/
Автор: Лучник Н.В.
Теги: биология рассказы художественная литература издательство молодая гвардия
Год: 1968
Текст
н. лучник
невидимый
современник
издательство
ЦК ВЛКСМ
„молодая гвардия'*
москва. 1968
57.04
Л87
Угроза здоровью людей в связи с повышением уровня естест¬
венного радиоактивного фона...
Новые методы лечения рака и других тяжелых заболеваний...
Радиационная угроза в современных войнах...
Борьба с вредными насекомыми...
Наиболее эффективные методы диагностики в медицине...
Изучение тончайших процессов обмена веществ...
Так же как некогда пар и электричество, так теперь ионизи¬
рующие лучи стали неотъемлемой частью современной техники,
науки, повседневной жизни.
О радиобиологии — науке, которая занимается всеми этими
проблемами, рассказывает доктор биологических наук Н. Луч¬
ник, первая книга которого — «Почему я похож на папу» — по¬
лучила широкое признание читателей.
Художники А. КОЛЛИ, И. ЧУРАКОВ.
ПРИСКАЗКА:
КВАДРАТНОЕ УРАВНЕНИЕ
— Нет бога, кроме аллаха! Радуйся,
о рыбак!
— Чем же ты меня порадуешь? — спро¬
сил рыбак.
И ифрит ответил:
— тем, что убью тебя сию же минуту
злейшей смертью.
Киигщ. тысячи и одной ночи.
Третья ночь. Сказка о рыбаке
На горлышке кувшина был оттиск печати Сулей¬
мана ибн Дауда (он же Соломон, сын Давидов)...
Чего уж яснее. Под печатью с величайшим из де¬
вяноста девяти имен аллаха не могло скрываться
ничего и никого, кроме одного из ифритов (они же
джинны, они же мариды, а попросту — духи, обла¬
дающие огромной силой и не сулящие ничего хоро¬
5
шего). Рыбак — не советский школьник Волька из
«Старика Хоттабыча», не подозревавший о сущест¬
вовании ифритов до тех пор, пока не раскрыл кув¬
шин. Рыбак — человек темный, отсталый, отлично
знал, что могло скрываться под Сулеймановой пе¬
чатью. Но он был Человеком.
В «Аксиоматике истории науки» когда-нибудь на¬
пишут:
«Аксиома № 1. Если Человек может совершить
нечто, он это обязательно сделает».
Итак, рыбак был человеком и не смог противо¬
стоять соблазну.
Ева, вкушающая от запретного плода; Пандора,
открывающая запретную шкатулку; ребенок, делаю¬
щий именно то, что запрещено матерью; неодоли¬
мое свойство Человека (первая аксиома), источник
его несчастий и его побед!
Любопытство ребенка, любознательность взрос¬
лого...
Пока же дадим слово Шехерезаде:
«А потом из кувшина пошел дым, который под¬
нялся до облаков небесных и пополз по лицу земли,
и когда дым вышел целиком, то собрался и сжался,
и затрепетал, и сделался ифритом с головой в обла¬
ках и ногами на земле».
И тут происходит диалог, который вынесен в эпи¬
граф. Рыбак оказывается в крайне затруднительном
положении, так как перспектива умереть злейшей
смертью его явно не устраивает.
Задача: Человек выпустил на волю злого ду¬
ха, который угрожает его жизни и благополучию.
Что делать?
Видимо, в основе решения лежит квадратное
уравнение, так как задача имеет два и только два
ответа.
Ответ 1: Обезвредить джинна, например за¬
гнать обратно в кувшин.
Ответ 2: Сделать так, чтобы джинн изменил
свои намерения, например заставить служить себе.
Здесь в отличие от многих школьных задач оба
6
корня уравнения имеют смысл. И других решений
нет. Из многочисленных сказок нам известно, что
их герои с успехом применяли оба решения. В «Сказ¬
ке о рыбаке», например, герой с помощью хитрости
заставил джинна влезть обратно и тут же наложил
Сулейманову печать.
Это сказки. Но в наше время воплощается
в жизнь большинство сказок и фантазий. Писателям-
фантастам становится просто трудно выдумать что-
нибудь действительно оригинальное. И в этой кни¬
ге, далекой от фантастики, будет рассказано, как на
свободу выпустили могучего и злонамеренного духа
(не в сказке, а уже на самом деле) и что делали
герои нашей правдивой истории (реальные люди
в сюртуках и теннисках, в пиджаках и ковбойках),
чтобы решить задачу, о которой уже шла речь и ко¬
торая, как мы знаем, имеет два и только два ответа.
ЧЕРТ НЕМЕЦКОЙ
НАЦИОНАЛЬНОСТИ
Пусть Гамлета к помосту отнесут,
Как воина, четыре капитана.
Будь он в живых, он стал бы королем
Заслуженно...
Шекспир, «Гамлет»
АПОКРИФ
О ГАМЛЕТЕ
Тучи собрались с вечера. А когда на Эльсинор
упала ночь, наступила такая тьма, что Бернардо,
стоявший на посту, не видел не только помоста, но
и эфеса собственной шпаги.
Когда же молния распорола непроглядный покров
мрака и сокрушительный раскат грома потряс сте¬
9
ны замка, Бернардо успел заметить человеческую
фигуру, с ног до головы закутанную в плащ.
■— Кто идет?
— А, это ты, Бернардо? Тогда все гораздо
проще.
Бернардо узнал голос Горацио, самого верного из
друзей Гамлета. Нет, не на последнее прощание
с другом пришел он. Весь день в его мозгу звучали
слова Фортинбраса: «Будь он в живых, он стал бы
королем...» «Гамлет должен стать королем», — го¬
ворил себе Горацио. Быть может, душа еще не поки¬
нула тело принца. А если так, его можно спасти.
Гамлету были известны все тайны целебных трав и
кореньев, и многими из них он поделился со своим
другом. И сейчас Горацио шел, чтобы попытаться
вдохнуть жизнь в уже охладевшее тело.
Он приложил к посиневшим губам губку, намо¬
ченную в уксусе, настоянном на корневищах папо¬
ротника, и начал растирать грудь порошком бодяги.
Бернардо, покинув пост, стал помогать ему. Долго
трудились они, тщетно испытывая то одно, то дру¬
гое средство, и уже начали терять надежду. Но, на¬
конец, — о чудо! — за несколько минут до того, как
прокричал петух, веки Гамлета дрогнули и губы
слегка приоткрылись. Вскоре и румянец появился на
уже побелевших щеках.
— Спасен, — облегченно вздохнули оба...
Гамлет стал королем и дожил до глубокой ста¬
рости. Дания расцвела под его справедливым прав¬
лением. А сам Гамлет все свободное от дел госу¬
дарственных время тратил на занятия медициной,
в которой добился изрядных успехов.
Почему бы и нет? Трагедии Шекспира далеко не
всегда отличаются документальной точностью.
И я берусь доказать, что именно так могла закон¬
читься история с Гамлетом, принцем датским. Дока¬
жу это не менее логично, чем иные ученые доказы-
10
вают какую-нибудь ахинею, делая это в отличие от
меня вполне серьезно.
Когда у детей бывает бронхит, им нередко пропи¬
сывают нашатырно-анисовые капли с добавлением
глюкозы. Еще совсем недавно их называли каплями
датского короля. И мне в детстве их давали.
Но при чем тут датский король? В том-то и шту¬
ка. Очевидно, какой-то датский король (заметьте,
именно король, а не принц) был видным медиком.
Я не знаю таковых, кроме принца Гамлета. Доказа¬
11
тельство? Пожалуйста. Вспомните, что говорит Гам¬
лет в четвертой сцене третьего акта, обращаясь
к Гертруде:
Ни с места! Сядьте. Я вас не пущу.
Я зеркало поставлю перед вами,
Где вы себя увидите насквозь.
Что это за зеркало, с помощью которого можно
видеть насквозь? Ну конечно же, рентгеновский
экран. Значит, Гамлет действительно был врачом.
А поскольку капли не принца датского, а короля,
значит, Гамлет не погиб от отравленной шпаги,
а стал королем. Все совершенно логично, и попро¬
буйте со мною спорить.
Ничто не мешает продолжить логическую цепь
рассуждений и прийти к выводу, что историю откры¬
тия проникающей радиации и ее применения в ме¬
дицине и биологии следует начинать с Гамлета —
принца датского, позже — датского короля.
