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首位访问新中国的美国科学家

首位访问新中国的美国科学家

科学
周恩来总理接见盖尔斯敦。(感谢Beth Galston提供图片)
导读:

  科学研究可以造福人类,也可以毁灭人类。亚瑟∙盖尔斯敦是第一位访问新中国的科学家,他一生都在为呼吁禁止使用生化武器而奔波。受“Genocide(种族灭绝)”一词的启发,他创造了“Ecocide(生态灭绝)”一词。目前,许多国家和国际组织都意识到了“生态灭绝”的严重后果,纷纷采取行动,制定政策和措施来保护濒危物种和维护生态平衡。

洪纬 | 撰文

1971年5月10日,两位美国科学家为期两周的访华行动吸引了全世界所有的目光。他们抵达中国的时间仅仅比美国乒乓球队晚了一个月,其中一位是耶鲁大学的植物生物学教授亚瑟∙盖尔斯敦(Arthur Galston)。

没有饥饿、没有洪涝干旱、没有疾病、没有鸦片、更没有出现在街头巷尾的性工作者和等待出售的幼童,中国焕然一新的面貌远胜于大多数英文出版物的标准描述。热情好客的中国人也给盖尔斯敦留下了深刻的印象。1972年,他带上了妻女再次访问了中国。

几十年之后,盖尔斯敦所在系来了一位中国大陆长大的华人教授。两人聊到了科学,还有盖尔斯敦的首次访华历史之旅。盖尔斯敦说:

去北越(the Democratic Republic of Vietnam,1945-1976)前,美国乒乓球队访华行程还未确定时,我与麻省理工学院的微生物学教授伊桑∙西格纳(Ethan Signer)就已经决定要尝试自己去访问中国,便事先在中国驻加拿大使馆提出了访华申请,打算再到中国驻北越大使馆办理签证。没想到,签证很快就得到了批准。就这样我们成为了首位访问中华人民共和国的美国科学家。


我们本来希望能与毛泽东会面,但未能如愿以偿。不过,我们得到了周恩来的接见,在人民大会堂交流了两小时。我们还在上海见到了柬埔寨前元首西哈努克(Norodom Sihanouk)。此外,我们还参观了北京和上海的四个研究所,北京大学、复旦大学和中山大学三所大学,还有两家工厂和一个含有诊所和研究活动室的公社,以及一所聋哑学校等等地方。


留给我印象最深的是,中国工业建设不多,除了滴滴涕农药,其它污染比较少。那会,中国也在努力研究如何促进植物快速生长,尝试用赤霉素来增加作物产量。[1]

谈及这段往事,他脸上总是洋溢着自豪和愉悦的神情。但是,当话题切换到越南时,他显得心神不宁。“到处是死神的幽灵,农夫们述说着他们家庭的多病,城里的医生也愈来愈为他们病人中出现的新病感到困惑莫解。[2]”环保作家瑞切尔·卡逊(Rachel Louise Carson)在其知名作品《寂静的春天》中所担忧的寓言,在1960年代真实地出现在了越南南部的现实世界里。这一灾难,正是源于美国在越南南部大量投放的“落叶剂”。

一、植物生长的秘密

吲哚乙酸(IAA)或生长素,也许是植物学领域研究最为深入的分子之一,因为它几乎影响了植物的整个生命周期。其研究可以追溯至达尔文对植物向光性生长的探索,突破性进展则发生在1928年。当时,荷兰植物学温特(Frits Went)证实了植物也会像动物一样分泌激素。在1934到1935年之间,他将发现的植物激素命名为“生长素(auxin)”。[3]

彼时,温特在加州理工学院未来的一个小同事盖尔斯敦还是一个十几岁的纽约男孩,正梦想着将来成为医生或者律师,过着体面的生活。然而,1929年爆发的经济大萧条的阴影一直笼罩上空,盖尔斯敦的父亲失业了,梦想化为泡影。申请大学时,他不得不衡量经济因素,选择了针对纽约州生源完全免费的康奈尔大学兽医学专业。[4]

盖尔斯敦参与公社拔秧(感谢Beth Galston提供)

《纽约时报》头版报道两位科学家访华(1971年5月24日)

