生命科學

核子試爆給的生物線索

原子彈試爆讓嬰兒潮世代的年齡不再是謎

撰文/索拉斯(Christine Soares)
翻譯/涂可欣

生命科學

核子試爆給的生物線索

原子彈試爆讓嬰兒潮世代的年齡不再是謎

撰文/索拉斯(Christine Soares)
翻譯/涂可欣

地表上的核彈試爆導致大氣層中14C激增900%,在人類組織內留下了可以用來定年的微量標記。


對瑞典斯德哥爾摩諾貝爾醫學研究所的弗瑞森(Jonas Frisen)來說,挫折是發明之母。弗瑞森是一名神經科學家,專門研究腦組織的再生,他想知道人體各器官組織的年齡,卻苦無方法。如果能為人體組織定年的話,他就能夠確定人類腦組織是否會部份、或甚至完全再生,以及會多常再生。他說:「這個問題困擾著我。」一般用來標記細胞然後觀察它們在動物體內生命週期的技術,由於使用到有毒化學藥劑,因此不適用於人類,使得人類組織再生的問題,一直懸而未解。


然後弗瑞森得知1955年後出生的人,體內都帶有天然標記。自1955年到1963年制訂「核子武器部份限定條約」為止,許多在地面上進行的核子武器試爆,釋放出大量的碳14(14C)同位素到大氣中,這些14C很快飄浮擴散到全球,然後植物細胞攝取了14C,動物吃植物,而以動、植物為食的人類,細胞也吸收了同位素,弗瑞森現在可以追查這些14C的蹤跡。


弗瑞森開始和美國勞倫斯利弗摩國家實驗室的布赫茲(Bruce A. Buchholz)合作,布赫茲過去曾使用原子彈試爆時代留下的14C,來判定阿茲海默症患者腦組織蛋白斑塊的年齡。不過弗瑞森的計畫卻更複雜,因為細胞內裝滿了不斷更新和分解的蛋白質,想知道一個細胞的真實年齡,弗瑞森需要一個從細胞誕生後便一直穩定存在的東西,這也意味他必須分離DNA以測定細胞年齡。


透過測量DNA分子的14C含量,然後比對大氣層中14C含量,弗瑞森終於建立了一套能夠回答細胞年齡疑問的試驗,2004年他將結果發表在《細胞》上,他發現人體中許多部位都比整個身體年輕許多:30多歲的受試者,消化道組織的空腸細胞還不到16歲;快40歲的受試者,其骨骼肌只有15歲。


然而最讓科學家驚訝的是腦組織。弗瑞森檢查了小腦和大腦枕葉皮質的細胞,這兩個組織的神經元,年紀都吻合或接近受試者的實際年齡,顯示這些部位在受試者出生時就形成了,而通常不會進行更替。


這項發現是不是表示腦組織再生療法沒有希望,弗瑞森認為現在還言之過早。他承認:「我不會這麼說,只是機會比有旺盛的再生現象小一點。」他迫不及待想繼續這項研究,舉例來說,看看中風患者腦組織的神經元受損後能否再生,他也計畫研究心肌和胰臟內製造胰島素的β細胞,這兩種組織的再生能力,一直引發激烈的爭議,也是再生療法最感興趣的部位。弗瑞森希望其他研究人員也能利用這種技術,來研究他們最感興趣的器官。


原子彈試爆時代殘留的14C在1965年後就快速減少,每11年減少一半,根據布赫茲的說法,1990年後人類細胞殘留的同位素信號就很微弱。弗瑞森說,科學家可以為那段時期儲存的組織樣本約略定年。現在布赫茲也將這種方法應用在法醫研究上。自己也出生在該時期的布赫茲說:「嬰兒潮世代是個相當龐大的族群,這個技術肯定對我後半期研究事業助益匪淺。」


【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2006年第47期1月號】