ОПАСНОЕ ЛЕГКОМЫСЛИЕ
Написанное выше, разумеется, не более, чем шут¬
ка, и на самом деле все началось гораздо позже и
совсем по-другому. Если стремиться к документаль¬
ной точности, нашу историю можно начинать с 3 ап¬
реля 1901 года, с того рокового дня, когда извест¬
ный французский химик Анри Беккерель пришел
в гости к своим друзьям Пьеру и Марии Кюри.
Незадолго до этого супруги Кюри получили новый
химический элемент, которому дали имя радий. Ин¬
терес Беккереля к новому веществу был вполне по¬
нятен. Ведь Беккерель открыл недавно радиоактив¬
ность — свойство некоторых элементов испускать не¬
видимые лучи. А радий по степени радиоактивности
превосходил все дотоле известные вещества. Как же
удержаться от желания «поиграть» с радием: поста¬
вить с ним несколько опытов!
В те дни единственным местом на Земле, где
имелся чистый радий, была лаборатория супругов
Кюри. Когда Беккерель пришел к ним со своей
просьбой (запомним, что это было 3 апреля!), тру¬
12
бочку с драгоценными крупинками бережно заверну¬
ли в бумагу и упаковали в картонную коробочку. Бек-
керель осторожно положил ее в жилетный карман...
Профессор был в восторге от новой «игрушки».
Еще бы: как только он зашел в свою лабораторию,
то увидел, что экран, по свечению которого обнару¬
живают радиоактивность, вовсю сияет. А ведь уче¬
ный не успел даже снять пальто и стоял на боль¬
шом расстоянии от экрана.
Беккерель с увлечением принялся за опыты, кото¬
рые в течение нескольких дней следовали один за
другим. Но потом работа пошла более вяло: ученый
почувствовал недомогание. А 13 апреля, то есть де¬
сять дней спустя, он обнаружил у себя на груди
красное пятнышко. Довольно болезненное, оно —
удивительное дело! — образовалось как раз под тем
жилетным карманом, в который Беккерель положил
коробочку с ампулой, полученной от Кюри. Пятныш¬
ко превратилось в язвочку, которая упорно не хоте¬
ла заживать. Профессор обратился к врачу.
Долго лечился Беккерель, в конце концов и крас¬
нота и болезненные ощущения исчезли. Однако не
навсегда. Через два года он опять почувствовал
боль в том же самом месте и снова был вынужден
обратиться к врачам...
Ампула с радиоактивным веществом и пятнышко
на груди Беккереля не случайное совпадение. У всех
ученых, которые начинали исследования радиоактив¬
ных веществ (а также рентгеновых лучей), наблю¬
дались различные болезненные явления из-за неос¬
торожного обращения с новыми лучами. Но кто в те
времена думал об осторожности?!
Беккерель отделался сравнительно легко. А для
многих других ученых и врачей, начинавших иссле¬
дования рентгеновых лучей и радиоактивности, лу¬
чевые поражения закончились в конце концов
смертью...
В Гамбурге, возле здания одного из институтов,
воздвигнут обелиск в память о жертвах науки, по¬
гибших в результате исследования новых лучей. Ко¬
гда в 1936 году этот обелиск установили, на нем
13
было высечено 110 имен. За последующие годы чис¬
ло их утроилось.
Медленно собирала радиация свою зловещую
жатву. И знали об этом лишь немногие: те, кто ис¬
следовал биологическое действие лучей, да те, кто
был связан с ними по роду занятий и должен был
принимать необходимые меры предосторожности.
Нужно заметить, что со временем несчастные случаи
происходили все реже и реже. Большинство иссле¬
дователей облучились в самые первые годы, когда
о биологическом действии радиации не было ничего
известно. Как только пришло знание, опасность ста¬
ла сходить на нет.
И вдруг в 1945 году радиация, с которой раньше
имели дело лишь единицы, вторглась в жизнь всего
человечества. Атомная бомба, сброшенная на Хиро¬
симу, в один день унесла во много раз больше жиз¬
ней, чем погибло от действия радиации за полвека...
Позже началось мирное применение атомной
энергии. С новым фактором стали соприкасаться
большие массы людей. Наступил атомный век. Про¬
никающая радиация стала невидимым современни¬
ком граждан атомного века...
Мог ли кто-нибудь во времена Рентгена и Бекке-
реля предвидеть, какая могущественная сила выпу¬
щена человеком из недр вещества?! Сила, могущест¬
венная и в зле и в добре: ведь она способна разру¬
шать города и вращать роторы электростанций,
вызывать тяжелую болезнь и исцелять. Но как ни
удивительно, уже тогда были люди, которые не толь¬
ко догадывались об огромных силах, дремлющих
^ атомах, но даже предсказывали создание атомной
бомбы.
В то же самое время, когда Беккерель лечил свою
лучевую язву, на естественном факультете Москов¬
ского университета учился худощавый студент —
Борис Бугаев. Он горячо и глубоко увлекалбя и фи¬
зикой, и музыкой, и философией. Начинал печатать
стихи, которые подписывал псевдонимом Андрей
Белый.
Позже (но не слишком поздно, чтобы иметь воз¬
можность приписать себе задним числом пророче¬
скую дальновидность), в 1921 году (за четверть века
до начала атомной эры!), он вспоминал в поэме
«Первое свидание» студенческие годы, свои впечатле¬
ния, мысли и чувства тех времен. Вот профессор Ни¬
колай Алексеевич Умов рассказывает на лекции по
физике о том,
Что взрывы, полные игры,
Таят томпсоновые вихри
И что огромные миры
В атомных силах не утихли.
Студент Борис Бугаев слушал лекцию по физике,
а для поэта Андрея Белого
Мир рвался в опытах Кюри
Атомной, лопнувшею бомбой
На электронные струи
Невоплощенной гекатомбой.
Не правда ли, удивительно?! Но ничего удиви¬
тельного нет. Некоторые недалекие люди пытаются
противопоставлять «физиков» и «лириков». А ведь
Борис Николаевич Бугаев долго колебался, стать
ему ученым или поэтом. И без глубокого проникно¬
вения в мир физики не унеслась бы его фантазия
в атомный век. А разве не нужно быть поэтом для
того, чтобы создавать в своем уме новые миры, ко¬
торых никто не видел и которые так не похожи на
окружающее, но тем не менее существуют в глуби¬
нах вещества и в необъятных просторах вселенной!
Теперь электрон кажется чуть ли не предметом
ширпотреба. А еще в начале этого века он был за¬
гадкой, над которой бились величайшие умы. Пона¬
добилась не одна «безумная» идея для того, чтобы
электрон стал простым и понятным...
КАКОГО ЦВЕТА ЭЛЕКТРОН!
Этот вопрос возник в головенке моего сына, ко¬
гда ему было пять лет. Нет, он отнюдь не вундер¬
кинд. Просто совещание происходило на открытом
15
роздухе, и Андрюшка заинтересовался, что такое
слушают мама, вала и другие дяди и тети. Он сел
под кустиком рядом со своим старым другом Павлом
Зыряновым, физиком-теоретиком, доктором физико-
математических наук.
Итак, вопрос о цвете электрона, возникший по¬
тому, что в докладе этот самый электрон был упо¬
мянут несколько раз, адресовался как раз тому, ко¬
му нужно. Павел Степанович вполне серьезно от¬
ветил:
— Электрон цвета не имеет.
Самое замечательное в этой истории (ради чего,
собственно, я ее и рассказывал) — то, что дальней¬
ших вопросов не последовало. Детский ум не отя¬
гощен грузом стереотипных представлений. Для не¬
го вовсе не обязательно, чтобы каждый предмет
имел какой-то цвет. И то, что возмутило бы ум
взрослого, детский воспринял как новую информа¬
цию: бывают «вещи», не имеющие цвета.
Я не знал об этом разговоре, и, когда подошел
к сыну, Андрей первым делом заявил:
— Папа, а я знаю, какого цвета электрон.
— Какого же?
— Электрон цвета не имеет.
Трудность восприятия некоторых представлений
современной науки для неспециалистов состоит
в том, что она вступила в области, где действуют
законы, отличающиеся от тех, с которыми нам при¬
ходится иметь дело в повседневной жизни. Но и эти
законы помаленьку переходят со страниц заумных
статей в нашу повседневность. И то, что мы понимали
с трудом, а отцы наши вообще не могли уяснить, для
детей становится привычным.
