Становление радиобиологии
11.09.2012
В 1896 г. российский физиолог И.Р. Тарханов, проводя серию опытов по изучению влияния рентгеновских лучей на спинной мозг лягушки, обнаружил физиологическое воздействие ионизирующего излучения. Это открытие было подтверждено в 1901 г. А. Беккерелем и П. Кюри, которые также обнаружили данное свойство ионизирующего излучения. Так было положено начало важному направлению радиологии - радиационной биологии.
Исследования данного явления приобрели массовый характер: в Германии, Франции, Англии, России стали проводиться многочисленные опыты и наблюдения. Основываясь на их результатах, физик Е. Груббе предложил лечить ионизирующим излучением онкологические заболевания.
В 1896 г. Шобером впервые было выявлено стимулирующее действие ионизирующих излучений на растения. В 1903 г. российский ученый Е.С. Лондон опытным путем установил, что излучения, испускаемые радием, способны убивать мышей. Позже доказали, что все системы живого организма подвержены действию ионизирующих излучений, при этом был обнаружен любопытный факт: степень поражения различных клеток, тканей и органов существенно различается.
На начальном этапе развития радиобиология в основном носила описательный характер. Это был период накопления фактического материала на качественном уровне.
Количественная оценка радиобиологических эффектов, взаимосвязь «доза-эффект», а также объяснение механизмов действия ионизирующих излучений стали возможны с появлением нового направления радиологии - дозиметрии, а также благодаря совершенствованию дозиметрической техники.
В 1920-1940-е гг. Ф. Дессауэр работает над теорией точечного тепла, позже развитой Н.В. Тимофеевым-Ресовским и К. Циммером, Г.А. Надсон и Г.С. Филиппов в опытах с дрожжами, а затем и Х.Дж. Мюллер - с дрозофилами и Л. Стадлер - с высшими растениями установили, что ионизирующее излучение не только повреждает наследственный механизм клетки, но и обладает мутагенным действием. Впоследствии Л.Г. Грей начал изучать воздействие нейтронов на живые организмы и ввел в употребление единицы измерения поглощенной дозы.
Начало следующего этапа развитой радиобиологии совпадает с созданием ядерного оружия, его массовым испытанием, а также бомбардировкой в 1945 г. японских городов Хиросима и Нагасаки. Этот период характеризуется дальнейшим совершенствованием количественной радиобиологии на всех уровнях биологической организации: появляется структурно-метаболическая теория биологического действия радиации, разрабатываются биологические способы защиты от облучения и радиосенсибилизирующих агентов, лечение лучевых поражений и т. д. Над решением данных проблем трудились видные ученые: А.М. Кузин, Г.М. Франк, Н.М. Эмануэль, Б.Н. Тарусов, Л.А. Ильин, А.К. Гуськова, Е.Б. Бурлакова, Е.Ф. Конопля и др.
В 1960-1970-е гг. в сельскохозяйственной науке и практике стали появляться многочисленные радиационные технологии, основанные на радиобиологических эффектах стимулирования и ингибирования, а также новые сорта сельскохозяйственных культур, созданные при помощи радиационной селекции.
Крупнейшие радиационные аварии дали мощный импульс дальнейшему развитию радиобиологии как в России, так и за рубежом. Опыт по радиобиологии и радиационной защите, накопленный до чернобыльской аварии, во многом оказался непригодным, поэтому остро встал вопрос (фактически неизученный ранее) о воздействии радиации на живые организмы в условиях длительного облучения относительно малыми дозами. В связи с этим необходимо было изучить реакции человеческого организма: на повышенный радиационный фон, вызванный испытанием ядерного оружия и радиационными авариями; на большое разнообразие радионуклидов, попадающих в организм; но действия низких уровней ионизирующего излучения в сочетании с другими факторами и т. д.
Сельскохозяйственная радиология в практическом применении предполагает разработку таких методов ведения АПК на загрязненных радионуклидами территориях, которые обеспечивают, с одной стороны, исключение облучения населения искусственными источниками ионизирующих излучений выше допустимых уровней, предусмотренных нормами радиационной безопасности, а с другой - получение продукции растениеводства и животноводства, соответствующей санитарным правилам и нормам по содержанию Радиоактивных изотопов-иоллютантов. Все это требовало введения научно обоснованных контрмер, теоретическая основа которых базировалась бы на важном разделе радиологии - экологии радионуклидных загрязнений, или радиоэкологии.
