Іонізуючі випромінювання здатні викликати усі види спадкоємних змін. Спектр мутацій, індукованих опроміненням, не відрізняється від спектра спонтанних мутацій. Останні дослідження Київського інституту нейрохірургії показали, що радіація навіть у малих кількостях, при дозах у десятки берів, найсильнішим чином впливає на нервові клітки - нейрони. Але нейрони гинуть не від прямого впливу радіації. Як з'ясувалося, у результаті впливу радіації в більшості ліквідаторів ЧАЕС спостерігається "післярадіаційна енцефлопатія". Загальні порушення в організмі під дією радіації приводить до зміни обміну речовин, що спричиняють патологічні зміни головного мозку.
Радіоактивні речовини характеризуються іонізуючим випромінюванням, енергії якого достатньо для відділення електронів від атомів (в результаті чого утворюються заряджені іони) і розриву хімічних зв'язків. Іонізуюча радіація може зашкодити будь-якому типу тканини людського організму, причому в більшості випадків пошкодження від іонізуючого випромінювання не піддаються відновленню. Більше того - будь-яке порушення природного механізму відновлення організму призводить до утворення ракових клітин. У загальному випадку ступінь ушкоджень організму залежить від інтенсивності і тривалості впливу радіації на нього. Наслідки для здоров'я в результаті радіаційного опромінення прийнято поділяти на дві основні категорії: стохастичні і не стохастичні.
Стохастичні наслідки опромінення пов'язані з довгостроковим опроміненням при мінімальному рівні радіації (сама назва «стохастичний» означає ймовірність чого-небудь). Чим вищий рівень радіації, тим імовірніші наслідки для здоров'я, проте рівень радіації не впливає на їх вигляд.
Більшість вважає рак ключовим наслідком для здоров'я людини внаслідок опромінення. Рак - це неконтрольований ріст клітин. Зазвичай організм контролює механізм росту та розвитку клітин, а також відновлення пошкоджених тканин. У результаті пошкоджень на клітинному або молекулярному рівні цей механізм порушується, приводячи до неконтрольованого росту клітин. Ось чому здатність радіації розривати хімічні зв'язки в атомах і молекулах робить її потужним канцерогеном. Крім того, до групи стохастичних, або випадкових наслідків опромінення входять зміни в ДНК, викликані радіацією - так звані клітинні мутації. У деяких випадках організм не справляється із завданням відновлення таких утворень, що призводить до появи нових мутацій. Мутації можуть бути тератогенними або генетичними. Тератогенні мутації викликані опроміненням плоду і впливають тільки на людей, що постраждали від опромінення. Генетичні ж мутації передаються наступним поколінням.
Не стохастичні наслідки для здоров'я
людини пов'язані з опроміненням високої інтенсивності - чим інтенсивніший вплив
радіації на організм людини, тим серйозніші наслідки для здоров'я.
Короткострокове інтенсивне опромінення називають гострим опроміненням. На
відміну від раку, наслідки короткострокового опромінення зазвичай виникають
досить швидко. У числі найбільш поширених наслідків гострого опромінення -
опіки і так звана променева хвороба, або радіаційне ураження, що викликає
передчасне старіння і часто призводить до летального результату. При
опроміненні дозами значної потужності летальний результат наступає протягом
двох місяців. У число основних симптомів променевої хвороби входять нудота,
слабкість, втрата волосся, опіки шкіри, порушення роботи різних органів. Від
деяких наслідків для здоров'я, що зазвичай спостерігаються при гострому
опроміненні, страждають і пацієнти, що проходять курс радіотерапії.
2.3.2 Вплив радіонуклідів на популяції рослин
Таким чином, можна обґрунтовано вважати, що поверхнева активність Радіонуклідів території приблизно до рівня 3,7 • 103 Бк/км2 (103 Кі/км2) ніяк не впливатиме на проживання на ній мікроорганізмів і рослинність. Це нижня межа радіорезистентності цих організмів. Насправді їхня Радіорезистентність є ще вищою. По-перше, ефект хронічного опромінення набагато менший, ніж гострого (а наведений вище матеріал стосується в основному гострого опромінення). По-друге, при використанні даних про радіонуклідне забруднення ми враховували лише і зовнішнє опромінення від радіонуклідів, внесених у ґрунт чи воду, а не і додаткове внутрішнє опромінення за рахунок інкорпорованих радіо-1 нуклідів. Як відомо, коефіцієнти переходу і накопичення можуть бути! дуже значними, і дози, отримані рослинами внаслідок дії радіонуклідів, І мають бути істотно більшими, ніж було враховано нами під час розгляду впливу радіонуклідів на рослини (як і на тварин, що живуть на і забруднених ними територіях).
