在一个早春的纽约市，一股来自北方的清风拂过哈德逊河。乔治华盛顿大桥上的汽车排起了长龙，尾气排放着废气，但今天的空气似乎将污染物一扫而空。空气如此清澈，我能辨认出新泽西州河对岸帕利塞德锈红色悬崖上的每一道裂缝。弗雷德里卡（瑞奇）佩雷拉从她25楼的办公室看到的景色真是棒极了。
然而，无论天气多么晴朗，景色都是骗人的。25年来，这位64岁的哥伦比亚大学梅尔曼公共卫生学院环境健康科学教授一直在探究空气污染对健康的长期、隐形影响。佩雷拉是一位屡获殊荣的癌症研究员和新生儿福利的捍卫者，她秉持疾病的公共卫生模型，认为大多数疾病都是从体外传播的，并且可以预防。她开创了一个名为分子流行病学的领域，这是一门将城市调查与微妙的分子变化相结合的混合科学。她的工作范围从有害的汽车尾气到癌前细胞，评估疾病所有可能的“中转站”。这是一项极其复杂的任务，因为它涵盖的范围太广了。分子流行病学的进展一直很缓慢，但佩雷拉不是一个会气馁的人。
距离她在哥伦比亚儿童环境健康中心的基地仅几个街区，就是华盛顿高地和哈莱姆区的低收入社区。那里的穷人往往比其他人生活在更多的污染中。有些是他们自己造成的，比如香烟烟雾，但很多是他们无法避免的，比如旧油漆中的铅和城市烟雾弥漫的空气。她的研究对象主要是非洲裔美国人和多米尼加人，他们与瑞奇·佩雷拉的生活环境截然不同，但她始终关心他们的健康。
自1998年启动以来，她的“母亲与新生儿研究”已招募了700名女性。该项目监测女性在怀孕期间接触空气中化学物质的情况，并在婴儿出生后立即对其进行检测。佩雷拉和她的团队追踪从母亲传给孩子的污染物颗粒，已将这一过程与一些婴儿较低的出生体重和较小的头围联系起来。她怀疑癌症也可能是一种结果，尽管目前研究还处于早期阶段，无法确定。
佩雷拉同意带我去一个诊所，那里招募了她研究的参与者。她穿着黑色长裤，化着淡妆，套上黑色皮夹克，背上黑色皮背包。她身材苗条，体格健壮，快步走过第168街。当我们到达奥杜邦诊所时，这个诊所为低收入患者提供服务，并由大学资助，我们坐在候诊室的角落里，尽量不引人注目。佩雷拉的目光四处搜寻孕妇。
一位带着一叠传单的助手走过坐在塑料椅子上的年轻女性面前。由于保护患者隐私的新规定，工作人员不能强行推销她们加入研究。相反，她只是简单地询问女性是否想了解一些研究项目的信息。值得庆幸的是，佩雷拉研究中的每位准妈妈都会收到一系列小额报酬。
她说，第一步研究是“在家中收集灰尘和空气样本，并采访母亲”。记录下污染物后，下一步是寻找化学暴露的生物学迹象，她称之为标记物。一些标记物可能代表疾病的早期指纹。
最简单的标记物显示血液或脂肪中异物的浓度。以铅为例，它可能是最危险的常见污染物。血液中铅的含量已被证明是衡量接触含铅汽油或油漆碎片后神经或认知损伤程度的可靠指标。尽管母亲的胎盘通常是抵御许多有害化学物质的屏障，但铅，像其他一些化学物质一样，可以直接从母亲传给胎儿。正如佩雷拉讽刺地指出的那样，“摆脱铅的一种方法就是生个孩子。”
她最喜欢的化学物质——最喜欢的意思是她研究它们比其他任何物质都多——是香烟烟雾、发电厂排放物、汽车尾气和其他燃烧源中的多环芳烃。这些化合物在实验动物中引起癌症，对产业工人的研究也强烈表明它们可能导致人类肺癌。在怀孕接近尾声时，每位女性都会佩戴一个空气监测器，这是一个小型泵滤系统，可以记录她们在48小时内吸入的碳氢化合物。该研究不招募吸烟者，但许多女性报告她们在家中或工作场所接触二手烟。