在正式进入兽医学院之前,大一新生必须在农学院完成一年的必修课程,包括物理、化学、植物学、动物学和英语。在那,他遇到了一位教学水平高超和个人魅力十足的植物学教授。盖尔斯敦视之为人生楷模,萌芽了学习植物的想法。恰巧,当时康奈尔大学也正在进行教学改革,致力于将培养一批给马看病的医生的目标转变为培养优秀的科学家。一年后,他选择了植物学。[5]
1940年本科毕业之后,他进入了伊利诺大学香槟分校继续深造。20世纪上半叶,美国投入了大量的财力、物力和人力以加速农业科技的发展。1920年代,杂交玉米已经诞生并开启了大规模的商业运转。随着工业和农场的发展,可以榨油,也可以作为工业化农场的饲料的大豆,这个在18世纪才被引入北美殖民地的 “Chinese vetches” (中国苜蓿) ,在1940年代成为了美国的重点农作物和农业研究对象。
大豆喜温,生长发育对气温要求比较严格,必须在21摄氏度到35摄氏度之间,土壤温度需保持在13摄氏度到15.6摄氏度之间。可是,伊利诺州的夏季气温相对较低,最高温度通常不超过33.3摄氏度,冬天又相对较长。与气候的不兼容性导致了当地大豆生长速度缓慢,丰收无望。这使得当地培育的许多大豆品种难以市场化。
为了攻克这个难题,盖尔斯敦将研究重心放在了控制大豆的开花速度上,希望能促使大豆尽早开花结实。1936年已经有科学家提出了叶片中含有 “开花素(florigen)” 的假说,而且也得到了实验证实,但是提取开花素却一直是个难题。盖尔斯敦也曾经尝试过,也以失败告终。
1942年,他发现有研究人员应用2,3,5-三碘苯甲酸(2,3,5-triiodobenzoic acid, 简称TIBA)到番茄幼苗的研究中,而且可以促进花芽的形成。随后,他将它用于大豆苗中,发现适量施用TIBA时,它能发挥抗生长素(antiauxin)的作用,会抑制植物的生长,实现尽早开花结实。然而,当使用过量时,TIBA会导致大豆落叶。他将这一发现详细地记录在1943年完成的博士论文里。[6]
国际矿物和化学公司(International Minerals and Chemical Corporation)利用这一发现,将TIBA转化为一种农业工具,为北美部分地区的大豆带来了显著的增产效益。不过,只有当气候各方面处于最佳状态时,施加TIBA才能使大豆增产30%,否则其效果不佳且不稳定随着其它更加有效的农药问世,作为一种农业药物,TIBA很快就退出了历史舞台。[7]

二、秘密成为了灾难性武器

植物生长的秘密似乎正在一步一步地被破解,相关激素的提取却一直因技术原因遭受阻碍。吲哚乙酸的分离和化学结构的确定直到1946年才在玉米中找到了突破点。很快研究人员就发现了,它是所有植物中的主要生长素。此后,植物学家逐步确定了植物里的其它主要激素,比如赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等等。

这些激素的发现迅速加快了农业的发展,丰富了人类的餐桌。然而,科学技术的进步也可以制造出极具杀伤力的化学武器,对人类健康和环境造成威胁20世纪中叶,美国人就将手中的先进科技投入到了越南战争。

越南战争主要是北越政府及其在南越的盟友与南越政府及其盟友美国之间的对峙自1955年起,美国横跨整个太平洋,往南越派驻军事顾问和中央情报局特工,还有士兵,直到理查德∙尼克松(Richard Nixon)结束了这场长达近20年的战争。

南越树木繁茂,沿海红树林长势茂密,丰富的植被不仅是人类和动物的美好栖息地,也成为了在南越的“越共游击队”隐藏枪炮的遮蔽物。当战火燃起时,美国军队看不到躲避在丛林里的敌方,容易遭受致命袭击。起初,美方决定炸掉树叶以达到增加能见度,但这种方法效果低下又不切实际。于是,军方转向植物研究,研发落叶剂,并由陶氏和孟山都等多家公司负责生产。

