История и основные этапы развития радиобиологии
Александров Ю.А.
А 46 Сельскохозяйственная радиобиология: Учебное пособие /Мар. гос. ун-т. – Йошкар-Ола. – 2005. – 131 с.
ISBN 5-94808-160-5
Курс лекций по сельскохозяйственной радиобиологии предназначен для студентов 3-4 курса зооинженерного отделения для изучения дисциплины «Сельскохозяйственная радиобиология»
и соответствует учебной программе, утвержденной УМО по зооветеринарным специальностям 13.10.2000 г. для специальности 110401.65 – Зоотехния. В учебном пособии изложен теоретический материал по курсу. Оно включает введение, 7 основных разделов, список использованной литературы и список сокращений.
ББК 40.1
УДК 53
ISBN 5-94808-160-5 © Александров Ю.А., 2005
© Марийский государственный
университет, 2005
ВВЕДЕНИЕ
Двадцатый век последовательно называют веком атомным, космическим и веком биологии. Овладение энергией атомного ядра вовлекло огромные контингенты людей в сферу контактов с ионизирующим излучением (ИИ), а развитие ядерной энергетики как составной части научно-технического прогресса, применение ИИ и радиоактивных веществ в биологии, медицине, в сельском хозяйстве и в других областях расширило эти контакты, увеличило риск возможного воздействия на человека ионизирующей радиации. Расширение контактов человечества с ионизирующей радиацией, как составной частью внешней среды, делает особенно актуальным изучение ее биологического действия и профилактику возможного повреждающего ее действия.
1. Предмет радиобиология, цели и задачи предмета.
Методы исследования, применяемые радиобиологией
Радиобиология – радиационная биология –наука, изучающая механизмы и закономерности биологического действия ионизирующих излучений на все биологические объекты, а сельскохозяйственная радиобиологияисследует биологические эффекты действия ионизирующей радиации и выясняет особенности возникающих патологических процессов у сельскохозяйственных животных и растений.
Следующей задачей дисциплины является разработка методов радиационной экспертизы объектов ветеринарного надзора (кормов, воды, почвы, воздуха и сельскохозяйственной продукции – мяса, молока, яиц, шерсти, кожевенного и мехового сырья) на основании изучения механизма и закономерностей биологического действия ИИ.
Третьей задачей является разработка методов ведения животноводства в условиях чрезвычайных ситуаций – ядерной войны, аварий на предприятиях атомной промышленности, связанных с выбросом РВ и загрязнением сельскохозяйственных угодий и больших территории проживания населения, с целью повышения их устойчивости в этот период.
Четвертой задачей дисциплины является определение возможностей использования ИИ и РВ в сельском хозяйстве в целом, в т.ч. в ветеринарии, животноводстве и в растениеводстве; т.е. разработка методов радиационной биотехнологии.
Радиобиология, как всякая научная дисциплина, имеет свои собственные методы исследования:
1) метод радиационного эксперимента – предусматривает применение ИИ и РВ для изучения закономерностей их влияния на организм, отдельные системы и органы, клетки в лабораторных условиях (постановка эксперимента);
2) радиоиндикационный метод исследования – предусматривает введение радиоактивных изотопов в организм с последующей радиометрией отдельных тканей, органов, систем
с целью определения закономерностей протекающих в них
биохимических и прочих процессов.
И метод радиационного эксперимента, и радиоизотопные методы исследования предусматривают использование других общебиологических методов исследования – клинического, гематологического, биохимического, иммунологического, статистического методов.
История и основные этапы развития радиобиологии
Возникновение и развитие радиобиологии тесно связано с успехами в развитии ядерной физики. Три великих открытия в области ядерной физики конца XIX столетия послужили одновременно возникновению нашей дисциплины: в 1895 году немецким исследователем Вильгельмом Конрадом Рентгеном были открыты и исследованы X-лучи, позднее названные рентгеновскими; в 1896 – французским исследователем Анри Беккерелем было обнаружено явление естественной радиоактивности солей урана; в 1898 году будущими лауреатами Международной Нобелевской премии Марией Склодовской и Пьером Кюри исследованы впервые радиоактивные свойства радия и полония; в 1899 году Э.Резерфордом были обнаружены альфа- и бета-лучи.
