Радиобиология как наука. Ее предмет и задачи

Радиоактивность и сопутствующие ей ионизирующие излучения существовали на Земле задолго до зарождения на ней жизни и присутствовали в космосе до возникновения нашей планеты. Ионизирующие излучения сопровождали и Большой взрыв, с которого, как мы сейчас полагаем, началось существование нашей Вселенной около 20 млрд. лет назад. С того времени радиация постоянно наполняет космическое пространство, а радиоактивные материалы вошли в состав Земли с самого ее появления. Даже человек слегка радиоактивен, так как во всякой живой ткани присутствуют в следовых количествах радиоактивные вещества. Да и само зарождение жизни на Земле происходило в присутствии радиационного фона окружающей среды.

Ученые часто дискутируют о том, шло ли развитие жизни наперекор постоянному скрытому патогенному воздействию радиации или же способность ионизирующих излучений вызывать мутации и послужила основной причиной непрерывной эволюции биологических видов в сторону повышения их организации. Однако в настоящее время никто не сможет с уверенностью сказать, как в действительности обстоит дело. И новое, что создал человек в этом отношении, это лишь дополнительная радиационная нагрузка, которой мы подвергаемся, например, во время рентгеновского исследования, во время полета на реактивном самолете, при выпадении радиоактивных осадков после испытания ядерного оружия или в результате работы атомных электростанций, созданных человеком для получения электрической энергии.

В результате этого, в настоящее время миллионы людей контактируют с источниками ионизирующих излучений. Что же помешало огромному росту числа жертв радиации, которого можно было бы ожидать, исходя из многократного увеличения массы контактирующих с нею людей? Таким фактором стало знание свойств ионизирующих излучений, позволившее разработать методы противорадиационной защиты и прогнозирования последствий воздействия радиации на организм человека.

«Предвидеть - значит управлять», - писал великий французский философ, математик и физик Блез Паскаль. Приступая к изучению явления радиоактивности и свойств ионизирующих излучений, знание которых необходимо для прогнозирования и снижения тяжести последствий их воздействия на организм, разработки способов и средств противорадиационной защиты, вначале мы познакомимся с предметом радиобиологии и проделаем краткий экскурс в историю ее становления и развития как науки.

Как и всякое явление, в условиях которого проходит жизнь человека,

радиация (будь это естественное или техногенное воздействие на живой организм) заслуживает соответствующего внимания. Именно этим и занимается наука и учебная дисциплина «Радиобиология».

Радиобиология (сельскохозяйственная радиология) – это наука, изучающая действие ионизирующей радиации на живые организмы, их сообщества и биоценозы в целом. Она является своеобразным фундаментом, на котором строится использование ядерных излучений в различных отраслях народного хозяйства.

Основной задачей, составляющей предмет радиобиологии, является вскрытие закономерностей ответа биологических объектов на радиационное воздействие, на основе которых можно овладеть искусством управления лучевыми реакциями организма. Для решения этой задачи необходимо обладать знаниями из ряда смежных фундаментальных дисциплин, таких как физика, химия, биология, биофизика, биохимия, цитология, гистология, нормальная и патологическая физиология.

Одной из особенностей радиобиологии является то, что это экспериментальная дисциплина. Ни одно утверждение в ней не принимается на веру, если оно не имеет четкого экспериментального подтверждения. А способность радиации взаимодействовать с любыми молекулами и структурами клеток обусловливает другую особенность радиобиологии – необходимость проведения исследований на всех уровнях биологической организации: от молекулярного до популяционного. Неизбежные при этом экстраполяции получаемых результатов на высшие уровни биологической организации определяют эту особенность радиобиологии, связанную с практической значимостью получаемых экспериментальных выводов и большой их ответственностью (например, при оценке радиационно-генетических последствий действия радиации).

И, наконец, еще одна особенность, определяемая прикладными задачами радиобиологии - овладение способами и методами управления реакций биологических объектов при лучевых повреждениях(например, с помощью фармакологических и радиопротекторных препаратов).

Решение стоящих перед радиобиологией задач позволило ей занять достойное место среди наук, служащих интересам человечества. Уже сегодня в сельском хозяйстве используют предпосевное облучение семян как метод повышения урожайности, методы радиационной генетики используются не только для выведения новых видов животных и растений, но и для борьбы с вредителями путем стерилизации насекомых. На основе радиобиологических знаний организована лучевая стерилизация овощей, пищевых консервов, а также медицинских средств и реактивов.

Отдельными направлениями радиобиологии являются также радиационная экология, космическая радиобиология, военная радиобиология, а такие направления как противолучевая защита, лучевая терапия, радиационная гигиена, радиационная иммунология и другие можно объединить в одну крупную ветвь радиобиологии – медицинскую радиобиологию.

За более чем 100 лет со времени открытия ионизирующих излучений накоплен огромный теоретический и практический материал, обобщение которого позволило построить стройную систему представлений о радиации и ее воздействии на живые организмы.

Современная радиобиология представляет собой самостоятельную комплексную дисциплину, имеющей четко выделенные отдельные направления: радиационная цитология, общая радиобиология, радиационная биохимия, радиационная генетика, радиационная экология, противолучевая защита и терапия радиационных поражений, космическая радиобиология, радиационная гигиена и, наконец, получившая активное развитие в настоящее время - радиобиология опухолей.

Такова сложная структура современной радиобиологии, относительно короткая история которой как столь интересна, так и столь драматична.

Зарождение радиологии связано с тремя важнейшими событиями конца XIX века:

1). открытие Вильгельмом КонрадомРентгеном (первая Нобелевская премия по физике, 1901) новых невидимых для глаза лучей, получивших название рентгеновских или Х-лучей.

Сообщение об открытии датировано 28 декабря 1895 г. Более полутора месяцев ученый тщательно исследовал неведомые лучи. Ему удалось установить, что они В.Рентген (1845-1923) сильно флюоресцируют под ударами катодных лучей.

В начале 1896 г. петербургский физиолог И. Р. Тарханов провел первые исследования на лягушках и насекомых, облученных лучами Рентгена, и пришел к выводу, что «Х-лучами можно не только фотографировать, но и влиять на ход жизненных функций».

Другим пионером в радиобиологии был российский патофизиолог, биохимик и радиобиолог, профессор Е. С. Лондон, который начал в 1896 г. многолетние широкие исследования по рентгенорадиологии и экспериментальной радиобиологии. Еще в 1901 г. в работе П. Кюри и А. Беккереля, появилась первая официальная информация о патологическом влиянии радиации на кожу, в которой авторы сообщали, что неосторожное обращение с радием вызывало у них ожоги кожи. Понимая необходимость элементарных дозиметрических знаний, Е.С. Лондон и его сотрудник врач-хирург С.В. Гольдберг проводили экспериментальные исследования действия радия на себе. Работа Е.С. Лондона «Радий в биологии и медицине» (1911) стала первой в мире монографией по радиобиологии.

Основной и очень важной задачей радиобиологии в то время была необходимость точной количественной оценки дозы радиации. Дозиметрия, как раздел физики, количественно оценивающая испускаемую (экспозиционную) и поглощенную энергию излучений, а также активность радиоизотопов, появилась значительно позднее.

2). весной 1896 г. французский физик Антуан Анри Беккерель (Нобелевская премия по физике, 1903) сделал ряд сообщений об обнаружении им нового вида излуче-

ния, которое испускалось солями урана. Подобно откры-

тым за несколько месяцев до этого рентгеновским лучам, оно обладало проникающей способностью, засвечивало экранированную черной бумагой фотопластинку и иони-