微量元素中的“生命”兴替史

微量元素是生物维持生命和生产必不可少的营养素之一，它们直接或间接地参与机体几乎所有生理和生化过程，与动物生长和健康密切相关。微量元素缺乏或过量都会导致动物生物化学的、结构的和功能性的病理学变化。

当今社会对微量元素的认识，无论是从生物种类上、微量元素形式上，还是微量元素供给量以及比例上都有巨大的变革和突破，它对生命尤其是动物的生长、繁殖、免疫、抗病等都会产生较大的影响。

有益的微量元素：

促进生物个体健康的“黑骑士”

动物对微量元素利用的高低取决于其吸收状况，而微量元素的形式是影响其吸收和利用的主要因素之一。

为此西南大学动物科技学院的研究者们设计了一个实验，用于研究不同来源微量元素对鱼类生长、代谢和非特异性免疫力的影响。

实验团队经过研究得出，氨基酸微量元素可以改善鱼类的生长性能，提高非特异性免疫力，且其作用效果优于无机微量元素，在生产实践中值得推广。

动物学家已经认识到无机盐形式的微量元素存在着难吸收、生物利用率低、生化功能差和对环境污染大的缺点。

与此同时，他们发现氨基酸微量元素具有结构稳定、分子量低、易吸收、生物学效价高等特点之后，对于微量元素相关的研究成果就可以广泛地应用到畜禽饲料工业中，通过调配鱼类饲料中的微量元素的形式及剂量，可以有效提高鱼类的成活率，进而提升水产饲养的经济回报率。

基于科学技术的发展，传统的稻田淡水养鱼模式一步步从田间地头扩展，逐步发展到近海大陆架渔业，从前“靠天”，如今“靠科技”，科技让人们有效认识自然的同时，人们也发现了与自然共生、和谐相处的新模式。

有害的微量元素：

生命个体健康的潜在杀手

曾经鼎盛一时的罗马帝国很快衰落，历史学家给出了种种解释，可能是多种原因作用的结果，但考古学家发现了一个更直接的和看得见的证据，那就是铅污染和铅中毒。

铅是一种价格低廉的金属，资源分布广泛，冶炼技术也不难，是人类最早利用的金属之一，且在各个早期文明古国或地区都曾被冶炼和广泛使用。

据史料记载，古罗马人喜欢用不易生锈的铅制作各种器皿和饮水的铅管，妇女擦脸的粉也都是铅制品。贵族和帝王甚至将铅加在常吃的葡萄酱中，以除酸味并染色。

严重的铅中毒不仅损坏人的健康，使人体能下降，而且破坏人的神经中枢，使大脑皮质兴奋和抑制功能发生紊乱。但受自然科学发展的限制，当时的古人并未意识到这一点。

为了研究使用各种含铅青铜器（如烹饪器、食器、酒器、水器等）煮、盛、储食物、酒水等，是否会导致食物铅污染？商周时期上层阶级长期食用这些被铅污染的食物、酒水是否会导致铅中毒？骨铅含量（指生活性铅接触）与墓主人生前社会地位是否有关联性？国际顶级考古科学期刊《Journal of Archaeological Science》记录了这样一个实验，实验数据来自中国科学技术大学科技史教授秦颍与他的团队。

课题组按照传统范铸工艺，根据不同铅含量配比制作了含铅的青铜碗，用这种青铜碗做了一系列溶铅实验，用原子吸收分光光度计和原子荧光光度计对实验样品进行了铅含量测试。

实验结果表明使用含铅青铜器煮、盛或加工食物、饮品会导致食物的铅污染，尤其是烹制酸性食物、温酒等造成的铅污染最严重。

比如，用含铅2%的青铜容器室温下盛米酒24小时，米酒中的铅含量就可以达到28 mg·L-1，超出发酵酒国家标准的50多倍；如果再加热温酒一刻钟，可超出卫生标准的100多倍。

