Вилен Барабой - Солнечный луч

У человека среди микроорганизмов наряду с друзьями немало и врагов. Ультрафиолетовые лучи — одно из самых мощных орудий борьбы с вредными микробами. В ртутных лампах низкого давления, носящих название бактерицидных (серия БУВ), на долю излучения с длиной волны 2537 А, обладающего максимальным бактерицидным эффектом, приходится больше 85% светового потока. Эти лампы чаще всего применяют для уничтожения микроорганизмов.

...Идет операция. Хирурги в стерильных халатах, шапочках и масках склонились над больным. Края раны закрыты стерильной простыней, обработаны йодом. Руки хирургов надежно упрятаны под тонкими резиновыми перчатками. Казалось бы, все сделано для того, чтобы уберечь операционную рану от заражения микробами. И все же гнойные осложнения иногда бывают после самой тщательной медицинской подготовки. Источником заражения является воздух. Для дезинфекции воздуха отличный эффект дают бактерицидные лампы. При их использовании число осложнений уменьшается в 5—10 раз.

Сейчас бактерицидными лампами оборудованы многие операционные, перевязочные, больничные палаты, ясли и детские сады. Это очень полезное нововведение. Только нужно помнить, что бактерицидные лучи вредны для кожи и прежде всего для глаз. Поэтому лампы следует включать либо тогда, когда в помещении нет людей, либо направлять их свет вверх и в стороны, но не вниз, избегая при этом и отражения от потолка и стен.

Бактерицидные свойства ультрафиолетовых лучей используются при дезинфекции игрушек, посуды, инструментов; с их помощью удлиняется срок хранения многих пищевых продуктов. Лучи обеззараживают питьевую воду (если она достаточно прозрачна), инактивируют вирусы при изготовлении вакцин.

Современная наука достигла больших успехов в изучении проблемы наследственности. Доказана решающая роль нуклеиновых кислот, а также белков в накоплении, хранении, передаче наследственной информации от родителей к детям. Но нуклеиновые кислоты и белки легко поглощают фотоны ультрафиолетового света. Вызывая изменения структуры биополимеров, их частичную денатурацию, эти лучи могут вносить изменения в наследственную информацию. Если облучению подверглись половые клетки организма, то изменения, вызванные ультрафиолетовыми лучами в молекулах нуклеиновых кислот, будут свойственны всему организму, выросшему из этих клеток, и даже его потомкам. Стойкие, передающиеся по наследству изменения носят название мутаций, а вызывающий их агент называется мутагенным. Мутагенное действие ультрафиолетовых лучей было обнаружено в 1932—1934 гг. американским генетиком Е. Альтенбургом в опытах на мушках дрозофилах. Взрослые мушки, выросшие из облученных яиц, отличались от своих собратьев формой крыльев, цветом, размерами брюшка и т. п.

Появление мутаций при действии ультрафиолетовых лучей наблюдается у всех одноклеточных и простейших многоклеточных организмов, на семенах многих растений. Если облучать ультрафиолетовыми лучами бактерии, простейших, клеточные культуры, то относительно небольшие дозы облучения увеличивают частоту возникающих мутаций от 1 тыс. до 1 млн. раз. При больших дозах облучения почти все выживающие клетки оказываются носителями тех или иных наследственных повреждений. Однако малая проникающая способность ультрафиолетовых лучей ограничивает возможности их использования для получения мутаций. У большинства организмов, и прежде всего у млекопитающих, половые клетки расположены в теле так глубоко, что ультрафиолетовые лучи их не достигают. (Только более крупные и высокоэнергичные кванты рентгеновских и гамма-лучей обладают достаточной для этого проникающей способностью.) И все же мутагенная активность ультрафиолетового излучения находит практическое применение. Лучистые и плесневые грибки, микроскопически малые по величине, производят могучие лечебные препараты — антибиотики. В повышении «производительности труда» грибков надежным помощником служат ультрафиолетовые лучи. Среди потомства облученных и мутировавших грибков отбирают наиболее производительных, которых снова облучают, добиваясь в конце концов нужных результатов.

С. И. Алиханян с сотрудниками вывел новые расы грибков, которые изготовляют антибиотики (террамицин и эритромицин) в 5—10 раз больше, чем исходные образцы. А всего за время использования антибиотиков в медицине производительность грибков удалось повысить в тысячи раз, а стоимость производства — значительно снизить. Так мутагенные свойства ультрафиолетовых лучей используются для селекции одноклеточных организмов и некоторых растений.

Нарушения, вносимые квантами ультрафиолетовых лучей в структуру молекул ДНК, могут быть различны. Если происходит замена одного пиримидинового основания другим (например, тимина — цитозином или урацилом) или пурина — пурином (аденина — гуанином и наоборот), то такие ошибки — их называют транзициями — не нарушают конфигурации молекулы ДНК; обычно они не распознаются и не устраняются восстановительными системами клетки (о них идет речь в главе V). Другой тип мутации — трансверсии, в которых происходит замена пурина пиримидином и наоборот, довольно заметно искажают скелет молекулы и обычно устраняются раньше, чем клетка успевает передать ошибочную информацию потомкам. Наконец, третий тип мутаций — выпадение (делеция) или вставка одного или нескольких азотистых оснований.

Каковы возможные последствия мутаций рассмотренных типов? Так как триплет азотистых оснований в молекуле ДНК соответствует одной аминокислоте в структуре кодируемого белка, то замена одного азотистого основания другим в ДНК (мутации первого и второго типов) означает замену аминокислоты; это может отразиться на функции будущего белка в клетке и даже на течении определенных обменных реакций. Мутации третьего типа могут давать гораздо более серьезные последствия: выпадение или вставка основания изменяет весь шифр, так как сдвигается граница между триплетами, и структура кодируемого белка очень сильно искажается.

Мутации возникают и при поедании корма, облученного короткими ультрафиолетовыми лучами, в котором в результате облучения образуются, очевидно, химические мутагены.

Мутации, возникающие в клетках тела многоклеточных животных, не могут оказать влияния на наследственность всего организма или его потомков. Их влияние распространяется лишь на потомство самой облученной клетки. Но иногда, при каких-то невыясненных еще полностью условиях, перерождение клетки может зайти так далеко, что она превратится в раковую. Длительное воздействие солнечного света или ультрафиолетовых лучей искусственных источников в больших дозах вызывает образование злокачественных опухолей у подопытных животных (мышей, крыс) на участках кожи, не защищенных шерстью: на носу, ушах, хвосте. После облучения роговой слой кожи утолщается, и чтобы вызвать образование опухоли, нужно начинать с большой дозы лучей и постепенно ее увеличивать.