Радиобиолог
Радиобиология (от радио... и биология), наука о действии всех видов ионизирующих излучений на живые организмы, их сообщества и биосферу в целом. Р. граничит с научными дисциплинами, исследующими биологическое действие электромагнитных волн инфракрасного, видимого и ультрафиолетового диапазонов и радиоволн миллиметрового и сантиметрового диапазонов. Специфика Р. обусловлена большой энергией квантов и частиц (-частиц, электронов, позитронов, протонов, нейтронов и др.), значительно превосходящей энергию ионизации атомов, и способностью частиц проникать в глубь облучаемого объекта, воздействуя на все его структуры, составляющие их молекулы и атомы.
История появления, а также цели и задачи.
Исследование биологического действия ионизирующих излучений началось почти тотчас за открытием этих излучений В. К. Рентгеном (1895), А. Беккерелем (1896) и открытием радия М. Склодовской-Кюри и П. Кюри (1898). В 1896 русский физиолог И. Р. Тарханов опубликовал работу о возможном влиянии рентгеновских лучей «на ход жизненных функций». В начале 20 в. в России влияние ионизирующих излучений на живые организмы изучал Е. С. Лондон, опубликовавший в 1911 монографию «Радий в биологии и медицине». В Германии в 1904 Г. Петерс обнаружил нарушение деления в облученных клетках, а П. Линзер и Э. Хельбер в 1905 — появление токсических веществ в крови облученных животных. В 1906 французские исследователи Ж. Бергонье и Л. Трибондо обратили внимание на зависимость радиочувствительности клеток от интенсивности и длительности их делений (митозов), а также степени дифференцировки. К 20-м гг. накопилось много разрозненных наблюдений о действии рентгеновского и гамма-излучений на разные биологические объекты. Однако эти исследования проводились различными специалистами — физиологами, зоологами, ботаниками, медиками—в рамках своих наук.
20—30-е гг. принесли ряд крупных открытий и новых идей, ускоривших становление Р. как науки. В 1925 сов. учёные Г. А. Надсон и Г. С. Филиппов открыли на низших грибах мутагенное действие рентгеновских лучей; работы по радиационному мутагенезу осуществили в США в 1927 Г. Меллер (на дрозофиле) и в 1928 Л. Стедлер (на высших растениях). Эти открытия легли в основу радиационной генетики. Общий закон фотохимиисогласно которому химическую реакцию в веществе может вызвать только поглощённая часть падающего на него света, распространяется и на ионизирующие излучения. В конце 20 — начале 30-х гг. Дж. Кроутер, а также Ф. Хольвек и А. Лакассань, анализируя кривые зависимости эффекта (гибель клеток) от дозы облучения, для объяснения его вероятностного характера вводят представление о наличии в клетке особого чувствительного объёма — «мишени»; попадание ионизирующей) частицы в «мишень» и вызывает наблюдаемый эффект. Мишени теория как формальное обобщение многих наблюдаемых явлений была окончательно сформулирована английским учёным Д. Ли (1946), Н. В. Тимофеевым-Ресовским и немецким учёным К. Циммером (1947).
В 40-е — начале 50-х гг. благодаря быстрому развитию ядерной физики и техники, а также в результате радиоактивного загрязнения окружающей среды вследствие испытаний ядерного оружия резко возрос интерес к последствиям биологического действия ионизирующих излучений. Именно в эти годы Р. формируется как самостоятельная область науки. Актуальными для Р. становятся такие практические задачи, как изыскание различных средств защиты организма от излучений и путей его пострадиационного восстановления от повреждений, прогнозирование опасности для человечества повышающегося уровня радиации окружающей среды, изыскание новых путей использования ионизирующих излучений в медицине, сельском хозяйстве, пищевой и микробиологической промышленности.
50—60-е гг. характеризуются глубоким проникновением в Р. биофизических и биохимических методов исследования. В связи с интенсивными испытаниями ядерного оружия и повсеместным загрязнением Земли радионуклидами, в первую очередь долгоживущими нуклидами 90Sr и 137Cs, перед Р. встают новые задачи изучения особенностей действия проникших внутрь организма излучателей с их специфическим распределением по тканям, различной длительностью выведения из организма и хроническим облучением клеток.
