Очерк. Излучение и мутации

  События нашего века показали нам всем, какие потенциальные опасности таит в себе облучение для живых организмов, в том числе и для человека. Главная такая опасность - это мутации.
С биологической точки зрения самым опасным представляется ионизирующее излучение, к которому относятся рентгеновские лучи и радиоактивное излучение, т.

е. гамма-лучи и такие частицы, как нейтроны, альфа-частицы (ядра атомов гелия) и т. п. (оно возникает в результате распада радиоактивных элементов, присутствующих в земной коре и в космическом пространстве). Ионизирующее излучение обладает достаточной энергией, чтобы вызвать ионизацию тех или иных веществ, выбивая из них электроны. Ионизирована может быть, например, вода. Такая вода, Н20+, обладает высокой реакционной способностью и потому может вызывать в клетке совершенно необычные реакции.
В больших дозах ионизирующее излучение разрушает и губит клетки. Значительно меньшие дозы приводят к другим эффектам, из которых на первом месте по своему значению стоят разрывы в молекулах ДНК. Сильно поврежденная ДНК утрачивает способность реплицироваться, а следовательно, и клеточное деление становится невозможным. Менее выраженные повреждения могут проявляться в форме мутаций, которые при делении клеток передаются потомкам. Предполагают, что некоторые виды рака, характеризующегося, как известно, быстрым клеточным делением (см. разд. 15.7), вызываются возникновением такого рода мутаций в соматических клетках.
По некой иронии природы ионизирующее излучение (в соответствующих дозах) можно применять и для лечения рака-путем подавления клеточного деления. Клетки особенно чувствительны к радиационным повреждениям непосредственно перед делением. Опухолевые клетки делятся гораздо чаще, нежели окружающие их здоровые клетки; поэтому облучение больного органа вызывает гибель или прекращение деления главным образом в опухолевых клетках, а не в здоровых.




Ультрафиолетовое излучение (УФ) занимает определенную часть спектра электромагнитного излучения (рис. 14.17). Источником УФ является Солнце или лампы «черного» света. Нуклеиновые кислоты поглощают УФ, что может вызвать в них стойкие повреждения. Ультрафиолетовое излучение способно также убивать клетки; в лабораториях его применяют для стерилизации тех приборов и инструментов, которые нельзя стерилизовать нагреванием или с помощью химических средств. Воздействие УФ в меньших дозах может вызывать мутации, в том числе и такие, которые ускоряют (как, например, при раке кожи) или, напротив, замедляют деление клеток.

Именно замедление клеточного деления является причиной того, что у светлокожих людей под влиянием избытка солнечного света кожа быстро стареет и вянет: поврежденные клетки не замещаются при этом новыми с должной скоростью. Темная кожа содержит черный пигмент меланин, который поглощает УФ, не давая ему достичь ДНК живых клеток. Поэтому у темнокожих людей реже наблюдаются как преждевременное старение, так и рак кожи. В отличие от рентгеновских и гамма-лучей УФ легко поглощается водой, присутствующей в живых тканях, и потому не проникает дальше кожи. В силу этого УФ не вызывает рака внутренних органов.
Оба фактора, о которых мы говорили выше, т. е. ионизирующее излучение (от распада радиоактивных элементов в горных породах и в нашем собственном теле) и ультрафиолетовое излучение (от Солнца), составляют часть нашей естественной среды. По имеющимся оценкам, около 50% ионизирующего излучения, воздействующего на «среднего» американца начиная с 1940 г.,- это природное излучение от горных пород, из космического пространства и т. п., или так называемый фон. Дополнительным облучением мы обязаны нашей «цивилизации». Его источниками являются:
2%-осадки, выпадающие при ядерных взрывах; 2% (или меньше)-атомные электростанции и их отходы;
40%-рентгеновские аппараты, используемые в медицине;
2%-цветные телевизоры и т. п.
Большинство экспертов считает целесообразным сократить использование рентгеновских лучей в медицинских целях.
Очень трудно сказать, какое превышение над естественным радиационным фоном (а он неустраним) можно считать допустимым. Во-первых, далеко не просто определить сам фоновый уровень радиации; он сильно варьирует для разных людей в зависимости от их места жительства, рода занятий, индивидуальных привычек и т. п. Во-вторых, повреждения, вызываемые определенной дозой радиации, также неодинаковы: они зависят от того, на какие ткани организма и на какие молекулы воздействует излучение, а это предсказать невозможно.
Третья переменная-это способность тканей восстанавливать повреждения. Во всех клетках обычно присутствуют ферменты, способные устранять ошибки в спаривании нуклеотидов. (Любопытно, что некоторые ферменты, исправляющие повреждения, вызванные ультрафиолетовым излучением, активируются светом, т. е. фактором той же самой природы, что и нанесший повреждение.) Эта репарация, однако, не всегда бывает совершенной, и потому облучение иногда вызывает рак и некоторые другие заболевания.

Еще по теме Очерк. Излучение и мутации:

1. Каким образом рентгеновское излучение вызывает мутацию?
2. ФРИЦ МЮЛЛЕР (Биографический очерк)
3. ЭРНСТ ГЕККЕЛЬ (Биографический очерк)
4. 1. 2. Краткий очерк истории экологии
5. Роль ультрафиолетового излучения в жизни насекомых
6. УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ  ИЗЛУЧЕНИЕ
7. Инфракрасное излучение
8. Роль инфракрасного излучения в жизни насекомых
9. Влияние ионизирующего излучения
10. ГЛАВА XIV КРАТКИЙ ОЧЕРК ИСТОРИИ ЭКОЛОГИИ РАСТЕНИЙ
11. Мутации
12. 4.2.2. Генеративные мутации
13. Встречаемость мутаций в природных популяциях
14. 4.2.1. Соматические мутации
15. Мутации разных типов — элементарный эволюционный материал
16. Необходимо, чтобы мутации были редким событием
17. 3.4.2.3. Изменения нуклеотидных последовательностей ДНК. Генные мутации
18. Мутации