Игорь Николаевич Гудков
ОСНОВЫ ОБЩЕЙ
И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ
РАДИОБИОЛОГИИ
*** 1991 ***
|
ФPAГMEHT КНИГИ (...) Эффект радиационной стимуляции наблюдается не только при однократном облучении семян или растений, но и при хроническом, когда растение облучается на протяжении вегетационного периода. Так, американские исследователи из Брукхейвенской национальной лаборатории наблюдали в условиях гамма-поля стимуляцию роста растений львиного зева при мощности дозы 230— 285 Р/сут. Мощность дозы довольно высокая. Неудивительно, что при чуть большей — 330—400 Р/сут они отмечали угнетение роста.
Группа советских исследователей под руководством I. П. Бреславец при облучении растений кукурузы и гречихи в течение всего вегетатиционного периода наблюдали стимулирующий эффект при гораздо меньшей мощности излучения — всего 0,019—2,5 Р/сут. Если считать, что, как упоминалось в главе 2, мощность естественного радиационного фона в среднем составляет величину порядка 10 мкР/ч, т. е. 0,00024 Р/сут, то лишь увеличение его по меньшей мере в 150 раз может привести к стимуляции роста растений. Каковы же причины эффекта радиационной стимуляции у растений, почему под влиянием малых доз ионизирующей радиации их клетки быстрее делятся, обусловливая в последующем ускорение роста и развития растений? К сожалению, дать однозначный ответ на этот вопрос непросто. Радиобиологи, изучающие процесс радиационной стимуляции на молекулярно-биохимическом уровне, показали, что облучение растений приводит к активации многих процессов обмена: усиливается синтез нуклеиновых кислот, белков, многих гормонов, повышается активность некоторых ферментных систем, усиливается поступление в растения элементов питания, повышается интенсивность фотосинтетического фосфорилирова-ния и соответственно фотосинтеза и многих других. Но все это следствие. Что же первично? Эффект стимуляции отнюдь не является каким-то уникальным свойством ионизирующей радиации. И с помощью очень многих как физических, так и химических воздействий можно индуцировать определенную степень ускорения ростовых процессов. В растении существует очень чувствительный ко всякого рода факторам фитогормональный комплекс веществ-активаторов и ингибиторов роста, изменение содержания которых или изменение соотношения между которыми может приводить к стимуляции или торможению ростовых процессов. И влияние на рост растений связано в первую очередь с воздействием на этот комплекс. Ионизирующая радиация в этом отношении не является исключением. Доказано, что под влиянием стимулирующих доз в растениях увеличивается содержание фитогормонов-активаторов роста ауксинов, гиббереллинов и цитокининов, которые и индуцируют все последующие процессы, обусловливающие активацию метаболических процессов, приводящую в итоге к ускорению роста и развития растений. Усиление же активности фитогормональной системы является, по мнению А. М. Кузина, результатом неспецифической дерепрессии и активации под влиянием ионизирующей радиации определенной группы генов. В последние годы в радиобиологической литературе все чаще стал появляться новый термин «радиационный гормезис», которым обозначается ни что иное, как радиационная стимуляция. Акцентирование внимания в обозначении эффекта состояния гормональной системы (термин «гормезис» образован от слова «гормон») указывает на то, что именно изменениям в работе этого звена метаболизма под влиянием малых доз ионизирующей радиации отводится главная роль. Радиационная стимуляция животных. О стимулирующем действии ионизирующих излучений на животный организм можно судить по тем же критериям, что и при облучении растений, т. е. ускорению или усилению под влиянием облучения таких функций, как рост, развитие, продуктивность. Наиболее интересными следует считать достаточно многочисленные исследования по облучению в стимулирующих дозах куриных яиц, цыплят и кур. Показано, что облучение яиц до инкубации, в период инкубации, однократно или в течение всего периода инкубации в дозах от 1 до 5 Р приводит к заметному увеличению выводимости цыплят, уменьшению отхода цыплят в последующем, ускорению на 10—12 дней начала периода яйценоскости, увеличению яйценоскости в целом. Облучение цыплят в дозах до 0,25 Гр приводит к увеличению их выживаемости, ускорению процессов роста, полового созревания, начала яйцекладки. Облучение взрослых кур в дозе 5 Р, по данным некоторых исследователей, приводит к увеличению яйценоскости на 18 % (А. Д. Белов, В. В. Пак, 1983). Достоверных данных о радиационной стимуляции у млекопитающих немного. Показано, что хроническое об- лучение крыс при мощности дозы 0,2 рад/год приводит к достоверному повышению их плодовитости: количество родившихся крысят более чем в два раза превышало таковое в контрольной группе (А. В. Федоров, 1973). Наблюдали также ускорение роста, увеличение абсолютной массы тела и стимуляцию функции воспроизводства у мышей, получавших в течение всей жизни пищу, содержащую некоторое количество радиоактивных элементов (А. П. Ермолаева-Маковская и др., 1973). Более определенные результаты по стимуляции плодовитости под влиянием облучения в малых дозах получены в экспериментах со спермой рыб и икрой. На большом материале показана стимуляция развития эмбрионов пресноводной пеляди, культивируемой в условиях гамма-облучения: личинки наклевывались на 9—11 дней раньше, чем в контроле (Н. И. Машнева, С. Я. Сукальская, 1973). Мене изучен такой важный вопрос, как влияние стимулирующих доз на продолжительность жизни животных. Если у растений облучение в стимулирующих дозах, обусловливая ускорение процессов роста и развития и, как следствие, сокращение длительности периода вегетации (т. е. длительности жизни для однолетних растений), оказывается благом с хозяйственной точки зрения, то для животного организма здесь таится некая двойственность: сокращение продолжительности жизни — это в целом отрицательное явление, хотя в животноводстве и оно иногда может приобретать положительное значение, опять же, с хозяйственной точки зрения. Но, несомненно, стимуляция развития животного организма под влиянием малых доз может быть ответственна за более быстрое прохождение им жизненного цикла и преждевременное старение. Ускорение цикла развития под влиянием облучения в стимулирующих дозах было показано в опытах с мышами и дрозофилой. Но данных о сокращении жизни животных не имеется. Напротив, как это не парадоксально, есть сведения о ее продлении. Так, Е. Лоренц (1980), исследуя влияние различных доз хронического гамма-облучения на развитие мышей и морских свинок, показал, что их облучение при мощности дозы 0,11 рад/сут, начиная с одного месяца и до конца жизни, приводит к увеличению средней продолжительности жизни мышей с 703 до 761 дня, а свинок — с 1400 до 1457 дней. Л. Карлсон и др. (1957) установили, что хроническое гамма-облучение крыс при мощности дозы 0,8 Р/сут увеличивает продолжительность их жизни с 445 до 585 дней. Описано также увеличение длительности жизни дрозофилы при облучении взрослых особей в дозе 4,5 кР, мучного хрущика при хроническом облучении при мощности дозы 100 рад/сут, кишечнополостных при облучении в дозах от 0,5 до 200 кР. По всей вероятности, механизм стимулирующего действия малых доз ионизирующих излучений на организм животных на молекулярно-биохимическом уровне вряд ли может существенно отличаться от действия на растения. Следует лишь подчеркнуть, что роль специфических гормонов, индуцирующих запуск характерных метаболических процессов, которые обусловливают активацию развития, выполняют гормоны животных и в первую очередь, по всей вероятности, стероидные гормоны, контролирующие эти процессы. Радиационная стимуляция микроорганизмов. Имеются данные о том, что хроническое гамма-облучение кишечной палочки, аспергиллуса, азотобактера при мощности дозы 3—60 рад/ч стимулирует их рост и развитие. При остром облучении стимуляция проявляется при дозах порядка нескольких сотен и тысяч рад. Завершая раздел о радиационной стимуляции, следует отметить, что несмотря на имеющийся достаточно большой экспериментальный материал, доказывающий существование этого явления, далеко не все радиобиологи считают его достаточно очевидным. Некоторые, учитывая неудовлетворительную воспроизводимость результатов стимулирующего эффекта, отсутствие достаточно обоснованных научных механизмов, ставят под сомнение его существование, расценивая это явление как артефакт. Другие полагают, что при облучении в малых дозах не происходит прямого стимулирования, а наблюдаемые эффекты являются результатом определенных повреждений и последующей инициации процессов, имеющих компенсаторный характер. Буквально со дня открытия интерес к радиационной стимуляции систематически переживает подъемы и спады. В самые последние годы вновь отмечается очередная вспышка интереса к проблеме. Вместе с введением нового термина «радиационный гормезис» вновь появилось множество работ о влиянии малых доз ионизирующей радиации на ускорение роста, развития, увеличение массы различных органов у растений, на активизацию отдельных сторон метаболизма, активность различных систем у животных и другие. К сожалению, глубоких работ, объясняющих причины «герметического» эффекта, по-прежнему нет. 3.1.2. Морфологические изменения Говоря о морфологических изменениях организма под влиянием ионизирующих излучений, следует исключить явления, связанные с изменением его общих размеров и влиянием на темпы развития. В данном случае следует понимать прежде всего отклонения от характерных признаков организма, отдельных его органов, анатомической структуры, которые принципиально отличают его от исходной родительской формы. Но признаки не наследуемые, а отклонения от нормы, уродства, химерность и другие, имеющие место лишь в поколении облученных организмов. Морфологические изменения растений. В изменении радиобиологических эффектов у растений важное место занимает описание разнообразных морфологических аномалий. В таблице 7 приведены данные о морфологических изменениях отдельных органов растений, возникающих при действии ионизирующей радиации. Появление подавляющего большинства из них объясняется возникновением в растениях химерности, являющейся следствием изменения схемы пространственного распределения клеток в облученных органах, например появления клеток с замедленной скоростью деления, с хромосомными аберрациями либо выпадением некоторых клеточных рядов вследствие гибели отдельных инициалей и других. Именно этими причинами можно объяснить изменение формы органа, сечения, скручиваемость, морщинистость, дихотомию, фасциации и другие отклонения от нормы. Такие растения со всеми основаниями можно назвать «радиационными химерами». И именно с помощью ионизирующей радиации были получены первые индуцированные химеры у растений. |
