Історія розвитку радіобіології та радіоекології

Своїм виникненням як самостійної науки радіобіологія зобов’язана трьом великим відкриттям у галузі фізики: в 1895 р. німецьким фізиком В.К. Рентгеном Х-променів, названих пізніше його ім'ям; в 1896 р. французьким фізиком А.А. Бекерелем природної радіоактивності та у 1898 р.

французькими фізиками, подружжям М. Склодовською-Кюрі і П. Кюрі радіоактивних властивостей полонію та радію. Всі вони були удостоєні

Нобелівської премії - однієї з найпочесніших нагород світу за досягнення в галузі науки.

Відкриття рентгенівських променів привернуло увагу вчених- природознавців усього світу. Зацікавився ними й професор фізики Паризького музею історії природи А.А. Бекерель. Він відкрив, що мимовільно уран випромінює невидимі промені. Це було відкриття природної радіоактивності.

Вивчення цього явища стало предметом досліджень і подружжя Кюрі. В липні 1898 р. вони відкрили властивість радіоактивності зовсім нового

елемента, першого, виявленого саме за властивостями радіоактивності і названого полонієм на честь батьківщини М. Склодовської-Кюрі - Польщі, а в грудні того ж року також у нового елемента, названого радієм (від латинського слова радіус - промінь).

Етапи розвитку радіобіології і радіоекології.Перший етап. Про біологічну дію іонізуючих випромінень стало відомо майже відразу після їх виявлення. Вони були шкідливими для здоров'я тих, хто працював з рентгенівськими апаратами та радіоактивними речовинами. Однією з перших жертв випромінювання став сам А.А. Беккерель.

Від променевої хвороби померла М. Склодовська-Кюрі і її дочка І. Кюрі та її чоловік Ф. Жоліо-Кюрі - визначні французькі фізики, що відкрили

у І934 р. явище штучної радіоактивності елементів, за що також були вшановані Нобелівською премією. Лише рання загибель П. Кюрі внаслідок катастрофи позбавила його тієї ж долі. Незважаючи на заходи щодо безпеки роботи з радіоактивними речовинами та випроміненнями, до 80-х років вже було відомо близько 500 дослідників, що загинули від іонізуючої радіації.

Перші наукові досліди щодо впливу іонізуючого випромінення на живі

організми буди проведені практично відразу після відкриття рентгенівських променів та явища радіоактивності. Серед найперших випробувачів - відомий російський фізіолог І.Р. Тарханов, який вже в 1896 р., будучи доцентом Петербурзького університету, показав уражуючу властивість рентгенівських променів при опроміненні комах і жаб.

Глибокі дослідження щодо дії рентгенівських променів та променів радію на рослини і тварин провів видатний російський фізіолог і біохімік Ю.С. Лондон. Він вперше описав гальмування росту рослин під впливом дії цих-променів та смертельну дію на мишей. Його книга «Радій в біології та медицині», опублікована в 1911 р., є першою у світі працею з радіобіології.

Наприкінці 19 і в перші два десятиріччя 20 століття було відкрито багато різноманітних ефектів іонізуючих випромінень. Зокрема, описано

явище радіаційної стимуляції рослин, яка полягає в тому, що на відміну від високих доз радіації, які гальмують ріст і розвиток живих організмів, малі дози можуть, навпаки, прискорювати ці процеси. Виявлено також порушення поділу клітин при опроміненні, гальмування окремих процесів обміну

речовин. За цей час було встановлено багато фактів, які підтвердили дію рентгенівського випромінення та випромінень радіоактивних елементів на

різні біологічні об'єкти. Радіобіології, як самостійної науки, ще не існувало. Для її становлення не було головного - теорії, яка б пояснювала природу дії радіації на організм. Потреба .в такій теорії була цілком очевидною. Нагально потребував пояснення так званий «радіобіологічний парадокс» - явище, що полягає у великій невідповідності між дуже малою величиною поглинутої при опроміненні енергії іонізуючого випромінення та ступенем прояву реакцій біологічного об’єкта, що нерідко призводить до його загибелі.