В области радиобиологии первые исследования были проведены русским исследователем Н.Ф.Тархановым уже в 1898 году, который в опытах на лягушках и насекомых исследовал лучевые реакции в ответ на облучение рентгеновскими лучами. В это же время в печати появлялись сообщения о лучевых поражениях кожи, выпадении волос у лиц, занимающихся изучением этих лучей.
В 1903 году отечественный исследователь Е.С.Лондон обнаружил летальное действие лучей радия на мышей, описал лучевую анемию и лейкопению, поражение органов кроветворения в виде атрофии селезенки.
Впервый этапразвитиярадиобиологии также было установлено:
а) торможение клеточного деления при воздействии ИИ;
б) в степени выраженности реакции разных клеток на облучение французские исследователи И.Бергонье и Л.Трибондо обнаружили разную радиочувствительность сперматогоний и зрелых спермиев, сформулировали правило – клетки тем более радиочувствительнее, чем большая у них способность к делению (размножению) и чем они менее дифференцированнее;
в)в 1903 году была выявлена определяющая роль поражения ядра в клеточной радиочувствительности;
г)в первое десятилетие XX века началось изучение действия ИИ на эмбриогенез.
Таким образом, в течение первого этапа развития радиобиологии исследования носили описательный, качественный характер, какой-либо теории, объясняющей механизм действия ИИ на живые объекты, не было разработано.
Большое значение для развития радиобиологии в России имело создание Общества рентгенологов и радиологов (1916 г.) и созыв I съезда этого общества, открытие Института радиологии и рентгенологии в Петрограде в 1918 году (с 1922 г. – Государственный радиевый институт в Ленинграде).
Второй этапразвития радиобиологии связан со становлением количественных принципов, объясняющих взаимосвязь биологического эффекта с дозой излучения. В 1922 году Ф.Дэссауэром была предложена теория, объясняющая радиобиологический эффект числом актов ионизации в чувствительном объеме клетки, в дальнейшем эта теория развивалась в трудах Н.В.Тимофеева-Рессовского, К.Циммера, Д.Ли и др.
Одно из важнейших событий второго этапа – обнаружение действия ИИ на генетический аппарат клетки. Впервые эти наблюдения были сделаны нашими соотечественниками Г.А.Надсоном и Г.Ф.Филипповым в 1925 году в опытах на дрожжах, продолжены Г.Меллером на классическом объекте генетики – дрозофилле. Именно радиационно-генетические исследования послужили основой становления количественной радиобиологии. В 1934-1935 годах были также выполнены работы на сельскохозяйственных животных.
Мощным импульсом к бурному развитию радиобиологии явились успехи ядерной физики, которые послужили основой для использования атомной энергии в военных (создание и использование ядерного и испытание термоядерного оружия) и мирных (строительство и эксплуатация атомных электростанций) целях. Проблемы, связанные с этими событиями, послужили толчком к развитию радиобиологических исследований.
Широкое международное обсуждение вопросов радиобиологии было проведено в 1955 году на Женевской конференции по мирному использованию атомной энергии, где обсуждались вопросы ограничений и запрещения массовых испытаний ядерного оружия. Вскоре новые задачи перед радиобиологией поставили и космические исследования. С этого времени начался третий этапв развитии радиобиологии.
В СССР в 1962 году был учрежден специальный Научный Совет АН СССР по проблемам радиобиологии, к исследованиям были привлечены многие научные учреждения АМН СССР, ВАСХНИЛ, АН СССР и др.
В области сельскохозяйственной радиобиологии работа развивалась в Институте биофизики АН СССР, в Агрофизическом институте ВАСХНИЛ, ВИЭВ, ВНИИ ветеринарной вирусологии и микробиологии, МВА им. Скрябина, ВНИИС и в Казанском ветеринарном институте им. Н.Э.Баумана, Тимирязевской сельскохозяйственной академии, Всесоюзном институте кормов, Ленинградском ветеринарном институте и др.