直到 1986 年 4 月 26 日，切尔诺贝利核电站的一个反应堆爆炸，相当于 400 颗广岛原子弹的放射性尘埃散布到整个北半球，科学家们对辐射对植被和野生动物的影响几乎一无所知。这场灾难创造了一个活生生的实验室，尤其是在该地点周围 1100 平方英里的区域内，即所谓的隔离区。
1994 年，得克萨斯理工大学的生物学教授罗纳德·切瑟和罗伯特·贝克是最早获准完全进入该区域的美国科学家。“那是一个令人毛骨悚然的地方——放射性非常强，”贝克回忆道。“我们抓到了一堆田鼠，它们看起来像杂草一样健康。我们对此着迷。”当贝克和切瑟对田鼠的 DNA 进行测序时，他们没有发现异常的突变率。他们还注意到，狼、猞猁和其他一度稀有的物种在该区域内漫游，仿佛这里是一个原子野生动物保护区。联合国机构于 2003 年成立的切尔诺贝利论坛发布了一份关于灾难 20 周年的报告，证实了这一观点，声明“环境条件对该区域的生物群产生了积极影响”，将其转变为“独特的生物多样性保护区”。
在贝克和切瑟在该区域搜寻田鼠五年后，蒂莫西·A·穆索访问了切尔诺贝利，统计鸟类数量，并发现了相互矛盾的证据。穆索是南卡罗来纳大学的生物学教授，他的合作者安德斯·帕佩·莫勒，现任巴黎-萨德大学生态学、系统学和进化实验室的研究主任，特别关注了家燕。他们发现隔离区内的家燕数量少得多，而剩下的家燕寿命缩短、生育能力下降（在雄性中）、大脑变小、肿瘤、部分白化病（一种基因突变）以及白内障的发病率更高。在过去 13 年中发表的 60 多篇论文中，穆索和莫勒表明，暴露于低水平辐射对该区域的整个生物圈产生了负面影响，从微生物到哺乳动物，从昆虫到鸟类。
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穆索和莫勒有他们的批评者，包括贝克，他在 2006 年与切瑟合著的《美国科学家》文章中辩称，该区域“实际上已成为保护区”，穆索和莫勒的“惊人结论仅得到间接证据的支持”。但他们的研究以及关于低剂量辐射影响的辩论结果有可能为我们如何应对核灾难以及总体核能政策提供信息。
我们对电离辐射健康影响的几乎所有了解都来自一项正在进行的原子弹幸存者研究，即寿命研究（LSS）。辐射暴露的安全标准是基于 LSS 的。然而，LSS 对低剂量辐射暴露的影响（恰恰是切尔诺贝利存在的条件）留下了很大的疑问，没有解答。大多数科学家都认为，无论剂量多么小，都不存在“安全”剂量的辐射。而小剂量是我们最不了解的。LSS 没有告诉我们太多关于 100 毫西弗 (mSv) 以下剂量的信息，也没有告诉我们关于放射性生态系统的任何信息。例如，需要多少辐射才会导致基因突变，这些突变是否可遗传？辐射引起的疾病（如癌症）的机制和基因生物标志物是什么？
2011 年 3 月福岛第一核电站发生的三重熔毁事故创造了另一个活生生的实验室，穆索和莫勒可以在那里研究低剂量辐射，复制他们在切尔诺贝利的研究，并让他们“更加确信我们看到的这些影响与辐射有关，而不是其他因素，”穆索说。福岛 310 平方英里的隔离区比切尔诺贝利的要小，但在其他方面是相同的。这两个区域都包含废弃的农田、森林和城市区域，这些区域的辐射水平在短距离内变化很大。而且，他们几乎肯定能比科学家进入苏联管理的切尔诺贝利更快地进入福岛。简而言之，福岛提供了一个解决争论的机会。
