Заключение

Итак, мы рассмотрели радиационную обстановку на нашей планете. Все живые организмы (и человек в том числе) постоянно находятся в радиационном поле малой интенсивности. Наше тело каждую секунду на протяжении всей жизни пронизывается высокоэнергетичными квантами γ-радиации, бомбардируется элементарными частицами больших энергий. Облученность нашего организма обусловлена космической радиацией, излучениями радионуклидов, рассеянных в окружающих нас породах, водах и атмосфере, радионуклидов, инкорпорированных в наши ткани и органы.

Облученность от естественных источников радиации увеличилась за последние десятилетия за счет использования авиатранспорта, испытаний ядерного оружия, ввода в строй многочисленных атомных электростанций, широкого использования рентгенодиагностики в медицине, использования радиоизотопов и электронных устройств в быту.

Дозы облучения, получаемые человеком от всех этих источников, невелики. Для сравнения вкладов различных источников в общую усредненную дозу для всего населения Земли они были сопоставлены с естественным фоном радиации, который был принят за 100 мрад/год. Результаты такого сопоставления приведены ниже.

Наибольший вклад в облученность человечества вносит медицинская диагностика, дающая около 20% естественного фона. Все ядерные испытания, проведенные до 1976 г., дают годичную облученность, более чем в два раза меньшую по сравнению с медицинской диагностикой. Еще на порядок меньше облученность от бытовых источников (светящиеся составы, керамика, телевизоры и др.), и только около одной десятой процента от естественного фона получим от работающих атомных электростанций.

Даже к 2000 г., когда атомная энергетика более чем на два порядка увеличит свою мощность, эти цифры не будут превышать вклада, который мы имеем на сегодняшний день от медицинской диагностики. Конечно, отдельные ограниченные группы населения, непосредственно работающие с источниками радиации, могут получить значительно большие дозы, но это уже вопросы профессиональной опасности, регламентируемые органами санитарного надзора.

По мере того как ученые все больше узнают свойства "невидимых лучей", постигают последствия их действия на живые организмы и на окружающую нас природу, осваивают возможности использования этих лучей в медицине, сельском хозяйстве и промышленности - все новые и новые увлекательные задачи и проблемы открываются их взору, становятся на повестку дня и ждут своего разрешения. Остановимся только на некоторых из них.

Исключительно большой практический интерес имеет проблема одновременного действия ионизирующей радиации и ряда других физических и химических факторов окружающей нас среды. Два аспекта этой проблемы особенно злободневны. Первый заключается в возможности уменьшить разрушающее действие радиации путем одновременного воздействия другого физического или химического фактора. Проблема защиты от вредного действия радиации - одна из самых актуальных проблем в наш атомный век.

Второй аспект возник сравнительно недавно, когда были сделаны наблюдения о значительном усилении - синергизме - радиобиологических эффектов при одновременном воздействии других факторов. Проблема синергизма оказалась весьма актуальной при оценке возможных последствий загрязнения окружающей нас среды и при использовании ионизирующей радиации в медицине и промышленности. Рассмотрим несколько примеров, поясняющих подходы к решению поставленных задач и перспективность работы в этих направлениях.

В главе 5 уже говорилось, что при облучении организма в тканях, клетках возникает множество свободных радикалов, действие которых на клеточные структуры и вызывает поражающий эффект радиации. Возникла мысль ввести перед облучением безвредные для организма вещества, активно реагирующие со свободными радикалами. Они будут перехватывать эти радикалы и не дадут им возможности подействовать на жизненно важные структуры клетки - осуществится защита. Подобные вещества так и назвали- " перехватчики радикалов". Имеется ряд веществ, защищающих по этому принципу. Радиобиологи давно установили, что присутствие кислорода усиливает действие облучения - так называемый кислородный эффект. Были предложены вещества, временно снижающие концентрацию кислорода в тканях организма, т. е. вызывающие гипоксию. Оказалось, что в состоянии гипоксии организм более устойчив к действию радиации.

Чем интенсивнее идут процессы обмена, чем быстрее делятся клетки в тканях, тем чувствительней они к вредному действию радиации. Биохимикам были известны вещества, снижающие процессы обмена, замедляющие деление клеток. Оказалось, что введение этих веществ перед облучением обеспечивает защитный эффект.

В клетках и тканях организма всегда присутствуют вещества, препятствующие окислению ненасыщенных жирных кислот, которые входят в структуру клеточных биомембран. Эти вещества так и называют - "антиоксиданты". При облучении организма резко усиливаются процессы окисления ненасыщенных жирных кислот. Природные антиоксиданты не справляются со своей задачей. Нарушается структура биомембран, их проницаемость, регуляторные свойства, что углубляет вредные последствия облучения. Введение дополнительного количества антиоксидантов перед облучением - еще один путь защиты.