当参与者开始分娩时，她应该通知哥伦比亚中心。工作人员会取出胎盘并从脐带中抽取一管血液，实际上是从婴儿身上取样。如果可能，也会从母亲身上采集血液，实验室随后识别并比较样本中的标记物。佩雷拉对受试者组织或体液中污染物的原始数量不感兴趣。相反，她寻找白细胞遗传物质中碳氢化合物暴露的迹象，因为化学物质对DNA的干扰可以引发癌症。
国家环境健康科学研究所是一个致力于研究癌症环境致因的卫生机构，一直是佩雷拉中心的主要资助者。在过去四年中，该研究所的资助已促成了佩雷拉团队的54篇出版物。在我访问前不久发表的一篇论文引起了媒体的广泛关注。哥伦比亚大学的研究人员分析了从母亲体外化学物质到孩子体内癌症这一复杂链条中的三个可能联系。
一项测量是60位母亲在分娩前几周吸入空气中有害碳氢化合物的水平。另外两项测量记录了这些女性及其婴儿白细胞中两种标记物的水平。其中一种是分子类型，称为加合物，其中碳氢化合物与DNA的一部分结合。另一种标记物是染色体中的异常模式；DNA显示出比正常情况更多的异常，包括缺失或移动的DNA。根据其他研究，这两种标记物——加合物和染色体畸变——都与所有癌症风险增加有关。
佩雷拉发表在《癌症流行病学、生物标志物与预防》上的论文将略高于正常的染色体畸变与空气污染联系起来：平均而言，母亲呼吸空气中的碳氢化合物越高，婴儿染色体中出现的异常就越频繁。该研究并未声称碳氢化合物污染与癌症指标之间存在因果关系。但在该研究所和哥伦比亚研究小组发布新闻稿，阐述了显而易见的含义后——佩雷拉逐行编辑其中心的新闻稿——当地报纸将这些点联系起来。“城市空气糟糕增加儿童患癌风险”和“癌症‘空气’传播”是其中两个头条。
在一次电台采访中，佩雷拉警告说，这些结果不一定意味着如果母亲吸入受污染的空气，孩子就会患上癌症。她说，女性考虑搬到农村以躲避空气污染是不切实际的。相反，她说，政策制定者应该审查污染标准，看看这些法规是否具有足够的保护性。我注意到佩雷拉喜欢这种“一二连击”——她的研究直接指向她认为社会应该解决的问题。
在她的办公室里，我向她询问了一个被新闻媒体忽略的发现。她的研究中DNA加合物与她测量的其他两个因素没有关联。这削弱了结果，因为三个测量结果按顺序与癌症关联起来比两个要强得多。
她毫不动摇。“与我们的假设相反，”她愉快地回答，“暴露与[染色体畸变]的关联比加合物更强。事实上，加合物根本没有关联。也许是由于样本量太小。”
另一个谜团是，在相同的暴露范围内，非洲裔美国新生儿血液中的畸变比多米尼加婴儿多得多。为什么这两个群体对低水平污染的反应会如此不同？她说，这绝对需要调查。
但到目前为止，她已经明白了我的问题所暗示的：她的社会关切是否会影响她的研究结果；她是否有偏见？“我不喜欢没有科学依据的倡导，”她坚定地说，“没有事实的激情是行不通的。”
佩雷拉在1970年代中期进入哥伦比亚大学环境健康科学项目读研究生时，该领域已经开始摆脱对微生物的担忧。在西方社会，抗生素已经控制了结核病和斑疹伤寒等威胁，细菌和病毒的机制也已得到充分理解。环境健康，即通过环境传播疾病的研究，又增加了一个重点：工业毒素。
在1970年代，卫生官员普遍指出，高达90%的癌症源于环境，其中农药和工业化学品造成了50%的发病率。即使在监管措施到位——《职业安全与健康法案》、《清洁水法案》、《清洁空气法案》、《有毒物质控制法案》——流行病学家也急于分析风险。“国家环境健康科学研究所就是基于我们生活在化学物质海洋中的观念而诞生的，”该研究所的项目经理格温·科尔曼说，她今天与佩雷拉合作。“当时有很多压力需要了解发生了什么。”
