8.4. Радиация и наследственность
8.4. Радиация и наследственность
Оказалось, что радиация от ядерных взрывов в Хиросиме и Нагасаки действует на наследственность: у детей, родившихся через много лет у облученных родителей, наблюдались врожденные уродства, умственная отсталость и т. п.
Ученые всех стран стали изучать влияние радиации на человека. Особенно больших успехов добились советские ученые под руководством Николая Петровича Дубинина.
Еще в 1963 г. Н. П. Дубинин в книге «Молекулярная генетика и действие излучения на наследственность» писал: «Обширные опытные данные показали, что радиация в широкой степени изменяет наследственные свойства организма. Под ее влиянием получаются все известные до сих пор типы наследственных изменений. При этом доказано, что ионизирующее излучение вызывает мутации во всех представителях растительного и животного мира, во всех бактериях и вирусах...»
Н. П. Дубинин установил, что чем выше организовано животное, тем более чувствительно оно к радиации. Человеку и человекообразным обезьянам, чтобы произошли изменения наследственности, требуется меньшая доза радиации, чем всем другим животным.
Клетки и ткани живого мгновенно поглощают излучение в течение 10-6—10-5 секунды. За одну секунду после облучения в хромосомах и генах происходят огромные нарушения. Особенно излучение действует на ДНК — на основное вещество наследственности.
Когда клетка готовится к делению, двойная нить ДНК разделяется и каждая из половинок начинает по своему подобию строить вторую половину. В результате в каждой хромосоме одна нить старая, другая — вновь созданная. Облучение приводит к задержке деления и нарушает его. Через 15—29 минут после облучения под микроскопом видно слипание или разрыв хромосом, распад их на большие куски и отдельные гранулы. Куски хромосом начинают блуждать, встраиваться не на свое место, вызывают неправильное деление клеток. А это вызывает либо болезни, либо, если такое облучение попало на половые клетки, — появление уродств.
Слева — нормальное состояние хромосом. Они строго отделены друг от друга.
При делении клеток каждая из них создает себе точную копию. После облучения (справа) хромосомы разрываются на части, слипаются в беспорядке, наследственные свойства изменяются (происходят мутации). В результате рождаются дети с наследственными изменениями в строении организма.
Исследования показали, что в потомстве облученных родителей наблюдаются наследственные изменения — мутации. Причем этих мутаций даже больше, чем хромосомных нарушений, так как, кроме хромосомных перестроек, происходят изменения генов, изменение структуры ДНК в том или ином месте молекулы и другие нарушения.
Конечно, не все организмы одинаково относятся к радиации. Доза, при которой гибнет не менее 50% организмов (средняя смертельная доза), для обезьяны — 550—600 рентген[3], для кролика — 800, для змеи — 30—20 тыс., а инфузория выдерживает от 300 до 330 тыс. рентген. В ядерном реакторе, где доза облучения 10 млн. рентген в сутки, были обнаружены бактерии, которые размножались и делились и чувствовали себя прекрасно. Не только бактерии, но и многие растения имеют большую радиочувствительность. Например, в Хиросиме через несколько недель после ядерного взрыва поднялись из земли и расцвели растения. Даже внутри вида чувствительность у отдельных организмов разная: при облучении мышей первая погибала при 200 рад[4], половина — при 400 рад, все — при 800 рад. Причем особи возрастом в 3—5 недель гибли при 700 рад, как и старые крысы (80—100 недель), среднего же возраста крысы (40—60 недель) гибли лишь при дозе — 900—1000 рад.
Колыбель человечества протянулась от Афара (Хадара) в Эфиопии до Южной Африки. Она пересекает различные климатические зоны, но общее для нее — рифты, активные землетрясения, вулканы и залежи радиоактивных руд. Рифты и сопровождающие его явления возникли здесь в то время, когда появился предок человека — австралопитек африканский или афарский.
Так же по-разному реагируют на облучение и люди. Наиболее чувствительны организмы в эмбриональном периоде. Доза, абсолютно безвредная для матери, может вызвать серьезные нарушения в развитии плода. Молодые организмы чувствительны и после рождения. Первой реагирует нервная система, кроветворные органы человека начинают реагировать при дозе 1—10 рентген, а зрительные ощущения возникают при облучении сетчатки дозой 1 миллирентген. При 0,05—4 рентген изменяется система биотоков и условных рефлексов. Сильнее всего страдает нервная система.
Итак, влияние радиации на изменчивость организма несомненна. Нам пока не известна доза естественной радиации в Африке 3—5 млн. лет назад и более. Но какой бы она ни была, она не могла не подействовать на наследственные свойства обитавших на востоке Африки обезьян. Известный генетик Мюнциг пишет: «Для мутагенного действия ионизирующего излучения нет никакого порога, ниже которого облучение не вызвало бы мутаций».
«Поскольку взаимодействие энергии ионизирующих излучений с наследственными структурами осуществляется на уровне атомов и молекул, для вызывания поражений нет порога дозы. Мутации могут возникнуть при любых дозах, причем число поврежденных хромосом пропорционально дозе. Для человека количество мутаций в его зародышевых клетках постепенно „набирается“ им от зачатия и до конца способности к деторождению», — пишет Н. П. Дубинин.
Итак, любая доза радиации может вызвать изменения в наследственности, может привести к тому, что у «нормальных» особей будут рождаться «ненормальные», т. е. необычные, чем-то отличающиеся от всех, причем дети мутантов, как правило, сохраняют и дальше способность рождать детей с новыми изменениями в организме. Видимо, эти дети с измененными свойствами казались их родителям уродами: голая обезьяна со слабыми зубами, без клыков, с огромной головой — слабое существо.
Любое, даже небольшое нарушение ДНК приводит к изменению физического строения организма человека, по сути, к появлению родственного, но уже в чем-то по-другому построенного организма.
Ученые сравнивали ДНК человека и шимпанзе, и оказалось, что различаются они всего на 1,1%, а на 98,9% — сходны. У шимпанзе и человека 44 белка близки более чем на 99%. Виды лягушек или белок в пределах одного рода отличаются друг от друга в 20 или 30 раз больше, чем шимпанзе и человек! Если человек и шимпанзе так мало различаются между собой, то нарушения в генах и хромосомах, вызвавшие эти изменения, были действительно небольшими и относительно недавними. Генетики и археологи здесь сходятся. Человек отделился от обезьяны около 4—5 млн. лет назад.