4. БІОЛОГІЧНІ ЕФЕКТИ ІОНІЗУЮЧОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ НА РОСЛИН І ТВАРИН

Генетичні, або мутагенні, ефекти – це набуті в результаті опромінення іонізуючою радіацією морфологічні зміни чи деякі ознаки і властивості, що відрізняють організм від батьківських форм, які проявляються у наступних поколіннях. Такі пошкодження особливо небезпечні і підступні, так як виникають випадково і можуть проявлятися аж до двадцятого покоління. 

Виділяють три основних типи мутацій:

1.  Генні, або точкові, мутації, що є наслідком зміни окремих генів;

2. Аберації хромосом – мутації, пов'язані з порушенням стру­ктури хромосом;

3. Мутації каріотипу – мутації, пов'язані зі зміною числа хромосом; їх називають також геномними мутаціями.

Під впливом опромінення мутації можуть виникати як в статевих, так і в соматичних клітинах. Перші називають генеративними мутаціями, другі – соматичними.

Незалежно від того, в яких клітинах виникають зміни, мутаційний процес, індукований іонізуючими випромінюваннями, носить не спрямований характер. Іншими словами, при опроміненні виникають му­тації, що змінюють будь-які властивості і ознаки організму.

Виникнення радіаційних мутацій пов'язується, як правило, з прямими фізичними руйнуваннями ділянок хромосом іонізуючим випромі­нюванням чи індукованим ним потоком частинок, або з функціональною інактивацією життєво необхідних унікальних структур клітини під впливом продуктів радіолізу. Тому природно, що мутагенний ефект залежить від дози радіації. Вивчення залежності частоти виникнення як видимих морфологічних мутацій, так і аберацій хромосом від дози звичайно показує однозначну картину: крива доза-ефект має або лінійний, або близький до лінійного характер. Аналогіч­ні залежності одержані і для інших типів мутацій.

Лінійний характер кривих залежності мутагенного ефекту від дози опромінення, з одного боку, свідчить про те, що ступінь генетичного пошкодження зростає прямо пропорційно їй, а з друго­го – вказує на безпороговість цієї радіобіологічної реакції. Тоб­то, якою б малою не була доза опромінення, вона буде індукувати мутації.

Із збільшенням дози кількість мутацій зростає, але знижується виживання організмів. Тому при певному порівняно високому рівні доз криві виходять на плато, або навіть кількість мутацій починає зменшуватися – на кривій з'являється максимум. Для рентгенівської і γ-радіації звичайно є тенденція до виходу чис­ла мутацій на плато при 1–2% виживання, коли кількість мута­нтів досягає 50% від усіх індивідуумівмів, що вижили.

Мірою генетичної дії іонізуючих випромінювань є доза, яка по­двоює кількість мутацій. Оцінити її нелегко. Для ссавців, деяких радіочутливих видів рослин вона варіює в досить широкому діапазоні доз – від 0,1 до 1 Гр.

При збільшенні радіаційного фону, ступеня забруднення ґрунту, рослин, кормів, продуктів харчування радіоактивними речовинами імовірність виникнення мутацій збільшується.

 Мутації, що виникають при опроміненні в статевих клітинах сса­вців, можуть бути настільки серйозними, що плід. який формується з них, може виявитися нежиттєздатним і загинути. Такі мутації назива­ють летальними – смертельними. В інших випадках мутаційні змі­ни можуть бути сумісними з життям, але проявляються у вигляді виро­дків різного ступеня, спадкових хвороб. Із збільшенням дози небез­пека виникнення обох типів мутації зростає. Особливо вона велика для потомства тварин, які пережили променеву хворобу середнього та тяжкого ступеню.

Слід підкреслити, що вищі рослини внаслідок наявності специ­фічної форми – насінини, котра являє собою фазу онтогенезу, в якій вони перебувають в стані спокою, а також завдяки можливості викори­стання в експерименті чи роботі дуже великого числа особин з одна­ковими генетичними характеристиками (колос, качан, зонтик, волоть, головка та інші суцвіття, що здатні дати від батьківської форми сотні і тисячі однакових  нащадків), є дуже зручним об'єктом для досліджування му­таційного процесу. І не випадково, що саме роботи в області радіаційно­го мутагенезу рослин одержали найбільше поширення в світі. Натепер у світове  сільськогосподарське виробництво, плодівництво, лісівництво, декоративне садівництво впроваджено понад 3000 сортів культурних рослин, що мають підвищену урожайність, стійкість до різних хвороб, шкідників та ушкоджуючих факторів, поліпшені господарсько-корисні властивості і деко­ративні якості, які були одержані за допомогою методу радіаційного мутагенезу. Більш детально про це буде сказано далі.