浅谈X射线对植物的损伤

摘 要：通过对身边地铁安检机的细心观察，出于安全的考虑想到人从安检机旁边经过，安检机有可能把部分X射线泄露出来，如此高能量的电磁波，一旦泄露或者经过它的照射，会不会对生命物质产生影响或损伤呢？于是作者做了三次经过X光照射与不经照射的绿豆对比实验，从而得出X射线能够对植物的生長产生抑制作用的结论。

关键词：生命安全；安检；X光照射；射线泄露；抑制生长

光是具有能量的。例如甲烷和氯气如果要发生化学反应，就需要进行光照。植物叶绿体，如果没有光的话就不能将二氧化碳变成氧气进行光合作用。再比如在有阳光的地方，用放大镜将光集中起来对准纸片可使其燃烧……所以光是一种在日常生活中非常重要的物质。

经过各国科学家多年的反复实践和研究，揭示了X射线的本质，证实它是一种波长极短，能量很大的电磁波。（X射线就是一种光，只不过它的波长比正常光的波长要短很多，它具有很大的能量，是一种人眼看不见、但能穿透物体的射线，人眼可见的波长范围是390～780nm。）它的波长比可见光的波长更短（约在0.001～100nm，医学上应用的X射线波长约在0.001～0.1nm之间）。人们利用它对不同密度物质穿透能力不同的特点，在医学上用来照射人体形成影像辅助诊断。

日常生活中见到的机场或地铁的安检机就是利用X射线具有很高的能量并能穿透日常生活用品的原理制成的，但是这种穿透不是完全穿透，它会有一部分损失，根据这些损失，可以判断出包裹里是不是有一些易燃易爆或金属材质的危险物品，以此来保障广大乘客的出行安全。

图1为地铁安检机在检验乘客包裹时的情景。包裹都是一个连一个地从安检机里出来，这时，遮挡X射线的帘子都是被查验完的包裹掀起来的，乘客从安检机旁边经过，那么掀起的帘子很有可能就把部分X射线泄露出来，照到人的身上。所以，作者不免有些担忧：如此高能量的电磁波，一旦泄露或者经过它的照射，会不会对生命物质产生影响或损伤呢？

于是作者做了以下实验。

第一次实验，取20粒绿豆分为两组，一组为实验组，一组为对照组，各10粒。把它们分别放入两个相同的瓶子里，并且加入等量的水，水的深度4毫米，大约能没过绿豆。把实验组的绿豆瓶放在书包里，每天过两次安检，连续过十天。对照组绿豆瓶放在家里。图2、图3是十天之后绿豆的发芽状态和长势，作者对两组发芽绿豆的下胚轴（芽长）长度分别做测量，并在Excel表格中进行了统计。其结果如下表1、表2。

观察上述数据可以看到对照组的平均长度为18.3毫米，而实验组的平均长度为13.7毫米，两者的平均长度相差将近5毫米。由此看来，是否可以猜想：X射线对植物的生长有一定的抑制作用。经过进一步的总结分析，发现这个实验中存在一些变量可能对实验结果造成影响。首先，实验组的绿豆每天放在书包里，有可能在运动的过程中对它们的生长造成影响。其次，在外出的过程中温度可能会和在家里的有所差异。为减少变量对实验的影响，作者又设计了第二次实验。

第二次实验取42粒绿豆分为两组，一组为实验组21粒，一组为对照组21粒。把它们分别放入两个相同的自封袋中，不加水。这次选取的是种子状态下的绿豆，因为种子处于一种休眠的状态，植物在这一阶段代谢极为缓慢且相对稳定，所以，带着种子过安检，其在空间上的移动或温度的变化对种子的影响是可以忽略不计的。实验组的绿豆还是放在书包里天天带着上学，经过了一学期的地铁安检X光照射；而对照组的21粒绿豆就静置在家中。一学期后，分别把这两组绿豆放在两个相同的容器中，加入适量的水让它们发芽。于是我发现，对照组绿豆普遍发芽多且长，而实验组发芽率低且芽短。

数据显示：对照组的豆芽平均长度为6.76毫米，而实验组的豆芽平均长度为4.10毫米，且得出泊松相关系数为0.48157558，属于中等程度相关范围，说明X射线对植物的影响是比较明显的。（下文有泊松相关系数介绍）

为了进一步验证作者的假设——X-射线对植物发展有抑制作用，作者又进行了第三次实验。第三次实验同样是先把绿豆分成两组，每组20粒绿豆，然后实验组过安检接受X-射线照射，对照组放在家中。经过了半学期的X-射线照射后，将这两组绿豆放入相同的容器中，加入适量水。然后每日换一次水，等待绿豆发芽并生根。

七天之后，取出“绿豆”，分别测量其茎和根的长度，再次进行泊松相关系数计算。结果如表5、表6。

这里简单介绍一下泊松相关系数，它是用来衡量两个数据集合是否在一条线上或者衡量定距变量间的线性关系。相关系数的绝对值越大，相关性越强，相关系数越接近于1或-1，相关度越强，相关系数越接近于0，相关度越弱。并且通常情况下通过以下取值范围判断变量的相关强度：相关系数0.8-1.0极强相关；0.6-0.8强相关；0.4-0.6中等程度相关；0.2-0.4弱相关；0.0-0.2极弱相关或无相关。

由此我们发现三次实验数据都达到了中等相关及毫不相关的程度，这与正常植物的生长相违背（两组同类正常植物的泊松相关系数应该为极强或者强相关，系数绝对值应接近于1）。所以，我们可以得出结论：X-射线对绿豆的生长有抑制作用，尤其对其下胚轴伸长（根的生长）有抑制作用。

为此作者也查阅了很多相关的文献资料，例如下面是一篇探究X射线对DNA造成损伤的论文，它是看细胞照射X射线的时间，随着时间的增长对DNA产生的影响。实验取的是小麦根尖细胞的原生质体，把它进行分离，然后用酶把细胞壁水解掉，再把细胞破碎提取出DNA，放在电泳仪中进行电泳。电泳仪通电后，一端带负电，另一端带正电。因为DNA是带有负电的，所以在电泳时把DNA放在负极的一端，然后在电泳槽中加入琼脂糖。通电后，带有负电的DNA在电场中将向正极方向移动。电泳后，如果DNA如果没有受到损伤会很完整。

此实验采用单细胞凝胶电泳方法定量检测了不同辐照剂量的同步辐射软X射线对小麦根尖细胞造成的DNA单链损伤。通过测定核DNA的迁移效应表明，在剂量为0-288J·cm-2范围内的软X射线辐照下，有20%-92%的小麦根尖细胞产生了DNA单链的损伤效应，同时DNA的损伤程度也与辐照剂量呈显著正相关。

综上所述，实验结论为“经X射线照射可导致植物体受到损伤”与上面参考论文中的实验结论可谓殊途同归、结果一致，且毋庸置疑。

参考文献

[1]顾月华，高恒景，王琦，等.单细胞凝胶电泳法检测研究同步辐射软X射线辐照引起的DNA损伤[J].核技术，2006，7.

作者简介：闫伟鑫，现就读于北京市第四十四中学高三年级，擅于观察并进行实验分析研究遇到的问题，在今年参加2015年全国中学生生物联赛并获得省级二等奖。