Строительство ускорителей ядерных частиц, применение в медицине плотноионизирующих излучений, проникновение человека в космос поставили перед Р. ряд новых проблем, в том числе исследование относительной биологической эффективности нейтронов и протонов больших энергий, многозарядных ионов, пи-мезонов; изучение одновременного действия радиации и др. факторов космического полёта (невесомости, вибрации и т.п.); исследование действия радиации на высшую нервную деятельность человека в условиях космоса и др. Интенсивно развивающаяся ветвь Р. — космическая Р. — решает эти вопросы как в земных условиях (эксперименты с использованием современных ускорителей, специальных стендов и т.д.), так и при полётах в космос.
Преимущества работы с микроорганизмами при проведении радиобиологических исследований способствовали быстрому развитию и оформлению др. самостоятельной ветви Р. — радиационной микробиологии, основы которой были заложены в 20-е гг. 20 в. работами Г. А. Надсона. Исследования по радиочувствительности микроорганизмов, показавшие поразительную устойчивость некоторых из них к облучению, значительно изменили наши представления о возможных границах существования жизни в экстремальных радиационных условиях.
Конец 50-х — 60-е гг. ознаменовались в Р. открытием явлений восстановления — репарации — облученных клеток, осуществляемых специальными ферментными системами, которые быстро ликвидируют радиационные повреждения молекул ДНК. Эти открытия побудили пересмотреть прежние выводят о формировании радиационных эффектов, об опасностях поражения при хронических облучениях в малых дозах, а также по-новому оценить причины устойчивости генетического аппарата клетки. Многогранность задач, стоящих перед современной Р., привела к развитию радиоэкологии, радиационной генетики и др. разделов Р. Исследования в области Р. лежат в основе практического применения ионизирующих излучений в лучевой терапии злокачественных новообразований; на их базе разработаны эффективные методы лечения лучевой болезни, они послужили теоретическим фундаментом для использования ионизирующих излучений в борьбе с с.-х. вредителями, для выведения новых сортов с.-х. растений (радиационная селекция), повышения урожая путём предпосевного облучения семян, продления сроков хранения с.-х. сырья, для лучевой стерилизации медицинских препаратов.
Где обучают профессии Радиобиологии, и где проводятся исследования.
В России исследования по Р. проводятся в институте биологической физики АН РФ(г. Пущине), в Ленинградском институте ядерной физики АН России (г. Гатчина) и др. институтах АН России, а также в институтах министерства здравоохранения РФ и министерства сельского хозяйства РФ, на кафедрах многих вузов. За рубежом основные центры радиобиологических исследований: Брукхейвенская национальная лаборатория, Биологическое отделение атомного центра в Ок-Ридже и др. (США); Радиевый институт, Биологическое отделение атомного центра в Сакле (Франция); Лаборатория радиобиологии атомного центра в Харуэлле (Великобритания); институт биофизики Чехословацкой АН (Брно); институт биофизики во Франкфурте-на-Майне, Центр ядерных исследований в Карлсруэ, институт радиационной ботаники в Гамурге (ФРГ); Радиобиологическое отделение атомного центра в Тромбее (Индия); Радиобиологический институт (Сиба, Япония) и многие др. В 1955 Генеральная Ассамблея ООН учредила специальный Научный комитет по действию атомной радиации (участвуют 20 стран), который собирает всю информацию о радиационной обстановке на Земле и возможных биологических последствиях облучения человека и сообщает её в регулярно представляемых ООН докладах (1958—72).
Материал с сайта [1]
Дополнение от команды ID 065 13 журавликов
Радиобиология изучает реакции, происходящие в организме, облученном ионизирующей радиацией. Радиобиологи установили, что биологическое действие ионизирующей радиации в большой степени зависит от вида частиц и их энергии, поглощенной в живом веществе. Вот почему в радиобиологии уделяется большое внимание точному измерению интенсивности и дозы ионизирующих излучений.
