Історія розвитку радіобіології та радіоекології

3.3.

Своїм виникненням як самостійної науки радіобіологія зобов'язана трьом великим відкриттям у галузі фізики: в 1895 р. німецьким фізиком В. К. Рентгеном Х-променів, названих пізніше його ім'ям; в 1896 р. францу­зьким фізиком А. А. Бекерелем природної радіоактивності та у 1898 р. фран­цузькими фізиками, подружжям М. Склодовською-Кюрі і П. Кюрі радіоакти­вних властивостей полонію та радію. Всі вони були удостоєні Нобелівської премії — однієї з найпочесніших нагород світу за досягнення в галузі науки.

Відкриття рентгенівських променів привернуло увагу вчених-природознавців усього світу. Цікавився ними й професор фізики Паризького музею історії природи А. А. Бекерель. Він відкрив, що мимовільно уран випромі­нює невидимі промені. Це було відкриття природної радіоактивності.

Вивчення цього явища стало предметом досліджень і подружжя Кюрі. В липні 1898 р. вони відкрили властивість радіоактивності зовсім нового елемента, першого, виявленого саме за властивостями радіоактивності і названого полонієм на честь батьківщини М. Склодовської-Кюрі — Польщі, а в грудні того ж року також у нового елемента, названого радієм (від латинського слова радіус — промінь).

Етапи розвитку радіобіології і радіоекології. Перший етап (1895-1920). Про біологічну дію іонізуючих випромінень стало відомо майже відразу піс­ля їх виявлення. Вони були шкідливими для здоров'я тих, хто працював з рентгенівськими апаратами та радіоактивними речовинами. Однією з пер­ших жертв випромінювання став сам А. А. Беккерель.

Від променевої хвороби померла М. Склодовська-Юорі і її дочка І. Кю­рі та її чоловік Ф. Жоліо-Кюрі — визначні французькі фізики, що відкрили у 1934 р. явище штучної радіоактивності елементів, за що також були вшано­вані Нобелівською премією. Лише рання загибель П. Кюрі внаслідок катаст­рофи позбавила його тієї ж долі. Незважаючи на заходи щодо безпеки робо­ти з радіоактивними речовинами та випроміненнями, до 80-х років вже було відомо близько 500 дослідників, що загинули від іонізуючої радіації.

ХЛЙ-ГЕКГ^ЬС

Перші наукові досліди щодо впливу іонізуючого випромінення на живі організми буди проведені практично відразу після відкриття рентгенівських променів та явища радіоактивності. Серед найперших випробувачів — відо­мий російський фізіолог І. Р. Тарханов, який вже в 1896 р., будучи доцентом

Петербурзького університету, показав уражуючу властивість рентгенівських променів при опроміненні комах і жаб.

Глибокі дослідження щодо дії рентгенівських променів та променів ра­дію на рослини і тварин провів видатний російський фізіолог і біохімік Ю. С. Лондон. Він вперше описав гальмування росту рослин під впливом дії цих-променів та смертельну дію на мишей. Його книга «Радій в біології та медицині», опублікована в 1911 р., є першою у світі працею з радіобіології.

Наприкінці 19 і в перші два десятиріччя 20 століття було відкрито бага­то різноманітних ефектів іонізуючих випромінень. Зокрема, описано явище радіаційної стимуляції рослин, яка полягає в тому, що на відміну від високих доз радіації, які гальмують ріст і розвиток живих організмів, малі дози мо­жуть, навпаки, прискорювати ці процеси. Виявлено також порушення поділу клітин при опроміненні, гальмування окремих процесів обміну речовин. За цей час було встановлено багато фактів, які підтвердили дію рентгенівського випромінення та випромінень радіоактивних елементів на різні біологічні об'єкти. Радіобіології, як самостійної науки, ще не існувало. Для її станов­лення не було головного — теорії, яка б пояснювала природу дії радіації на організм. Потреба, в такій теорії була цілком очевидною. Нагально потребу­вав пояснення так званий «радіобіологічний парадокс» — явище, що полягає у великій невідповідності між дуже малою величиною поглинутої при опро­міненні енергії іонізуючого випромінення та ступенем прояву реакцій біоло­гічного об'єкта, що нерідко призводить до його загибелі.