位于康州的The C.B. Dolge 公司遗址(图片来自网络)
C.B. Dolge 公司生产的杀虫剂

美国生物化学武器基地德特里克堡承担了研发任务,他们利用了盖尔斯敦博士论文的研究结果,用TIBA作为模板合成了许多具有使植物落叶并枯死的结构类似物。他们还从全世界的研究文献中尝试寻找有效化合物,,总共尝试了1100多种药物。最后,他们发现了两种有效化合物,2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-Dichlorophenoxyacetic Acid ,简称2,4-D)和2,4,5-三氯苯氧乙酸(2,4,5- Trichlorophenoxyacetic Acid ,简称2,4,5-T)。它们是美国康涅狄格州的C.B. Dogle公司的一名员工罗伯特∙博科尼(Robert Pokorny)合成的。C.B. Dogle公司主要出售砷类除草剂,也供应清洁用品[8]。1941年,博科尼仅仅在杂志上简要地公布了合成过程,没有说明用意,也没有说明它们的用途。[9]

装橙色剂的桶[10]

德特里克堡里的研究人员用2,4-D和2,4,5-T按照1:1的比例混合制成了一种落叶剂,装载这种落叶剂的桶上涂有橙色条带,因而又被称为橙色剂。此外,他们还合成了其它几种落叶剂,同样以桶装运输,桶上分别被涂有粉色、绿色、紫色、白色和蓝色条带。从1961起,美国军队通过飞机、卡车还有小型喷洒装置等多种方式,向南越的阔叶林、红树林和一些耕地上喷洒了近乎1900万加仑的落叶剂,其中至少有1100万加仑为橙色剂[11]。靠近越南边界的老挝和柬埔寨也未能幸免。落叶剂破坏了大片植被,影响了整个生态系统。

更加不幸的是,2,4,5-T的合成过程中会产生一种不可避免的副产品——2,3,7,8-四氯二苯并对二恶英(TCDD)。不了解落叶剂危害的村民们,还会到枯萎的红树林里拾取枯枝,将其带回家用作燃料。二英的毒性是滞后的,它会导致癌症、婴儿出生缺陷和认知缺陷等等疾病。尤其是婴儿的出生缺陷问题,在1970年代开始逐渐浮出了水面,许多越南家庭为此承受着巨大的痛苦。

美国老兵也承受着相同的灾难。据一位美国老兵回忆:“战争期间,连长告诉我们那是灭蚊剂,但是我们看到的结果却是树和绿色植被全部凋零。[12]” 他们甚至还用装过落叶剂的大桶来盛装食物。回到美国后,落叶剂对他们的影响才慢慢地显露出来。他们无辜患病,身体承受着巨大的痛苦,甚至还传给了下一代。

橙色剂的生产地也难逃厄运。在空间距离与我接近的新泽西州,有一条帕塞克河(Passaic River)。靠近这条河的地方,曾矗立着Diamond Alkali的工厂,其主要产品就是橙色剂。橙色剂随着工人们的操作流程和车间清洗,通过沟槽、管道等途径进入了河流。周围居民毫无防卫地一直在这一地区生活,直到1983年,美国政府突然宣布该工厂存在橙色剂污染问题,工厂所在地被列为“超级基金(Superfund Site)场地”,属于危险废物场所。穿着严密防护服的检测人员来回穿梭,周围的一切陷入了瘫痪。宁静的生活被撕裂,百姓们陷入惊慌失措之中。自那时起,美国花费了73亿美元清理,60亿美元修复自然生态。二英的半衰期极长,在帕塞克河相关河段捕捞鱼虾和进行水上活动至今处于禁令状态。[13]

红色标志位Diamond Alkaligo超级基金场地(截图自google地图)

帕塞克河边树立这严禁一切水上活动的警告牌[14]

三、盖尔斯敦呼吁停止使用生物化学武器

普通人是无辜的,那政府也是突然得知这样令人发指的毒性影响吗?显然不是。

20世纪60年代开始,盖尔斯敦就联合了一群美国生物学家,反对使用化学武器,极力宣传1925年签订的 “禁止在战争中使用窒息性、有毒气体以及细菌战剂,保护人类免受这类致命武器的伤害” 的《日内瓦议定书》。1966年,盖尔斯敦在植物生理学家会议上提议致信给当时的约翰逊总统,得到了十来位同行的支持和签名,指出向越南喷洒落叶剂的做法非常野蛮。9月份,他们收到了负责公共事务的助理国务卿迪克森∙当纳利(Dixon Donnelley)的回信。回信部分内容大致如下:

