如果25年前，那一滴命運(yùn)的“毒酒”沒有降落在凱倫·維特哈恩（Karen Wetterhahn）的世界里，也許現(xiàn)在，我們正在讀著慶祝她榮休的文章，并為這位金屬毒性研究先驅(qū)所取得的成果而喝彩。然而，這一切都不可能發(fā)生了。
凱倫·維特哈恩
圖源：Dartmouth College Photographer
Courtesy of Dartmouth College Library
奪命試劑
維特哈恩是一名杰出的女性化學(xué)家。1976年，她在達(dá)特茅斯學(xué)院開啟了職業(yè)生涯，成為學(xué)院第一位在化學(xué)系獲得終身教職的女性。她的研究重點(diǎn)是關(guān)于“重金屬鉻是如何破壞DNA并導(dǎo)致癌癥的”。1995年，她建立了達(dá)特茅斯有毒金屬超級(jí)基金研究項(xiàng)目，開始親力親為地從事一系列研究。
鉻與癌癥的關(guān)聯(lián)是1993年加州一場(chǎng)備受矚目的環(huán)境訴訟案的核心。當(dāng)時(shí)，科學(xué)家們知道鉻會(huì)破壞DNA，但卻不知道是如何破壞的。
維特哈恩與哈佛大學(xué)和麻省理工的同事合作，致力于研究用鋅蛋白來修復(fù)DNA損傷。研究團(tuán)隊(duì)想通過核磁共振波譜研究蛋白質(zhì)鋅結(jié)合位點(diǎn)的小分子類似物。但是鋅不容易被核磁共振所發(fā)現(xiàn)，而汞的%uB9??Hg同位素可以用核磁共振來測(cè)量。所以他們用汞制造了化合物。
1996年8月14日。那一天，團(tuán)隊(duì)需要校準(zhǔn)核磁共振儀，來準(zhǔn)確檢測(cè)汞信號(hào)。最初，他們嘗試使用氯化汞標(biāo)準(zhǔn)，但得出的結(jié)果并不令人滿意。為了確保準(zhǔn)確的讀數(shù)，維特哈恩冒險(xiǎn)使用了最危險(xiǎn)的汞核磁共振標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：二甲基汞。
劇毒二甲基汞
圖源：Joseph Mehling/Dartmouth College Photographer/
Courtesy of Dartmouth College Library
二甲基汞（C2H6Hg）一種劇毒有機(jī)汞化合物，很容易被身體吸收。在人體內(nèi)，它轉(zhuǎn)化為甲基汞并與蛋白質(zhì)和肽結(jié)合，使重金屬能夠穿過血腦屏障。一旦進(jìn)入大腦，甲基汞就會(huì)干擾保護(hù)神經(jīng)元免受氧化的過程，并刺激攻擊大腦關(guān)鍵蛋白質(zhì)的免疫反應(yīng)。
在與團(tuán)隊(duì)成員討論試驗(yàn)程序和標(biāo)準(zhǔn)后，維特哈恩決定自己動(dòng)手，將二甲基汞從密封的玻璃安瓿轉(zhuǎn)移到核磁共振管中。 為了保證安全，她按照要求佩戴了當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)室配備的標(biāo)準(zhǔn)橡膠手套。然而，在這過程中，仍有幾滴液體滴落在她另一只手的手背上。
她發(fā)現(xiàn)后立即脫下手套、洗手。然而當(dāng)時(shí)她并沒有特別在意。因?yàn)樵诨瘜W(xué)試驗(yàn)過程中，這些狀況時(shí)有發(fā)生，更別提她當(dāng)時(shí)穿戴著符合規(guī)定的、她自己也認(rèn)為“安全”的防護(hù)裝備。
整整5個(gè)月后，暴露于二甲基汞的后果才開始顯現(xiàn)出來。維特哈恩患上了胃病，然后開始出現(xiàn)行走和語言障礙。隨后，她陷入了昏迷。1997年6月8日，維特哈恩去世，年僅48歲。
幾滴即可致命？
在維特哈恩去世之前，很少有人意識(shí)到二甲基汞的毒性有多強(qiáng)。密歇根州立大學(xué)化學(xué)教授托馬斯·奧哈洛蘭（Thomas V. O’Halloran）在最近發(fā)表的論文中描述：二甲基汞的物理性質(zhì)導(dǎo)致其非常危險(xiǎn)：密度大、易揮發(fā)、非極性、表面張力很小。這些特點(diǎn)放在一起，成了維特哈恩的“催命符”——當(dāng)她在實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)柜中操作吸液管時(shí)，二甲基汞的這些特性會(huì)讓少許液體輕易從吸液管尖端逸出。