Мой сын с детства слышал об электроне и даже
знает, что он не имеет цвета. А крупнейший физик
Вильгельм Конрад Рентген долго не хотел верить
в существование электронов.
Когда я учился в школе, электрон уже казался по¬
нятным и привычным, но то, что это и частица и
волна, не укладывалось в голове. Не только моей, но
и ученых-философов. А прошли годы, и мне пришлось
16
работать с электронным микроскопом, где использу¬
ются волновые свойства электронов, постигать зако¬
ны электронной оптики.
Не так давно многие смотрели на гениальное
уравнение Эйнштейна Е = тс2 как на формальный ма¬
тематический трюк, в лучшем случае, считали: да,
это правильно, но какое это имеет значение? Так, что-
то из области «четвертого измерения». А теперь этим
уравнением начинены атомные бомбы и атомные ре¬
акторы, и оно же поведет космические корабли к дру¬
гим звездным системам...
И хотя эта книга о радиобиологии, нам тоже при¬
дется соприкоснуться со странным миром мельчайших
частиц вещества и энергии. Ведь в основе биологиче¬
ского действия радиации лежит взаимодействие элек¬
тронов и прочих частиц микромира с атомами и мо¬
лекулами живого вещества.
Нет, мы не будем говорить ни о таинственных
«кварках», про которые никто не знает, существуют
они или нет, ни про антигипероны, ни даже про ме¬
зоны, но соприкоснуться с этим миром необходимо.
Если бы Андрюша спросил доктора наук Зыря¬
нова не о цвете электрона, а сколько сейчас извест¬
но элементарных частиц, тот, вероятно, ответил бы
более уклончиво, что-нибудь вроде «около тридцати»,
ведь в наше время новые частицы появляются одна за
другой. И кто знает, может быть, вчера вышел в свет
свежий номер журнала, где описано открытие сле¬
дующей.
Первой элементарной частицей, с которой познако¬
мились физики, оказался электрон. Открыл его зна¬
менитый «Джи-Джи» — профессор Джозеф Джон
Томпсон. Электрон сразу поставил физиков перед но¬
выми трудностями (не потому ли мудрый Рентген не
желал его признавать?!). Тотчас же стало ясно, что
электроны присутствуют в огромном числе во всех
телах. Между тем электроны заряжены отрицатель¬
но — это одно из их основных свойств. А наш мир
электрически нейтрален. Явный парадокс!
Этот парадокс было дано разрешить талантливей¬
шему из учеников «Джи-Джи», сыну новозеландского
17
фермера Эрнсту Резерфорду — одному из первых и
наиболее выдающихся исследователей радиоактивно¬
сти. Он изучал рассеяние альфа-лучей при прохожде¬
нии их через тонкую золотую фольгу. Альфа-лучи
возникают при радиоактивном распаде и представля¬
ют собой поток довольно тяжелых (во всяком случае,
по сравнению с электронами) частиц, заряженных
положительно. Альфа-частицы прошивали тоненький
золотой лепесток, как пуля лист бумаги. Некоторые
слегка отклонялись от первоначального пути. Но от¬
дельные, очень немногие вели себя крайне удиви¬
тельно. Они летели назад! Пуля отскакивает от лист¬
ка бумаги?
Слово «атом» было придумано Демокритом из
Абдеры. Больше двух тысячелетий жил этот термин,
не облеченный ни в какие физические одежды. Шари¬
ки? Песчинки? Но ведь это не физическая модель
«мельчайшего неделимого».
Редкие частички, отражавшиеся от золотого ле¬
пестка, позволили различить первые физические чер¬
ты атома. После долгих раздумий и неизбежных
ошибок Резерфорд пришел к выводу: атом состоит из
тяжелого, положительно заряженного ядра, вокруг
которого вращаются легкие отрицательные электро¬
ны (как планеты вокруг Солнца), От этих тяжелых
ядер и отражались частицы в опытах с золо¬
той фольгой.
Удивительно наглядная гипотеза. Микромир устро¬
ен так же, как мир звезд и планет! Сколько раз по¬
том атом менял свое обличье, но большинство людей
до сих пор именно так его и представляют, потому
что их вполне устраивает подобная наглядность.
Но что устраивало большинство, не удовлетворяло
физиков, и в первую очередь, вероятно, самого Резер¬
форда. Физическая модель атома, описанная Резер¬
фордом в мае 1911 года, противоречила законам фи¬
зики. Та самая модель, что осела в умах большинст¬
ва людей.
Согласно законам классической электродинамики,
заряженная частица, вращающаяся по круговой ор¬
18
бите, должна непрерывно излучать энергию, теряя ее
при этом. И в конце концов (а именно: очень быстро)
упасть на ядро. Если бы атом был устроен так, как
полагал Резерфорд, наш мир вообще не существовал
бы. Но тем не менее ученый был прав, хотя и возник
парадокс, который вскоре разрешил один из величай¬
ших физиков, датчанин Нильс Бор — ученик Резер¬
форда.
Классической электродинамике противоречило не
только поведение электронов. Давно уже ученых сму-
19
щали спектры из¬
лучений (не тех
проникающих из¬
лучений, о кото¬
рых пойдет речь в
Этой книге, а са¬
мых обыкновен¬
ных лучей света),
испускаемых ато¬
мами. Вместо «ра¬
дуги» атомы дают
спектры, состоя¬
щие из отдельных
1 - /л? -л '<? полос. Они вы-
глядят так, словно на обыч-
ный непрерывный спектр на-
^ ^ ^ дожили черную бумагу с уз¬
кими прорезями. И это про¬
тиворечило тогдашней фи¬
зике.
В голове Бора родилась
«безумная» гипотеза. Он
предположил, что законы
классической термодинами¬
ки не распространяются на
мир электронов и атомов.
Им управляют свои, особые
законы.
Существуют определен¬
ные орбиты, по которым
электрон движется, не излу¬
чая, утверждал Бор. При падении на более низкую
орбиту электрон излучает вполне определенное коли¬
чество энергии и, поглощая ее, переходит на более вы¬
сокую орбиту. Таким образом, объяснялись и устойчи¬
вость атомов и линейчатая природа атомных спектров.
От применения классической физики к явлениям мик¬
ромира пришлось отказаться. Таким образом, Резер¬
форд оказался прав. И хотя модель атома все еще
продолжает изменяться и уточняться, в ее основе
лежат модели Резерфорда и Бора.
20
ЧЕРТ НЕМЕЦКОЙ НАЦИОНАЛЬНОСТИ
Вюрцбург — средневековый германский город.
Поздний осенний вечер... Собственно, даже не вечер,
а ночь. Сквозь туман и слякоть неуверенно бредет
к себе домой старый бондарь Курт Мюллер — ло¬
дырь и забулдыга, личность настолько ничем не за¬
мечательная, что автор в своем совершенно правдивом
повествовании вправе его и выдумать. Он может быть
не Куртом, а Фрицем, не Мюллером, а Майером, не
бондарем, а колесным мастером — безразлично. Бон¬
дарь, пожалуй, лучше, потому что в Вюрцбурге круп¬
ный пивной завод, а где варят пиво, там нужны боч¬
ки. Но и это несущественно...
Важно, что Мюллер ежедневно покидает пивную
последним. Его путь лежит через Пляйхер-Ринг, ми¬
мо большого серого дома, где все последние ночи
в одном из окон цокольного этажа горит свет. Как-то
Мюллер заглянул в окно и увидел, что вся комната
заставлена какими-то чудными машинами, среди ко¬
торых бродит мрачный господин. Не понравился он
Мюллеру. Хотя и сюртук на нем такой, как носят
вполне добропорядочные господа, но волосы как смо¬
ла, курчавые (не разберешь, что под этими волоса¬
ми!), бородища длинная, густая, а глаза так и горят,
так и горят: ни дать ни взять нечистый (не помянуть
бы его имя к полуночи).
Вот и сегодня подходит Курт к зловещему дому.
В окне темно. Странно... Впрочем, что-то слабо све¬
тится. Набравшись смелости, Курт заглядывает в окно
и спустя несколько мгновений опрометью несется по
Пляйхер-Ринг (куда весь хмель девался!), будя
истошным криком почтенных бюргеров и их дородных
супруг, спящих мирным сном:
— Черт! Черт!
А следующим вечером Курт рассказывал
собутыльникам вещи, совершенно невероятные. По¬
верить ему было просто невозможно, и все поняли,
что старина Мюллер нализался вчера больше
обычного.
