Николай Лучник - Невидимый современник

• Название: Невидимый современник
• Автор: Николай Лучник
• Издательство: Молодая гвардия
• Жанр: Биофизика
• Год: 1968

Угроза здоровью людей в связи с повышением уровня естественного радиоактивного фона…

Новые методы лечения рака и других тяжелых заболеваний…

Радиационная угроза в современных войнах…

Борьба с вредными насекомыми…

Наиболее эффективные методы диагностики в медицине…

Изучение тончайших процессов обмена веществ…

Так же как некогда пар и электричество, так теперь ионизирующие лучи стали неотъемлемой частью современной техники, науки, повседневной жизни.

О радиобиологии — науке, которая занимается всеми этими проблемами, рассказывает доктор биологических наук Н. Лучник, первая книга которого — «Почему я похож на папу» — получила широкое признание читателей.

---

Самая распространенная и самая понятная энергия — тепловая. Поэтому прежде всего посмотрим, на что годится тепло, которое мы получили бы, превратив в калории ту энергию, которую человек получит при заведомо смертельном облучении дозой в 1000 рентген. Сразу поставим себе задачу поскромнее. Не будем двигать паровозы или заставлять работать крупную теплоцентраль. Согреем чай. Увы, даже это невозможно. Энергия, которую мы получили, сможет поднять температуру стакана воды всего лишь на один градус! Маловато…

Но, может быть, превращение в тепло невыгодно? Хорошо, переведем ту же энергию в электричество. Причем, как и во всех прочих случаях, будем это делать «на бумаге», чисто теоретически, без учета потерь, которые совершенно неизбежны на практике. Итак, превращаем рентгены в киловатт-часы! Увы, мы не получим ни одного киловатт-часа. Наша энергия сможет питать слабенькую 25-свечовую лампочку в течение полуминуты.

Правда, живой организм не машина. Энергии, которые используются в живых клетках, несравненно меньше тех, что вращают роторы электромоторов. Хорошо, сделаем предпоследний расчет: определим, на какое время хватит нашей энергии, чтобы поддерживать жизнь человека (конечно, если полностью превратить ее в «полезную» энергию). Ответ: на шесть секунд.

И наконец самый последний расчет, поскольку, кто знает, может быть, лучистая энергия имеет какие-то особенности. Переведем энергию гамма-лучей в солнечную (причем будем учитывать не только видимые лучи, но и невидимые — ультрафиолетовые и инфракрасные). Представьте себе, что вы лежите на пляже и загораете. За какое время ваше тело получит энергию, эквивалентную 1000 рентген? Всего за две секунды. А иные любители лежат на солнце часами!

Итак, как ни рассчитывай, энергия получается мизерная. Мегатонны тротила, которым эквивалентен атомный взрыв, к делу не относятся. За счет этой энергии в непосредственной близости от эпицентра все стирается с лица земли.

Значит, дело в особенностях биологического действия ионизирующих лучей. Именно поэтому и существует радиобиология в виде отдельной науки. И одна из главных ее задач — объяснить, почему столь малые дозы ионизирующей радиации приводят к столь драматическим биологическим эффектам.

Давайте сравнивать

Чтобы убить человека (или мышь, или слона — любое млекопитающее), достаточно нескольких сотен рентген. Но ведь от стакана чая наш организм получает в несколько раз большее количество энергии.

А не так давно во многих журналах и даже в некоторых газетах появилось сообщение, что внутри атомного реактора живут бактерии. Живут и благоденствуют. Этот новый для науки вид получил название «Микрококкус радиодуранс», что значит радиоустойчивый.

Чувствительность к ионизирующим лучам очень различна. Отличаются друг от друга по чувствительности не только разные виды, но и разные органы, разные клетки одного и того же организма.

Еще в 1905 году два французских ученых сформулировали правило: клетка тем чувствительнее к облучению, чем выше ее способность к размножению, чем дольше она находится на стадии деления и чем меньше специализирована. Французов звали Бергонье и Трибондо. Часто их имена упоминали в радиобиологической литературе. Многие возводили правило в ранг закона и писали о «законе Бергонье и Трибондо». Другие находили исключения и говорили о «так называемом законе Бергонье и Трибондо», или о «пресловутом законе Бергонье и Трибондо».

Но правил без исключения не бывает. Есть они и у правила Бергонье и Трибондо. Однако прошло уже более полувека, и сейчас можно этому правилу (а ежели хотите — закону) дать объективную оценку. Много делалось попыток найти общие закономерности изменения радиочувствительности. Некоторые правила оказались справедливыми, о многих забыли, потому что они вполне стоили этого, но правило Бергонье и Трибондо остается в силе.

