我们只需安心地为他制作出哥斯拉即可。
说干就干,我们开始把斗笠岛改造成合格的开放性实验室。首先是在岛中心的山顶建造了一个小型裂变反应堆,这个反应堆在之后的实验中,会作为辐射源。然后,我们用铅与混凝土为材料制作了若干层屏蔽层,把整个反应堆罩了起来,屏蔽层的屏蔽强度可以通过远程控制进行调节。之所以这样做,一是为了通过屏蔽层的关闭控制反应堆辐射强度,二来也是为反应堆提供保护,防止变异后哥斯拉破坏反应堆,造成难以估量的结果。
建造好裂变反应堆与屏蔽层之后,整个实验场地的改造工作其实就完成了一大半。接下来我们在岛上安装了大量用于监控观测的摄像头,以及处理某些突发状况的无人机之后,实验就可以开始了。
失败的初次实验
我们向斗笠岛上投放了第一批其49只海鬣蜥,以及足够它们吃好一阵的食物。然后到另一个岛上的观测基地里开始观察。
反应堆开始运作。一开始,我们通过调节屏蔽层的屏蔽强度,把斗笠岛上的辐射量控制在0.25希沃特。人体在这个剂量的辐射下,会受到不可逆转的伤害,但还不至于立即致死。我们想通过较低的辐射,观察一下是否会有变异的反应。然而一天过去了,海鬣蜥似乎没有多大变化,除了它们每一只似乎都提不起什么精神之外。不过这也可能是海鬣蜥们作为冷血动物的本能。于是,在X先生的催促下,我们调大了辐射剂量。当剂量上升到1.2希沃特时,海鬣蜥们似乎变得不太对劲:其中一些变得焦躁不安,互相攻击;另一些试图逃离斗笠岛,却在海水中没游出多远便失去了行动力,变成一具具尸体;还有少数的几只,甚至在身体表面出现了肉眼可见的伤痕,如果它们可以撑过去的话,搞不好真的能够开始变异。可惜的是,当辐射值上升到将近2希沃特时,它们最终还是全部死亡。
总之,第一次实验,彻底失败。
“样本数还是不够!必须加大投放量,这个我可以搞定!”X先生气急败坏地在我们观测基地临时搭建的会议室里拍着桌子。然而所有人的脸色都很难看,海鬣蜥虽然不算是濒危物种,但在世界自然保护联盟(IUCN)发布的红色名录中也被列为易危(VU)等级,同时在《华盛颟公约》中也被列为Ⅱ级保护动物,在全球总共也不到十万只。要我们一次次眼睁睁地看着这么多海鬣蜥因为一个莫名其妙的项目而死去,大家心里都不好受。
然而老罗再一次向X先生妥协了,他同意把第二次样本数提升10倍,但仅此一次,如果再次失败,这个项目将宣告终止。
第二批500只海鬣蜥被无人机投放到了斗笠岛上——整个投放过程就持续了将近一天。这次,海鬣蜥们满满地挤了一沙滩,再也没有第一次实验的样本们那样的惬意了。也许对陌生环境感到不适,也许彼此之间充满不安全感,这次的海鬣蜥显得比它们的前辈们警惕得多。它们不再懒洋洋地趴在沙滩上晒太阳,而是部分开始尝试往海里游去,另一部分则返身爬向岛屿中央。
反应堆再次开始运行,斗笠岛上的辐射值再次上升到1希沃特以上时,许多海鬣蜥开始躁动了起来。辐射值继续上升,直到到达2.5希沃特,尽管在这过程中,海鬣蜥还是死去了绝大部分。而剩下不到20只的海鬣蜥,行动虽然放缓,但正在以肉眼可见的速度发生着变化——它们撑过了受到辐射伤害,身体最虚弱的阶段,正在恢复健康。而我们也停止了辐射,给它们充足的修养时间。
之后我们对第二次实验进行分析,这次能够出现接近4%的幸存者,除了样本数量更大之外,大概还是与海鬣蜥的习性有关。尽管海鬣蜥是一种温和的动物,但是它们天性胆小、警觉性高。动物学者们曾经针对海鬣蜥做过一个实验,在实验中他们追逐一群海鬣蜥长达十多分钟,使它们一直保持警戒状态,之后马上对这群海鬣蜥进行血样采集,与没有受到人类惊吓的海鬣蜥血液进行对比,发现受到惊吓的海鬣蜥体内的皮质类固醇浓度远高于后者。皮质类固醇在抵抗炎症、强化免疫系统以及维护结缔组织等方面具有功效。而我们投放的第二批海鬣蜥实验样本,从一开始就处于紧张状态,它们体内一定分泌出了大量的皮质类固醇,这让它们能够在一定程度上抵抗辐射伤害,修复自身的肌体。
LINK 辐射的伤害计量
为了描述辐射所致机体健康危害的大小,定量地评价辐射照射有可能导致的风险的大小,国际辐射防护组织在辐射防护评价中引入了辐射有效剂量的概念。计量辐射的原有单位为雷姆,全称为人体伦琴当量(Roentgen Eguivalent Man),符号为rem。后来这一单位被希沃特(Sivert,Sv)取代,新单位是以瑞典著名的核物理学家希沃特的名字命名的。新旧单位换算标准为1希沃特=100雷姆。
地球上普通人受到的累计辐射平均值为每年2.4毫希沃特,如果人体瞬间接受辐射量超过250毫希沃特,就会对身体造成不可见的伤害,超过2希沃特则有巨大的致死可能,超过6希沃特而未经适当医护,死亡率为百分之百。
世界自然保护联盟(IUCN)