通过记录谁在工作多年后生病，谁没有生病，然后比较他们接触化学物质的情况，研究人员能够为许多物质的致癌效力提供确切的数字。最普遍的致癌物——香烟烟雾——在工作场所以外被发现。接触它会使肺癌风险增加9到10倍，而非吸烟者则没有这种风险。这些研究都不需要任何实验室生物学。当研究人员比较吸烟暴露和死亡率的回顾性研究时，其影响是毋庸置疑的。
吸烟当然是自愿的，佩雷拉开始思考非自愿的低剂量接触其他常见化学物质的问题。“我看到这项研究正在进行，这很棒，”她说，“但与此同时，数十万人正在暴露。最大的挑战是空气污染。与水污染物相比，它太难测量了。我想，那才是需要解决的问题，空气污染的故事。”
1976年，一个环保倡导团体——自然资源保护委员会（NRDC）聘请佩雷拉担任健康科学家。当时和现在一样，该委员会对自然世界和人类健康的毒性威胁采取强硬立场。她和NRDC的一位同事在1979年合著了一本书，名为《可吸入颗粒物》，警告政府对美国城市和工业的空气污染标准未能遏制最小的颗粒。“（检测）方法是称量空气过滤器，”佩雷拉说，“这些过滤器只捕获较大的颗粒，而不是小到一两微米（约为人类头发宽度的五十分之一）的颗粒。我们说环境保护局应该监管这些细颗粒，并开展一项研究计划。”
今天阅读《可吸入颗粒物》会让人明白佩雷拉是多么超前于时代，或者至少超前于监管机构。此后，将城市死亡率与空气污染联系起来的研究，将范围越来越紧密地缩小到细颗粒物。结果，美国环保署在1987年开始监测和监管小至10微米（也称为微米）的颗粒物，但直到1997年标准收紧时，才达到佩雷拉所呼吁的2.5微米水平。细颗粒物被认为尤其危险，因为它们会深深地滞留在肺部，并且不会通过咳嗽清除。被困在那里，包括碳氢化合物在内的有毒成分可以进入肺组织。
“有证据表明细颗粒物可能比想象的更危险，”美国环保署纽约和新泽西地区空气项目负责人雷蒙德·沃纳说。“我们根据从她和其他人的研究中学到的知识，能够越来越精确地定位。我们提高了对所寻求信息的标准。”
在自然资源保护委员会期间，佩雷拉对一种名为苯并[a]芘（简称B[a]P）的碳氢化合物产生了兴趣。它在毒理学领域劣迹斑斑。B[a]P存在于煤焦油中，而煤焦油早在18世纪就与英国烟囱清扫工的癌症联系在一起。B[a]P是焦炉（由过热煤炭制成，用于炼钢）乌黑烟黄色排放物的一种成分。根据职业健康研究，焦炉工人患肺癌的风险很高，而吸烟的工人风险更高。香烟烟雾也含有B[a]P。1981年，国家环境健康科学研究所宣布苯并[a]芘“合理预期”会导致人类癌症。
1979年，当佩雷拉回到哥伦比亚大学攻读公共卫生博士学位时，她渴望彻底解决B[a]P的问题。她撰写了一篇长篇论文，这是她在科学期刊上的第一篇作品，内容涉及该化合物的有害特性。她呼吁美国环保署根据《清洁空气法案》控制B[a]P污染。但到那时，美国空气的整体清理工作已经解决了最严重的问题。环保署从未对该物质进行监管。
佩雷拉在哥伦比亚大学的论文导师是一位分子生物学家，名叫伯纳德·温斯坦。“我的实验室对DNA加合物、B[a]P如何与DNA结合很感兴趣，”温斯坦回忆道。“我们团队在1979年展示了B[a]P加合物的分子结构。我们当时想，哇，这说明DNA已被致癌物攻击。它是一种作用于关键分子的致癌物。我们可以用它作为标记物。”
佩雷拉开始与温斯坦合作进行一项小型研究，比较两组住院患者：一组患有肺癌；另一组是作为对照样本的骨科患者。佩雷拉和温斯坦在一些癌症患者中检测到苯并[a]芘加合物，但在对照组中未检测到。尽管患者接触香烟和其他碳氢化合物来源的因素并未与结果整合，但肺癌标记物的想法得到了支持。