21
Курт клялся и божился, что не где-нибудь, а в их
городе видел самого дьявола, который сначала забав¬
лялся тем, что пускал искры по всей комнате или
наполнял ее мерцающим сиянием. А потом Мюллер
увидел руку. Мертвую руку. Не рука и не скелет.
Вроде бы и рука, а все косточки просвечивают. И жи¬
вая — шевелится. А кроме руки, ничего и не было.
Ну кто же этому поверит!
Автор не берется утверждать, что такой случай
действительно произошел, но ручается, что вполне
мог произойти, и притом не когда-нибудь, а именно
в ноябре месяце.
С полной определенностью можно говорить лишь
о том, что 28 декабря господин, которого мог видеть
в окно пьяница Мюллер, передал другому господину
какие-то бумаги. И, поднявшись на второй этаж, хит¬
ро подмигнул своей супруге и тихо сказал:
— 5о, пип капп бег Теи!е1 ЬздеЬеп!
В переводе на русский язык эта немецкая поговор¬
ка звучит примерно так: «Ну вот, теперь можно и
выпустить черта из бутылки».
И черта выпустили. Это был черт немецкой нацио¬
нальности, ибо дело происходило в средневековом
немецком городе Вюрцбурге, впрочем, отнюдь не
в средние века, а в году одна тысяча восемьсот де¬
вяносто пятом — в канун нашего трезвого века.,,
ГЕРОЙ БЕЗ ОРЕОЛА
Нетрудно догадаться, что пьяница Мюллер торчал
в ту страшную ночь под окнами великого физика про¬
фессора Вильгельма Конрада Рентгена, когда он от¬
крыл новые невидимые лучи, названные им «икс-лу¬
чами» и которые теперь во всем мире называют рент¬
геновыми. Поэтому, оставив навсегда Курта Мюлле¬
ра, познакомимся уже всерьез с профессором Рент¬
геном.
Хорошо, если об ученом известно, что ему свойст¬
венна какая-то обычная человеческая слабость. Он
может быть заядлым футбольным болельщиком, или
филателистом, или скрипачом-любителем, или холо¬
22
стяком... Это делает его понятным, человечным. При¬
ятно писать и приятно читать. Вот он — живой чело¬
век, такой же, как и мы с вами, сделал великое от¬
крытие. Проникаешься гордостью за Человека вооб¬
ще, за самого себя!
Увы, у Рентгена не было «безумных» идей, как не
было и нормальных человеческих слабостей. Сло¬
вом — черт, столь характерных и для героев науч¬
но-фантастических романов и для героев научно-по¬
пулярных книг. Но что делать, я здесь пишу только
правду и не могу наделять своего героя чертами,
которых у него и в помине не было.
Он был блестящим физиком. Может, даже самым
лучшим физиком-экспериментатором конца прошлого
века. Но он твердо верил, что дело ученого — соби¬
рать факты, а отнюдь не объяснять их.
Отлично известно, что лозунгом Ньютона было:
«Я не измышляю гипотез!» Но Ньютон создал клас¬
сическую физику. В его лозунге речь шла лишь об
общей методологии создания теорий. Он считал, что
нужно идти не от предположений к их проверке, а от
сбора фактов к их обобщению. Но если Ньютон имел
в руках достаточно фактов, то смелости у него хва¬
тало для «безумной» — не гипотезы, а уже теории,
даже принципа!
Не таков был Рентген. Для него работа начина¬
лась со сбора фактов и кончалась описанием полу¬
ченных фактов.
Долгое время сотрудником Рентгена был Абрам
Федорович Иоффе — выдающийся советский физик.
Он вспоминает, как, получив неожиданные результа¬
ты, поставил серию опытов, приводящих к интерес¬
ным выводам. Он написал об этом Рентгену, кото¬
рый тогда был в другом городе. В ответ пришла от¬
крытка, где Рентген писал: «Я жду от Вас солидной
научной работы, а не сенсационных открытий», и ре¬
комендовал вернуться к прерванным исследованиям.
Иоффе рассказывает о судьбе одной из совмест¬
ных работ с Рентгеном. Была проведена обширнейшая
серия исследований. Результаты укладывались в рам¬
ки простой и ясной теории. Рентген и слышать о ней
23
не хотел. Абрам Федорович изложил ее на несколь¬
ких страничках. Рентген ничего не мог возразить, но
настаивал, чтобы были описаны только факты —
двести страниц описания фактов! Дело дошло до
крупного конфликта между учителем и учеником.
Да о чем говорить, если до 1906—1907 годов в фи¬
зическом институте Мюнхенского университета, кото¬
рым тогда заведовал Рентген, просто-напросто запре¬
щалось произносить слово «электрон». Рентген упор¬
но продолжал считать его «недоказанной и ненужной
гипотезой», и это в начале нашего века! А ведь элек¬
троны — те самые частицы, торможение которых
рождает рентгеновы лучи, открытые им самим целым
десятилетием раньше!
Таков научный стиль Рентгена. Не такими мы
обычно представляем себе крупных ученых. Но тем
не менее Рентген был крупнейшим физиком, и откры¬
тие его отнюдь не случайно. Такой стиль работы имел
в своей основе исключительную требовательность
к себе и другим, исключительное, сказал бы я, ува¬
жение к Науке.
Рентген никогда не публиковал незаконченных ра¬
бот. Только когда он был абсолютно уверен в пра¬
вильности полученных результатов, только когда бы¬
ло ясно, что действительно поставлена последняя
точка, он решался направить свою работу в печать.
Его крайне раздражали «предварительные сообще¬
ния». Бушующий ныне поток кратких предваритель¬
ных заявочных сообщений, в которых зачастую ни¬
чего нет и за которыми ничего не следует, начинался
в виде постепенно расширявшегося ручейка уже в те
времена. И чем больше появлялось подобных сообще¬
ний, тем фундаментальнее, солиднее, обстоятельнее
становились работы Рентгена. Его последняя статья
занимает целый выпуск «Физических анналов».
Рентген завещал после смерти сжечь все свои не¬
законченные работы. Его волю исполнили Заодно
бросили в огонь и работы его учеников и сотрудни¬
ков; некоторые были вполне законченными. Таков
Рентген-ученый.
Таким был и Рентген-человек. И в науке и в лич¬
24
ной жизни его поступками руководило чувство долга.
Он был принципиален до странности.
В свое время Рентген был состоятельным челове¬
ком. Лауреат Нобелевской премии (кстати, первая
премия по физике присуждена именно ему), он при
скромном образе жизни постепенно стал довольно
богатым. Свои сбережения он хранил за границей,
в голландском банке.
Когда началась первая мировая война, немецкие
газеты стали публиковать воззвания к населению
о максимальной экономии, о том, что долг каждого
истинного немца — отдать свои сбережения родине.
Рентген так и сделал: отдал все, что было им скоп¬
лено за долгие годы, до последнего пфеннига. Конеч¬
но, он мог бы этого и не делать, деньги-то хранились
в надежном месте.
Но если вы из этого сделаете вывод, что Рентген
относился к кайзеру Вильгельму со слепым благого¬
вением, то ошибетесь. Долг немца — отдать сбереже¬
ния, Рентген и отдал. А благоговения никакого не
было.
Однажды Вильгельм II посетил Германский му¬
зей в Мюнхене. При осмотре физического отдела по¬
яснения давал Рентген, и давал блестяще, с полным
знанием дела. Когда очередь дошла до отдела ар¬
тиллерии, то объяснения стал давать кайзер, считав¬
ший себя великим полководцем и знатоком военных
наук. Но не смог сказать ничего, кроме общих фраз
и общеизвестных вещей. И хотя перед ним стоял
Вильгельм, Рентген не выдержал:
— Простите, ваше величество, но вы говорите со¬
вершенно тривиальные вещи.
Вряд ли кто другой отважился бы сказать такое.
Но если вы решите, что Рентген ненавидел кайзера,
то ошибетесь. Он сказал ему это так же, как сказал
бы кому угодно другому.
Как известно, жертва Рентгена была совершенно
ненужной — Германия проиграла войну. Наступил
страшный для немцев 1917 год — год голода, раз¬
рухи, продовольственных карточек, по которым почти
ничего не давали. Многочисленные друзья Рентгена,
25
особенно из Голландии, зная об этом, непрерывно
посылали ему посылки с продовольствием. Он их ак¬
куратно получал и... аккуратно сдавал государству.
