Ионизирующее излучение. Радиоактивный фон - это излучение природных источников, к которому относится космическое излучение и излучение

Радиоактивный фон - это излучение природных источников, к которому относится космическое излучение и излучение, испускаемое природными материалами - радием и торием, находящимися в земной коре, а также радиоактивными изотопами калия (в почве и воде), углерода (в воздухе) и водорода (в водяных парах). Приходящаяся в среднем на каждого человека общая доза ионизирующего излучения, создаваемая радиоактивным фоном, составляет за 30 лет примерно 3-5 Р. На больших высотах из-за большей интенсивности космического излучения эта доза достигает 5,5 Р. В некоторых географических районах, например в штате Керала в южной Индии и в ряде районов Бразилии, в силу геологических причин естественный радиоактивный фон значительно выше. В современных условиях существенную роль играют искусственные источники излучения. Медицинское применение рентгеновских лучей увеличивает дозу облучения, приходящуюся на гонады; другой источник искусственного излучения - светящиеся циферблаты часов. Но наиболее значительное увеличение радиоактивности на земном шаре связано с испытаниями ядерного оружия и последующим выпадением радиоактивных осадков.

Радиоактивные вещества попадают в организм человека через дыхательные пути и желудочно-кишечный тракт. Некоторые из них, например стронций-90 и цезий-137, быстро всасываются в кишечнике. Радиоактивная пыль должна учитываться наряду с другими метеорологическими факторами; в некоторых случаях дожди могут занести ее в районы, где обычно доза излучения невелика. Люди, находящиеся в домах, лучше защищены от действия излучения, чем те, которые большую часть своего времени проводят на открытом воздухе.

Самые серьезные биологические последствия облучения связаны с мутагенным действием ионизирующих лучей на половые клетки; вызываемые ими мутации могут быть субмикроскопическими или же представлять собой микроскопически видимые изменения в хромосомах. Каждый вид имеет свой собственный набор мутантных генов, и хотя частота спонтанных мутаций для многих видов точно не установлена, полагают, что она варьирует от 1·10⁵ до 1·10⁶ половых клеток на поколение. Лишь малую долю этих спонтанных мутаций можно отнести за счет действия радиоактивного фона.

Радиационные мутации, подобно спонтанным, бывают доминантными и рецессивными; рецессивные встречаются гораздо чаще. Доминантные мутации крайне редки, но если у какого-нибудь индивидуума под влиянием облучения возникла доминантная мутация, то она проявится у всех его потомков. Рецессивные мутации проявляются только у тех индивидуумов, которые получили одинаковые мутагенные гены от обоих родителей. Поскольку в человеческом обществе близкородственные браки запрещены, эффекты, связанные с такими рецессивными мутациями, должны проявляться лишь через много поколений. Однако иногда они могут проявиться и раньше; это произойдет в том случае, если какая-либо радиационная мутация объединится с такой же мутацией, возникшей в популяции спонтанно. Кроме того, рецессивные мутации, сцепленные с полом, могут проявиться у мужчины, получившего от матери Х-хромосому, несущую мутантный ген.

Среди рециссивных мутантных генов много таких, которые внешне ничем не проявляются, однако снижают плодовитость и продолжительность жизни, а также так называемых летальных генов, которые приводят к гибели организма в зародыше. Вот почему не наблюдается непосредственного повышения частоты явных генетических аномалий у детей, родители которых пережили взрыв атомной бомбы в Японии. Доминантные летальные гены вызывают гибель зародыша на ранних стадиях развития. Наступающий в связи с этим ранний выкидыш проходит незамеченным.

Реальную опасность представляют рецессивные летальные гены, которые передаются многим индивидуумам через многие поколения, прежде чем проявятся в гомозиготном состоянии. В результате естественного отбора у человека, так же как и у других видов, установился определенный уровень элиминации как рецессивных, так и доминантных вредных генов, необходимый для обеспечения выживания и приспособленности. Вредные диминантные гены элиминируются быстро; они исчезают на ранних этапах онтогенеза. Рецессивный летальный ген в конце концов также элиминируется, но происходит это нескоро.

Влияние искусственных источников радиоактивного излучения все более повышает вероятность появления вредных генов, По данным американского научно-исследовательского совета в США, 2% новорожденных имеют ту или иную генетическую аномалию, проявляющуюся до наступления половой зрелости. К этим аномалиям относятся: Умственная отсталость, врожденные аномалии нервной и нейро-мышечной системы, кожи, скелета, эндокринных желез, нарушения слуха, зрения, аномалии желудочно-кишечного тракта и мочеполовой системы. Существующие генетические данные указывают на то, что частота субмикроскопических мутаций увеличивается линейно с повышением дозы излучения. Доза, которая удваивает число вредных мутантных генов, определялась разными авторами по-разному: она выше 5 Р, но не превышает 150 Р и, возможно, составляет 30-80 Р. Наиболее вероятной величиной считают примерно 10 Р. Эта величина в 3 раза превосходит естественный радиоактивный фон. наличие такой дозы означало бы, что у детей, ныне живущей в США популяции были бы выявлены 200000 (10%) новых случаев наследственных аномалий. Существующая сейчас доза излучения, создаваемого искусственными источниками, оценивается примерно в 5 Р за поколение. Доза 10 Р может дать 50000 случаев проявления наследуемых дефектов в первом поколении и в конечном счете около 500000 на поколение. Эти цифры, конечно, не характеризуют всех возможных генетических нарушений, но они показывают масштабы медицинской и социальной опасности, связанной с этим новым экологическим фактором.