英文全称Intemational Union for Conservation ofNature,是世界上规模最大、历史最悠久的全球性非营利环保机构,也是自然环境保护与可持续发展领域唯一作为联合国大会永久观察员的国际组织。1948年在法国枫丹白露成立,总部位于瑞士格朗。联盟会定期发布世界自然保护联盟濒危物种红色名录,评估数以干计物种的绝种风险。
《华盛顿公约》
又叫濒危野生动植物种国际贸易公约,因为于1973年6月21日在美国首都华盛顿所签署,所以世称:华盛顿公约。该公约旨在规范约束野生动物国际贸易,从而保护野生动植物族群的生存与繁衍。
本生灯
科学实验室常用的高温加热工具之一。以德国化学家罗伯特·威廉本生的名字命名,实际上是由他的助手彼得·迪斯德加改良以往的煤气灯设计而成。在本生灯发明前,煤气灯因为煤气燃烧不完全,所以火焰看起来很明亮,但温度却不高。而本生灯通过特殊的气体供应管设计,使空气与煤气能够以3:1的比例充分燃烧,火焰温度最高可达1500℃。
低配版哥斯拉
接下来的半个月,参与项目的所有同事们,全都面无人色地通过监视器屏幕见证了一场修罗地狱。经过核辐射洗礼的17只幸存者,身体都发生了不同程度、不同性质的改变:有的皮肤溃烂结疤;有的背上长出了恶心的肿瘤;有的多生出了一只脚;甚至还有一只居然长出了类似肉翅一样的东西。它们的性格似乎也因为这场无妄之灾而发生了巨大的变化,每一只都变得暴虐、好斗。尽管无人机每天定时投放下足够的食物——它们以往最爱吃的海藻。但它们的食谱已经改变,对素食不感兴趣。仅用了一周时间,这17只海鬣蜥就吞噬掉了其他400多具同类的尸体。在这过程中,有几只变异海鬣蜥的体型明显比之前大了很多倍。其中最大的一只,体长大概已经接近5米左右,而它背上,已经长出了狰狞可怖的刀状凸起。
接下来,这17只海鬣蜥开始互相攻击。这是一场残酷的竞赛,胜者吞噬掉败者的尸体。直到岛上只剩下一只怪兽——正是我们之前所提到的那只。而此时,目测它的体长已经超过了8米,而且它在这几天的生死搏杀中,也的确学会了直立行走,有了出色的狩猎技巧。
这就是我们项目得到的最终结果——一只体长与体重都不达标,而且也不会喷射出高温热流的低配版哥斯拉。
最终的结局
经过将近整整一个月的折腾,同事们纷纷被斗笠岛上那重口味的一幕幕恶心坏了,说哪怕加再多的钱也不愿意继续这个项目了。不过X先生这次倒是没有生气,实验最终结果虽然没有完全达到他的预期,但是看“迷哥”(X先生给他这只新宠物起的名字,意为迷你哥斯拉)的状况,只要继续给它投喂足够的食物,它的个头应该还能继续增大。至于喷射热流的能力,X先生动用他的能量,联系了另外一个来自泰国的“非正常生物医美公司”,那个公司给他提出的解决方案是通过外科手术,在“迷哥”体内的胃袋旁边设置一个类似沼气池的装置,然后在食道旁边开辟一个通往体外,类似本生灯结构的噴口。这样“迷哥”可以通过胃袋里食物发酵产生甲烷气体,再通过喷口喷射出来。
对于这个解决方案,老罗不置可否,只希望X先生能够快点把这个项目通过验收。而X先生在将斗笠岛上被麻醉的“迷哥”捕获上自家的私家游艇后,向我们慷慨承诺,尽管我们的项目成果没有完全达到他的要求,但他还是会在一周内结清尾款,毕竟他不缺钱。
然而,X先生从此销声匿迹,项目尾款再也没有收到。
为这件事,老罗哀叹了几个月,说又遇到了骗子甲方,害他这个项目亏了一大笔钱。
我只能拍拍他的肩膀,安慰他要把人往好处想。兴许是X先生在运送迷哥的过程中,船毁人亡呢?
老罗愤愤地说,不可能,甲方没一个好东西。
与可以定向改变生物基因的CRISPR技术不同,我们这个实验,采取的是通过电离辐射对生物基因产生诱变的思路。相比针对微观层面进行操作的CRISPR技术,单从技术难度来说,基因诱变难度更低。之前我们提到的紫外线育种,以及以前炒得火热的“太空水稻”“太空种子”,都属于这一范畴。
其实通过电离辐射进行基因诱变育种,仅仅是诱变育种方法之一。我们还可以选择化学诱变剂引发碱基改变,使DNA复制发生配对上的错误从而产生新的变异个体。除此之外,还有氦气常压室温等离子体诱变技术等。而我们之所以选择用裂变反应堆进行辐射诱变,主要原因还是为了赶时间,通过这种方式,可以最快地得到实验结果。当然,有利则有弊,其负面效应就是实验结果的不可控性与危险性更大。
所以我们这个基因诱变项目的难度,其实在于宏观层面的流程控制,因为通过辐射产生基因变异,实现起来虽然简单,但是诱变所产生的变异方向都是随机的。如何在海量变异样本中,筛选出符合要求的变异特性,并让这个变异特性能够稳定遗传,这中间需要经历的过程,其实堪称“玄学”了。
而且对于基因诱变的辐射强度控制,同样也是一门学问。强度过小没有效果,而强度过大,则会导致实验样本的大量死亡。从这个角度来说,我们仅仅通过两次实验,付出几百个实验样本的代价就得到最终结果,实属幸运了。