Он считал, что не имеет права на большее, чем ос¬
тальные. За год он похудел больше чем на 20 кило¬
граммов и стоял на краю смерти. Только после на¬
стойчивого убеждения врачей, что так он не выживет,
Рентген согласился на усиленный больничный паек.
Нобелевская премия — чуть ли не единственная
почесть, которую Рентген согласился принять. Он
отказался от дворянского звания, звания академика,
отказывался от орденов, от почетного занятия профес¬
сорских кафедр...
В последние годы Рентген жил более чем скром¬
но и во многом себе отказывал. Лишь раз в неделю
ел мясное блюдо. Незадолго до смерти он захотел
посетить Швейцарию, где раньше бывал с женой.
Ради этого он целый год не пил натурального кофе,
к которому так привык.
С ЧЕГО ВСЕ НАЧАЛОСЬ
Гамлет — принц датский, конечно, ни при чем. Не¬
видимые лучи, проникающие сквозь любые преграды,
открыл Вильгельм Конрад Рентген, и никто больше.
И смешно пытаться оспаривать его приоритет. Одна¬
ко один претендент нашелся. Это был профессор
Ленард — средней руки физик и человек с нечистой
душой. Основой для его приоритетных претензий бы¬
ло то, что Ленард мог в своих опытах обнаружить
новые лучи (кстати, Рентген сам упоминает об этом
в своей статье). Мог сделать открытие, но не сде¬
лал... Во времена Гитлера Ленард стал одним из
создателей «немецкой» физики. Как-то мне попал
в руки немецкий школьный учебник, изданный в годы
Третьего рейха. В нем вместо рентгеновых лучей го¬
ворится о «лучах Ленарда». Но теперь и в Германии,
конечно, говорят только о лучах Рентгена.
Рентген сделал свое открытие, изучая катодные
лучи, которые несколько раньше исследовал Ленард.
И даже работал на приборе конструкции Ленарда.
26
Впрочем, сами катодные лучи открыл тоже не Ле-
нард, они были известны физикам по крайней мере
уже сорок лет. Поэтому всякий, кто работал с катод¬
ными лучами, мог сделать открытие.
Христофору Колумбу приписывают слова «гений
тем отличается от посредственности, что гений делает
то, что любой другой мог бы сделать». Правильно
сказано!
Катодная трубка представляет собой стеклянную
трубку, наполненную сильно разреженным газом.
В ее стенки впаяны два электрода: катод (на него
подается отрицательный заряд) и положительный
анод. Если трубка заполнена газом при обычном
давлении, ток через нее не идет. Разреженный газ
проводит ток, начиная при этом светиться. Если газ
еще более разрежен, то светится не он, а стенки труб¬
ки. Лучи, вызывающие это свечение, и получили на¬
звание катодных.
Природа катодных лучей во времена Рентгена бы¬
ла загадкой. Теперь известно, что они представляют
собой поток срывающихся с раскаленного катода
электронов, которые к тому времени уже открыл
«Джи-Джи» и в существование которых отказывался
верить Рентген.
Если к работающей катодной трубке поднести лист
бумаги, покрытый платиносинеродистым барием, бу¬
мага начинает светиться. Рентген заключил катодную
трубку в чехол из черного картона — свечение не
прекращалось. Похоже, что на светящееся вещество
действуют какие-то невидимые лучи, способные прохо¬
дить через непрозрачный картон. Физике такие лучи
были неизвестны.
Открытие? Может быть. Рентген жил в казенной
квартире, в доме, где находилась его лаборатория.
Через несколько дней после первых наблюдении он
перестал ходить обедать домой: еду ему приносили
в лабораторию.
Ошибки быть не может. Это не катодные лучи и
не какое-нибудь постороннее излучение, возникающее
где-то вне трубки. Рентген уже точно может сказать,
что невидимые лучи возникают в стекле катодной
27
трубки — в том самом месте, где можно заметить
зеленоватое светящееся пятнышко. Рентген никогда
не выступает с незаконченными работами. Своему
ДРУГУ Теодору Бовери, профессору зоологии, он про¬
говаривается: «Я открыл кое-что интересное, но еще
не уверен, достаточно лй корректны мои наблюдения».
Большего ученый не сказал даже лучшему другу.
Рентген велел лабораторному служителю перене¬
сти в лабораторию постель и теперь проводил здесь
круглые сутки. Он уже знает, что новые лучи прохо¬
дят через любые преграды, кроме свинца, все другие
вещества только в большей или меньшей степени мо¬
гут их ослаблять (на самом деле они проникают
и через свинец, только слабее, чем через другие ве¬
щества), знает, что они очень плохо отражаются
и преломляются. Узнает и многое другое, но считает
нужным молча продолжать исследование.
Лишь 28 декабря Рентген говорит своей жене ро¬
ковые слова о том, что, дескать, можно выпускать
черта из бутылки, и передает небольшую рукопись
профессору Леману, председателю «Вюрцбургского
физико-медицинского общества», для опубликования
в трудах этого общества. Тогда же Рентген пишет не¬
сколько писем ученым коллегам в разных странах,
где сообщает о сделанном открытии и прилагает
фотографии, полученные с помощью открытых им лу¬
чей. (Обратите внимание на этот факт: одному из пи¬
сем суждено сыграть в нашей истории важную роль.)
23 января 1896 года на специальном заседании
«Вюрцбургского общества» Рентген делает доклад
о своем открытии с демонстрацией. Знаменитый ана¬
том Кёлликер позволяет сфотографировать в новых
лучах свою руку. Негатив тут же проявляется и ока¬
зывается превосходным. Фотография обошла почти
все учебники физики, но мало кому известно, что это
не просто рентгеновский снимок руки, а «портрет»
известного анатома.
Нечего и говорить, доклад имел шумный успех.
Кто-то тут же предлагает назвать новые лучи лучами
Рентгена, но осторожное и завистливое большинство
находит это преждевременным.
28
Новые лучи нужно как-то окрестить. В алгебре
неизвестное чаще всего обозначают буквой «X» (икс).
В первой же статье Рентген назвал неизвестные лу¬
чи икс-лучами и так и продолжал называть их до
самой своей кончины (а умер он 10 февраля 1923 го¬
да в возрасте 78 лет).
Рентген продолжает исследования и публикует
еще два сообщения об открытых им лучах — в марте
1896 и в мае 1897 года. Эти три работы, быстро став¬
шие классическими и переведенные на многие языки,
29
многократно переиздавались. Передо мной перевод
их на русский язык, изданный под редакцией Абра¬
ма Федоровича Иоффе — одного из учеников Рентге¬
на. В книжке небольшого формата все три статьи
вместе составляют около 60 страниц..,
Открытие Рентгена вызвало исключительный ин¬
терес среди ученых. В течение одного лишь 1896 года
вышло больше тысячи статей об Х-лучах! Стало мод¬
ным открывать новые лучи. Лучи Гретца... Лучи
Блондло,,. Р-лучи... Все они, как и многие другие,
оказались результатом ошибок или недоразумений.
Поток статей не ослабевает. Но интересно отметить:
в течение 12 лет не появляется ничего принципиально
нового об Х-лучах (которые теперь почти все назы¬
вают рентгеновыми), чего не было бы в трех неболь¬
ших статьях самого Рентгена.
ДВЕ СЧАСТЛИВЫЕ ОШИБКИ
20 января 1896 года заседание Парижской акаде¬
мии было особенно многолюдным. Пришли не толь¬
ко те, кому полагалось, но и падкие до сенсаций
газетные корреспонденты и просто образованная пуб¬
лика.
Статья Рентгена еще не была опубликована
в трудах «Вюрцбургского общества», но слух об от¬
крытии новых таинственных лучей распространился
с поразительной быстротой, и сообщения о нем уже
успели попасть в некоторые газеты. Поэтому изве¬
стие о том, что на заседании академии ее президент,
известный математик Анри Пуанкаре огласит пись¬
мо, полученное им лично от профессора Рентгена,
привлекло широкое внимание.
Письмо прочли, продемонстрировали фотографии,
полученные с помощью Х-лучей, началось обсужде¬
ние, посыпались вопросы...
Понятно, что разных слушателей интересовали
разные вещи. Профессора химии Анри Беккереля, на¬
пример, больше всего волновал вопрос: из какого
именно места катодной трубки выходят Х-лучи, где
они образуются. (Мы-то с вами помним, конечно, что
50
лучи исходили из светящегося пятнышка на стеклян¬
ной стенке, примерно напротив раскаленного катода.)
