Можно думать, что естественный фон радиации имеет особое значение для прорастающих растений, семена которых и начальные проростки получают в почве значительно большую дозу облучения от находящихся в ней естественных радиоактивных нуклидов и выделяемого ими радона. Чтобы подтвердить роль естественного фона радиации в развитии растений, в нашей лаборатории создана подземная камера с водяной защитой (слой в 3 м) от естественного фона радиации. В центре этой камеры был помещен герметически закрытый термостат, в котором проращивались семена редиса. Контрольный эксперимент проводился в аналогичном термостате, находящемся в надземных лабораторных условиях. Измерение радиоактивного фона в контейнере с водяной защитой показало снижение примерно в 20 раз. Чтобы убедиться, что наблюдаемые эффекты обусловлены именно снижением естественного фона радиации, а не какими-либо другими неучтенными факторами, в ряде опытов в экранированную камеру вносился азотнокислый уранил, восстанавливающий естественный фон радиации. Измеряли интенсивность роста проростков за 4 дня развития по длине корня и проростка. Наблюдалось угнетение роста в условиях экранирования от естественного фона и возвращение к норме при внесении в низкофоновую камеру азотнокислого уранила в количествах, создающих нормальный фон радиации.
Все приведенные эксперименты заставляют нас прийти к выводу, что естественный радиоактивный фон не безразличен для нормального течения жизненных процессов на нашей планете.
Описанные в этой главе новые факты заставляют более внимательно отнестись к гипотезе, сформулированной еще в 1932 г. А. Г. Гурвичем — талантливым советским исследователем, открывшим митогенетические излучения в биологии. Гурвич, обнаружив ускорение деления клеток при облучении коротковолновым ультрафиолетом (190–220 нм) очень малой интенсивности (порядка нескольких квантов), пришел к выводу, что деление клетки обусловлено двумя факторами: во-первых, метаболическими процессами, приводящими клетку в состояние, готовое к делению, и, во-вторых, пусковым фактором, роль которого выполняют высокоэнергетичные кванты ультрафиолета. По-видимому, роль «пусковых факторов» могут играть и кванты ионизирующей радиации, что хорошо объясняет результаты опытов, описанных выше.
Весьма вероятно, что в делящейся ткани всегда имеется значительное количество клеток, которые за счет предыдущих метаболических процессов подготовлены к делению. Поглощение одной из этих клеток высокоэнергетического кванта энергии вызовет в ней цепную радикальную реакцию окисления. Это приведет к образованию биологически активных веществ, активирующих определенный участок генома, после чего клетка начинает делиться. Увеличение естественного фона радиации приводит к более частому попаданию квантов в готовые к делению клетки, что вызовет стимуляцию деления, роста и развития, о чем говорилось в начале главы.
Имеется еще один путь решения вопроса о значении естественного радиоактивного фона для жизненных процессов. Это путь установления корреляций между уровнем тех или иных проявлений жизнедеятельности и колебаниями естественного фона радиации. Конечно, это менее надежный путь, так как в природных условиях действуют многие факторы, и установление корреляции С одним из них может лишь указать на соответствие гипотезе, но, конечно, не однозначно решить ее истинность.
Приведем несколько примеров.
При подъеме в горы с высотой растет естественный фон радиации. Осадочные породы равнин сменяются базальтом, гранитом со значительно более высоким содержанием урана и тория. Чем выше подъем, тем сильнее влияние космических излучений в общей облученности организмов. Увеличивается интенсивность ультрафиолетовых лучей. И вот на какой-то высоте вы попадаете в зону альпийских лугов. Обычные травы, цветы, растения здесь в два-три раза выше, мощнее, чем в долинах! Вас поражает буйство растительности. Поднимитесь еще на несколько сот метров выше. Уровень радиации окажется еще выше — он превысил оптимум, и пышная растительность пропадает — кругом голые скалы. Объяснение увлекательное, но строго не доказанное.
