Вилен Барабой - Ядерные излучения и жизнь

Взрослые формы насекомых - мухи, жуки, бабочки - очень устойчивы к действию радиации. В то же время они наносят немалый ущерб посевам. Применение ядерных излучений все же оказалось весьма полезным и в ряде таких случаев (при учете особенностей биологии насекомых). У некоторых из них самка оплодотворяется самцом всего один раз в жизни, откладывает несколько сот яиц и затем погибает. А половые клетки насекомых обычно довольно чувствительны к радиации. Облучение большого количества личинок позволяет получить стерильных самцов, неспособных к оплодотворению, но способных к спариванию. Выпущенные на волю, стерильные самцы спариваются с самками, которые в результате откладывают стерильные, не дающие потомства яйца. Если несколько раз и в больших количествах выпустить на волю стерильных самцов, можно добиться почти полной ликвидации вредного вида насекомых в данной местности.

Особенно хороших результатов можно добиться этим методом в изолированных районах. Так, на острове Кюрасао у побережья Венесуэлы, площадью 435 км 2, в 1954 г. выпустили на 1 км 2около 200 стерильных самцов калитроги - насекомого, наносящего большой ущерб скотоводству. Этого оказалось достаточно для полной ликвидации вредителя, причем затраты были во много раз меньше ежегодных затрат на борьбу с этим насекомым в предыдущие годы. Возможности биологического метода борьбы с вредными насекомыми изучаются и в нашей стране.

Итак, ядерные излучения завоевали прочное место в сельском хозяйстве, где их применение уже дает важные и ценные результаты, но неизмеримо большего можно будет достигнуть тогда, когда их возможности будут реализованы в полной мере.

Процессы обмена веществ, непрерывно происходящего в живых организмах,- один из основных вопросов биологии. Долгое время, однако, не было найдено такого метода, который позволял бы изучать динамику обменных процессов в клетках, органах и тканях животных и растений. Наиболее подходящим для этой цели представлялся метод метки, при котором вводимые в организм соединения метятся, чтобы в дальнейшем можно было проследить за их судьбой. В некоторых случаях те или иные вещества метили красителями. Однако этот метод имел существенные недостатки: а) метка по своей химической природе отличалась от того вещества, которое она должна метить, в связи с чем нельзя было утверждать, что поведение и самого вещества и метки во всех случаях одинаково; б) концентрацию метящего вещества иногда приходилось брать настолько большой, что это могло повлиять на течение процесса.

Широкие возможности в этом отношении открыл перед исследователями метод, основанный на применении радиоактивных индикаторов, получивший название метода меченых атомов. Его сущность заключается в том, что радиоактивные изотопы, добавленные к неактивным атомам, как бы метят их, позволяя следить за ходом течения различных процессов, в которых участвуют эти атомы. При исследовании к основной порции нерадиоактивного вещества добавляют небольшое количество активного, содержащего радиоактивный изотоп. Полученную смесь вводят внутрь организма, добавляют к продуктам питания и т. д. Так как при обычных химических процессах различные изотопы одного и того же элемента ведут себя одинаково, поведение атомов радиоактивного изотопа не будет отличаться от поведения нерадиоактивных атомов. Через определенные промежутки времени с помощью специальных приборов наблюдают за распределением радиоактивного изотопа в тканях организма. Полученная картина характеризует распределение и нерадиоактивного изотопа.

Естественно радиоактивные вещества использовались в качестве индикаторов в химических и биологических исследованиях в 1917 г. В. Н. Спицыным для определения растворимости солей тория в разных растворителях. Но широко этот метод стал применяться только после того, как научились изготовлять искусственно радиоактивные изотопы.

Метод меченых атомов имеет чрезвычайно высокую чувствительность, обусловленную применяемыми методами обнаружения и измерения ядерных излучений. Так, отдельные радиоактивные вещества могут быть обнаружены в количестве 10 -15-10 -20г, в то время как чувствительность спектроскопических измерений не превышает 10 -10-10 -12г. Другое достоинство этого метода - возможность измерения активности радиоактивных изотопов в присутствии значительного количества неактивного вещества без выделения вещества в чистом виде и очистки проб.

Для обнаружения радиоактивных индикаторов применяют такие чувствительные приборы, как описанные выше газовый и сцинтилляционный счетчики, позволяющие обнаружить ничтожное количество радиоактивных веществ и измерить даваемые ими излучения.

Рис. 14. Авторадиограмма листа

В некоторых случаях необходимо не только обнаружить радиоактивный изотоп и измерить активность, но и изучить распределение его в том или ином объекте. Если объект имеет большие размеры, для этой цели пользуются специальными приборами, если же размеры объекта невелики (отдельные органы и части органов животных, листья, корни и другие части растений и т. п.), прибегают к методике авторадиографии (рис. 14). Чтобы получить авторадиограмму, исследуемый образец в темном помещении прижимают к эмульсионному слою фотопластинки или фотопленки, которую проявляют через несколько дней. Места объекта, содержащие радиоактивные вещества, вызывают почернение расположенных рядом с ними участков пленки. Полученная таким образом авторадиограмма наглядно отображает распределение радиоактивного изотопа в исследуемом объекте.

Для проведения исследований этим методом необходимо затратить довольно много времени, но зато он дает наглядную картину распределения изотопа в том или ином участке организма. Точное место накопления радиоактивного изотопа можно установить методом микроавторадиографии. Чтобы удобнее было сравнивать авторадиограмму с самим объектом, поступают следующим образом. Тонкий срез исследуемого образца в темноте поливают жидкой фотоэмульсией. Эмульсия застывает, твердеет и в таком виде ее оставляют в контакте со срезом на несколько дней. После экспонирования фотослой вместе со срезом помещают в проявитель, после чего их кладут под микроскоп. Рассматривая одновременно и срез, и его микроавторадиограмму, можно точно определить места локализации радиоактивного изотопа.

Радиоактивные индикаторы используются в опытах на животных. Если необходимо исследовать поведение какого-либо вещества в организме животного, вместе с пищей или же путем подкожного впрыскивания вводят определенное количество радиоактивного изотопа в смеси с нерадиоактивным изотопом этого же элемента. Через некоторое время, поднося счетчик излучения к той или иной части тела животного, определяют интенсивность излучения. Для определения содержания радиоактивного изотопа в крови у животного берут пробу крови. Чтобы получить более точное представление о распределении изотопа в отдельных органах и тканях, животное через определенный промежуток времени забивают и приготовляют препараты различных органов. Для уменьшения объема и веса препараты высушивают и озоляют в муфельной печи, а затем измеряют их активность.