Интерес профессора Беккереля был не случаен.
Он занимался флюоресценцией — свойством некото¬
рых веществ светиться под действием лучей света.
Чаще всего свечение бывает зеленоватым, то есть та¬
ким же, что и пятнышко на стекле катодной трубки.
Конечно, это может быть и случайным совпадением,
чо вдруг тут кроется новое открытие?
Вероятно, катодные лучи вызывают флюоресцен¬
цию стекла, думал Беккерель, а при флюоресценции
образуются не только видимые зеленоватые лучи, но
и те невидимые, которые открыл немецкий ученый.
Но ведь это нетрудно проверить. И особенно легко
Беккерелю, он уже несколько лет занимается изуче¬
нием флюоресценции, и у него в шкафу целая кол¬
лекция веществ, которые на солнце сами начинают
светиться.
Исследователь не стал откладывать дела в дол¬
гий ящик и сразу же приступил к опытам, благо
ставить их просто. Беккерель взял фотографическую
пластинку и завернул ее в черную бумагу, не пропу¬
скающую света. Теперь оставалось только положить
на бумагу кусок флюоресцирующего вещества и вы¬
ставить на солнце.
Какое вещество взять? Немного поколебавшись,
Беккерель берет лепешку из уранил-сульфата — ве¬
щества, флюоресценция которого особенно интенсив¬
на. Подержав свою нехитрую установку на солнце,
ученый удаляется в темную комнату, разворачивает
пластинку и кладет в проявитель. И — о чудо! —
на пластинке ясно видно пятно такой же формы, как
и лепешка из уранила. Выходит, предположение пра¬
вильно.
Нужно продолжать опыты. Прежде всего повто¬
рить уже сделанный, чтобы исключить любые слу¬
чайности, а потом начать исследовать невидимые лу¬
чи, скажем, проверить, через какие вещества они про¬
ходят, а через какие — нет.
Но Беккерелю катастрофически не везет. Чтобы
вещество флюоресцировало, на него должны падать
31
прямые солнечные лучи. А погода пасмурная. Бек-
керель заворачивает пластинки в черную бумагу,
кладет на них лепешки уранила и ждет тех корот¬
ких минут, когда солнце, наконец, покажется из-за
туч. Особенно неудачная погода стоит в конце фев¬
раля.
Первого марта (этот день вошел в историю!)
Беккерель проявляет пластинки. Профессор смотрит
на результат. И вдруг — что такое? На одной из
пластинок особенно темное пятно, каких до сих пор
не бывало. А посреди пятна — светлый крестик.
Беккерель смотрит на номер пластинки, сверяет со
своими записями, и оказывается, что пластинка во¬
обще не выставлялась на солнце. 26 февраля он по¬
ложил на завернутую пластинку медный крестик, на
него — уранил-сульфат... Но солнце упорно не хо¬
тело показываться. Пришлось пластинку убрать
в шкаф. И там она (в темноте!) пролежала до пер¬
вого марта. А проявили ее по ошибке.
Поистине счастливая ошибка! Выходит, чтобы
пластинка потемнела, вовсе не нужен солнечный свет.
Неужели флюоресцирующее вещество испускает не¬
видимые лучи и в темноте? Беккерель продолжает
опыты. Он испытывает не только уранил-сульфат, но
и другие вещества. Все правильно: пластинки тем¬
неют и без освещения, но не от всех флюоресцирую¬
щих веществ. А от тех, которые не действуют в тем¬
ноте, ничего не получается и на свету. Значит, флю¬
оресценция тут ни при чем?
Да, ни при чем. Беккерель начал свои опыты, ис¬
ходя из совершенно неправильных представлений, и
это была вторая ошибка. Но две ошибки, взятые вме¬
сте, привели к успеху! Так в алгебре минус, умножен¬
ный на минус, дает плюс.
Причиной почернения пластинок оказалась не
флюоресценция, а уран (название это слишком хо¬
рошо известно современному человеку!), входящий
в состав уранил-сульфата. Желаемый эффект давали
только те флюоресцирующие вещества, в которые
входит уран. А самый большой эффект — чистый
уран, который вообще не флюоресцирует.
32
Значит, уран обладает новым, до сих пор неизве¬
стным свойством самопроизвольно испускать невиди¬
мые лучи, напоминающие Х-лучи, открытые Рентге¬
ном. Это свойство было названо радиоактивностью.
Поистине удивительно, что два столь похожих от¬
крытия были сделаны почти одновременно. Действи¬
тельно, рентгеновы лучи и излучения радиоактивных
веществ — близкие родственники.
АТОМНЫЙ БИЛЬЯРД
Итак, быстрые электроны, ударяясь о стеклянные
стенки катодной трубки, рождают рентгеновы лучи.
Почему? С поведением быстрых заряженных частиц
мы уже встречались в опытах Резерфорда. Там части¬
цы либо проходили через лепесток золота, либо от¬
ражались от него. Но стекло — такая преграда, ко¬
торую они пробить не в силах, а отразиться могут.
И некоторые электроны действительно отражаются
от стекла, так же как бильярдный шар, ударивший¬
ся о твердую преграду. Шар с той же скоростью ле¬
тит назад, то же происходит и с электронами.
Однако бильярдный шар может не только отра¬
зиться, но и затормозиться, встретившись с неупру¬
гой преградой. И электроны способны (физики так
и говорят) «претерпеть неупругое столкновение» и
затормозиться. Раз электрон остановился, значит по¬
терял энергию. Но она не исчезает, а передается ато¬
му, с которым столкнулся электрон. Однако у атомов
свои законы: каждому положен определенный запас
энергии, и та, что он получил от быстрого электрона,
оказывается лишней. Атом ее выбрасывает в виде лу¬
чей, которые по своей природе не отличаются от лучей
света или радиоволн: такие же электромагнитные ко¬
лебания, только энергия их значительно выше, что и
Обусловливает иные свойства. Ведь свет и радиовол¬
ны тоже обладают разными свойствами. Лучи, кото¬
рые испускают атомы при бомбардировке их быстры¬
ми электронами в катодной трубке, и есть рентгено¬
вы лучи.
Вот, пожалуй, и все самое основное о природе и
33
происхождении рентгеновых лучей. К этому можно
добавить только, что современные рентгеновские труб¬
ки устроены несколько иначе, чем катодные трубки,
с которыми работал Рентген. Степень торможения
электронов зависит от атомного веса вещества, о ко¬
торое они тормозятся. И уже Рентген догадался сде¬
лать «мишень» (ее называют антикатод) из металла.
В принципе так же устроены и современные рентге¬
новские трубки. Остальное — технические детали,
подчас очень важные, но не принципиальные.
Некоторые установки для получения рентгено¬
вых лучей настолько своеобразны, что их даже не
называют рентгеновскими аппаратами. Таков, напри¬
мер, бетатрон — устройство, дающее электроны
с энергиями в десятки миллионов электрон-вольт.
Для этого электроны разгоняют по спирали с по¬
мощью переменного магнитного поля. При торможе¬
нии возникает рентгеновское излучение очень высокой
энергии. Но хотя машина совсем не похожа на рентге¬
новский аппарат в районной поликлинике, принцип
остается тем же: быстрые электроны тормозятся ме¬
таллической преградой.
НАСКВОЗЬ И ДАЖЕ ГЛУБЖЕ
Выстрелом из винтовки нетрудно пробить доску.
Но если ту же пулю бросить рукой или даже мет¬
нуть из рогатки, с доской ничего не произойдет. Это
и понятно; рогатка не может дать пуле такой боль¬
шой энергии, как заряд пороха.
Хотя физическая природа рентгеновых и световых
лучей одинакова, первые свободно проходят через
преграды, совершенно непрозрачные для вторых. Ведь
энергия рентгеновых лучей во много тысяч раз боль¬
ше энергии лучей света. Именно это свойство рентге¬
новых лучей и используется для «просвечивания»:
в медицине — для рентгенодиагностики, в технике —
для дефектоскопии.
Это очень важное свойство, но не оно нас сейчас
интересует. Рентгеновы лучи проходят насквозь не
на сто процентов. Если бы они все проходили на¬
84
сквозь, то и для просвечивания не годились бы. Ни¬
какого рентгеновского изображения не получалось:
экран светился бы равномерно, а фотографическая
пластинка равномерно темнела. Но воздух поглощает
рентгеновы лучи очень слабо, мягкие ткани — силь¬
нее, кости еще сильнее. Потому-то снимок дает и
контуры тела, и очертания органов, и изображение
скелета.