沒有人知道到底有多少滴二甲基汞落在維特哈恩的手套上，又有多少被她身體吸收了。維特哈恩購買的是98%的二甲基汞。1月下旬，從她體內(nèi)采集的血樣顯示，汞含量為4000ug/L。而一名健康成年人可承受的劑量為1~8%u3BCg/L。毒理學(xué)家認(rèn)為，超過200ug/L即是致命劑量。
許多化學(xué)家難以接受這樣的結(jié)果：從移液管中溢出的幾滴物質(zhì)殺死了他們的同事。羅素·休斯就是其中之一。作為一名有機(jī)金屬化學(xué)家，他與維特哈恩同年進(jìn)入達(dá)特茅斯學(xué)院，一起教授無機(jī)化學(xué)課程。他說， 盡管有格氏試劑等更安全的替代品，合成化學(xué)家有時(shí)仍然會(huì)使用有機(jī)汞化合物作為烷基的來源?！疤孤实卣f，如果它這樣危險(xiǎn)，為什么歷史上沒有出現(xiàn)過同類問題呢？”
即便25年過去了，專家們?nèi)匀灰恢抡J(rèn)為，維特哈恩的死亡很離奇。美世大學(xué)醫(yī)學(xué)院汞毒性專家克里斯蒂·布里奇斯（Christy Bridges）審查了這起事故的報(bào)告后表示：“我看不到任何實(shí)際證據(jù)，僅僅因幾滴物質(zhì)就能導(dǎo)致維特哈恩的死亡。如果確實(shí)的話，那么二甲基汞的極端毒性確實(shí)令人驚訝?！?/p>
目前，人們對(duì)于二甲基汞的毒性仍然知之甚少。因?yàn)?，維特哈恩的死亡是科學(xué)文獻(xiàn)中僅有的四例死亡病例之一。沒有足夠的信息和數(shù)據(jù)支持就很難對(duì)其毒性展開深入研究。布里奇斯認(rèn)為，鑒于這種物質(zhì)的危險(xiǎn)性，未來也不太可能有機(jī)會(huì)研究它，因?yàn)榧幢闶窃趧?dòng)物身上進(jìn)行試驗(yàn)也是不道德的。
維特哈恩死亡時(shí)，調(diào)查人員采取措施排除了她接觸汞的其他可能性。她的家人和其他研究成員接受了汞檢測(cè)后，結(jié)果均在正常范圍內(nèi)。在她的實(shí)驗(yàn)室里唯一能檢測(cè)到汞的地方就是她所使用的通風(fēng)罩。此外，調(diào)查人員還在她的頭發(fā)樣本中發(fā)現(xiàn)了大量汞元素，與她自述暴露史時(shí)間相對(duì)應(yīng)，然后緩慢下降。這也印證了實(shí)驗(yàn)室事故是導(dǎo)致她汞中毒的原因的說法。
實(shí)驗(yàn)室安全
維特哈恩之死讓很多化學(xué)家發(fā)現(xiàn)，他們也許并不完全了解日常使用的某些化學(xué)品的毒性，也不完全了解在使用它們時(shí)需要的安全程序和保護(hù)設(shè)備。重視實(shí)驗(yàn)室安全，是維特哈恩用生命換來的經(jīng)驗(yàn)，也是為后來人留下的最寶貴財(cái)富。
維特哈恩之死讓研究人員發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)室使用二甲基汞時(shí)需要在層壓塑料手套外戴上氯丁橡膠手套
圖源：Joseph Mehling/Dartmouth College Photographer/
Courtesy of Dartmouth College Library
事故發(fā)生之前，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室化學(xué)品安全性的說明來自于化學(xué)品制造商和供應(yīng)商所提供的安全數(shù)據(jù)表，其描述了包括化學(xué)品的基本特性、危險(xiǎn)性以及處理時(shí)應(yīng)采取的預(yù)防措施等內(nèi)容。根據(jù)調(diào)查報(bào)告，維特哈恩當(dāng)時(shí)手邊有三份二甲基汞材料的安全數(shù)據(jù)表。其中一個(gè)建議戴橡膠手套，另一個(gè)建議戴化學(xué)品專業(yè)手套，第三個(gè)建議戴氯丁橡膠手套。
維特哈恩在事故發(fā)生時(shí)戴著的是乳膠手套。 和乳膠類橡膠分子一樣，二甲基汞是非極性的，可以輕易地穿透手套，而且速度快到難以想象。根據(jù)測(cè)試顯示，在不到20秒的時(shí)間內(nèi)，二甲基汞滲透到所有參與試驗(yàn)的品牌乳膠手套中，大多數(shù)用不了15秒的時(shí)間。甚至氯丁橡膠手套也僅僅能阻擋它大約10分鐘時(shí)間。因此，研究人員建議，可靠的防護(hù)設(shè)備應(yīng)該是至少在層壓塑料手套外，再套一層氯丁橡膠手套。