По данным А. А. Богомольца и И. В. Базилевича, наибольшее количество долгожителей обнаружено в горах Дагестана и Абхазии. Согласно переписи, количество долгожителей в Дагестане и Абхазии значительно превосходит их количество среди равнинного населения Поволжья. Можно предполагать, что это связано с повышенным радиоактивным фоном в горах, но для утверждения такой связи, к сожалению, еще не хватает более точных данных.
Интересное статистическое обследование было проведено Н. А. Фригерио и Р. С. Стоу в Аргоннской национальной лаборатории в США. Они определили естественный радиоактивный фон в 50 штатах Северной Америки. При этом оказалось, что если в среднем в этих штатах фон был равен 130 мрад/год, то в 14 штатах он был немного понижен (118 мрад/год), в 14 достигал 170 мрад/год и в 7 был значительно повышен — в среднем 210 мрад/год. На основании статистических данных в этих штатах была определена за 15 лет общая смертность, смертность от злокачественных опухолей и частота генетических повреждений. Вместо ожидаемой положительной корреляции была получена отрицательная, т. е. чем выше был естественный фон радиации, тем здоровее было население, уменьшалась смертность, смертность от злокачественных опухолей, от врожденных уродств в детском возрасте. Автор обследовал около 20 других факторов, таких, как годовая температура, выпадение осадков, процент урбанизации, состояние медицинской помощи, характер питания, уровень образования, количество безработных, насыщенность воздуха парами бензина, и нигде не обнаружил той четкой корреляции, которая наблюдалась по отношению к естественному радиоактивному фону.
Конечно, и это исследование ввиду множества возможных действующих факторов (химические мутагены и канцерогены) не решает вопроса, но хорошо согласуется с представлением о положительной роли естественного фона радиации.
В связи с рассматриваемой проблемой нельзя пройти мимо исследований А. Л. Чижевского, показавших наличие определенной связи между размножением патогенных микроорганизмов, возникновением эпидемий и периодической деятельностью Солнца. На примере эпидемий холеры, гриппа, возвратного тифа он выделяет 11-летний период вспышек этих заболеваний, коррелирующих с солнечной активностью.
В 30-х годах нашего столетия А. Л. Чижевский выдвинул гипотезу о «специфических излучениях» в годы, следующие за максимальной деятельностью Солнца, «регулирующих жизнедеятельность патогенных микробов». Следует подчеркнуть, что, по данным Чижевского, максимумы вспышек возвратного тифа, чумы, дифтерии (до введения вакцинации), как правило, возникали на 1–2 года позже максимума солнечной активности. Сопоставим эти наблюдения с современными данными о влиянии солнечной активности на уровни радиации на Земле.
Согласно теории солнечного ветра (1966–1967 гг.)1 в годы повышенной солнечной активности усиливается выделение потока плазмы, состоящей в основном из низкоэнергетических протонов и электронов, летящих от Солнца со скоростью нескольких сот километров в секунду. Солнечный ветер создает межпланетное магнитное поле и в значительной мере искажает дипольное распределение магнитного поля Земли. Протоны солнечного ветра, имеющие малую энергию, отклоняются магнитным полем Земли и не влияют на естественный радиационный фон на ее поверхности. Малоэнергетичные галактические космические лучи тоже отклоняются от солнечной системы межпланетным магнитным полем, создаваемым солнечным ветром.
Таким образом, в годы повышенной солнечной активности усиливается солнечный ветер, увеличивается магнитная защита нашей планеты от малоэнергетичных галактических космических лучей и вклад космических лучей в естественный фон радиации на поверхности Земли уменьшается. Космическая радиация составляет около 30 % всего естественного фона, причем на поверхности Земли он создается в основном высокоэнергетичными компонентами космических излучений.
Таким образом, облученность земных организмов в зависимости от 11-летнего периода солнечной активности будет колебаться в пределах 10–20 % естественного радиационного фона. Это значит, что в годы активного Солнца облученность окажется на 10–20 % ниже средней величины, а в период спокойного Солнца — на ту же величину выше.