“我们证明这是可以做到的，”佩雷拉说。“这暗示了人类存在的风险。流行病学可以在没有标记物的情况下进行，而且可以非常优雅，但对我来说，重要的是要知道何时何地进行干预，在肿瘤形成并不可避免之前。”
接下来，她和温斯坦写了一篇概念性论文，该论文后来成为分子癌症流行病学的创始文件。该论文根据温斯坦所说的“因果连续体”列出了四类标记物。
第一种标记物简单地测量剂量。异物化学物质，如铅，在脂肪、血液或尿液中被检测到，但身体除了保留或排出它之外，没有对其进行任何特殊处理。第二种标记物通过“生物有效”反应而转化。DNA加合物就是一个例子，因为有毒物质已至少暂时与遗传物质结合。个体对暴露后血液和组织中加合物的表达量差异很大：范围可以达到100倍或更多。
佩雷拉将第三种标记物称为“临床前”，这意味着可能即将出现医学进展。例如染色体畸变或与肿瘤形成有关的基因突变。最后，还有先天性易感性标记物。某些基因变异使某些人更容易患病。在过去的20年中，正如佩雷拉和温斯坦所预测的那样，基因研究提供了许多易感性标记物。
总体而言，随着遗传和其他易感性因素的揭示，环境在引发癌症中的作用越来越不显著。生活方式因素，如饮食和吸烟，仍然占很大比重，但专业人士表示，污染和工业致癌物仅占癌症发病率的5%或更少。在佩雷拉的分子流行病学同行中，最著名的可能是约翰·格鲁普曼，他来自约翰霍普金斯大学。格鲁普曼根本不研究工业毒素。他研究谷物、花生和其他作物上霉菌产生的黄曲霉毒素如何导致亚洲和非洲的肝癌。
我得出结论，佩雷拉成功的秘诀在于个人和职业的适应能力。当20世纪80年代美国城市的空气污染减少时，佩雷拉在国外寻找新的城市地点，首先是芬兰，然后是波兰，在那里她可以继续研究碳氢化合物及其生物特征。在苏联共产主义解体后，她在波兰工作的机会出现了。美国卫生官员提出帮助他们的同行，这些同行正在与工厂和家庭猖獗、不受限制的燃煤问题作斗争。
波兰的污染促使佩雷拉开始思考将儿童作为研究对象。“空气刺痛了我的眼睛，”她说。“我感到震惊——嗯，不是震惊，而是担忧。我想到孩子们。我想，让我们深入子宫。”
在1990年代，卫生官员和研究人员达成共识，认为儿童对污染物比成人更敏感，因此需要额外的保护。证据A是铅，它会阻碍儿童的智力发展，而似乎不会伤害成人。食物中的农药以及空气和水中的污染物构成了额外的危害，仅仅是因为儿童吸收这些物质的相对量更多。佩雷拉和她的同事罗宾·怀亚特在1995年的一篇论文中指出，儿童“每单位体重比成人有更高的呼吸频率，摄入更多的饮用水，并消耗更多的食物卡路里。”因此，研究人员将她的癌症风险目标从成人调整到儿童，并在她的分子工具箱中添加了认知发展和哮喘的标记物。
国家环境健康科学研究所的格温·科尔曼说：“像儿童这样易感亚群体的价值在于，它能帮助你摆脱平均值，而平均值可能会掩盖真相。当并非所有人都受到影响时，为什么要浪费精力去保护每个人呢？”1998年，当该研究所和美国环保署资助在全国各地建立儿童健康研究中心时，佩雷拉成立了哥伦比亚儿童环境健康中心并担任主任。
她的假设是，如果空气污染对母亲和婴儿有害，那么在贫困社区中，它会更糟。佩雷拉的团队分析住房条件、社会心理压力源以及多环芳烃、香烟烟雾、杀虫剂、有毒金属和室内过敏原。哥伦比亚中心不仅从研究对象那里收集健康数据，还提供健康指导。