在福岛核事故发生后的几个月内，穆索和莫勒就在冒烟的核电站以西受污染的山区森林中统计鸟类数量，但他们无法进入隔离区本身，看看家燕发生了什么情况。最终，在 2013 年 6 月，穆索成为首批获准完全进入福岛隔离区的科学家之一。
生物对辐射的敏感性差异很大，同一物种的不同个体之间也存在差异，这也是不应从蝴蝶推断到家燕，或从田鼠推断到人类的原因之一。穆索说，蝴蝶尤其对辐射敏感。2012 年 8 月，在线期刊《科学报告》发表了一篇论文，研究了福岛核事故对酢浆灰蝶的影响。（《大众科学》和《科学报告》均为自然出版集团的附属机构。）冲绳琉球大学的生物学教授大泷丈二透露，在灾难发生两个月后，在福岛附近采集的蝴蝶翅膀、腿和眼睛畸形。穆索和莫勒对切尔诺贝利和福岛昆虫的调查显示，蝴蝶作为一个群体数量下降。但大泷的论文增加了一个重要的新变化。当他将发生突变的福岛蝴蝶与健康的实验室样本杂交繁殖时，基因异常的发生率随着每一代新生的增加而增加。大泷是第一位严格证明生活在福岛的生物多代遗传突变累积的科学家。
穆索认为，这种现象，即基因突变的积累，是侵蚀放射性生态系统健康状况的潜在暗流，偶尔会在突变蝴蝶的后代或患有部分白化病的家燕身上显现出来。甚至贝克也同意穆索对大泷结论的看法：“显然，蝴蝶身上发生了一些与辐射有关的事情。多代暴露确实会导致基因组改变。”
在预订去东京的机票之前，穆索试图在日本找到一家铅砖供应商，他需要铅砖来进行一系列新的实验。然而，他在日本找不到足够的铅砖，于是他带着 600 磅铅砖挤在八个行李箱里飞往东京。我在机场见到了他和他的博士后研究员，一位名叫安德烈亚·博尼索利·阿尔夸蒂的意大利人，并帮助他们将铅砖装到租来的汽车后备箱里。然后我们开车前往我们在福岛核电站以北的南相马市的酒店。
汽车在因地震而隆起的道路上嘎嘎作响，我们穿过一个又一个荒凉的小镇，蜿蜒向北驶向核电站。穆索一边开车，一边扫描着紧闭店门的店面和空荡荡的房子，寻找家燕巢。家燕是理想的科学研究对象，因为它们是恋乡的，这意味着这些鸟类倾向于在一生中返回同一地点繁殖。在正常条件下，关于它们的很多知识已经为人所知，并且它们与其他温血脊椎动物具有相似的遗传、发育和生理特征。家燕是名副其实的煤矿中的金丝雀，只不过所说的煤矿是放射性的。穆索数了大约十几个旧巢的“疤痕”，即石膏粘在屋檐下的新月形泥点，但没有一个新巢。
“第一年它们就表现出如此负面的影响，”他说。“我以为今年很难找到它们。”
在核电站以西几英里的地方，我们到达了隔离区的边界：一个由两名惊讶的警察把守的路障，他们戴着口罩朝我们挥舞手臂，喊着“掉头！”。穆索的许可证尚未生效，于是他掉头了。
“我简直不敢相信没有任何活跃的家燕巢，”他在返回绕行点的路上说。他抬头看了一眼栖息在电线杆上的一只孤独的鹡鸰。“我没有看到任何蝴蝶飞舞。没有看到任何蜻蜓飞舞。这真是一个死区。”
福岛提供了一个千载难逢的机会，让我们得以一窥生态系统对放射性污染的早期反应。人们对切尔诺贝利几代田鼠和家燕知之甚少，更不用说其他生物了。轶事报告指出，动植物大量死亡，但没有关于它们恢复的详细信息。某些物种是否进化出更强的修复辐射损伤的 DNA 的能力？现在研究福岛的生态系统对于开发预测模型至关重要，这些模型可以解释对低水平辐射暴露的适应以及遗传损伤的积累如何随着时间的推移而发展。
穆索很遗憾他无法在事故发生后立即进入隔离区。“我们将获得更严格的数据，了解那里有多少燕子，有多少消失了，”我们在到达酒店后他说。“返回的那些是抗性基因型，还是仅仅是某种程度上幸运？”