В ученых появилась возможность проводить радиоэкологические исследования в натурных условиях. В.М. Клечковский мечтал создать на загрязненных землях «атомный Ротамстед» по аналогии с всемирно известной агрохимической опытной станцией в Великобритании. За время работы ОНИС были выполнены обширные исследования поведения радиостронция и других радионуклидов в природных и агроэкосистемах.
Авария на Чернобыльской атомной станции, беспрецедентная по масштабам, дала новый импульс развитию радиоэкологических исследований. Случилось так, что из-за частого изменения направления ветра очень большие территории Европы были загрязнены радиоактивными изотопами. Только в России, на Украине и в Белоруссии земли общей площадью более 140 тыс. км2 оказались в разной степени загрязненными. Около половины этих территорий представлены пашней и сельскохозяйственными угодьями, остальное - естественными наземными и иодными экосистемами. Это привело к необходимости дополнять радиоэкологическую науку новыми данными с учетом особенностей чернобыльских выбросов: уточнялись коэффициенты накоплении радионуклидов культурными растениями в зависимости от почвенных и экологических условий; коэффициенты перехода их в организм животных из загрязненных кормов, создавались радиоэкологические карты загрязненных территорий; совершенствовались документы, регламентирующие радиационную опасность населения (ВДУ, СанПиН, НРБ); разрабатывалась концепция проживания и ведения сельскохозяйственного производства в условиях радионуклидного загрязнения и т. д.
В настоящее время проблемы радиоэкологии для нашей страны не потеряли своей актуальности. Это связано с рядом факторов: во-первых, с последствиями чернобыльской аварии, так как несмотря на то, что ее история насчитывает более 20 лет, значительные территории РФ все еще остаются загрязненными долгоживущими радионуклидами, в первую очередь, цезием-137 и стронцием-90 (периоды полураспада 30 и 29 лет соответственно). В некоторых районах Брянской, Калужской, Тульской, Орловской и других областей уровень загрязнения настолько высок, что остаются актуальными контрмеры при ведении сельскохозяйственного производства, для получения продукции растениеводства и животноводства, соответствующей принятым в стране регламентам. Во-вторых, в условиях истощения ресурсов мировых ископаемых источников топлива и возрастания его потребления, а также постепенного исчезновения чернобыльского синдрома, нанесшего колоссальный урон радиационным технологиям, современная ядерная энергетика - как отечественная, так и зарубежная - вступает в фазу возрождения.
Появление новых АЭС, морских судов с ядерными двигателями, развитие промышленной добычи и подготовки ядерного топлива, технологий утилизации радиоактивных отходов, даже на более современном техническом уровне, полностью не исключает риска возникновения аварийных ситуаций. Человечество должно быть готово к ликвидации последствий подобных ситуаций с наименьшими потерями. Решение данных задач невозможно без профессиональной радиологической подготовки специалистов, работающих в различных сферах сельскохозяйственного производства и природопользования.
выводы
1. Возникновение в конце XIX в. и развитие радиологии как науки об излучениях базировалось на достижениях и фундаментальных открытиях, прежде всего в областях ядерной физики и химии радиоактивных элементов (радиохимии). Главные из этих открытий следующие: явление радиоактивности; α-, β-, γ- и рентгеновское излучения, а также способы их регистрации; явление изотопии в получение искусственных радионуклидов; открытие цепной реакции деления и ее использование в мирных и военных целях; обнаружение воздействия ионизирующей радиации на живые организмы.
2. После открытия явления радиоактивности учение об излучениях стало развиваться по двум направлениям: радиобиология и радиоэкология.
3. Массовые испытания ядерного оружия в середине XX в., появление ядерной энергетики и аварии на ядерных объектах изменили дальнейшее развитие радиоэкологии: природоохранная составляющая и радиационная безопасность, о том числе в АПК. приобрели наибольшую значимость.
4. Вторая половина XX в. ознаменовалась дальнейшим развитием радиобиологии, включая теоретические и прикладные
аспекты сельскохозяйственной радиобиологии. Получили развитие технологии, основанные на эффектах радиостимулирования (предпосевное облучение семенного и посадочного материала) и радиоингибирования (уничтожение вредителей и замедление ростовых процессов). Методами радиационной генетики получены новые сорта культурных растений и породы сельскохозяйственных животных.
5. Эффективность радиационных технологий и неизбежность развития ядерной энергетики в XXI в. создают условия для дальнейшего развития радиологии по всем направлениям.
