Пример был устрашающим, однако установить, какие дозы (а они, вероятно, были весьма значительны) получили погибшие рентгенологи, было невозможно. Познание причины опасности — первый шаг к ее устранению. В рентгенологические кабинеты были введены свинцовые экраны. На пути коварных лучей ставили стекло, содержащее свинец, который задерживал их распространение. Было максимально сокращено время диагностических процедур, улучшена конструкция аппаратов. Дозы облучения, получаемые врачами-рентгенологами, резко уменьшились.
Статистическое обследование, проведенное в Англии в 60-х годах, не смогло установить повышенного процента смертности среди врачей-радиологов по сравнению с врачами всех других специальностей.
Второе событие, говорящее об огромной разрушительной силе ядерной радиации, потрясшее умы и чувства всего человечества, — это ничем не оправданное атомное нападение на мирные города Хиросиму и Нагасаки, осуществленное Соединенными Штатами Америки на исходе второй мировой войны. Из 350 тыс. пострадавших от атомной бомбы в Хиросиме 70 тыс. стали жертвами ядерной радиации. И сейчас, более 30 лет спустя, в этом городе продолжают погибать люди от отдаленных последствий облучения.
Но только ли гибель и разрушение несут эти невидимые лучи всему живому? Несколько миллиардов лет тому назад уровни ионизирующей радиации на Земле были намного выше, чем в наше время. Именно в этих условиях на ней зародились простейшие формы жизни.
Какую роль играла ионизирующая радиация в пред-биотический период существования Земли? Не способствовала ли она процессам возникновения жизни? На этот вопрос многие исследователи, работающие над проблемами возникновения жизни, дают положительный ответ.
А какова роль невидимых лучей в процессах эволюции жизни? Разрушали жизнь, препятствовали ее развитию, несли гибель и увядание живому или способствовали преобразованию живого, принимали участие в развитии, эволюции жизни на нашей планете?
Как действуют эти излучения на жизненные процессы — угнетают или стимулируют? Есть ли основание называть их лучами смерти или повсеместное распространение этого излучения в биосфере не случайно и несет что-то важное и нужное для явления жизни?
Ответить на эти вопросы очень важно, чтобы правильно определить отношение к окружающей радиации, точно знать, чего надо опасаться, с какой стороны грозит опасность, где надо проявлять бдительность и настороженность, а в каких случаях опасения и страхи неуместны и использование радиации несет огромные блага человечеству.
Прежде всего напомним, что для большинства хорошо известных нам физических факторов, влияющих на мир живых существ, ответ всегда будет не альтернативный, не «или-или», а диалектический — «и да и нет».
Что значит для жизни тепло? Конечно, тепло солнечных недр, измеряемое миллионами градусов, тепло горения и даже тепло кипящей воды несут безусловную смерть всем живым организмам. Но в то же время без тепла солнечных лучей, без тепла окружающей среды в диапазоне от 0 до 60 °C жизнь невозможна.
Электричество разряда молнии или высоковольтных линий разрушает, несет гибель живому. В то же время неизвестны клетки, ткани, организмы, в которых отсутствовали бы электрические потенциалы, биотоки, электрические импульсы, играющие существенную роль в организации нервной раздражимости, проницаемости биомембран и многих других жизненных процессов.
Неужели радиация высоких энергий в ее взаимодействии с миром живых организмов является исключительно односторонним фактором? Несет только разрушение и гибель живому? Или и здесь проявляется общий закон количества воздействия? Не зависит ли окончательный эффект от дозы поглощенной энергии? В больших дозах это, несомненно, лучи смерти. А каково их действие в малых дозах?
Проблема малых доз ионизирующей радиации, в окружении которых мы живем и уровни которых, как мы видели, колеблются в широких пределах, приобретает исключительный интерес в наш век развития атомной промышленности, освоения космоса, все более широкого использования ионизирующей радиации в промышленности, сельском хозяйстве, медицине. Она настолько важна, что мы специально рассмотрим ее в следующих главах. А сейчас ближе познакомимся с тем, какие опасности несут живому достаточно большие дозы ионизирующей радиации. Этот вопрос стал особенно острым в наши дни, когда американское правительство пытается принять на вооружение нейтронные бомбы, поражающие все живое именно за счет больших доз ионизирующих излучений.