Приведенные примеры наглядно показывают широкие возможности использования антагонизма в действии двух факторов для успешной защиты организмов от вредного действия радиации.

Не менее интересна в теоретическом и практическом аспекте проблема синергизма. О значении этой проблемы и о том внимании, которое уделяет ей мировая наука, можно судить хотя бы по последнему международному конгрессу по радиационным исследованиям, состоявшемуся в мае 1979 г. в Японии, на котором проблеме синергизма было посвящено наибольшее количество симпозиумов, секционных заседаний; она обсуждалась в наибольшем количестве докладов.

В центре внимания конгресса стояли вопросы возможности использовать явление синергизма для повышения эффективности радиационной терапии опухолей. Рентгеновские и γ-излучения уже давно используются в медицине для борьбы со злокачественными опухолями. Тонкий луч направляется на опухоль, он задерживает рост злокачественных клеток, разрушает их, на чем и основан терапевтический эффект. Чем больше доза, тем ярче эффект. Но врач не может увеличить дозу сверх некоторого предела, так как в этом случае начинают поражаться другие ткани больного. Как усилить воздействия на опухоль, не увеличивая дозу облучения?

Сравнительно недавно была открыта возможность использования для этой цели синергизма при одновременном действии радиации и тепла. Ученые обнаружили по ряду показателей, что ткань опухоли более чувствительна к повышению температуры (всего лишь на несколько градусов), чем нормальная ткань. Но только прогрев опухоли не давал лечебного эффекта. Однако, если одновременно с прогревом проводили лучевую терапию, то эффект значительно усиливался, проявлялось действие синергизма, что позволяло при умеренных дозах облучения получать хороший терапевтический эффект. Гипертермия при радиотерапии опухолей - еще один шаг вперед на этом трудном пути.

А вот пример использования синергизма совсем в другой области. Когда в жаркий летний день вы с удовольствием утоляете жажду стаканом фруктового сока, не приходит ли в голову мысль, а как сохраняется этот свежий сок без порчи, пока он дойдет от завода-изготовителя до потребителя?

Свежеприготовленный сок всегда содержит дрожжевые клетки и, постояв несколько дней, начинает бродить, что делает его непригодным к употреблению. Консервировать сок нагреванием до 100-110° С (обычный способ приготовления консервов) нельзя, так как это изменяет и обесценивает его свойства. Была предложена лучевая стерилизация. Однако, чтобы убить все дрожжевые организмы, потребовались очень высокие дозы облучения - до миллионов рад - что было и дорого и ухудшало качество сока. Решить вопрос удалось, используя явление синергизма - усиление эффекта при одновременном действии тепла и радиации. Только прогрев до 50° С не изменял его свойств, но зато повышал радиочувствительность дрожжевых клеток. Облучение при этой температуре уже при дозах 200-300 крад приводило к стерилизации сока, после чего сок хранился в течение нескольких месяцев, не теряя свойств натурального сведшего напитка.

Еще один пример, где синергизм помог бы разрешить большие хозяйственно важные проблемы. Имеется в виду задача обеззараживания отходов больших животноводческих хозяйств. Это сложная проблема, если учесть, что только одно крупное хозяйство (на 100 тыс. голов) дает ежедневно около 3000 т отходов. Были предложены химические и радиационные методы обеззараживания. Однако и те и другие оказались нерентабельными из-за необходимости использовать большие количества химикатов для получения высоких доз облучения. Используя явление синергизма и здесь удалось наметить пути решения вопроса. Значительное усиление эффекта при одновременном действии химиката и радиации позволило резко снизить мощность и дозу облучения при затрате небольших количеств химикатов. В настоящее время этот метод проходит производственную проверку в одном из хозяйств Сибири.

Явление синергизма привлекает все большее внимание гигиенистов в связи с проблемой загрязнения окружающей среды. Мы подробно рассмотрели влияние малых доз ионизирующей радиации в окружающем нас мире, их небольшие изменения в будущем, лежащие в пределах колебания естественного фона. Проблема синергизма ставит новые вопросы.

Все живое на Земле подвержено влиянию множества физических и химических факторов, которые действуют одновременно с радиацией. Каковы будут последствия одновременного действия ионизирующей радиации и радиоволн различных диапазонов, ультрафиолетовых и инфракрасных излучений? Как будет влиять радиация в жарком климате на экваторе и при низких температурах Крайнего Севера? Будет ли проявляться синергизм в мутагенном действии радиации при одновременном воздействии химических мутагенов, с каждым днем все более загрязняющих окружающую нас среду? Как скажется действие малых доз радиации в условиях крупных промышленных городов, в которых воздух загрязнен выхлопными газами автомобилей, окислами азота и серы химических заводов?

