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7439-88-5 / 金属铱可杀死癌细胞却也杀死了恐龙

6600万年前,一颗小行星撞上了地球,不仅导致了恐龙灭绝,还给地球送来了太空中的金属铱,这种金属具备杀死癌细胞的功能。科学家研究发现,希克苏鲁伯小行星给地球送来的金属铱可以对癌细胞填充氧气并导致癌细胞死亡,进而起到抗癌的作用。

金属铱可杀死癌细胞却也杀死了恐龙

6600万年前小行星撞击事件发生后很快形成的希克苏鲁伯撞击坑。

希克苏鲁伯陨石坑是一个在墨西哥尤卡坦半岛发现的陨石坑撞击遗迹,曾经是地球最大的陨石坑,陨石坑整体略呈椭圆形,平均直径约有180公里,造成坑洞的陨石,直径推测约有10公里,撞击后完全蒸发,释放出高达5.0×10^23焦耳的能量,相当于120万亿吨黄色炸药,足以引发大海啸,并使大量灰尘进入大气层,完全遮盖阳光、改变全球气候,造成核子冬天。

希克苏鲁伯陨石坑的形成,据推测是在6600万年前,与白垩纪-第三纪灭绝事件的年代相吻合。1970年,科学家确认陨石坑黏土层的铱含量高达6ppb(液体浓度单位符号,十亿分之一),而地球整体地层的铱金属含量仅0.4ppb。

诺贝尔奖获得者(1931年医学奖)奥托·瓦尔博士首次发现,在能量代谢方面,癌细胞和健康、未分化的细胞相比,有本质的不同,癌细胞是在厌氧环境中使葡萄糖发醇。瓦尔堡的这项关键性研究发表在1956年的《科学》杂志上,许多其他研究人员都已经证实了他的这一结论。

1993年,科学家在实验室观测到,癌细胞只有在无氧状态下才会变异的。在无氧的状态下,癌细胞会裂变,繁殖能力很高。因为它怕氧和厌氧。实验室中培养出来的癌细胞,就像蚂蚁一样有眼睛有胡须的。

在没有氧气的情况下,癌细胞就裂变,一个变两个,两个变四个,繁殖得很快。然后给癌细胞供氧,它就变成畸形了,它的眼睛就瞎了,胡须都不长了。它慢慢地不能再裂变,直至枯死。癌细胞很有意思,显微镜里能看到它腿很长、很细,不像正常的细胞那样。

科学家认为,如果能改变癌细胞的生存环境呢?给癌细胞供应氧气,你不杀它,它也活不下去。

但又不是简单的氧气。

单态氧也称作单线态氧,是分子氧的顺磁性状态的一种通称,它不如分子氧的正常状态—三重基态稳定。单线态氧属于活性氧,是普通氧的激发态。总自旋为零,无顺磁性。单线态氧虽不是自由基,但因解除了自旋限制所以反应活性远比普通氧高。单态氧在许多自由基反应中可以形成。

基态氧分子可以通过光敏化法、微波放电法和化学方法得到。光敏化法就是在光敏化剂作用下对基态氧进行激光辐照。

单态氧在体内会不断生成与猝灭,并且在多种生理及病理过程中起作用(包括好的和坏的)。例如,在染料光敏化氧化条件下,各种生物成分(蛋白质、氨基酸、核酸等)很容易与氧反应而使有机体损坏,如在动物和人体中会引起蛋白质光氧化疾病等。

这次研究的方法就是,通过激光辐照太空金属铱化合物,在身体癌细胞内产生单态氧,破坏癌细胞生产所需的厌氧环境,进而导致癌细胞凋萎及死亡。

银色的金属铱,其密度在金属元素中排名第二,熔点高达2400摄氏度。上世纪80年代,科学家研究发现,金属铱到达地球的时间,刚好有一颗巨大的小行星撞上了地球并导致了恐龙灭绝,这一时间上的重合意味着,金属铱是由小行星送到地球上来的。

在撞击点附近,动物和植物要么死于高温炙烤,强烈的冲击波,或是在史无前例的海啸和地震中死亡,最后的一批幸存者则被从天而降的大量岩屑生生掩埋。而在远离撞击点的地区,甚至是在地球的另一端,那里的生命仍然遭受了生态系统崩溃——比如阳光的消失引发的一系列灾难所带来的灭顶之灾。

而在有幸躲过全球性大火的地区,极端的高温摧毁了动物们的食物来源,普遍的酸雨污染了所有的水体,水源的供应也断绝了。更糟糕的是,遮天蔽日的尘埃基本上阻隔了所有阳光,整个地球陷入漫长而彻底的黑暗,几乎就像是在一个伸手不见五指的山洞深处,植物的光合作用终止了,食物链彻底崩溃。

随着所有植物的死亡,植食动物们将无以为继。而当植食动物大量死亡,那么食肉动物也将很快步它们的后尘,生存开始成为一项艰巨的挑战。在陆地上,一切都已经被烧毁、死亡,任何体型较大的生物都被饿死。

金属铱可杀死癌细胞却也杀死了恐龙
艺术概念图:小行星撞击地球造成恐龙大绝灭。

英国华威大学及中国中山大学的科学家使用金属铱研发了一种消灭癌细胞的新方法,而且还不会伤害人体的健康细胞。他们的研究发现已经在德国《应用化学》杂志上发表。

研究小组使用金属铱及有机材料制成了一种化合物,该化合物注射进入癌细胞之后能够将癌细胞中的氧气转化为活性的单态氧,该活性氧通过凋亡或坏死来杀死病变部位的细胞。

为了进行测试抗癌效果,科学家在实验室中培养了一个肺癌肿瘤模型。然后,科学家使用激光将癌细胞中的铱化合物激活,对激活后的反应情况进行了观测。结果显示,单态氧穿透了肿瘤的各层组织并最终杀死了肿瘤。

该项研究目前还处在第一阶段,还只在肿瘤模型中进行过铱化合物治疗试验,用于实际的临床治疗可能还需要很长一段时间。但是,研究报告共同作者、华威大学的库克森·邱说,这项研究让我们更进一步了解了金属铱抗癌化合物的工作原理。

金属铱可杀死癌细胞却也杀死了恐龙
图片显示:铱元素能够产生单态氧并杀死癌细胞

有激光靶向照射癌细胞的光化疗法是一项方兴未艾的医疗技术,能够为人们提供新的治疗选择方案。近年来癌症的发病率及死亡率逐年升高,癌症患者的抗药性越来越强,寻找新的靶向治疗方向的要求日益迫切。

因此,希克苏鲁伯小行星给人类送来的太空金属铱及其抗癌化合物研究就成为了一个重要的医学科研领域。