包括工作人员和科学家在内，大约有50人全职或兼职从事项目工作。佩雷拉将经济学家和心理学家与毒理学家和分析化学家组成了团队。“我是一个跨学科的人物，”她微笑着描述这个宏大的词汇说，“我喜欢将事物并置在一起。正如我的一位导师所说，‘跨学科’就是在一个头脑中拥有多种技能。”
佩雷拉的人际交往能力超强。她的研究生之一，后来成为研究助理的克里斯托弗·迪基回忆说，在20世纪90年代初，当分子流行病学刚兴起时，他曾与佩雷拉一起参加科学会议。迪基会钦佩地看着他的老板向潜在的合作伙伴请教。她不仅寻求生物标记物方面的建议，还寻求分析方面的资金帮助。“她是这些合作的大师，”他说，“她在这方面表现非凡。她能让有不同议程的人一起工作。”
迪基给出了她之所以如此有说服力的两个原因：“敏感度——我从未在其他人身上见过像瑞奇那样精细的敏感度。此外，她外表出众，举止优雅。甚至有点令人望而生畏。拥有这种魅力的人并不多。”
我拜访时，佩雷拉自信地向我开放了她所有的员工会议。她按部就班地主持会议，以沉着冷静的态度处理问题和中断，她的声音以轻柔上扬的颤音来达到效果，而不是提高音量。她在指甲上写下了一张便条——“周三上午9点”——为下一次会议做准备。
没有明显的棱角，也没有在以男性为主的科学界中女性必须经历的艰难攀登所带来的磨损。她最接近女权主义宣言的一次，是当我提到已使用了20多年的DNA加合物是生物标记物的“老祖宗”时。
“它是老奶奶，你不觉得吗？”她扬起眉毛说。
我访问的最后一天，我们去拜访了她最新的合作者本杰明·泰科，他是哥伦比亚长老会医疗中心的癌症遗传学家，他的实验室比她自己的豪华得多。佩雷拉给他送去了脐带血样本，用于项目的一次试运行。
泰科研究一种称为基因沉默的现象，即一个人两个基因拷贝中的一个被关闭。通常，一个人的基因沉默模式是从父母一方继承的。但化学物质，包括香烟烟雾中的化学物质，也可以关闭基因，或者重新激活失活的基因。有时，当调节生长的基因被开启或关闭时，细胞就会癌变。
泰科正在研究PEG-1中的基因沉默，这是一种在胎盘和胎儿发育中活跃的生长因子基因。佩雷拉想知道该基因的活性是否可以被环境毒素开启或关闭。如果可以，泰科的PEG-1标记物可以与她自己的标记物配对。理想情况下，这些标记物会位于连接母亲环境、胎盘和新生儿的迷宫中的同一路径上。
泰科解释脐带血样本如何显示基因活性各不相同，并且其变化方式表明这些差异并非随机，而是受环境影响时，佩雷拉将全部注意力集中在他身上。换句话说，她设想的将PEG-1作为标记物的项目是可行的。
“这个基因与癌症有什么关系？”佩雷拉问道。
“还不明确，”泰科谨慎地说，“它与生长有关。”
他们开始讨论一项合资企业。“你是知道如何测量暴露的人，”泰科说。佩雷拉受到鼓舞地离开了会议，她大步流星地走回哈德逊河边，说道：“与‘硬’科学相比，我们非常贫穷。另一方面，硬科学正在说他们需要环境方面。”
天空高远而湛蓝，一尘不染。如果说分子流行病学前进的道路上有一片乌云，那它就叫做“验证”。一个经过验证的标记物可以精确使用，以适应任何提出的问题，这样科学家和政策制定者就可以把它从架子上取下来，插入他们的风险计算中，并对结果充满信心。铅的血浓度预测神经功能缺损远比任何DNA加合物或染色体畸变预测癌症要好得多。癌症标记物的时代将会到来，但这需要更多的投入，以及对致癌作用更深入的理解。
“这很慢，”佩雷拉说，“但我很有耐心。”她清晰地读着她写的笔记。“情况变得更加复杂。这在我有生之年无法解决。我不会解决这些问题，但我希望为他人开创方法。”