Другий етап. 20-30-ті роки 20 ст. відомі низкою великих винаходів та нових ідей, які прискорили становлення радіобіології як науки. Було

сформульовано теорію «мішені», згідно з якою не всі частини живої клітини однаково ушкоджуються випроміненням. У ній є особливо чутливі об’єми

«мішені», ураження яких призводить до ушкодження всього об’єкта. Нині доведено, що такою мішенню є молекула ДНК. Великий внесок у розвиток

цієї теорії зробив видатний радіобіолог і генетик М.В. Тимофєєв-Ресовський.

У цей період сформувалась теорія прямої дії випромінення, що доводила можливість безпосередньої взаємодії випромінень з мішенню, та непрямої дії, яка підтверджувала, що головну роль у радіаційному ушкодженні відіграють процеси взаємодії продуктів радіолізу води, з якої на

90% складаються живі клітини, з мішенню.

В цей час відкрито «кисневий ефект», суть якого в тому, що при зменшенні в середовищі концентрації кисню ступінь променевого

ушкодження знижується.

Ці роки ознаменувалися ще одним великим відкриттям - встановленням мутагенної дії іонізуючої радіації, її властивості впливати на спадковий апарат живого організму. Першими це продемонстрували в 1925 р. на найпростіших грибах російські вчені Г.А. Надсон та Г. С. Філіпов. В 1927 р.

американський генетик Г. Мьоллер показав ці можливості на дрозофілі – плодовій мушці, а в 1928 р. - Л. Стедлер на вищих рослинаx. З відкриттям радіаційного мутагенезу почали активно проводитись роботи з виведення за

допомогою іонізуючих випромінень нових сортів культурних рослин. В 1930 р. такі роботи розпочали українські вчені Л.М. Делоне та А.О. Сапєгін.

В ці роки народилась сільськогосподарська радіобіологія та зародились основи радіоекології як науки, що вивчає вміст в об'єктах навколишнього середовища природних радіоактивних елементів. Біля її джерел стояв видатний геолог і геохімік, перший президент Академії наук України В.І. Вернадський.

На початку другої світової війни був нагромаджений великий експериментальний матеріал, зроблені деякі узагальнення, створені теорії,

проте ні радіобіологія, ні радіоекологія як науки ще не сформувались. Навіть термім «радіобіологія» існував лише у колі вузьких спеціалістів.

Третій етап. Використання США в 1945 р. атомної бомби в Японії, масові випробування в наступні роки атомної зброї в ряді країн, в тому числі

й у колишньому СРСР, призвели до реальної загрози радіаційного ушкодження біосфери. Цей період, коли різко зріс інтерес до наслідків

біологічної дії іонізуючої радіації, знаменує початок третього етапу розвитку радіобіології.

Саме в ці роки радіобіологія остаточно формується як самостійна галузь науки. Актуальним для неї стає таке практичне завдання, як пошук засобів захисту організму від іонізуючого випромінення. В 1949 р. були винайдені радіозахисні властивості амінокислоти цистеїну, ціаніду натрію, амінів. У 1951 р. бельгійський радіобіолог З. Бак показав високу

протипроменеву ефективність синтезованої ним сполуки цистеаміну, який і нині залишається одним з найбільш дійових радіозахисних препаратів.

У 50-ті рр. була експериментально доведена властивість клітини відновлюватись після ушкоджень, завданих опроміненням.

Для тих років характерним є також широке використання досягнень радіобіології для вирішення практичних завдань. Розширюється фронт

використання іонізуючих випромінень у медицині, їх починають ефективно використовувати в сільському господарстві. В радіобіології виділяються багато самостійних напрямів, у тому числі й сільськогосподарська радіобіологія.

Ще до війни було розпочато досліди з використання іонізуючого

випромінення у невеликих дозах для підвищення врожайності рослин. Було показано, що опромінене в стимулюючих дозах насіння швидше проростає, енергійніше сходить. Нерідко це проявляється і в наступному прискоренні росту та розвитку рослин і збільшує їх продуктивність.

