5. РАДІОЧУТЛИВІСТЬ РОСЛИН, ТВАРИН ТА ІНШИХ ОРГАНІЗМІВ

9. Особливості дії на живі організми малих доз іонізуючих випромінювань

При формулюванні на початку розділу поняття „радіочутливість” підкреслювалось, що під ним слід розуміти здатність організму ре­агувати на мінімальні дози випромінювань. Але яку ж дозу можна назвати мінімальною? Якщо говорити про стимулюючий ефект, то, як свідчать дані для насіння гороху вона складає 3–5 Гр, а для насіння кукурудзи, помідору, досягає 10 Гр. Дія проростків го­роху стимулююча доза більш як на порядок нижча, ніж для насіння – 0,35–0,5 Гр. А для проростків бобів вона ще менша – 0,15–0,2 Гр. Таким чином, поняття "малої дози", або мінімальної, яка здатна викликати певний чи будь-який радіобіологічний ефект, відносне і залежить від радіочутливості організму.

Чисельними дослідженнями на тваринах також було показано, що дози порядку 0,01–0,3 Гр, тобто зіставимі з останніми, не викликають якихось видимих пошкоджень в організмі, а сприяють активізації багатьох функцій (збільшен­ня виводимості курчат при опроміненні яєць, прискорення росту і розвитку, підвищення їх плодю­чості). Більш того, є дані, згадувані у розділі 6, що малі дози сприяють збільшенню тривалості життя тварин. Чи мож­на на основі цього зробити висновок, що коли великі дози іонізую­чих випромінювань шкідливі для всього живого на Землі, то малі не тільки не шкідливі, але при певних умовах можуть виявитися корис­ними? Питання це далеко не риторичне, воно цілком правомірне. Але дати на нього однозначну відповідь не просто.

Дійсно, існує точка зору, що все живе на Землі сформувалось в умовах підвищених в порівнянні з теперішніми доз іонізуючих ви­промінювань, і що радіація була одним з основних двигунів еволюції, яка породила таке велике різноманіття видів живих організмів. Але чи можна на основі цього вважати, що так звані „малі дози", тобто ті, які ненабагато перевищують рівень природного радіаційного фону, можуть проявляти позитивну дію на живі організми? Факти суперечливі.

Так, навіть при дозах, що спричиняють до стимулюючого ефекту у рослин при γ-опроміненні насіння, кількість аберацій хромосом в клітинах їх меристем збільшується в декілька разів. Не викликає сумніву, що і в генеративних органах при цих дозах кількість мутацій повинна збільшуватися. Якщо говорити тільки про сільськогосподарські  рослини і сільськогосподарських тварин, які опромінюють з метою збільшення продуктивності, то це не має великого значення. Тим більше, це існуюча система періодичного оновлювання насіннєвого матеріалу і племінного стада практично виключає поширен­ня індукованих мутантів.

Але поява мутацій в статевих клітинах людини при "малих дозах” несе загрозу виникнення в наступних поколіннях (як вже відмічалось, аж до 20 покоління) генетичних порушень. Саме на подібні факти спирається концепція безпорогової дії іонізуючої радіації, яка стверджує, що немає нешкідливих доз, тобто якою б малою не бу­ла доза, пропорційно ній в організмі виникатимуть, чи можуть виникати, зміни, в тому числі і спадкові.

Проте, відомі дані і іншого роду. Деякими авторами показано, що є все-таки "дуже малі дози”, при яких рівень мутацій навіть знижується у порівнянні з вихідним. Так, за даними Х. Старла (1982) для клітин ссав­ців це доза до 0,02 Гр. При дозі 0,05 Гр він уже відмічав підви­щення рівня аберацій хромосом в лімфоцитах крові в порівнянні з нормою. За даними Ю.О. Митрофанова (1987) доза, що знижує рівень аберацій хромосом у рослин скереди, складає величину порядку 0,05–0,1 Гр.

Ці автори схильні пояснювати зниження кількості мутацій в клітинах індукцією "дуже малими дозами” випромінювань процесів молекулярної репарації ДНК, і саме можливість репараційного від­новлення ДНК, про яке буде детально говоритися далі, є голо­вним аргументом, який висувають противники конце­пції безпорогової дії випромінювань. Хоча, враховуючи  імовірнісний характер як радіаційного ураження, так і репараційного відновлення,  існування порогового значення дози, тобто такого, при якому пошкодження клітини можуть повністю лікві­дуватися, більшістю радіобіологів не визнається.

Відомі дані про те, що різні організми, в тому числі і росли­ни, опромінені не тільки у великих, але й у малих дозах іонізуючої радіації, в більші мірі піддані різним інфекційним захворюванням. Це свідчить про зниження їх іму­нітету і, зокрема, є однією з причин незадовільного відтворення ефекту стимуляції при передпосівному опроміненні насіння сільськогосподарсь­ких культур.

Особливе значення в проблемі вивчення біологічної дії малих доз іонізуючих випромінювань має хронічне опромінення. Вже відзначалось, що на Землі існують досить великі провінції і цілі регіони, де рівень природного радіаційного фону в десятки  і навіть сто разів перевищує звичайний. Але немає статистичне достовірних даних про їх шкідливий вплив на живі організми, в тому числі і на людину. Є дані, одержані у спеціально поставлених експериментах в умовах особливих камер, гли­боко розміщених від землею приміщень, в шахтах, які нібито свідчать про те, що зниження такими шляхами природного радіаційного фону в декілька разів веде до сповільнення розмноження найпростіших організмів, поділу клітин рослин, розвитку ли­чинок комах і лабораторних тварин. Але нібито варто було за допомогою штучного джерела опромінення відновити звичайний рівень радіації, як процеси росту та розвитку нормалізувалися.