Фактично людину цікавить не стільки характер змін у стані здоров'я окремих представників біоти, що живуть на забруднених територіях, скільки те, яку шкоду може заподіяти таке забруднення популяціям І цих організмів, тобто як уплине їх опромінення на здатність давати повноцінне и потомство. Таких даних уже накопичено досить, щоб вважати, І що популяції мікроорганізмів і вищих рослин значно стійкіші (особливо хронічного), ніж їх окремі особини. З огляду на такий § популяційний аспект радіоекологічних досліджень можна цілком обґрунтованим вважати рівень потужності поглиненої дози випромінювання 10 Гр/рік чи поверхневої активності радіонуклідів 3,7 • 1013 Бк/км2 (103 Кі/км2) як нижню межу біологічно нешкідливого опромінення не тільки мікроорганізмів, а й рослин. Інакше кажучи, при дозах, що не перевищують наведених значень, ніяких несприятливих наслідків для І рослин очікувати не слід. Незалежно від такого опромінення рослини І і мікроорганізми будуть нормально виконувати свої трофічні функції, мати таку саму продуктивність і кондицію вальну здатність, як і без І опромінення, і, отже, відігравати ту саму роль концентраторів і радіонуклідів у міцно зв'язані з детритом форми захворювання.
Нагадаємо, що таке
кондиціювання навколишнього середовища від радіонуклідів, які потрапили до
нього, більш ніж на 99 % виконують саме вищі рослини і мікроорганізми, і тільки
близько 1 % припадає нш| тварин.
.3.2.1 Генетичні наслідки опромінення рослин
Генетичні наслідки опромінення мікроорганізмів не було описано у відповідному підрозділі, тому що вони у загальному розумінні мають І універсальний характер для всієї біоти і їх зручніше розглянути в розділі, і присвяченому вищим рослинам, для яких ці наслідки різноманітніші.
Щодо генетичних наслідків опромінення, то маються на увазі головним чином мутації генів, адже досить значні мутації хромосом, як правило, летальні для клітин, і закономірності їх виникнення внаслідок опромінення такі самі, як і закономірності його летальної дії.
Проте не можна вважати мутації генів однотипними. Крім уже зазначеної вище різноманітності їхньої структурної основи - від точкових мутацій, зумовлених ураженням малої кількості основ, до структурних, які захоплюють багато тисяч основ, потрібно враховувати, що подібні фенотипічні наслідки можуть мати зміни генів унаслідок внутрішніх рекомбінацій; частота ж рекомбінацій може у 10 - 30 разів перевищувати частоту справжніх мутацій генів. Таким чином, під генетичними наслідками опромінення розуміють інтегральний підсумок, що виявляється в зміні потомства опромінених особин незалежно від того, зумовлене це мутацією генів (точковою чи структурною) чи хромосом.
Розглянемо два аспекти мутагенної дії випромінювання: залежність її від потужності дози і ЛПЕ випромінювання, а також від рівнів інтегральної поглиненої дози випромінювання. На підставі різних даних, отриманих як на мікроорганізмах, так і на вищих рослинах, встановлено, що мутагенний ефект опромінення, віднесений до одиниці поглиненої дози випромінювання (наприклад, частота мутацій на 1 Гр), зі збільшенням потужності поглиненої дози спочатку дещо зменшується, а потім починає зростати. Механізм такої закономірності й локалізація «точки перегину» на осі потужності дози остаточно не з'ясовані. З цього приводу існує лише одна гіпотеза, що пов'язує характер змін мутагенного ефекту опромінення з індукцією в об'єктах системи відновлення (SOS-системи), які зазнали опромінення, і зумовленим із цим відновленням клітин від передмутаційиих змін ДНК.
У такий самий спосіб, тобто на підставі загальних понять, зазвичай пояснюють емпірично встановлений факт збільшення генетичного ефекту опромінення зі збільшенням ЛПЕ випромінювання. Проте, як уже зазначалось, механізм цього феномену ще не з'ясовано.
Щодо кількісної залежності частоти індукції мутацій від поглиненої Дози випромінювання є дані в основному для одноразового гострого опромінення в досить великих дозах - 1 Гр (100 рад) і більше. У разі хронічного впливу також звичайно експериментують із поглиненими Дозами 1 Гр (100 рад) і більше на покоління, тому що зменшення дози нижче цього рівня зумовлює необхідність настільки збільшувати обсяг вибірки (для отримання вірогідних даних), що це робить неможливим Дослідження.