那么，经常食用这些受污染的食物是否必然导致不同程度的铅中毒，接下来的工作就是寻找考古学证据。

秦颍教授告诉本刊记者，课题组对调查采样的商周时期山西绛县、安徽滁州市等地近年发掘的商周时期不同等级墓葬墓主、殉人、人牲等骨骼进行了系统采样和骨铅含量分析，结果表明墓主骨铅含量与墓葬等级（反应生前的社会地位）呈正相关，如山西绛县横水墓地有5个殉人的M2158大墓，墓主颅骨铅含量是同墓葬殉人颅骨平均铅含量的近17倍；有4个殉人的M2036大墓，墓主指骨铅含量是同墓葬殉人指骨平均铅含量的7倍多；有2个殉人的M2144大墓，墓主胫骨铅含量是同墓葬殉人胫骨平均铅含量的10多倍。

2010年，秦颍教授带领学生在湖北省鄂州市博物馆做传统青铜复制实验。

铅在体内会以不溶性磷酸铅的形式聚集在骨骼中造成骨质疏松，商周贵族墓葬中墓主人的尸骨往往分解的很严重，而殉葬的人和牲畜反而保存的很好（殷商时，底层民众更多用陶器，而不是青铜），或许也可以用贵族摄入过量的铅来解释。

这些高等级墓葬墓主骨铅含量有的已和现在的铅中毒患者的骨铅含量相近。骨骼中微量元素铅含量的检测为我们揭示神秘而又充满未解之谜的商周社会提供了一种科学而有效的手段。

重金属铅在体内大量的富集会严重地伤害人的神经系统，正是铅中毒，使得殷商像罗马帝国一样，整个政权的高层变得傻乎乎，殷商后期一些贵族莫名其妙的荒诞行为，或许是重金属铅中毒的症状。

“你可以设想一下，铅中毒使中国青铜时代上层阶级的人数不断减少，贵族子弟的身体素质越来越差，生下来或年幼便夭折，甚至不孕不育；统治者或早逝，或萎靡不振，或性情狂乱，行为失控。”秦颍补充道，然而由于时代局限，他们却把因铅中毒引起的一系列生理上和精神上的疾病归咎于“殷降大虐”、“风水不好”等。

青铜是铜锡合金，但可能是出于铸造工艺的原因，中国夏商周三代青铜器都含有一定量的铅，且多数是含铅量大于2%的铅锡铜合金，高的可以达到百分之十几。秦颍表示，正如溶铅实验的结果，用含铅的青铜器储、盛、温酒都会导致严重的铅污染。

趋利避害：

用自然科学照亮人类文明进程

铅中毒不光对人类的身体产生很大危害，对哺乳类动物同样具有杀伤力。武汉大学曾经做过一项关于铅与小鼠的实验，学校实验动物中心工作人员为课题组提供24只健康雄性昆明小鼠 ，体重 15.1 ～ 18.7 g ，随机分为1个对照组和3个实验组，每组6只；分别自由饮用0，0.1 %，0.2 %，0.4 %醋酸铅溶液。6周后处死小鼠，取生物材料进行试验。

他们发现，如果用小鼠经自由饮水，分别给予0，0.1%，0.2%，0.4%醋酸铅染毒6周之后，可导致小鼠肝细胞和骨髓细胞DNA损伤，体内抗氧化酶活性降低，并且这一损伤随醋酸铅剂量的增加体现越明显。 

人类对铅和其化合物对人体组织有毒性的认识是近现代的事情。国内外对铅毒作用的研究主要集中在中枢神经、外周神经、造血及肾脏方面。研究发现，铅及其化合物可通过消化道、呼吸道和皮肤等途径侵入人体，干扰血液的合成，损伤神经系统和脑组织。铅中毒还会造成死胎、流产、不育、婴儿畸形和婴儿早死，使人口大减。

在中国国家博物馆从事讲解工作的袁硕看来，人类历史中的文化行为，无论是王朝更迭还是艺术创作，无论是礼仪祭祀还是娱乐宴饮，都有其自然科学的底层逻辑，自然科学可以照亮多远的未来，就可以照亮多远的过去。

以铜为鉴，可以正衣冠。以古为镜，可以知兴替。自然科学的研究表明，正视自然给予人类文明进程的反馈，从中总结出颠破不破的自然规律，与自然和谐相处，在环境和经济社会发展之间守住绿水青山，方得金山银山，或许这正是可持续发展的终极要义。