原子传承的三个案例

含氢的角蛋白不仅可以构成头发，同时还可以构成喙、爪、蹄和羽毛等部位。因此，野生动物学家可以通过对氘的测定，从而确定动物的迁徙轨迹，因为它们的角蛋白中印刻着饮用水留下的原子指纹。

这样一项研究成果在2000年的《环境科学》（Oecologia）上发表，揭示了亚利桑那州树形仙人掌与白翅鸽之间匪夷所思的密切关系。鸽子的体液样本显示，它们体内的氘含量每个月都有变化，但在当地5月初直至6月中旬的雨季之后，其浓度紧接着就突然上升。这些鸽子的身体就像是一面镜子，反映出了当地仙人掌花期与果期的年度循环。

相比于地下水来说，仙人掌花蜜中含有更多的氘，因为植物在空气干燥的沙漠中容易失去大量水分。当仙人掌花在雨季到来之后盛开，鸽子们饮用的花蜜超过了饮水量。连续吸食几天花蜜后，鸽子体内的氘便会富集。在这之后，仙人掌果实成熟，鸟儿们又开始吃果肉和种子，饮食结构的这种变化进一步提升了体液中的氘含量。

这项研究不仅证明，亚利桑那州的白翅鸽实际上很大程度依赖仙人掌作为它们的营养来源，同时也详细说明了栖息地是如何影响鸽子行为的。当然换到你身上也是一样的，尽管你或许住在大城市里，但构建你身体的原子，同样也是来自地球上的原子库，跟亚利桑那的鸽子与仙人掌一样。

另一项由地球化学家托尔·瑟林（Thure Cerling）及其国际团队展开的研究很容易让人回想起伊尔林格的工作，他们采用同位素示踪法对肯尼亚北部的象群与环境之间的联系进行了研究。研究成果被整理成一篇题为《使用同位素记录法研究动物生长史》的论文，发表在《国家科学院学报》上，论文证明了大象尾毛与当地雨季及河水间的部分联系。

被测试的四头象来自一个家庭，被称为“皇室成员”（Royals），它们均佩戴了无线电项圈用于追踪，每当换电池的时候它们就会被固定住，同时取下尾毛样品。当地河水与尾毛的同位素组成同时一起被分析，并且附近的气象站也在监测降水。所有的记录跟踪比较了6年以后，显示出了令人瞩目的结果。

在潮湿的季节，埃瓦索恩吉罗河（Ewaso Ng'iro）的氘含量会迅速降低，因为多云多雨的气候会减缓河水的蒸发，并对其进行稀释。作为响应，“皇室成员”的尾毛及新生角蛋白的氘含量也会下降，速度几乎与河水同样迅速。这是大象从当地水源中持续获取氢原子并形成毛发蛋白质的结果。“皇室成员”的毛发每周生长大约1/4英寸（0.6厘米），这些蛋白质分子记录了这些大象与世界的原子联系。

氧元素也是水分子的成分之一，故而水与动物之间的关联也可以通过追踪氧的同位素进行，与氘一样。密歇根大学的古生物学家丹尼尔·费舍尔（Daniel Fisher）便采用此法研究几千年前就已死去的大型哺乳动物。通过测量古象长牙中氧18与氧16之间的比例，他革新了对乳齿象的研究方法，而乳齿象是一种在最后一次冰川期后不久遍布于北美大陆的动物。

自五大湖地区各州出土的象牙保存完好，在将它们切片并抛光后，费舍尔注意到了一些狭窄的环，很像是树的年轮。与如今的大象一样，乳齿象的象牙也是增长的门齿，在它的生命里会慢慢生长，形成很多层。费舍尔知道牙齿是由钙、磷等原子散布在氧原子中构成的，因此他猜测，当时的湖水、河水甚至雪中的那些氧原子，现在正静静地沉积在这些古老的象牙之上。

通过将样品研成粉末并分析含氧量，费舍尔测定了每一层同心环的相对同位素丰度。与氘一样，温暖的条件会使较重的氧-18倾向于更加富集，因此在每一层同心环中氧同位素的震荡分布比率说明，这些动物所饮用的水温也在周期性地升降。换句话说，这些乳齿象与当地的水温之间有着原子层面的关联，象牙中记载着季节性的气象信息。

由于很肯定这些环是因年度生长所形成的，因此测试结果不仅反映了这些动物的年龄，也包括了性别信息。有些象牙的生长情形比其他象牙更为多变：幼年时期形成的环位于中心，厚度非常一致，但到了9岁至12岁时，环的厚度就变薄了。自那之后，环的厚度每3到4年会发生一次变化，可以判断这些动物为其他生命体贡献的营养物质多于它们自己生长的。显而易见，更为多变的象牙属于成熟雌性——乳齿象妈妈。

纽约西部出土的某根雌象象牙生长速度出现了异常下降，可以证明它是在9至10岁间第一次怀孕，在这之后最薄的环层说明它又花了两年时间哺育幼崽。这位象妈妈的象牙上，镌刻着6次怀孕及断奶的印记，直至它34岁时离世。通过氧同位素测定的水温显示，它可能是在春天出生，较薄的环重复出现的区域也说明，它需要持续花4年的时间喂养它的孩子。当年轻的幼崽可以更加独立，不再从它的母亲那里获取原子时，母亲的象牙环又会重新开始增厚。

费舍尔研究的每一位乳齿象母亲，都会在养育孩子时消耗自己的身体，它在营养方面做出的牺牲也会留下不可磨灭的原子印记，就像它经历过的那些季节，它所觅食的那些植物以及它所喝过的水一样。数千年以后的今天，最后一头乳齿象妈妈也早已融入了这颗星球，化作了元素维持着你和我的生命，但我们却仍然可以阅读这些镌刻在象牙上的故事。