Другий етап. 20-30-ті роки 20 ст. відомі низкою великих винаходів та нових ідей, які прискорили становлення радіобіології як науки. Було сфор­мульовано теорію «мішені», згідно з якою не всі частини живої клітини од­наково ушкоджуються випроміненням. У ній є особливо чутливі об'єми «мі­шені», ураження яких призводить до ушкодження всього об'єкта. Нині дове­дено, що такою мішенню є молекула ДНК. Великий внесок у розвиток цієї теорії зробив видатний радіобіолог і генетик М. В. Тимофєєв-Ресовський.

У цей період сформувалась теорія прямої дії випромінення, що доводи­ла можливість безпосередньої взаємодії випромінень з мішенню, та непрямої дії, яка підтверджувала, що головну роль у радіаційному ушкодженні відіг­рають процеси взаємодії продуктів радіолізу води, з якої на 90 % складають­ся живі клітини, з мішенню.

В цей час відкрито «кисневий ефект», суть ЯКОГО в тому, що при зменшенні в середовищі концентрації кисню ступінь променевого ушкодження знижується.

Ці роки ознаменувалися ще одним великим відкриттям — встановлен­ням мутагенної дії іонізуючої радіації, її властивості впливати на спадковий апарат живого організму. Першими це продемонстрували в 1925 р. на найп­ростіших грибах російські вчені Г. А. Надсон таГ. С. Філіпов. В 1927 р. американський генетик Г. Мьоллер показав ці можливості на дрозофілі — плодовій мушці, а в 1928 р. — Л. Стедлер на вищих рослинах. З відкриттям радіаційного мутагенезу почали активно проводитись роботи з виведення за допомогою іонізуючих випромінень нових сортів культурних рослин. В 1930 р. такі роботи розпочали українські вчені Л. М. Делоне та А. О. Сапсгін.

В ці роки народилась сільськогосподарська радіобіологія та зародились основи радіоекології як науки, що вивчає вміст в об'єктах навколишнього се­редовища природних радіоактивних елементів. Біля її джерел стояв видатний геолог і геохімік, перший президент Академії наук України В.І. Вернадський.

На початку другої світової війни був нагромаджений великий експери­ментальний матеріал, зроблені деякі узагальнення, створені теорії, проте ні радіобіологія, ні радіоекологія як науки ще не сформувались. Навіть термін «радіобіологія» існував лише у колі вузьких спеціалістів.

Третій етап. Використання США в 1945 р. атомної бомби в Японії, ма­сові випробування в наступні роки атомної зброї в ряді країн, в тому числі й у колишньому СРСР, призвели до реальної загрози радіаційного ушкодження біосфери. Цей період, коли різко зріс інтерес до наслідків біологічної дії іонізуючої радіації, знаменує початок третього етапу розвитку радіобіології.

Саме в ці роки радіобіологія остаточно формується як самостійна га­лузь науки. Актуальним для неї стає таке практичне завдання, як пошук за­собів захисту організму від іонізуючого випромінення. В 1949 р. були винай­дені радіозахисні властивості амінокислоти цистеїну, ціаніду натрію, амінів. У 1951 р. бельгійський радіобіолог 3. Бак показав високу протипроменеву ефективність синтезованої ним сполуки цистеаміну, який і нині залишається одним з найбільш дійових радіозахисних препаратів.

У 50-ті рр. була експериментально доведена властивість клітини відно­влюватись після ушкоджень, завданих опроміненням.

Для тих років характерним є також широке використання досягнень радіо­біології для вирішення практичних завдань. Розширюється фронт використання іонізуючих випромінень у медицині, їх починають ефективно використо­вувати в сільському господарстві. В радіобіології виділяються багато самос­тійних напрямів, у тому числі й сільськогосподарська радіобіологія.

Ще до війни було розпочато досліди з використання іонізуючого ви­промінення у невеликих дозах для підвищення врожайності рослин. Було по­казано, що опромінене в стимулюючих дозах насіння швидше проростає, енергійніше сходить. Нерідко це проявляється і в наступному прискоренні росту та розвитку рослин і збільшує їх продуктивність.