Действие на вещество может оказать не та часть
35
лучей, что прошла насквозь, а та, которая в нем по¬
глотилась. Значит, нужно посмотреть, что происходит
при поглощении рентгеновых лучей веществом.
Любая волна обладает свойствами частицы, а лю¬
бая частица — свойствами волны. При поглощении
рентгеновых лучей веществом удобнее рассматривать
их как частицы (кванты). С этой точки зрения рентге¬
новы лучи — поток частиц энергии (не имеющих
массы покоя), несущихся со скоростью света. Боль¬
шинство этих частиц свободно пронизывает вещест¬
во, пролетая мимо атомов. Но немногие (а чем плот¬
нее вещество, тем, естественно, таких частиц боль¬
ше) поглощаются атомами.
При поглощении квантов атомами происходит
процесс, обратный тому, что мы видели в рентгенов¬
ской трубке при рождении лучей. Атом получает
большую энергию, которая является лишней, и осво¬
бождается от нее. Энергия передается электрону, ко¬
торый отрывается от атома и начинает собственное
путешествие в недрах вещества. Такой электрон но¬
сит название фотоэлектрона.
Описанный процесс характерен для рентгеновых
лучей со сравнительно невысокой энергией квантов.
Если же энергия больше, электрон уже не способен
принять ее всю, и избыток снова излучается в виде
кванта с соответственно меньшей энергией, который
ведет себя так же, как и его «родитель»: летит сквозь
вещество, пока не поглотится каким-нибудь атомом.
Такой электрон, несущий не всю энергию, получен¬
ную атомом, а только часть ее, называют комптонов-
ским (по имени английского ученого, сотрудника Ре¬
зерфорда, изучившего этот процесс), или просто
комптон-электрон. Фото- и комптон-электроны объеди¬
няют под общим названием вторичных электронов.
По своему поведению в веществе они ничем не от¬
личаются.
При взаимодействии рентгеновых квантов с веще¬
ством идут и некоторые другие процессы. Но они су¬
щественного значения для радиобиологии не пред¬
ставляют. Например, при взаимодействии рентгено¬
вых квантов очень высокой энергии с тяжелыми ато-
36
мами (которых в живом веществе почти нет) наблю¬
дается презанятнейший процесс рождения пар. Его
трудно понять: ничего подобного в нашем макромире
мы не наблюдаем, но процесс идет в полном соответ¬
ствии с законами физики — законом сохранения и
с законом эквивалентности энергии и массы. Невесо¬
мый квант при торможении порождает две частицы,
обладающие массой: электрон и позитрон (позит¬
рон — частица во всем подобная электрону, но име¬
ющая не отрицательный, а положительный заряд).
Энергия превратилась в вещество.
ПУТЕШЕСТВИЕ ЭЛЕКТРОНА
Рождением вторичных электронов процесс погло¬
щения энергии не заканчивается, так как они несут
значительную энергию и движутся внутри вещества.
Их путь гораздо короче, чем у рентгеновских
квантов, но богаче происшествиями. Это и естествен¬
но, электрон отягощен массой и движется значитель¬
но медленнее. Ему гораздо труднее продираться че¬
рез скопище атомов. Но дело не только в скорости.
Электрон в отличие от кванта заряжен, заряжены и
частицы вещества, через которые он путешествует.
А электрические заряды энергично взаимодействуют
друг с другом.
Итак, вторичный электрон проходит через вещест¬
во. При этом он взаимодействует с атомами, встреча¬
ющимися на его пути. Каждому он отдает часть своей
энергии, а отдав, начинает двигаться медленнее и не¬
сколько изменяет направление полета. Чем меньше
энергия электрона, тем чаще взаимодействия. Израс¬
ходовав весь излишек энергии, электрон останавли¬
вается, соединившись с каким-нибудь атомом.
Что же происходит с атомами, которым вторичный
электрон отдал часть энергии?
Если энергия, отданная вторичным электроном
атому, невелика, она идет на то, чтобы поднять один
из электронов на более высокую орбиту. Чем выше
полученная энергия, тем дальше электрон уходит от
ядра (на одну из разрешенных орбит!). Такой атом
37
называется возбужденным. Он гораздо легче вступа¬
ет в химические реакции, чем не возбужденный.
Свойством возбуждать атомы обладают не только
электроны, рождающиеся при облучении вещества
рентгеновыми лучами, но и ультрафиолетовые лучи
и даже (хотя и в гораздо меньшей степени) видимый
свет.
Но, отдавая энергию атомам, электроны не только
возбуждают их. Часто энергия, переданная атому, на¬
столько велика, и его электрон так далеко уходит от
ядра, что вообще теряет с ним связь. Атом, потеряв
электрон, становится заряженным положительно. Об¬
разуется, как говорят физики, пара ионов: отрица¬
тельный (ушедший электрон) и положительный (атом,
лишенный электрона). Ионы обладают еще более
высокой химической активностью, чем возбужденные
атомы. Процесс отрыва электрона от атома носит на¬
звание ионизации. (Наконец-то! До сих пор мне при¬
ходилось довольно трудно, потому что часто было
нужно слово, которого я не мог употреблять, не
объяснив, а теперь смогу это делать.)
Ни свет, ни ультрафиолетовые лучи, ни инфракрас¬
ные, ни радиоволны не способны вызывать иониза¬
цию. Для этого им не хватает энергии. А лучи высо¬
ких энергий могут. Поэтому их называют ионизиру¬
ющими.
Радиобиология как раз и занимается биологиче¬
ским действием ионизирующих излучений.
СЛЕДЫ-НЕВИДИМКИ
Электрон невозможно увидеть под микроскопом.
И никогда не удастся как раз потому, что он не име¬
ет цвета. Поскольку диаметр электрона во много раз
меньше длины световой волны, его принципиально
невозможно обнаружить оптическими методами.
Но хотя электрон нельзя разглядеть и под микро¬
скопом, следы его мы можем отлично видеть невоору¬
женным глазом. Если камеру заполнить перенасыщен¬
ным паром, а затем быстро изменить ее объем, она
наполнится туманом. Если же перед этим внутри ка¬
38
меры пробегал электрон, мы увидим туманный след.
Частицы тумана осели на ионизированных (электри¬
чески заряженных) атомах воздуха. Каждая капель¬
ка воды вдоль следа (такие следы называют трека¬
ми) соответствует ионизированному атому. Как следы
человека-невидимки из романа Герберта Уэллса вы¬
давала налипшая к ногам грязь, так и следы элект¬
рона можно обнаружить по капелькам тумана.
Этот прибор есть в любой лаборатории, занимаю-
39
щейся изучением заряженных частиц. Он называется
камерой Вильсона — по имени ученого, который ее
изобрел. На фотографиях, полученных с помощью
камеры Вильсона, видно, что след электрона в нача¬
ле его пути состоит из ясно различимых капелек и
кажется совершенно прямым. Дальше вдоль трека
капельки располагаются все чаще, путь все больше
искривляется, а в конце его мы видим плотный
«хвост» из совершенно сливающихся частиц тумана.
Все это понятно. Ведь по мере движения электрон
теряет энергию и постепенно замедляется, а чем мед¬
леннее он движется, тем с большим числом атомов
успевает провзаимодействовать.
Рассматривая снимок более внимательно, мы за¬
мечаем, что трек электрона не вполне гладкий: то
здесь, то там от него отходят коротенькие веточки.
Они образовались в тех местах, где отрицательный
ион (такой же электрон) получал достаточно боль¬
шую энергию, чтобы, в свою очередь, произвести не¬
сколько ионизаций. Это так называемые дельта-лучи.
Итак, в камере Вильсона следы электрона обна¬
руживаются благодаря тому, что он производит иони¬
зации, то есть создает электрический заряд. И, нужно
заметить, большинство способов обнаружения и из¬
мерения ионизирующих частиц так или иначе исполь¬
зуют электрические методы.
Правда, электрические методы не единственная
возможность. Излучение можно обнаружить и с по¬
мощью фотографической пластинки и по свечению
флюоресцирующего экрана. Но в обоих случаях иони¬
зация не обязательна. И свечение экрана и почерне¬
ние пластинки вызывается и с помощью простых
возбуждений. Потому-то и существует обычная -фото¬
графия!