Таким чином, напрошується простий і однозначний висновок – для нормального розвитку всього живого необхідний певний рівень його постійного опро­мінення іонізуючою радіацією, що і забезпечує природний радіаційний фон.

Слід відзначити, що кількість подібних дослідів, які дозволяють дійти таких висновків, недостатньо велика, методично вони далеко не завжди досконалі, зрештою, вони дуже погано відтворюються. Саме тому їх ре­зультати заперечуються багатьма радіобіологами. Тим більше, що їх  важко пояснити,  вони суперечать загальноприйнятим по­няттям. Проте, і ігнорувати їх не можна.

На жаль, поки що радіобіологія не має достатньо достовірних даних про можливий вплив підвищеного або зниженого фону радіації на окремі реакції організму і, зокрема, на генетичні наслідки, ча­стоту спадкових захворювань. Всякий негативний в цьому відношенні факт, навіть один на тисячу позитивних, примушує бути обережним по відношенню до поспішних і однозначних висновків, особливо, якщо мова іде про здоров'я людини.  І хоча деякі дослідники беруть на себе сміливість говорити про якісь нешкідливі або навіть кори­сні дози іонізуючих випромінювань, часом проводячи паралелі з от­рутами, які в малих дозах можуть перетворюватися в цілющі ліки, переважна більшість радіобіологів відверто визнають, що наших знань поки що недостатньо, щоб, враховуючи величезну відповідальність перед людством, дати які б то не було рекомендації по відношенню аб­солютно нешкідливих рівнів випромінювань.

Тому в радіобіології, як і в різних сферах господарсько-ко­рисної діяльності людини, використовується імовірнісний підхід до оцін­ки ступеня ризику при дії фактора – в даному випадку він отримав назву "концепції біологічного ризику впливу іонізуючого випромі­нювання". При оцінюванні імовірних наслідків опромінення врахову­ється не тільки ступінь ризику, а й біологічна важливість спричи­неного порушення, яка порівнюється з імовірністю його виникнення при дії інших негативних факторів, з якими людина постійно стикається в процесі життєдіяльності. Вирішення проблеми полягає в оцінці оптимального співвідношення відомої небезпеки впливу пе­вного фактору і переваг його використання в інтересах людини.

У повсякденному житті людина постійно піддається ризику пі­дірвати здоров'я і скоротити тривалість свого життя. З розвитком досягнень цивілізації імовірність такого ризику, як правило, зро­стає. Провідне місце займають травми і загибель в транспортних катастрофах та при пожежах, отруєння угарним газом і отруйними парами, пестицидами і інш­ими хімічними речовинами. Ще більша імовірність загибелі в резуль­таті злоякісних новоутворень, серцево-судинних захворювань, судин­них уражень центральної нервової системи, також в тій чи іншій мі­рі пов'язаних з науково-технічним прогресом.

Так, в Україні щорічно тоне у водоймах близько 4 тисяч чоло­вік, тобто частота випадків на 1 мільйон населення, як прийнято роз­раховувати ступінь ризику, складає 78 випадків в рік. Приблизно так ж кількість жертв пожеж. Щорічно ги­не в дорожньо-транспортних пригодах близько 9 тисяч чоловік, тобто на 1 мільйон 176 випадків у рік. Для деяких інших країн останній по­казник ще вище: для Австралії – 220, для Німеччини – 233 випадки. Але і при таких вражаючих показниках ступеня ризику жодна країна не ставить питання про закриття пляжів і скорочення транспортного парку чи зменшення перевезень.

Спонтанна частота виникнення злоякісних пухлин в різних регі­онах світу складає 1000–2000 випадків на 1 мільйон населення в рік, з яких більше половині завершується смертю. На превеликий жаль, для України ця цифра значно вища – щорічно від хвороб цього типу вмирає 70–80 тисяч чоловік.

На цьому тлі цифри радіаційного ризику виглядають досить скромно. Так, частота появи у людини добре вивченого захворювання кровотворної системи лейкемії – одного з характерних захворювань, індукованих іонізуючою радіацією з класу злоякісних, при дозі 0,01 Гр дорівнює 1–2 випадкам в рік при „звичайній” його частоті 50 випадків в рік на 1 мільйон населення. Сумарний же ризик виникнення всіх видів пухлин при цій дозі складає 3–6 випадків у рік. Слід відмітити, що доза 0,01 Гр може бути отримана людиною протягом ро­ку лише при 20–50-кратному збільшенні природного радіаційного фо­ну. Така ситуація перебувала в деяких регіонах України і Білорусі протягом декількох місяців в 1986 p. безпосередньо  після аварії на Чорнобильській АЕС. У теперішній час вона існує тільки на деяких ділянках зони відчуження.

Все це свідчить про надзвичайну складність і важливість проблеми дії на організм малих доз іонізуючої радіації. В даний час це одна з "гарячих точок" радіобіології, до якої прикута увага найрізно­манітніших її напрямів.

Отже, проблема радіочутливості організмів є провідною в радіобіології. І вона актуальна не стільки з академічної точки зору вивчення рівня радіочутли­вості організмів різних систематичних груп, що, безперечно, дуже важливо і ці­каво, скільки з позицій дослідження причин їх різної радіочутли­вості. Адже розуміння феномену надзвичайно високої радіостійкості деяких видів – це ключ до вирішення одного з головних завдань раді­обіології – оволодіння керуванням радіобіологічними реакціями шляхом пошуку засобів їх модифікації і перш за все шляхів протирадіаційного захисту і післярадіаційного відновлення. Ці питання і результати досягнень радіо­біології на цих напрямах будуть розглянуті в наступних лекціях.