В 50-70-ті рр. одержано певні результати в галузі практичної стимуля­ції рослин. У деяких країнах технологію передпосівного у-опромінення на­сіння, живців, розсади змогли довести до рівня широкомасштабних випробу­вань і навіть до впровадження у практику. Пристрасним пропагандистом та ініціатором випробувань цього методу в Україні був відомий учений в галузі агрохімії та фізіології рослин П. А. Власюк.

Успішно впроваджувався у сільськогосподарське виробництво метод оп­ромінення насіння та іншого садивного матеріалу для виведення нових сортів рослин. Всього за цей період у світі одержано за допомогою іонізуючої радіації понад тисячу сортів рослин, майже половину яких становлять сорти сільськогос­подарських культур. В Україні за допомогою опромінення одержано високовро­жайні, стійкі проти різних захворювань сорти кукурудзи, люпину, сої та інших культур. Автором деяких сортів гречки, виведених за допомогою цього методу, є відомий селекціонер професор О. С. Алексєєва. На основі досягнень сільсько­господарської радіобіології в агропромислове виробництво впроваджуються багато інших радіаційних методів і технологій: для запобігання проростанню цибулин, бульбо - та коренеплодів при тривалому зберіганні, для подолання не­сумісності тканин рослин при прищепах, для боротьби з шкідниками сільськогос­подарських рослин і збудниками інфекційних хвороб тварин, для стерилізації, консервації, знезаражування продукції рослинництва і тваринництва.

У зв'язку з випробуванням багатьма країнами в 50-ті і на початку 60-х рр. ядерної зброї та глобальним забрудненням Землі штучними радіоактив­ними речовинами перед радіобіологією постають нові завдання у вивченні закономірностей їх міграції в біосфері, шляхів надходження в рослини, орга­нізми тварин та людини, особливості дії на організм інкорпорованих (що на­дійшли усередину) радіоактивних речовин, що нерівномірно розподіляються по тканинах, з різною швидкістю виводяться з нього.

У цей період бурхливо розвивається радіоекологія, формується сіль­ськогосподарська радіоекологія, основу якої в той час становили дослід­ження природної радіоактивності ґрунтів, сільськогосподарських рослин і тварин, шляхів міграції природних та штучних радіоактивних речовин в цих об'єктах. Великий внесок у розвиток цих досліджень в 50-80-ті рр. внесли українські радіоекологи Д. М. Гродзинський, О. О. Городецький, А. І. Даниленко.

Наприкінці 70-х та у першій половині 80-х рр. спостерігались деякі зовсім невиправдані тенденції скорочення обсягу радіобіологічних робіт. Причиною цього деякою мірою було самозаспокоєння, зумовлене забороною випробувань ядерної зброї та необхідністю зниження радіаційного фону, ус­піхами руху прихильників миру. Але головна причина — недалекоглядність деяких керівників науки.

Четвертий етап — це сучасний період розвитку радіобіології і радіое­кології. Відлік його почався 26 квітня 1986 р. В радіобіологію прийшов чис­ленний загін спеціалістів із суміжних наук. Відкрито багато нових інститу­тів, лабораторій, кафедр радіобіологічного профілю, що покликані вирішити старі проблеми і нові завдання, які постали перед радіобіологією і радіоеко­логією в зв'язку з аварією на Чорнобильській АЕС. Основними з них є:

1) специфіка дії на живі організми малих доз іонізуючих випромінень;

2) особливості дії на живі організми хронічного опромінення;

3) профілактика й терапія гострих та хронічних променевих ушкоджень;

4) радіаційне порушення імунітету;

5) віддалені наслідки опромінення;

6) спільна дія на організм іонізуючих випромінень та інших факторів;

7) міграція штучних радіоактивних речовин в об'єктах навколишнього се­редовища;

8) особливості дії на живі організми випромінення інкорпорованих радіо­активних речовин;

9) запобігання надходженню і нагромадженню радіоактивних речовин у рослинах, організмах тварин і людини;

10) виведення радіоактивних речовин з організму людини.