Размножение простейших грибков. Доказательство рентгеновских мутаций. Действие радиации на человека

В 1925 году в ленинградском журнале «Вестник рентгенологии» вышла статья маститого профессора Г. А. Надсона и его молодого сотрудника Г. С. Филиппова. Они работали в Рентгенорадиологическом институте, организованном М. И. Неменовым и А. Ф. Иоффе. Чем только здесь не занимались! Институт был задуман как учреждение для всеобъемлющего изучения эффектов радиации. Там работали первоклассные биологи и врачи — все, кого мог найти Неменов в послевоенном Петрограде.

Надсон и Филиппов изучали размножение простейших грибков. Эта микробиологическая работа требует точности и аккуратности. За годы исследований ученые уже присмотрелись к колониям грибка, растущим на лабораторных чашках Петри. Тогда они попробовали их облучить рентгеновыми лучами. И тут выяснилось неожиданное: иногда стали наблюдаться «секторные мутанты» необычного вида. Их измененные свойства наследовались во многих поколениях.

Это простое доказательство рентгеновских мутаций казалось очевидным. Но оно было получено нетрадиционным приемом и поэтому не было принято научным миром.

Мухи-дрозофилы были куда ближе генетикам, чем грибки с их тогда малоизученной наследственностью. Работы с дрозофилой велись уже с 1909 года. Этих плодовитых мушек разводил у себя Герман Меллер, молодой техасский профессор. Он имел в своем распоряжении целую коллекцию дрозофил с различными мутациями, и ему оставалось только выбрать необходимую. Для опытов с радиацией Меллер взял мух с мутацией, приводящей к гибели самцов (мутация, сцепленная с полом). Если облучение вызывало такую мутацию заново, то ее легко было учесть.

На генетическом конгрессе 1927 года в Берлине Меллер заявил, что рентгеновское излучение в строгой зависимости от дозы повышает частоту повреждений в половой хромосоме мух-дрозофил — в сотни и тысячи раз против обычного, «фонового» уровня. Так была убедительно доказана способность проникающей радиации вызывать стойкие генетические изменения в потомстве, то есть мутации половых клеток. Тогда советские ученые, а также американец Стадлер подтвердили факт лучевых мутаций, работая на зерновых растениях. Этим были начаты работы по радиационной селекции. Исследования Г. Меллера были удостоены Нобелевской премии в 1946 г.

Итак, количественная генетика доказала, что рентгеновы лучи — мощный мутагенный фактор. Но доказать это возможно и другим путем. Еще в начале XX века Томас Гент Морган и его коллеги установили, что гены расположены цепочками по длине хромосом в ядре клетки. Хромосомы хорошо видно в микроскопе в момент деления клеток. Значит, повреждение хромосом может указывать на дефекты генов. Первым это обнаружил Георг Пертес в 1904 году. Рентгеновы лучи вызывали у червей-аскарид не только задержку развития, но и грубые изменения хромосомного аппарата.

Действие радиации какое-то время занимало и известного биолога О. Гертвига. В 1910 году на заседании Прусской Академии наук он сообщил, что облучение спермы или икры лягушек приводит к уродствам и гибели личинок. Эти аномалии развития неизменно сопровождались нарушениями набора хромосом в «фигурах деления» клеток.

С человеком дело обстоит сложнее, поскольку тогда было трудно получить удобные для анализа «картинки» хромосом. Но все же в 1924 году видный французский ученый А. Лакассань изучил растущие раковые клетки, взятые у больных, леченных радиацией. Оказалось, что в опухолях человека хромосомы сильно повреждаются излучением. Это значило, что «невидимые лучи» уничтожают опухоль, разрушая ее наследственный аппарат.

В предвоенные годы в СССР работали специалисты-генетики мирового класса. Сам Г. Меллер и другие зарубежные специалисты годами трудились в институтах Москвы  и  Ленинграда. Так, трудами многих исследователей было установлено, что главная мишень радиации — это гены и хромосомы. Согласно генетическим законам, мутации половых клеток могут проявиться не в первом, а в последующих поколениях. В этом состоит главная опасность «невидимых лучей» для наших потомков.

Блага от использования «невидимых лучей» пока намного перевешивают их угрозу здоровью населения. Среди крупнейших успехов радиобиологии можно назвать радиационную селекцию культурных растений. Эти поиски преследуют благородную цель: повысить продуктивность пищевых растений и тем самым смягчить продовольственную проблему в развивающихся странах. Из облученных семян к настоящему времени получено 227 улучшенных сортов сельскохозяйственных культур, как пишет А. Микке, руководитель секции селекции растений при продовольственной организации ООН57. Больше всего удачных радиационных мутантов получено у ячменя и риса. Кроме развитых стран, большой интерес к лучевой селекции проявляет Индия и другие молодые государства. Интересно, что Индия держит пока рекорд по числу культивируемыхмутантных сортов и их гибридов. «Зеленая революция» — этот термин сейчас широко известен. Он отражает большое значение радиационной селекции для борьбы с голодом во многих странах Азии и Африки, где сельское хозяйство еще недостаточно продуктивно. На очереди — другие «генетические чудеса» в мире злаковых культур...

Ионизирующая радиация помогает решить и еще одну важную проблему — сохранение выращенного урожая. Все мы знаем, как теряют свои ценные пищевые свойства плоды и овощи, даже при тщательном хранении. Науке, конечно, давно известны причины этого, прежде всего высокая зараженность плодов земли личинками насекомых, грибками и микробами. Еще в 1955 году представительному форуму ученых были показаны образцы картофеля,   облученного   гамма-лучами   в   больших   дозах (именно такие дозы нужны для стерилизации). Удивительным было то, что клубни сохранили свою свежесть, несмотря на длительное хранение. Ныне такие методы стали применяться в разных странах (А. М. Кузин). Многочисленные анализы показали, что облученные продукты полностью безвредны для потребителя и, более того, сохраняют в полной мере свою пищевую ценность. Поэтому государственные организации постепенно снимали запреты на продажу плодов, стерилизованных посредством облучения. По телевидению  передавали интересный сюжет из Венгрии: прямо на поле стоит гамма-установка, через которую пропускают свежевыкопанный картофель. Можно себе представить, сколько труда земледельца будет сохранено благодаря столь рациональному технологическому подходу.