Файл: Рачинский, В. В. Курс основ атомной техники в сельском хозяйстве учебное пособие.pdf

легко учитываемым показателем является смерть организма. Поэтому обычно радиоустойчивость организма характеризуют величиной дозы излучения, при которой происходит его ги­ бель— это есть летальная доза (ЛД). Часто радиоустойчи­ вость организмов оценивают посредством дозы, при которой наступает смерть 50% взятых для испытания особей в течение 30 дней наблюдения — это так называемая доза ЛД^. Возмож­

ны и другие оценки радиоустойчивости организмов. Любая оценка, конечно, условна. Существенное значение имеет воз­ раст организма, во время которого проводится радиобиологи­ ческое исследование, а также его пол. Многочисленные иссле­ дования показывают, что радиоустойчивость зависит от физио­ логического состояния организма и статистический разброс в радиоустойчивости организмов данного вида, данного пола и данного возраста может быть весьма значительным-— как пра­ вило, в пределах целого порядка (табл. 4.1).

Причины различной радиоустойчивости организмов пока не выяснены. Предполагается, что существенное значение имеет содержание в организме веществ, обладающих защитным дей­ ствием. О таких защитных веществах уже говорилось выше. Так как действие радиации на субстрат живых клеток имеет преимущественно косвенный характер (радиолиз воды, обра­ зование свободных радикалов и т. п.), наличие в клетке акцеп­ торов свободных радикалов, выводящих их из дальнейших цепных химических реакций, должно уменьшать. биологическое действие радиации.

Можно отметить лишь общую тенденцию, касающуюся за­ висимости радиоустойчивости от степени организации организ­ мов: чем выше степень биологической организации живых ор­ ганизмов, тем меньше их радиоустойчивость. Крайними члена­ ми биологической систематизации являются микроорганизмы и человек. Некоторые виды микроорганизмов способны выдер­ живать облучение в дозах 106— 107 рад, тогда как для челове­ ка доза в 300—400 рад является летальной. Очень близка к человеку по радиоустойчивости собака.

Опыты показали, что действие излучения на живые орга­ низмы во многом подобно действию других внешних физиче­ ских и химических агентов. В частности, например, действие радиации подчиняется общефизиологической закономерности, характеризующей зависимость физиологического эффекта от дозы: малые дозы стимулируют физиологические функции жи­ вого организма, а большие — угнетают.

Если в качестве меры физиологического эффекта взять отклонение от нормы какого-либо количественного физиологи­ ческого показателя, то указанную закономерность можно схе­

124

(метод предпосевного облучения семян). Облучение семян ряда культур в относительно небольших дозах (порядка 500—- 1000 рад) ускоряет созревание последних, увеличивает массу сельскохозяйственного продукта. Наблюдаются положительные изменения в накоплении в растениях таких ценных веществ, как белки, жиры, витамины и др. В рассмотренных случаях радиостимуляционный эффект имеет интегральный, статистиче­ ский характер. Он проявляется как результат накопления стимуляционных эффектов многих биологических объектов.

Наблюдаются также такие явления, характерные для раз­ дражимых систем, как смена состояния возбуждения и тормо-

Т а б л и ц а 4. 1

Радиоустойчивость некоторых организмов

125

жения. Например, Н. М. Сисакян обнаружил, что рентгеновское

а через сутки тормозит, угнетает. Возможен и обратный физио­ логический эффект: на облучение живой организм отвечает реакцией торможения физиологических функций, а затем тор­ можение сменяется возбуждением. Живой организм может возвратиться в нормальное состояние через прохождение одной

фазы возбуждения и одной фазы торможения (две фазы) или через прохождение нескольких фаз возбуждения и торможения (многофазный процесс восстановления). Такие пострадиацион­ ные явления наблюдаются только при облучении в относитель­ но небольших дозах, при которых возможны эффекты постра­ диационного восстановления нормального функционирования организма. Однако существуют такие критические дозы, кото­ рые организм не может «пережить» — наступает полное расстрой­ ство его функциональной деятельности, развивается так назы­ ваемая лучевая болезнь.

Есть еще одна физиологическая особенность явлений стиму­ ляции и ингибирования при облучении. Дело в том, что если радиоингибцрование — всегда воспроизводимый физиологиче­ ский эффект, то радиостимуляция — более «капризное» явление, оно не всегда наблюдается и не всегда воспроизводится. При­ чины этого еще не ясны. Предполагается, что радиостимуляционные эффекты могут быть столь незначительными, что они прак­ тически не наблюдаются (в пределах погрешности измерений или в пределах чувствительности методов регистрации).