在醫(yī)院的病床上，雖然身受汞中毒癥狀的折磨而失去了行動(dòng)能力，維特哈恩仍然惦記著團(tuán)隊(duì)成員的安全和這起事故的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。她希望化學(xué)界都能知道自己的慘痛經(jīng)歷，為實(shí)驗(yàn)室安全敲響警鐘。
為此，她的團(tuán)隊(duì)成員用一封信在期刊上公開了這起事故和結(jié)果，并提出了橡膠手套在處理烷基汞化合物方面的隱患。信中強(qiáng)烈鼓勵(lì)所有使用此類化合物的實(shí)驗(yàn)室對(duì)現(xiàn)有的工作實(shí)踐和預(yù)防措施進(jìn)行重新評(píng)估，并敦促學(xué)界找到一種更安全的標(biāo)準(zhǔn)化合物來替代二甲基汞。
密歇根州立大學(xué)的O&aposHalloran就是這樣做的。當(dāng)時(shí)，他和研究團(tuán)隊(duì)正在嘗試使用高氯酸汞鹽來建立新的汞標(biāo)準(zhǔn)，并編寫了用高氯酸汞代替二甲基汞校準(zhǔn)核磁共振光譜儀的新程序。他所在的團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一系列水銀核磁共振論文，來確保不再發(fā)生類似慘劇。
因?yàn)檫@起事故，達(dá)特茅斯大學(xué)最終被美國職業(yè)安全與健康管理局（OSHA）罰款9000美元。學(xué)院被要求聘請(qǐng)新的化學(xué)安全官員，并修改實(shí)驗(yàn)室安全程序。更重要的是，1998年，OSHA正式發(fā)布公告，建議化學(xué)家使用替代的汞核磁共振標(biāo)準(zhǔn)，重申實(shí)驗(yàn)室手套的安全重要性。
留給世人的寶貴遺產(chǎn)
即使如流星一般短暫劃過，維特哈恩也是世所公認(rèn)的金屬毒理學(xué)領(lǐng)域的佼佼者之一。她所留下的不僅是“鉻與癌癥”的研究成果，還有她嚴(yán)格評(píng)估數(shù)據(jù)、多維度解決科學(xué)問題的寶貴經(jīng)驗(yàn)。
新墨西哥大學(xué)的金屬毒性研究員劉克?。ㄒ糇g，Ke Jian“Jim”Liu）曾經(jīng)與維特哈恩合作開展研究，當(dāng)她病倒的時(shí)候，他們?cè)谝黄鹨呀?jīng)工作了大約一年。他評(píng)價(jià)維特哈恩是“一位先驅(qū)，幫助人們認(rèn)識(shí)到金屬對(duì)人類健康的重要性，并理解跨學(xué)科對(duì)解決這些問題的重要性?！?/p>
在同事眼里，維特哈恩的樂觀和積極總能鼓舞人心
圖源：Dartmouth College Photographer/
Courtesy of Dartmouth College Library
不僅如此，維特哈恩還積極致力于鼓勵(lì)女性參與科研。她在達(dá)特茅斯大學(xué)建立了女性科學(xué)項(xiàng)目（WISP）。這源于她在本科生學(xué)習(xí)時(shí)，在研究中所受到的性別歧視。她希望通過該項(xiàng)目幫助更多女性在科研之路上走得更平坦。
WISP可以幫助對(duì)科學(xué)感興趣的女性在本科生階段能夠獲得更多實(shí)驗(yàn)室經(jīng)驗(yàn)，以及更多與師生交流的機(jī)會(huì)，讓大家有更多分享知識(shí)、建立合作關(guān)系的渠道。30年來，近2300名學(xué)生參加了WISP項(xiàng)目。項(xiàng)目在全國打開了知名度，其模式被復(fù)制到100多所高校中。
如果沒有實(shí)驗(yàn)室里的那一場(chǎng)意外，維特哈恩沒準(zhǔn)會(huì)獲得普里斯特利勛章——美國化學(xué)學(xué)會(huì)授予的最高榮譽(yù)。她生前所帶的最后一名博士研究生布魯克·馬?。˙rooke Martin）現(xiàn)在已經(jīng)成為蒙大拿大學(xué)有毒金屬研究所的研究人員。他說：“悲劇在生活里只是一瞬。然而你知道，在那個(gè)瞬間之后，一個(gè)時(shí)代結(jié)束了。”
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