Рассмотрим некоторые наиболее важные особенности воздействия радиации на живой организм. Существующие ныне формы жизни, включая млекопитающих и человека, возникли и эволюционно сложились на уровне постоянного фона радиации. У живых организмов не выработались специальные органы для распознавания этого постоянно действующего фактора. Мы не ощущаем действия ядерной радиации — не видим, не слышим, не чувствуем ее. Человек может получить смертельную дозу облучения и не знать об этом. Некоторое чувство дискомфорта и легкие признаки недомогания в первые часы быстро проходят, и несколько дней человек ощущает себя здоровым. Но процессы, возникшие во время облучения, развиваются, и через различное время, в зависимости от дозы облучения, начинается лучевая болезнь, угрожающая жизни. Это первое коварное свойство ядер — ной радиации — действие исподтишка. При достаточно больших дозах смерть может наступить через 7, 13, 30 дней после облучения.
Если доза облучения была ниже смертельной, то лучевая болезнь проходит, наступает выздоровление. Но скрытые последствия облучения остаются: сокращаются сроки жизни, увеличивается вероятность заболевания раком, катарактой, снижается сопротивляемость инфекционным заболеваниям. Способность вызвать отдаленные последствия — второе коварное свойство ядерной радиации.
Одно из наиболее опасных свойств ядерной радиации заключается в ее способности глубоко проникать в облучаемую ткань: γ-лучи радиоактивных элементов, нейтроны, протоны больших энергий легко пронизывают тело животного, его внутренние органы. При общем облучении поражается не только вся поверхность тела, но одновременно и печень, кишечник, костная ткань с заключенным в ней костным мозгом, центральная нервная система, все ткани и жидкости организма. Поэтому общее облучение гораздо опаснее локального, когда облучают часть организма, какой-то его орган.
Еще одно коварное свойство ионизирующей радиации — это суммарное, кумулятивное действие на организм. Поясним кумулятивное действие ядерной радиации на конкретном примере. Доза в 800 рад смертельна для многих животных, например для крыс. Если этих животных облучить в дозе 200 рад, то появляется лишь легкое, быстро проходящее недомогание. Если спустя некоторое время их снова облучить в такой же дозе, недомогание будет более значительным. Облучение в третий, четвертый раз в той же дозе может уже вызвать у ряда животных лучевую болезнь и гибель.
Каждая доза облучения оставляет глубокий след в организме, их действия суммируются. При достижении определенного предела (более высокого по сравнению с одноразовой дозой) проявляется суммарный эффект. Кумулятивное действие оказывается особенно сильным при попадании в организм радиоактивных веществ, отлагающихся в определенных тканях. Такие радиоактивные вещества, присутствуя в организме (в небольшом количестве) изо дня в день в течение длительного срока, облучают близлежащие клетки и ткани. Это так называемое инкорпорированное хроническое облучение. Под его влиянием происходит перерождение нормальных клеток в злокачественные, возникновение лейкемии.
В 1925 г. советские ученые Г. А. Надсон и Г. С. Филиппов впервые в мире обнаружили мутагенное действие ионизирующей радиации на низших организмах. В 1927 г. в США это открытие было подтверждено на насекомых, а в 1928 г. на растениях.
Известно, что гигантские молекулы ДНК хранят в своей структуре в закодированном виде всю информацию, нужную для развития организма данного вида. В процессе эволюции для сохранения вида в организме выработалась сложная система защиты этих макромолекул, обеспечивающая точное воспроизведение структуры ДНК при каждом делении клетки и надежную сохранность информации в молекулах ДНК. Но при облучении элементарные частицы ионизирующей радиации, глубоко проникая в организм, как бы бомбардируют молекулы ДНК. Они нарушают структуру ДНК, вызывают перестройку кода, в результате чего наступают изменения в потомстве, появляются новые признаки, исчезают или видоизменяются ранее существовавшие. Так как мутанты содержат видоизмененную ДНК, то новые их свойства наследуются, передаются потомству.