126

Кроме того, живой организм как реактивная, раздражимая система, постоянно подвержен действию других внешних фак­ торов, часто не контролируемых, которые могут оказать, более сильное, чем облучение, воздействие на живой организм

итем самым «затемнить» действие ионизирующих излучений. При рассмотрении физиологического действия радиации

следует различать два случая облучения: общее (тотальное) облучение живого организма и местное (локальное) облучение отдельных его органов и тканей.

Исследование локальных облучений различных органов растений и животных показало, что органы и ткани обладают разной радиоустойчивостью. Обычно в качестве критерия, покоторому определяют радиоустойчивость органов и тканей, бе­ рут появление морфологических изменений в тканях и органах. Например, на основании исследований установлен следующий ряд морфологической радиоустойчивости различных органов млекопитающих: нервная ткань>хрящевая и костная ткань> мышечная ткань>соединительная ткань>щитовидная желе-

этот ряд может измениться. Например, имеются данные о ма­ лой радиоустойчивости (высокой радиочувствительности) нерв­ ной системы с точки зрения ее физиологической актив­ ности.

Если учитывать не только морфологические, но и физиоло­ гические и генетические изменения в органах и тканях, то в общем менее радиоустойчивыми органами являются половые, лимфатические железы, кроветворные органы, более радио­ устойчивыми — мышечная ткань, легкие и печень, промежуточ­ ное положение занимает кожа.

Зависимость радиоустойчивости от возраста обычно связы­ вают с митотической активностью тканей и способностью их к пострадиационному восстановлению. Так, молодые организмы (ранний возраст) более радиочувствительны вследствие боль­ шой скорости деления клеток. Высокая радиочувствительность старых органов связана с ухудшением пострадиационных вос­ становительных свойств старых клеток, старых тканей и орга­ нов. Действие ионизирующих излучений на многоклеточные организмы, подобное действию излучения на отдельные клетки, зависит также от вида излучения, его физических характери­ стик, от внешних условий облучения (температуры, содержания кислорода, питания и т. п.). Например, при одной и той же поглощенной дозе биологическое действие у и a-излучений нео­ динаково. Поражающее действие a-излучения сильнее, чем у-излучения.

Понижение температуры ведет к уменьшению радиобиоло­ гического эффекта.

127

Присутствие кислорода усиливает действие ионизирующих излучений. Улучшение питания организма обусловливает боль­ шую радиоустойчивость организма. Существенное значение имеет распределение дозы облучения во времени. Одну и ту же дозу можно дать организму или за короткое время — боль­ шая мощность дозы излучения, «ударное» облучение («лучевой удар»), или распределить ее на длительный период — малая мощность дозы излучения (хроническое облучение).

Исследования показывают, что чем меньше мощность дозы излучения или чем больше заданная доза «растянута» во вре­ мени (непрерывно или дробно), тем больше вероятность вос­ становления нарушений в организме и тем меньше поражаю­ щее действие излучения.

§ 4. ГЕНЕТИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИЗЛУЧЕНИЙ *

Первые сообщения о влиянии ионизирующих излучений на наследственность относятся к 1903— 1925 гг. Наиболее убеди­ тельные доказательства генетического действия излучений получили в 1925 г. советские ученые Г. А. Надсон и Г. С. Фи­ липпов в опытах по рентгеновскому облучению дрожжей, а также Мёллер в 1927 г. в опытах по облучению плодовой мушки (дрозофилы).

В настоящее время имеется достаточно доказательств, что наблюдающееся генетическое действие излучений связано с прямым или косвенным повреждением наследственного аппара­

та хромосом— ■молекулярной и надмолекулярной структур

днк.

Структурные изменения в хромосомах, вызванные воздей­ ствием ионизирующих излучений и приводящие к появлению новых биологических форм в процессе размножения клеток или организмов, получили название радиомутаций.

При рассмотрении мутагенного действия ионизирующих излучений следует различать: 1) действие радиации на сома­ тические клетки, размножающиеся путем автономного деле­ ния-митоза; 2) действие радиации на половые клетки, испы­ тывающие деление после процесса оплодотворения.

В первом случае возникающие радиомутации называются

соматическими, во втором — гаметическими. Гаметические му­ тации, обусловленные структурными изменениями в хромосомах половых клеток, приводят к появлению новых биологических форм у нового поколения.

У растений и животных могут возникнуть соматические му­ тации в тканях облучаемого растения или животного — появле­ ние в различных органах видоизмененных клеток. Если при

* П р е д п о л а га е т ся , ч то у ч а щ и е ся зн а к ом ы с о с н о в а м и о б щ е й и м о л е к у ­ л я р н ой генети ки .

128