Действительно, посмотрим, как отличаются по радиочувствительности разные клетки человека. Если мы попытаемся расположить ткани и органы человека в порядке возрастания их чувствительности к облучению, то получим следующий ряд:

Нервная ткань

Хрящевая и костная ткань

Мышечная ткань

Соединительная ткань и сосуды

Щитовидная железа

Пищеварительные железы

Легкие

Сердечная оболочка

Эпидермис (то есть кожные покровы)

Потовые и сальные железы

Волосяные сосочки

Слюнные железы

Слизистые оболочки

Яичники, семенники

Лимфоидная ткань, костный мозг, зобная железа.

Бросается в глаза, что в начале списка стоят ткани, взрослые клетки у которых вообще не делятся, в конце — с особенно быстро делящимися клетками. Вначале стоят более специализированные ткани, в конце — менее специализированные.

Рассмотрение списка делает понятной картину, которую мы наблюдали в опыте по изучению лучевой болезни. Наиболее чувствительны кроветворные органы; и действительно, их поражение оказывается самым важным при действии небольших доз. Очень чувствительны также половые железы и зобная железа. Но их поражение не может вызвать смерти или даже существенно изменить общее состояние организма. Дальше идут слизистые оболочки. И при несколько более высоких дозах решающее значение приобретает как раз поражение слизистых оболочек тонкого кишечника. И так далее.

Разная чувствительность клеток имеет большое практическое значение. Ведь применение радиации для лечения злокачественных опухолей на том и основано, что раковые клетки относятся к числу радиочувствительных. Впрочем, это и следовало ожидать на основании правила Бергонье — Трибондо. Эти клетки характеризуются повышенной способностью к размножению и слабой степенью специализации.

Еще большие различия в радиочувствительности обнаружатся, если сравнивать не разные клетки одного и того же организма, а разные организмы. Ученые ставили опыты со многими сотнями, если не тысячами, разных видов животных, растений и микроорганизмов. Вот некоторые примеры среднелетальных доз:

Вирус табачной мозаики 250 000 рентген

Бактериофаг кишечной палочки 420 000

Бактериальные споры 120 000

Кишечная бактерия 7500

Хлорелла (водоросль) 18 000

Дрожжевые грибки 30 000

Кукуруза 4000

Очиток 75 000

Традесканция 750

Амеба 100 000

Инфузория 35 000

Улитка 20 000

Плодовая мушка, взрослая 95 000

Плодовая мушка, личинки 130

Плодовая мушка, яйца 150

Золотая рыбка 670

Лягушка 700

Черепаха 1500

Змея 82 000

Курица 1000

Мышь 600

Собака 300

Обезьяна 500

Интересный перечень, не правда ли? Прежде всего ясно видно, что смертельные дозы для разных организмов варьируют в исключительно широких пределах: от сотни рентген почти до миллиона! Можно заметить также, что чем сложнее организм, тем, как правило, он оказывается более чувствительным. Но это лишь тенденция, не больше. Так, среди высших растений мы находим очень устойчивый очиток, способный выдержать бóльшие дозы, чем бактерия, и традесканцию, которая по чувствительности стоит рядом с млекопитающими.

Кроме того, нужно обратить внимание на сильную зависимость чувствительности от стадии развития. Споры значительно устойчивее самих бактерий, а яйца насекомых, наоборот, гораздо чувствительнее взрослых особей. Это отнюдь не противоречие. Ведь яйца насекомых — стадия, где происходит очень быстрое размножение клеток, а спора — состояние глубокого покоя.

Может вызвать удивление, что в таблице нет человека. Но он не составляет исключения среди прочих млекопитающих. Да и для него смертельная доза известна не особенно точно. Если человек случайно подвергался смертельному облучению и даже была довольно точно известна доза, никто не смотрел, когда больной скончается, а делалось все возможное, чтобы спасти ему жизнь. Обычно считают, что среднелетальная доза для человека — около 500 рентген.

Столь большие различия в радиочувствительности разных организмов, органов, стадий развития требуют своего объяснения. И причины резкой радиочувствительности — второй из основных вопросов радиобиологии, на которые должна дать ответ теория. Он очень важен и с практической стороны. Ведь если бы удалось по своему желанию изменять радиочувствительность живых организмов и их клеток в той же степени, как это имеет место в природе, это значило бы, с одной стороны, сильное уменьшение опасности радиации для человека, с другой — почти фантастические успехи в борьбе с некоторыми заболеваниями…

Сорок сороков

Итак, нужно найти ответ на два вопроса: почему при облучении живых организмов столь малые количества энергии дают столь большой эффект и почему чувствительность живых клеток к облучению может так сильно варьировать? Казалось бы, естественный путь для поисков ответа на оба вопроса состоит в изучении биохимических и физиологических процессов в облученных организмах. Исследуя их, найдем изменения, вызванные радиацией, и задача тем самым будет решена. Увы, все не так просто, как может показаться на первый взгляд.