Таким образом, перед радиобиологией стоят важные задачи:
во-первых, точно измерить дозу ионизирующего излучения,
попадающую в организм; во-вторых, изучить само действие
ионизирующих лучей на живые организмы; в-третьих, найти
средства и методы для защиты живых организмов (в
особенности людей) от повреждающего действия радиации;
в-четвертых, изыскать способы для использования
ионизирующих излучений в народнохозяйственных и лечебных
целях.
Радиобиологи обнаружили, что облучение вызывает различные изменения в организме животных, растений и микроорганизмов. Причем большое значение имеет длительность облучения, его энергия, а также физиологическое состояние организма (будут ли это семена или проростки растений, молодые или взрослые животные). В основе биологического действия ионизирующей радиации лежит ее способность вызывать образование ионов в организме. При этом в клетках и тканях организма, и в особенности в их генетических структурах — хромосомах ядра, происходят большие изменения . Ученые установили, что чувствительность организмов к радиации очень различна. Так, средняя доза, при которой организм погибает, у животных составляет 200— 1000 рад (у насекомых —1000 — 100000), у растений — 1000 — 150000, у микроорганизмов — до 1000000 рад.
Под действием радиации изменяются клетки и ткани организма, нарушается обмен веществ, в результате чего подавляется рост, появляются организмы, отличные от нормальных, называемые мутантами. Большая часть мутантов погибает, но у оставшихся в живых могут наблюдаться свойства, полезные для человека . Очень важно, что ионизирующая радиация используется для борьбы с вредителями сельскохозяйственных растений. Оказалось, что взрослые насекомые-вредители устойчивы к облучению и смертельные дозы радиации для них составляют сотни тысяч рад. Однако их яйца и личинки погибают при значительно меньших дозах облучения. Например, если зерно перед загрузкой в элеватор на хранение облучить дозой 10 000 рад, то яйца и личинки амбарного долгоносика не будут развиваться и зерно можно хранить без потерь. Облученное зерно безопасно для человека, и его можно использовать в пищу, но для посева оно не годится. В радиобиологии используются не только большие, но и малые дозы ионизирующей радиации. Оказалось, что малые дозы радиации в некоторых случаях ускоряют рост растений и животных, т. е. оказывают стимулирующее влияние. Имеются данные, что у растений в результате стимуляции увеличивается содержание витаминов, ускоряются процессы обмена, повышается урожайность, сокращаются сроки созревания плодов. Стимулирующие дозы радиации для различных видов и сортов сельскохозяйственных растений не одинаковы и колеблются от 100 до 4000 рад. Все эти явления еще требуют тщательного и всестороннего изучения.
Стимулирующее действие небольших доз радиации отмечается не только для растений, но и для других организмов. Но животные очень чувствительны к облучению, и поэтому стимулирующие дозы для них в сотни раз меньше, чем для растений. Например, при облучении яиц, находящихся в инкубаторах птицефабрик, дозой 1—2 рада уже отмечается положительный эффект: увеличивается количество вылупившихся цыплят, а выросшие из них куры обладают большей яйценоскостью — за год они дают больше яиц, чем необлученные. Особое значение в радиобиологии имеют меченые атомы, или изотопные индикаторы. Такое название дано изотопам, главным образом радиоактивным, потому что, распадаясь, они как бы сами себя обнаруживают, отмечают свой путь. Если радиоизотоп в составе какого-либо вещества ввести в организм, то по частицам, испускаемым во время распада изотопа, можно узнать о превращениях и перемещениях в организме данного вещества.
При помощи радиоизотопов удалось изучить многие процессы, совершающиеся в живом организме. Например, было установлено, что при фотосинтезе кислород выделяется не из углекислого газа, как думали раньше, а в результате разложения молекул воды. При этом было обнаружено, что фотосинтез идет с большой скоростью, так как углекислота, меченная углеродом, сразу же обнаруживается в десятках различных органических соединений. Удалось установить, что скорость передвижения органических веществ в клетках зеленого листа тоже очень велика — до 100 мм/ч. Радиоизотопы широко используются в медицине для постановки диагноза и лечения некоторых заболеваний.
Использованы материалы с сайта