Можна вважати, за потужності поглиненої дози 0,1 - 1 Гр/рік у разі хронічного опромінювання рівень реєстрованих генетичних змін статистично не відрізнятиметься від контролю. Це твердження стосується 1 мікроорганізмів, і вищих рослин, і, очевидно, переважної більшості Тварин.
Тому таку
потужність поглиненої дози у разі хронічного опромінювання 0,1 - 1 Гр/рік
можна, мабуть, вважати щодо генетичних наслідків безпечною для будь-яких
представників біоти. Непрямим підтвердженням цього є те, що у випадку
виникнення при такому опроміненні і з низькою частотою мутантних особин
(додатково до спонтанного фону) вони, як правило, будуть швидко елімінуватися з
популяції внаслідок добору, адже давно відомо, що переважна більшість
спонтанних та індукованих мутантів відрізняються від особин дикого типу (що і
виділені з природних умов без добору) дещо зниженою життєздатністю. Мутанти із
підвищеною життєздатністю, що піддаються добору, будуть залучатися до участі в
житті популяції, не завдаючи їй ніякої шкоди.
2.3.3 Вплив іонізуючого опромінення на тварин - мутації під впливом радіації
Іонізуюче випромінення - невидимі оком випромінення високої енергії, що уявляють з себе потоки елементарних часток ( електронів , позитронів , мезонів , протонів та нейтронів ) , а також більш важких багатозарядних іонів ( альфа-частки , ядра більш важких елементів , або мають електромагнітну природу ( гамма- та рентгенівські промені ). Всіх їх об’єднує схожість фізичних властивостей та , перш за все - аналогічний характер взаємодії з речовиною. Так , наприклад , кванти гамма та рентгенівських променів при зустрічі з атомами речовини віддають їм частку своєї енергії , при цьому електрино нейтральний атом речовини перестає існувати перетворюючись у пару протилежно заряджених іонів . Частка або квант високої енергії вибиває один з електронів , що уносить з собою з атома один від ємний заряд , тому атом стає позитивно зарядженим , а електрон приєднується до сусіднього атому утворюючи від’ємний іон. Інша назва «проникаюча» радіація свідчить про здатність проникати в глибину речовини. Окрім гамма - та рентгенівських променів іонізуючими властивостями володіють ультрафіолетові промені , в особливості короткохвильові
Біологічний ефект випромінення високих енергій може бути дуже значним при загальному несуттєвому рівні переносу енергії . Так , наприклад летальна доза гамм - чи рентгенівських променів для людини, якщо її перетворити на теплову енергію не вистачить навіть на те , щоб вскіпятити стакан води для чаю . У той же час тварини можуть переносити куди більший рівень інфра-червоного випромінення , це пояснюється тим , що іонізуюче опромінення викликає якісно інші зміни у організмі.
Справа в тому, що ті іони що утворюються мають дуже велику хімічну активність, та можуть породити ланцюг подій, кінцевими стадіями якого може бути променева хвороба, мутації та пухлини.
Іонізуюче опромінення надходить до до нас з усіх боків : вони надходять до нас з всесвітнього простору ( так звані «космічні промені» ) постійно з однаковою інтенсивністю вже мільйони років . вони випромінюються природно радіоактивним елементами , що входять у склад земної кори , а звідти у вигляді пилу попадають у повітря , або вимиваються водою у гідросферу. Взагалі будь-яке небесне тіло більш-менш «пристойних» розмірів має в своєму складі радіоактивний елемент , звичайно і в живих істотах існують радіоактивні елементи.
Можна дійти висновку , що а ні на Землі , а ні у всесвіті немає місць вільних від іонізуючої радіації . Можна сказати , що поверхня Землі , а також водойми та шар повітря , тобто вся біосфера постійно знаходиться під впливом іонізуючого.
Таким чином світ в якому ми живемо є радіоактивним , але це не є реалією тільки сьогодення , так було на Землі завжди з моменту утворення Сонячної системи . Відповідно даним життя зародилося на Землі 3.5 млрд. років тому . Процес еволюції , розвитку та формування екосистем проходив на тлі постійного.
Звичайно , що за такий час не обійшлося без впливу опромінення на життя. З одного боку, кванти та частки іонізуючого опромінення природного фону мають велику енергію , так що при взаємодії з речовиною біологічної системи , особливо з хромосомами клітинного ядра викликає розрив зв’язків між атомами та їх перегрупування. Більшість з цих порушень потім самоліквідується , однак деяка частина не встигає відновитися до моменту дуплікації молекули ДНК , тоді передаються-клітинам-нащадкам.
Для організму загибель однієї клітини суттєвого значення не відіграє , тому що клітини, що вижили в процесі розмноження заповнюють цей дефект. Те ж саме можна сказати і про окремі одноклітинні,популяції.