Сейчас нет данных для исчерпывающего ответа на подобные вопросы, по все, что мы знаем о явлении синергизма заставляет со всей серьезностью отнестись к ним и развернуть исследования в этом направлении.

Проблемы малых доз радиации, которые рассмотрены в книге, открывают перед рядом научных дисциплин новые области исследования. При исследовании поражающего действия больших доз радиации в центре внимания молекулярной радиобиологии были процессы, возникающие в облученном клеточном ядре, в хромосомах и ДНК. По мере снижения дозы облучения резко падала вероятность поражения ядерных структур. При малых дозах радиации вероятность поражения столь мала, что уже не играет решающей роли, и на первый план выступают биомембраны клетки, изменяющие свои регуляторные свойства под влиянием очень слабых воздействий.

Перед молекулярными радиобиологами возникают новые задачи - глубине изучить влияние малых доз радиации на регуляторные свойства биомембран, на клеточные взаимодействия, осуществляемые через мембраны, на регуляторные процессы в целом организме.

Перед радиоэкологами встают увлекательные задачи дать научно обоснованный прогноз эволюции биоценозов, составленных из многих видов организмов с весьма различной радиочувствительностью в условиях изменения естественного, веками существовавшего в нем уровня радиации. Перед космической радиобиологией возникают задачи прогнозирования существования биосистем в кораблях при дальних космических полетах или в будущих поселениях на Луне или других планетах - в условиях повышенных фонов космической радиации, в условиях солнечных вспышек, с необычным вкладом тяжелых космических частиц большой энергии.

Крайне интересны радиоэкологические исследования миграции радионуклидов из почвы в растения, из растений в организмы животных и человека. Была обнаружена значительная концентрация радионуклидов в некоторых организмах. Планктон, например, поглощает многие радионуклиды из вод морей и океанов, поэтому их содержание в этих микроорганизмах в сотни, а иногда и в тысячу раз выше, чем в окружающей воде. Планктон же служит пищей рыбам, которые идут в пищу человека. Так, по пищевым цепочкам распространяются радионуклиды в природных условиях.

Представляет ицтерес определение содержания тех или иных радионуклидов в отдельных видах растений, животных и морских организмов, идущих в пищу человека; исследование миграции радионуклидов в различных биоценозах - в естественных условиях и после вмешательства человека в эти условия.

В условиях постоянного действия малых доз радиации возникала и эволюционировала жизнь на нашей планете. Исследование роли ионизирующей радиации в глобальных процессах только начато в отдельных поисковых работах и заслуживает более глубокого исследования на базе новых данных радиобиологии.

Предстоит глубине изучить роль ионизирующей радиации в предбиотический период в синтезе первичных белков, нуклеиновых кислот и других веществ, на базе которых возникли простейшие организмы, роль ионизирующей радиации в возникновении мутаций, в изменчивости живых организмов в процессе эволюции. Нельзя забывать, что за миллиарды лет существования Земли радиационный фон на ней мог резко изменяться, достигая больших величии в случае вспышек новых звезд в пределах нашей галактики. Несомненно, такие колебания облученности земного шара влекли за собой массовое вымирание радиочувствительных организмов и безудержное размножение и расселение по планете радиустойчивых.

Эпидемиологические и сравнительно-биологические исследования населения, животных, растений и микроорганизмов в районах с повышенным фоном естественной радиоактивности несомненно должны быть расширены. Они обогащают наши знания о результатах длительного действия малых доз ионизирующей радиации на биосферу.

Сейчас такие исследования начаты в Бразилии, успешно проводятся в Индии, в штате Керала, где естественная радиоактивность в сотни раз превосходит средние величины. Результаты этих исследований значительно расширят наши знания в этой области.

Решение вопроса о приспособлении организмов к повышенным уровням облучения, о стимулирующих, благоприятных влияниях малых доз радиации на существование популяций представляет огромный интерес, так же как и установление минимальных уровней, угнетающих, снижающих жизненные показатели популяций.

Все это - увлекательные и важные задачи для научного поиска и постановки новых экспериментов, для раздумий и размышлений. Это задачи, которые призваны решать отряды молодых ученых, заинтересовавшихся областью "невидимых лучей вокруг нас" - областью, исследуемой радиобиологией. Решение этих задач очень важно для всего человечества в настоящем и будущем.