在越南使用的化学除草剂是用来清除丛林,减少越南游击队的伏击。这些化学物质广泛用在自由世界和共产主义的一些国家中,用于选择性植被控制。它们对人、畜、土壤和水都无害。

消除了一些丛林植被,我们的空军和陆军就能够清楚地观察越南游击队的行动,避免遭受他们的埋伏。[15]

很明显,政府毫无收兵之意。

同年,美国生物学家也曾前往越南观察过落叶剂对各种植物的毁坏程度,在没有故意喷洒落叶剂的农村地区,果树和其它一些商业植物都遭受了严重的毁坏[16]。1967年,超过了5000名的科学家,包括17位诺贝尔奖获得者,再次向美国总统请愿停止使用落叶剂。但是,政府认为需要有证据证明落叶剂会对人类和环境造成严重后果,才可能停止使用。

出于众多顶尖科学家们的反对的压力,美国国防部不得不委托中西部研究所对落叶剂对生态长期影响进行评估。尽管报告长达1500页,但是并没有实质性的结果。不过,早在1965年,美国国家癌症中心就已经携手马里兰的仿生学研究实验室调查杀虫剂和除草剂的致畸性。1968年,老鼠的实验表明,2,4,5-T具有致畸性和胎儿毒性,毒性来自于杂质TCDD[17]。这意味着,二英也可能给人类带来毁灭性灾害。盖尔斯敦读到了这些研究成果,便决定在1971年去访问越南,实地勘察化学战酿造的苦果,并期望带回一些数据。这才有了本文开头的故事。

四、盖尔斯敦提出了“生态灭绝”

在加州理工学院的采访中,盖尔斯敦曾经提到他1955年离开加州理工学院来到耶鲁大学时,耶鲁大学在生物学领域的研究并不突出。那时,生物学领域里的领军人物,比如前文提到的温特,还有诺贝尔奖得主马克斯·德尔布吕克(Max Delbrück), 乔治·比德尔(George Beadle)和莱纳斯·鲍林(Linus Pauling)等等知名科学家都在加州理工学院。

不过,耶鲁大学在环境生态保护方面一直保有传统。那个时候,素有“现代生态学之父”之称的伊夫林∙哈钦森( G. Evelyn Hutchinson)已经就职耶鲁大学。哈钦森经常问道:为什么湖泊中会有这么多不同种类的动物?为什么这些动物群落不能达到稳定的平衡?他通过对全球生态系统的研究得出结论,证实了不存在一个能够使一种物种占据主导地位的平衡点。他在1949年就曾经撰文指出人为产生的二氧化碳有可能导致地球变暖。在20 世纪 60 年代初,他在美国国会作证,试图努力提高人们对广泛气候变化的认识。[18]

盖尔斯敦同样也是一位关注生态和地球未来的生物学家,一位 “社会活动家”。经过多年对生态环境和越战的关注,他发现落叶剂对南越红树林的破坏摧毁了某些贝类和洄游鱼类完成生命周期最重要的生态位之一。他从Genocide(种族灭绝)中汲取了灵感,于1970年创造了 “Ecocide(生态灭绝)” 一词,这是他在一次关于战争和国家责任的会议上提出的一项新的国际协议,旨在禁止故意破坏环境的行为。

1972年,联合国曾经试图将生态灭绝罪与一些现存的国际罪行,比如发动战争罪、种族灭绝罪、侵略罪和反人类罪一起作为额外的国际罪行,最终还是放弃了。而且,生态灭绝罪是否是指人类蓄意造成的破坏,这一点上众人一直未能达成共识。

1990年,退休后的盖尔斯顿关闭了实验室,全身心地投入了本科生教学。他帮助建立了耶鲁大学生命伦理学交叉学科中心,给本科学院开设 《生命伦理学》,旨在教导学生,科学研究可以造福人类,也可以毁灭人类。

他开设的课程深受学生欢迎,也因此荣获学校等级最高的教学奖。头十二年,他一直维持开设18人规模的研讨课,直到2004年,他决定开设了一门《生物伦理学中的主要问题》(Leading Issues in Bioethics)。本以为125人教室足以容纳选课学生,谁知第一天就人满为患,迫使他们转移到250人教室。尽管如此,仍有一百来个学生找不到位置,只好一再更换教室。一门课程吸引了360位学生的参与,使得该课程成为当年春季选课人数最多的课程之一。 [19]