第二天，在穆索的许可证生效后，一队警察挥手示意我们的汽车通过路障，进入隔离区。然后穆索直接开车前往福岛第一核电站的大门。他计划沿着沿海平原一路工作，从核爆中心到被废弃的城镇双叶町、大熊町和浪江町，统计每一只家燕，标绘每一个巢穴的位置，并尽可能多地捕捉这些鸟。“我们在这里获得的每一个数据点都非常宝贵，”他对博尼索利·阿尔夸蒂说。
在距核电站一英里的地方，博尼索利·阿尔夸蒂发现一只家燕栖息在一栋房子附近的电线上。车库内的壁架上有一个用新鲜泥土筑成的巢。辐射水平峰值达到每小时 330 微西弗，比正常本底辐射高出 3000 多倍，也是穆索在野外记录到的最高水平。
“10 小时后，你将获得一年的剂量，”博尼索利·阿尔夸蒂指的是美国普通人一年内接受的本底辐射量。他和东京城市大学环境研究系的教员北村亘将雾网（类似于由尼龙网制成的大型排球网）挂在车库的入口处。然后他们等待——又等待——燕子飞入网中。穆索不想浪费时间试图捕捉一只鸟，即使它住在热点旁边。于是他们收拾起雾网，开车前往双叶町。
双叶町是一座鬼城，除了以前的居民外，所有人都禁止进入，以前的居民每月只允许返回几个小时，检查房屋和企业。镇中心上方的一块标志牌上写着：“核能：能源的光明未来。”主干道上的辐射水平并不比隔离区外的许多污染区更糟。但污染只是双叶町的问题之一。9.0 级地震几乎没有留下完好无损的建筑物。许多建筑物倾斜在基础上。有些已经完全倒塌。我们沿着街道行驶，碾过陶瓷瓦片和碎玻璃。老鼠和乌鸦在商店货架上成堆的垃圾和腐烂的食物中翻找。北村用双筒望远镜观察，数到六只燕子在一家被砸坏的体育用品商店附近盘旋。
“架起网和杆子！”他喊道。
北村和博尼索利·阿尔夸蒂蹲在商店外，一张雾网松散地束在他们之间。燕子在上空俯冲和鸣叫。突然，一对燕子冲进商店。两人跳起来，将网拉到入口处，将鸟困在里面。一只接一只地，花了两个小时才捕捉并采集了所有六只燕子的样本。在释放鸟之前，穆索为它们安装了微型热释光剂量计 (TLD)，以追踪它们的辐射剂量。在双叶町火车站附近，辐射水平高出 10 倍，他们又捕捉到两只燕子。
那天晚上晚些时候，团队在南相马市一起吃了晚餐。每个人都很疲惫。我问北村亲眼目睹隔离区是什么感觉。“我感到一种悲伤，”他说，“因为事故发生后什么都没有发生。”他对在双叶町看到的情景感到不安，不想再回去了。
日本政府最初誓言在 2014 年 3 月之前清理福岛县 11 个污染最严重的市镇。他们的目标是将年剂量率降低到 1 毫西弗，这是国际放射防护委员会建议的公众限值。但迄今为止，大部分清理工作都集中在稳定核电站受损的反应堆上，这些反应堆继续向太平洋泄漏辐射。日本当局不再有具体的去污时间框架。相反，他们已将每年 1 毫西弗定为长期目标，现在鼓励 83,000 名疏散人员返回年剂量率高达 20 毫西弗的地区，这相当于委员会对核工作人员的剂量限值。日本执政党最近发布了一份报告，承认许多受污染地区至少一代人无法居住。
目标转移突显了我们对低剂量辐射影响的知识与管理核清理协议等公共政策之间的差距。尽管科学家尚未确定“安全”剂量的辐射，但日本管理者需要一个目标数字来制定去污和重新安置政策，因此他们依赖国际放射防护委员会等咨询机构和不完善的研究，如 LSS。