В 50-70-ті рр. одержано певні результати в галузі практичної стимуляції рослин. У деяких країнах технологію передпосівного γ- опромінення насіння, живців, розсади змогли довести до рівня широкомасштабних випробувань і навіть до впровадження у практику.

Пристрасним пропагандистом та ініціатором випробувань цього методу в Україні був відомий учений в галузі агрохімії та фізіології рослин П.А. Власюк.

Успішно впроваджувався у сільськогосподарське виробництво метод опромінення насіння та іншого садивного матеріалу для виведення нових

сортів рослин. Всього за цей період у світі одержано за допомогою іонізуючої радіації понад тисячу сортів рослин, майже половину яких становлять сорти сільськогосподарських культур. В Україні за допомогою опромінення одержано високоврожайні, стійкі проти різних захворювань сорти кукурудзи, люпину, сої та інших культур. Автором деяких сортів гречки, виведених за допомогою цього методу, є відомий селекціонер професор О.С. Алексєєва. На основі досягнень сільськогосподарської радіобіології в агропромислове виробництво впроваджуються багато інших радіаційних методів і технологій: для запобігання проростанню цибулин, бульбо- та коренеплодів при тривалому зберіганні, для подолання несумісності тканин рослин при прищепах, для боротьби з шкідниками сільськогосподарських рослин і збудниками інфекційних хвороб тварин, для стерилізації, консервації, знезаражування продукції рослинництва і тваринництва.

У зв'язку з випробуванням багатьма країнами в 50-ті і на початку 60-х рр. ядерної зброї та глобальним забрудненням Землі штучними радіоактивними речовинами перед радіобіологією постають нові завдання у вивченні закономірностей їх міграції в біосфері, шляхів надходження в рослини, організми тварин та людини, особливості дії на організм інкорпорованих (що надійшли усередину) радіоактивних речовин, що

нерівномірно розподіляються по тканинах, з різною швидкістю виводяться з нього.

У цей період бурхливо розвивається радіоекологія, формується сільськогосподарська радіоекологія, основу якої в той час становили дослідження природної радіоактивності ґрунтів, сільськогосподарських рослин і тварин, шляхів міграції природних та штучних радіоактивних

речовин в цих об'єктах. Великий внесок у розвиток цих досліджень в 50-80-ті рр. внесли українські радіоекологи Д.М. Гродзинський, О.О. Городецький, А.І. Даниленко.

Наприкінці 70-х та у першій половині 80-х рр. спостерігались деякі зовсім невиправдані тенденції скорочення обсягу радіобіологічних робіт.

Причиною цього деякою мірою було самозаспокоєння, зумовлене забороною випробувань ядерної зброї та необхідністю зниження радіаційного фону,

успіхами руху прихильників миру. Але головна причина - недалекоглядність деяких керівників науки.

Четвертий етап - це сучасний період розвитку радіобіології і радіоекології. Відлік його почався 26 квітня 1986 р. В радіобіологію прийшов численний загін спеціалістів із суміжних наук. Відкрито багато нових інститутів, лабораторій, кафедр радіобіологічного профілю, що покликані

вирішити старі проблеми і нові завдання, які постали перед радіобіологією і радіоекологією в зв'язку з аварією на Чорнобильській АЕС.

Основними з них є: 1) специфіка дії на живі організми малих доз іонізуючих випромінень; 2) особливості дії на живі організми хронічного опромінення; 3) профілактика й терапія гострих та хронічних променевих

ушкоджень; 4) радіаційне порушення імунітету; 5) віддалені наслідки опромінення; 6) спільна дія на організм іонізуючих випромінень та інших факторів; 7) міграція штучних радіоактивних речовин в об'єктах навколишнього середовища; 8) особливості дії на живі організми випромінення інкорпорованих радіоактивних речовин; 9) запобігання надходженню і нагромадженню радіоактивних речовин у рослинах, організмах тварин і людини; 10) виведення радіоактивних речовин з організму людини.