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为什么植物不会死于癌症?

切尔诺贝利事故(位于乌克兰)已经成为灾难的代名词,它代表着1986年发生的核灾难,其结果了导致成千上万的癌症病患,这个人口稠密地区变成了一个幽灵城市,还设立了2600 km大小隔离区。 

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图片来源:pixabay


切尔诺贝利禁区已经没有生命了吗?并不是,狼、野猪和熊已经回到了老核电站周围茂密的森林里。而植被,除了最脆弱和暴露在外的植物以外,所有的植物都没有死亡,即使在该地区辐射最严重的地区,植被也在三年之内恢复了生命力。


人类、其他哺乳动物和鸟类将会受到的辐射很多。为什么偏偏植物对辐射和核灾难的抵抗力如此之强呢?


要回答这个问题,我们首先需要了解核反应堆的辐射如何影响活细胞。切尔诺贝利的放射性物质是"不稳定的",因为它不断地释放高能粒子和波,这些高能粒子和波会破坏细胞结构,或者产生攻击细胞机器的化学反应。


如果受损,细胞的大部分是可替换的,但DNA是个例外。在较高的辐射剂量下,DNA变得混乱,细胞迅速死亡。较低的剂量会以改变细胞功能方式的突变的形式造成更微妙的损害--例如,导致细胞癌变,无法控制地繁殖,并扩散到身体的其他部位。


在动物中,这通常是致命的,因为它们的细胞和系统高度专业化、且不灵活。如果把动物生物学想象成一个复杂的机器,每个细胞和器官都有自己的位置和目的,为了生存,所有的部分都必须协同工作。没有大脑、心脏或肺,人类无法生存。


然而,植物以一种更加灵活和有机的方式生长。因为不能移动,它们别无选择,只能适应所处的环境。植物不像动物那样有固定的结构,而是在生长过程中形成的特性。它们的根长得深不深,茎长得高不高,都取决于植物其余部分和"木网"的化学信号之间的平衡,以及光照、温度、水分和营养条件。


与动物细胞不同的是,几乎所有的植物细胞都能产生植物需要的任何类型的新细胞。这就是为什么园丁可以从插枝中培育出新的植物,从曾经的茎或叶中萌发出根来。


所有这一切都意味着,植物比动物更容易替换死去的细胞或组织,无论这些损伤是由于受到动物攻击还是辐射造成的。


虽然辐射和其他类型的DNA损伤可以导致植物体内形成肿瘤,但由于植物细胞周围有坚硬的、相互连接的细胞壁,突变细胞通常无法像癌症那样从植物的一个部位扩散到另一个部位。在绝大多数情况下,这样的肿瘤也不是致命的,因为植物可以找到绕过失活组织的方法。


有趣的是,除了对辐射天生的抵抗力之外,切尔诺贝利禁区内的一些植物似乎还在使用额外的机制来保护它们的DNA,改变其化学成分,使其更能抵抗破坏,如果这不起作用,它们还会启动修复系统。在遥远的过去,早期植物进化的时候,地球表面的自然辐射水平要高得多,但是植物依然活了下来,所以即便在核禁区内的植物很可能为了生存,利用了早期的强适应性。


新的生命


切尔诺贝利周围的生活正在蓬勃发展。许多动植物物种的数量实际上比灾难前还要多得多。


鉴于切尔诺贝利造成的悲剧性损失和人类生命的缩短,这种自然的复苏可能会让你感到惊讶。辐射确实对植物有明显的有害影响,并可能缩短个别植物和动物的寿命。但是,如果维持生命的资源供应充足,而且损伤不是致命的,那么生命就会兴旺发达。


至关重要的是,切尔诺贝利核电站的辐射带来的负担,并没有比想象中要严重。现在该地区基本上是欧洲最大的自然保护区之一,和以前相比,现在的生态系统反而可以支持更多的生命,即使每一个单独的生命的周期持续时间缩短了。


切尔诺贝利核事故灾难揭示了人类对地球环境影响的破坏程度。虽然说这次核事故的确是造成了一定程度的损害,但它对当地生态系统的破坏远远小于人类对地球环境的破坏。当人类被驱逐远离这个核事故区域之后,不得不说,它也为自然的回归创造了一些空间


参考资料:

【1】Why plants don't die from cancer

【2】Understanding the ecological impact of major fire in Chernobyl's 'Red Forest'

【3】S.A.Geras'ki et al. Effects of non-human species irradiation after the Chernobyl NPP accident. Environment International Volume 34, Issue 6, August 2008, Pages 880-897. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envint.2007.12.012

【4】Elizabeth Pennisi. Is cancer a breakdown of multicellularity? Science 29 Jun 2018: Vol. 360, Issue 6396, pp. 1391 DOI: 10.1126/science.360.6396.1391

【5】Why don't plants get cancer?

【6】The Plant Cell Wall. Molecular Biology of the Cell. 4th edition.

【7】The Plants And Animals of The Chernobyl Exclusion Zone

【8】Igor Kovalchuk et al. Molecular Aspects of Plant Adaptation to Life in the Chernobyl Zone. Plant Physiology, 2004, 135(1): 357-363. DOI: https://doi.org/10.1104/pp.104.040477

【5】Ron Sender et al.Revised Estimates for the Number of Human and Bacteria Cells in the Body. PLOS Biology. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.1002533

【6】Mark D.P.Willcox . Characterization of the normal microbiota of the ocular surface. Experimental Eye Research Volume 117, December 2013, Pages 99-105. https://doi.org/10.1016/j.exer.2013.06.003

【7】Estimated Burden of Keratitis - United States, 2010


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