“你最终必须设定一些任意的限制，”哥伦比亚大学放射学研究中心主任戴维·布伦纳说。“任意是因为我们不知道风险是什么。更任意是因为这可能无论如何都不是一个是非题，安全/不安全的事情。”布伦纳的研究表明，与低至每年 5 毫西弗的剂量相关的癌症发病率有所增加。低于这个任意阈值，没有确凿的证据表明对人类存在直接的健康风险，尽管穆索和莫勒已经观察到对动植物种群的负面影响。在灾难发生后四个月内暴露于辐射的福岛居民中，97% 的人接受的剂量低于 5 毫西弗。“一旦你达到这些剂量水平，你就必须依赖对机制的最佳理解，”布伦纳说，“而这非常有限。”
在浪江町郊外的一个居民区，博尼索利·阿尔夸蒂发现一个家燕巢楔在两栋房子之间的狭窄巷子里。这是在令人失望的一天巡视双叶町和浪江町周围荒凉的地区，数了数十个空巢和疤痕后，他看到的第一个活跃的巢。在雨水冲刷掉所有巢之前统计巢穴对于确定事故发生前燕子种群的基线至关重要，但穆索还需要活鸟的样本用于他的实验室工作。巷子里的巢穴里有三只雏鸟，是他在这个区域发现的第一批，还有三个未发育的卵。“这是一个重要的巢穴，”穆索说。公共广播系统传来录音，在雾蒙蒙的山丘和休耕的稻田中回荡，显得格外阴森：隔离区将在一个小时后关闭。
博尼索利·阿尔夸蒂坐在汽车的前座上。他从塑料容器中舀起一只雏鸟，用各种工具测量它。他吹了吹雏鸟翅膀下侧的绒毛，露出了一块皮肤，并用针刺破了它。一些血液进入了毛细管；一些涂在玻璃载玻片上。然后他用帆布袋系紧雏鸟，将其放入“烤箱”中，这是一个用胶带捆在一起的一堆铅砖。这些砖块形成了一个屏蔽室，使穆索能够测量单只鸟类的全身负荷，而不会让本底辐射混淆结果。
“我们的目标是能够逐年观察单只鸟类，并确定生存概率是否与它们接受的剂量有关，”他说。“如果我们真的想了解遗传变异和放射敏感性的机制以及它们如何影响个体，那么就有必要进行这种更精细的剂量测定。”
但这个地点的辐射水平太高，无法进行精确测量。穆索将汽车移到街上，重新设置了伽马能谱仪。几分钟后，它显示出明显的铯 137 污染信号，这是福岛放射性尘埃中的主要同位素。这只雏鸟，大约一周大，是放射性的。
警察每天都会拦下穆索的汽车，仔细检查他的许可证。在这些紧张的交谈中，我唯一听懂的是tsubame，日语中“家燕”的意思。tsubame这个词通常会引来困惑的微笑。家燕在日本是好运的象征。许多人在家门口的门上方钉上小木平台来吸引鸟类。在隔离区，这些平台和房屋一样，都是空荡荡的。
每天隔离区关闭后，穆索和博尼索利·阿尔夸蒂都会工作到深夜，在福岛以北的清洁地区捕捉家燕，以建立对照组。“清洁”是一个相对的术语。在灾难期间被疏散的南相马市的本底辐射仍然是正常水平的两倍。尽管如此，在我们整天待在隔离区后，南相马市整洁的社区，与浪江町、双叶町和大熊町的社区相同，感觉就像一个平行宇宙。令人惊讶的是，家燕巢里堆满了胖乎乎的、发出啾啾声的雏鸟。好奇的邻居经常出来观看穆索和博尼索利·阿尔夸蒂用网捕捉鸟类。他们总是给我们提供茶和蛋糕，并礼貌地询问辐射。
“去年挨家挨户走访时，令人震惊的一件事是人们问我们，‘这里安全还是不安全？我们应该住在这里吗？’”博尼索利·阿尔夸蒂回忆道。“这应该由政治家来决定。我告诉他们我们是为了鸟而来。”
在穆索在日本的最后一天，他在鹿岛一条脏乱的街道上发现了一个活跃的家燕巢。它被贴在一栋空房子的门廊里的灯具上。穆索获得了一位邻居的许可，可以用网捕捉鸟类。他说他是当地河流协会的成员，他很高兴有人正在调查放射性污染，因为政府没有这样做。“政府总是保密的，”他说，抱怨放射性尘埃冲入河流。在那里捕获的锦鲤鱼每公斤含有 24 万贝克勒尔的铯，他说。人们不吃这些鱼，这很幸运，因为日本鱼类消费的辐射限制是每公斤 100 贝克勒尔。