近年来由于资本的全球快速扩张,地表和空气污染严重,气候的异常变化,大片森林的毁坏,还有COVID-19的大流行,人们频繁提到“生态灭绝”。如果读者尝试在搜索引擎中输入“Ecocide”,您可以发现相关议题每天都在世界各地讨论。

大众早已觉醒,然而如何突破资本诱惑和政治的束缚似乎仍是一个难题?还好,一代又一代的年轻人正在走向街头,呼吁“阻止生态灭绝”。2023年,墨西哥也正在考虑通过一项新的法律,那就是将破坏环境的行为定罪,这意味着支持 “阻止生态灭绝” 的国家数量也在增加。

他们的行动让我们看到了曙光!

作者简介:

洪纬,生物学硕士,科学技术史博士。曾任职上海交通大学历史系,现在耶鲁大学养养动物,做做实验,读读历史。兴趣广泛,重点关注生物学史和疾病史。

参考文献:下滑动可浏览)

[1]这些文字并非对话原文,而是综合了华裔教授的口述,还有盖尔斯敦与西格纳撰写的相关文章和书籍。主要参考的资料有:(1)Ethan Signer, Arthur W. Galston, Education and Science in China.Science175,15-23(1972);  (2)Arthur W. Galston,Daily life in People's China ,Thomas Y. Crowell Company, 1973.

[2](美)蕾切尔·卡逊 著,吕瑞兰和李长生译《寂静的春天》,长春:吉林人民出版社,1997年,第2页。

[3]Abel, Steffen, and Athanasios Theologis. Odyssey of auxin. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 2, no. 10 (2010): a004572.

[4]Arthur W. Galston, An Accident Plant Biologist, Plant Physiology, March 2002, Vol. 128, pp. 786-787.

[5]加州理工学院的口述资料, 由Shirley K. Cohen于2002年10月8日采访。

[6]Arthur William Galston, The physiology of flowering with especial reference to floral initiation in soybeans, University of Illinois at Urbana-Champaign, 1944, pp.55-59.

[7]Arthur W. Galston, Science and Social Responsibility: A Case History, Annals New York Academy of Sciences, 1972, pp223-235.

[8]Robert L. Zimdahl,Six Chemicals That Changed Agriculture,Academic Press, July 23, 2015, p.89.

[9]Robert Pokorny (1941), New Compounds. Some Chlorophenoxyacetic Acids, J. Am. Chem. Soc. 63 (6): 1768.

[10]Young, Alvin. (2009). The History, Use, Disposition and Environmental Fate of Agent Orange. 10.1007/978-0-387-87486-9.

[11]Institute of Medicine (US) Committee to Review the Health Effects in Vietnam Veterans of Exposure to Herbicides, Veterans and Agent Orange: Health Effects of Herbicides Used in Vietnam, National Academies Press (US); 1994, p.23.

[12]Seymour M. Hersh, the Scene of the Crime, the New Yorker, Mar. 30, 2015, p.59.

Kenneth R. Olson, Mike Tharp,How did the Passaic River, a Superfund site near Newark, [13]New Jersey, become an Agent Orange dioxin TCDD hotspot? Journal of Soil and Water Conservation Mar 2020, 75 (2) 33A-37A.

[14]https://www.atlasobscura.com/articles/passaic-river-cleanup-fish-swap

[15]Arthur W. Galston, Science and Social Responsibility: A Case History, Annals New York Academy of Sciences, 1972, pp223-235.

[16]Galston, A.W., 1967. Changing the Environment Herbicides in Vietnam, II. Scientist and Citizen, 9(7), pp.122-129.

[17]Institute of Medicine (US) Committee to Review the Health Effects in Vietnam Veterans of Exposure to Herbicides, Veterans and Agent Orange: Health Effects of Herbicides Used in Vietnam, National Academies Press (US); 1994, p.30.

[18]https://news.yale.edu/2015/11/21/ecology-evolution-climate-change-g-evelyn-hutchinson-and-founding-modern-ecology

[19]The bigger questions in science,Yale Medicine Magazine, 2004 – Spring,https://medicine.yale.edu/news/yale-medicine-magazine/article/the-bigger-questions-in-science/



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