действующего фактора. Мы не ощущаем действия ядерной радиации — не видим, не слышим, не чувствуем ее. Человек может получить смертельную дозу облучения и не знать об этом. Некоторое чувство дискомфорта и легкие признаки недомогания в первые часы быстро проходят, и несколько дней человек ощущает себя здоровым. Но процессы, возникшие во время облучения, развиваются, и через различное время, в зависимости от дозы облучения, начинается лучевая болезнь, угрожающая жизни. Это первое коварное свойство ядер — ной радиации — действие исподтишка. При достаточно больших дозах смерть может наступить через 7, 13, 30 дней после облучения.
Если доза облучения была ниже смертельной, то лучевая болезнь проходит, наступает выздоровление. Но скрытые последствия облучения остаются: сокращаются сроки жизни, увеличивается вероятность заболевания раком, катарактой, снижается сопротивляемость инфекционным заболеваниям. Способность вызвать отдаленные последствия — второе коварное свойство ядерной радиации.
Одно из наиболее опасных свойств ядерной радиации заключается в ее способности глубоко проникать в облучаемую ткань: γ-лучи радиоактивных элементов, нейтроны, протоны больших энергий легко пронизывают тело животного, его внутренние органы. При общем облучении поражается не только вся поверхность тела, но одновременно и печень, кишечник, костная ткань с заключенным в ней костным мозгом, центральная нервная система, все ткани и жидкости организма. Поэтому общее облучение гораздо опаснее локального, когда облучают часть организма, какой-то его орган.
Еще одно коварное свойство ионизирующей радиации — это суммарное, кумулятивное действие на организм. Поясним кумулятивное действие ядерной радиации на конкретном примере. Доза в 800 рад смертельна для многих животных, например для крыс. Если этих животных облучить в дозе 200 рад, то появляется лишь легкое, быстро проходящее недомогание. Если спустя некоторое время их снова облучить в такой же дозе, недомогание будет более значительным. Облучение в третий, четвертый раз в той же дозе может уже вызвать у ряда животных лучевую болезнь и гибель.
Каждая доза облучения оставляет глубокий след в организме, их действия суммируются. При достижении определенного предела (более высокого по сравнению с одноразовой дозой) проявляется суммарный эффект. Кумулятивное действие оказывается особенно сильным при попадании в организм радиоактивных веществ, отлагающихся в определенных тканях. Такие радиоактивные вещества, присутствуя в организме (в небольшом количестве) изо дня в день в течение длительного срока, облучают близлежащие клетки и ткани. Это так называемое инкорпорированное хроническое облучение. Под его влиянием происходит перерождение нормальных клеток в злокачественные, возникновение лейкемии.
В 1925 г. советские ученые Г. А. Надсон и Г. С. Филиппов впервые в мире обнаружили мутагенное действие ионизирующей радиации на низших организмах. В 1927 г. в США это открытие было подтверждено на насекомых, а в 1928 г. на растениях.
Известно, что гигантские молекулы ДНК хранят в своей структуре в закодированном виде всю информацию, нужную для развития организма данного вида. В процессе эволюции для сохранения вида в организме выработалась сложная система защиты этих макромолекул, обеспечивающая точное воспроизведение структуры ДНК при каждом делении клетки и надежную сохранность информации в молекулах ДНК. Но при облучении элементарные частицы ионизирующей радиации, глубоко проникая в организм, как бы бомбардируют молекулы ДНК. Они нарушают структуру ДНК, вызывают перестройку кода, в результате чего наступают изменения в потомстве, появляются новые признаки, исчезают или видоизменяются ранее существовавшие. Так как мутанты содержат видоизмененную ДНК, то новые их свойства наследуются, передаются потомству.
В сложном организме человека мутации, возникающие в клетках тела эмбриона (соматические мутации), могут приводить к аномалиям развития, рождению уродов. В клетках взрослого человека мутации повышают вероятность злокачественного перерождения. Возникновение мутаций в зародышевых клетках (гонадах) ведет к увеличению вероятности появления детей с наследственными заболеваниями, умственной недостаточностью, различными уродствами развития, макро- и микроэнцефалией, болезнью Дауна и многими другими.
Одна из самых удивительных особенностей действия ядерной радиации заключается в том, что радиационный эффект возникает при ничтожных количествах энергии, поглощенных облучаемым организмом. Доза облучения в 1000 рад (крад) эквивалентна тепловой энергии, способной повысить температуру тела человека лишь на тысячную долю градуса. Когда мы выпиваем стакан горячего чая, то вводим в организм энергию в виде тепла, примерно равную 1 крад. А доза в 1 крад ионизирующих излучений смертельна для большинства млекопитающих, включая и человека.
Чем объясняется чувствительность живого организма к действию ионизирующей радиации? Почему, казалось бы, ничтожно малые количества энергии, привнесенные этим видом излучения, способны резко изменить ход жизненных процессов вплоть до гибели организма? Ответить на этот вопрос не легко. Он еще более усложняется, если принять во внимание, что различные организмы по-разному реагируют на одинаковые дозы ионизирующей радиации. Действительно, радиобиологи уже давно установили, что в мире живых существ радиочувствительность варьирует в широких пределах.
Что же известно в наше время о радиочувствительности организмов? Какие закономерности выявлены? Чтобы ответить на эти вопросы, надо прежде всего обратить внимание на то, что радиационные эффекты проявляются по-разному в зависимости от дозы. Как оценить радиочувствительность организма? По какому критерию?
Легко наблюдаемый критерий — гибель организма. Но и тут не все обстоит просто. Гибель не наступает тотчас после облучения (за исключением очень больших доз облучения). Следовательно, в эксперименте, наблюдая радиочувствительность, надо обусловить какой-то срок, когда процессы, вызванные облучением, приведут к видимому эффекту — гибели организма. Для млекопитающих обычен срок в 30 дней. Однако трудности в определении радиочувствительности этим не ограничиваются. Приведем обычный радиобиологический эксперимент.
Если популяцию мышей одинаковой линии облучить равномерно дозой в 400 рад, то за 30 дней наблюдения часть животных погибнет, часть выживет. Если увеличить дозу облучения до 600 рад, погибнет около 50 % всей популяции, а 50 % выживет. Доза в 700 рад будет смертельной уже для 70–80 % популяции. При дозе в 1000 рад погибнут все животные. Этот пример ясно показывает, что радиационный эффект (в данном случае гибель) — явление вероятностное. Вероятность его наступления возрастает с увеличением дозы. Обычно для характеристики радиочувствительности пользуются той дозой, которая вызывает гибель половины популяции — ЛД50 (летальная доза для 50 % популяции). Для млекопитающих пользуются величиной ЛД50/5о, т. е. летальной дозой, при которой гибнет 50 % популяции за 30 дней.
Еще сложнее сравнивать по радиочувствительности представителей живого мира, стоящих на различных ступенях эволюции, имеющих неодинаковые циклы развития, специфику обмена и по-разному реагирующих на облучение.
На рис. 4 представлены пределы радиочувствительности различных классов живых организмов. Чем выше на эволюционной лестнице стоят организмы, чем сложнее их организация, тем они радиочувствительнее и тем более узкие диапазоны радиочувствительности у отдельных представителей данного класса.
Рис. 4. Радиочувствительность различных организмов
