Геральд Матюшин - У истоков человечества

Однако в те годы радиация еще не привлекала такого широкого внимания ученых. Основные исследования влияния радиации на наследственность сделаны Н. П. Дубининым и другими после взрывов в Хиросиме и Нагасаки, когда эта проблема встала перед человечеством во весь свой рост.

«Радиационная генетика, родившаяся в 1925—1930 гг. в опытах с клетками дрожжей и с дрозофилой... с 1945 г. превращается в одно из направлений новой биологии, прямо касающейся здоровья человечества. При атомных центрах возникают отделы радиационной биологии и генетики, в которых... начали проводиться опыты по моделированию влияния радиации на наследственность человека.

Метод получения мутаций с помощью радиации и химических соединений стал основным в получении высокоэффективных продуцентов целого ряда ценнейших лекарственных, пищевых и других веществ. Когда был открыт пенициллин, его стоимость в буквальном значении этого слова была выше золота. Теперь... это лекарство стало доступно каждому... Управлять процессами мутаций — значит овладевать одной из самых могущественных сил природы» (Дубинин, 1975).

Исследования показали, что чем выше организовано животное, тем более чувствительно оно к радиации. Так, мыши «радиочувст-вительнее» мушки дрозофилы в 15 раз, обезьяны — в 30—50 раз. Человеку и человекообразным обезьянам для изменения наследственности требуется гораздо меньшая доза радиации, чем всем другим животным. Средняя летальная доза (доза, при которой гибнет не менее 50% облученных организмов) для обезьяны — 550—600 рентген [19] Рентген (Р) — излучение, при котором в 1 см 3 воздуха образуется 2,1×10 9 пар ионов. Энергетический эквивалент 1 рентгена близок 88 эрг/г. Однако на организм действует не вся энергия излучения, а только поглощенная. Она измеряется единицей — рад. В переводе с английского (radiation absorbed dose) это обозначает «радиопоглощенная доза». Рад соответствует поглощению энергии излучения в 100 эрг/г вещества. Энергетически единицы эти малы (так, для нагрева миллилитра воды на градус нужно 42 млн. эрг). , для кролика — 800, для змеи — 30—20 тыс. Р, а инфузория выдерживает от 300 до 330 тыс. Р. Насекомое гибнет только при 85 тыс. Р. В ядерном реакторе, где доза облучения 10 млн. рад в сутки, были обнаружены бактерии, которые размножались, делились и чувствовали себя прекрасно. Не только бактерии, но и многие растения имеют большую радиоустойчивость.

По-разному реагируют на облучение и люди. Наибольшая чувствительность в эмбриональном периоде, особенно во время активной закладки органов, у человека — через 2—6 недель после зачатия. Доза, абсолютно безвредная для матери, может вызвать серьезные нарушения в развитии плода. Молодые организмы чувствительны и после рождения. Кроветворные органы человека начинают реагировать при дозе 1—10 Р, а зрительные ощущения при облучении сетчатки возникают при 1 млн. Р, при 0,05—4 Р изменяется система биотоков и условных рефлексов.

Сильнее всего страдает нервная система: кролику облучили небольшой участок на одной ноге, через два дня образовалась язва, а еще через несколько дней появилась язва на таком же месте и на другой, необлученной ноге. Такое симметричное расположение могло появиться только как реакция нервной системы организма. Одна и та же доза, не оказывающая сильного влияния на остальные части тела, при облучении головы действует очень сильно, причем особенно при облучении лица. Биотоки мозга меняются уже при дозе 2—4 Р через 30—60 секунд. Щенки, которых облучали слабыми дозами в эмбриональном развитии, становились несообразительными и вялыми. При шуме вообще терялись и забивались в угол.

Местное облучение гонад (мужских и женских половых клеток) при дозе 300—600 рад вызывает полную стерилизацию человека, т. е. потерю возможности иметь потомство. Меньшая доза может влиять временно или даже не влиять на половую функцию. Но это не устраняет опасности: в облученных половых клетках могут возникнуть вредные мутации, которые перейдут и к следующим поколениям. Доза облучения, не вызывающая лучевой болезни, может вызвать раннее старение, появление катаракт, опухолей и т. д. Особенно при длительном облучении.

Было установлено, что радиация вызывает ионизацию, т. е. придает электрические свойства молекулам, и они начинают вести себя как электрические частицы. Поэтому радиацию стали называть и ионизирующей. Оказалось, что даже самые мельчайшие и неуловимые частицы излучения могут вызвать огромные нарушения в организме. Так, каждая альфа-частица, проникая в живую ткань, создает 3500 пар ионов. Это всего лишь одна частица.

Влияние облучения на хромосомы (схема разрыва и восстановления хромосом (внизу) и изменение хромосом и митоза после рентгеновского облучения (вверху); видно отставание хромосом в метафазе и образование мостиков и фрагментов)

Поглощение энергии излучения клетками и тканями живого организма происходит практически мгновенно, в течение 10 -6— 10 -5сек. За это время облучение вызывает ионизацию, или возбуждение, молекул, увеличивая их химическую активность. Облучение приводит к разрывам нити ДНК, изменениям нуклеотидов, задержке деления и т. п. Даже доза в 200—300 рад приводит к разрушениям в хромосомах человека. Через 15—20 мин. после облучения под микроскопом видно слипание или разрыв их, распад на большие куски и отделение гранул. (Наблюдается и искажение веретена деления.) Оторвавшаяся часть не может соединиться с основным ее телом, или соединяется неправильно, или совсем с другой хромосомой и т. п. Все это ведет к тому, что дочерние хромосомы получают измененный неполноценный набор. Число хромосомных нарушений пропорционально дозе облучения. Так, в культуре тканей кур облучение мощностью в 100 Р привело к перестройкам ядра у трети клеток, в 1000 Р — у половины, а при дозе в 2500 Р — у всех клеток. В ДНК сразу после облучения небольшой дозой уменьшалась вязкость, нарушался синтез и т. п.

Исследования показали, что в потомстве облученных родителей мутаций больше, чем хромосомных нарушений, так как кроме хромосомных перестроек происходят точковые мутации — изменения генов, структуры ДНК в том или ином месте молекулы и т. п. Вспомним, что у всех крупных человекообразных обезьян (орангутанг, горилла и шимпанзе) 48 пар хромосом, а у человека — 46. Иными словами, при переходе от человекообразных обезьян наблюдается уменьшение хромосом на две пары. Чем вызвано это уменьшение? Не исключено, что причина — слипание хромосом в результате облучения.