其他社区居民要求穆索用他的剂量计测量街道。他答应了，在一张纸上潦草地写下数字——都远高于正常的本底辐射水平，河流协会的人庄重地点头接受了这张纸。当我们收拾网准备离开时，一位老妇人递来一包橘子。她对我说了一些翻译过来是“可以安全食用”的话。
“对不起，”我说。“我帮不了你。”
老妇人再次递出橘子，我意识到她不是在问问题；她是在试图向我保证她的礼物没有受到福岛的污染。
“安全，”她笑着说。“来自长崎。”
我们中有 40% 的人有一天会被诊断出患有某种形式的癌症。如果在这个令人沮丧的统计数据中隐藏着一个信号，一个可能指向低剂量辐射诱发癌症的信号，那么它也太微弱了，流行病学家无法听到。关于低剂量辐射的重大问题最终将由研究“辐射诱导的染色体损伤，或辐射诱导的基因表达，或基因组不稳定性”的研究人员来解答，布伦纳说。这正是穆索和莫勒开始用他们对家燕的研究采取的方向。
“不幸的是，肿瘤无法告诉我们它们是由辐射或其他原因引起的，”穆索说。如果他有足够的资金，穆索将对他在野外安装了 TLD 的每一只燕子的 DNA 进行测序。通过将结果与个体剂量估计值进行比较，他或许能够找到辐射诱发疾病的基因生物标志物。
去年 11 月，穆索进行了他的第 12 次福岛之行，距我陪同他前往隔离区 18 个月后。穆索和莫勒发表了三篇论文，证明福岛鸟类数量急剧下降。穆索说，他们正准备在《鸟类学杂志》上发表的最新人口普查数据为持续下降提供了“非常惊人的”证据，“没有证据表明存在阈值效应。”但出于某种原因，辐射似乎正在以两倍于切尔诺贝利的速度杀死福岛的鸟类。“也许福岛的本地种群缺乏抵抗力，或者放射敏感性增强，”穆索说。“也许切尔诺贝利的鸟类在某种程度上进化出了抵抗力，或者易感的鸟类在过去 26 年中已被淘汰。我们真的不知道答案，但我们希望找到答案。”答案可能就在穆索和博尼索利·阿尔夸蒂在我们旅行中采集的家燕血液中。对这些样本的初步分析没有显示出基因损伤显着增加的任何证据，尽管现在判断还为时过早。穆索需要来自污染最严重地区的家燕的更多样本，那里的种群正在崩溃。
尽管穆索和莫勒的初步发现为了解福岛陷入困境的生态系统提供了一个引人注目的视角，但联合国原子辐射影响科学委员会 (UNSCEAR) 2014 年的报告呼应了其早先对切尔诺贝利灾难的评估，声明辐射对高污染地区“非人类生物群”的影响“尚不清楚”，并且在污染较轻的地区“微不足道”。
“我们正在进行基础科学研究，而不是毒理学研究，但 UNSCEAR 既没有费心询问我们的工作，也没有找人来解释我们的发现，”穆索说。“他们设定了人类健康的标准，但他们却忽视了很大一部分可能相关的信息。”
他说，被忽视的证据是大量的。“在我多年在切尔诺贝利和现在的福岛的经验中，我们几乎在我们研究过的每一种物种和每一个生态过程网络中都发现了突变率增加的影响信号，”穆索说。“一切都在那里，只是等待被观察、描述和发表。”
贝克没有计划在福岛进行研究，但他最近对来自切尔诺贝利的另一种田鼠属的 DNA 进行了测序。新数据似乎支持穆索和大泷的结论，即突变率升高与辐射暴露有关。多代暴露的后果，无论它是否会降低动物的健康状况或繁殖能力，或在后代中引起出生缺陷或癌症，仍然不清楚。“我们需要继续进行基因组研究，”贝克说，“因为这才是真正的故事所在。”