Много важных работ в первую пору исследования
ионизирующих излучений выполнено с помощью про¬
стейшего прибора — электроскопа, который при же¬
лании ничего не стоит изготовить собственными ру¬
ками. В сосуде на металлическом стержне висят два
тоненьких листочка фольги. Если к стержню при¬
коснуться заряженным предметом, листочки, получив
40
одноименный заряд, разойдутся. Но если на электро¬
скоп направить поток ионизирующих лучей, листочки
вновь спадут. Это потому, что лучи ионизируют окру¬
жающий воздух.
Гораздо более тонкий прибор — счетная трубка:
она регистрирует каждый проход ионизирующей ча¬
стицы. Благодаря ионизации газа трубка на один миг
начинает проводить ток, что и обнаруживается при¬
бором: стрелка передвигается на одно деление или
вспыхивает сигнальная лампочка.
Очень часто важно определить дозу радиации, то
есть количество энергии, поглощенной веществом во
время облучения. Определение дозы особенно важно
при изучении биологического действия излучений, при
использовании их в медицине и в сельском хозяйстве.
Для измерения дозы рентгеновых лучей служит меж¬
дународная единица рентген. Она определяется как
доза, создающая в одном кубическом сантиметре
воздуха одну единицу электрического заряда.
И совершенно естественно, что наиболее ходовой
метод дозиметрии заключается в измерении заряда,
создаваемого в воздухе при облучении. Конечно при
том же облучении доза, получаемая живой тканью,
будет значительно больше: примерно в тысячу раз,
так как ткань примерно в тысячу раз плотнее возду¬
ха. Но, зная это, нетрудно, измерив дозу в воздухе,
рассчитать, какая энергия будет поглощена в облучае¬
мом веществе.
Такой пересчет не всегда бывает достаточно точ¬
ным. Но теперь существует много методов дозимет¬
рии. Есть дозиметры, меряющие дозу в веществе той
же плотности, что и живая ткань, даже имеющем тот
же атомарный состав. Разработаны и методы непо¬
средственного измерения дозы в облучаемом объекте.
РОДСТВЕННИКИ «ИКСА»
Был ли рад Вильгельм Конрад Рентген своему от¬
крытию? Трудно сказать. Во всяком случае, к потоку
работ об Х-лучах, о поисках других невидимых лу¬
41
чей он относился очень скептически. В какой-то мере
он был прав. Большинство сообщений о новых лу¬
чах оказывалось ошибочным. Поэтому и к радиоактив¬
ности Рентген вначале отнесся весьма холодно и
осторожно. Однако работа Беккереля открыла в нау¬
ке целую эпоху.
Радиоактивности повезло. За ее изучение взялись
крупнейшие ученые. Сам Беккерель был первокласс¬
ным ученым. Но на первых же страницах истории
радиоактивности мы встречаем сразу несколько ти¬
танов. Пьер Кюри... Чаще всего говорят о «супругах
Кюри» и говорят в связи с открытием радия. Но ес¬
ли бы Пьер вообще не занимался радиоактивностью,
имя его навсегда сохранилось бы в истории физики.
Сенсационность открытия радия заслонила для ши¬
рокой публики его блестящие работы по магнетизму
и другим проблемам. Мария Склодовская-Кюри...
Эрнст Резерфорд...
В такой компании радиоактивность очень быстро
стала раскрывать свои тайны. Оказалось, что радио¬
активен не только уран, но и торий, а также несколь¬
ко других элементов, ранее неизвестных химикам.
Вскоре Резерфорд в простых и убедительных опы¬
тах показал, что излучение, открытое Беккерелем, не¬
однородно. При помещении в магнитное поле пучок
расщеплялся на три части. Одна из них отклонялась
к северному полюсу, другая — к южному, на третью
магнит не действовал. Так родились три брата рент¬
геновых лучей: альфа-, бета- и гамма-лучи. Забегая
несколько вперед, Скажем, что все интересующие нас
лучи представляют собой поток быстро летящих ча¬
стиц, которые могут быть заряженными или нейтраль¬
ными, иметь или не иметь массу.
Долгое время к четырем упомянутым типам лучей
ничего не добавлялось. Только незадолго до войны
обнаружили нейтроны. Но послевоенное развитие
ядерной физики прорвало плотину. Были открыты де¬
сятки элементарных частиц, созданы могучие ускори¬
тели, с помощью которых можно ускорить, по край¬
ней мере в принципе, частицы любого вещества.
После того как мы подробно разобрались в про¬
42
исхождении рентгеновых лучей и их взаимодействии
с веществом, обо всех остальных ионизирующих лу¬
чах остается сказать лишь несколько слов, так как
в их свойствах очень много общего.
Начнем с радиоактивности, с альфа-, бета- и гам¬
ма-лучей. Все эти лучи образуются при самопроиз¬
вольном превращении одних элементов в другие, и
местом их рождения является атомное ядро.
Гамма-лучи по своей физической природе абсолют¬
но ничем не отличаются от уже знакомых нам рент¬
геновых лучей. Разнятся они лишь названием и про¬
исхождением: гамма-лучи возникают при ядерных ре¬
акциях, а рентгеновы получают искусственно. Рань¬
ше иногда еще говорили, что гамма-лучи обладают
большей энергией, чем рентгеновы. Но теперь это бы¬
ло бы неверно. С помощью ускорителей можно полу¬
чать рентгеновы лучи с большей энергией квантов,
чем у гамма-лучей, а при некоторых ядерных реакци¬
ях возникают гамма-лучи с довольно низкими энер¬
гиями.
Лучи с более высокой энергией (жесткие) луч¬
ше проникают в вещество, чем с более низкой (мяг¬
кие). Соответственно и средняя энергия вторичных
электронов и длина их пробега у жестких лучей ока¬
зывается выше. Ионизации вдоль треков таких элект¬
ронов расположены гораздо реже. А для очень мягких
лучей весь трек состоит из весьма короткого, но гу¬
стого «хвоста».
С бета-лучами еще проще, потому что это поток
электронов. А как взаимодействуют электроны с ве¬
ществом, уже говорилось в связи с рентгеновыми лу¬
чами. Кстати, и катодные лучи, работа с которыми
привела Рентгена к его открытию, не что иное, как
поток, электронов. При желании их можно называть
искусственными бета-лучами (хотя это и не приня¬
то). Конечно, и катодные лучи относятся к семейст¬
ву ионизирующих и по своему действию на вещество
ничем не отличаются от бета-лучей или вторичных
электронов, образующихся в веществе при облучении
рентгеновыми или гамма-лучами.
Альфа-лучи, так же как и бета-лучи, представля¬
43
ют собой поток заряженных частиц. Следовательно,
они также производят ионизацию сами, а не с по¬
мощью вторичных частиц, как рентгеновы и гамма-
лучи. В отличие от бета-частиц заряжены они не от¬
рицательно, а положительно, и масса их примерно
в восемь тысяч раз больше. Альфа-частицы — это за¬
ряженные ядра гелия — одного из легких элементов,
который образуется при радиоактивном распаде.
А раз масса альфа-частиц велика, значит движутся
они через вещество медленно. Длина пробега их сов¬
сем мала, но зато ионизации вдоль трека расположе¬
ны так часто, что создают почти сплошной столб.
Как видите, с естественными радиоактивными из¬
лучениями разобраться не сложно. Но в нашу атом¬
ную эпоху создали еще и искусственную радиоактив¬
ность, построили установки, где можно получать но¬
вые виды лучей, открыли множество элементарных
частиц...
ДЕТИ АТОМНОГО ВЕКА
Мы не будем сколько-нибудь подробно разбирать
свойства всех возможных ионизирующих излучений,
не станем их даже перечислять. И не только потому,
что механизм их действия на вещество в общем-то
одинаков, но и потому, что более или менее широко
в радиобиологии применяются лишь немногие из них.
Но о чем нам обязательно нужно рассказать, о ней¬
тронах. Своеобразен не только механизм их взаимо¬
действия с веществом, но и их биологическое действие.
Нейтроны — тоже тяжелые частицы, они лишь
в четыре раза легче альфа-частиц, но в отличие от
альфа- и бета-частиц, не несут никакого электриче¬
ского заряда. Следовательно, сами по себе нейтроны
ионизацию производить не могут. С другой стороны,
из-за отсутствия заряда они очень глубоко проникают
внутрь вещества. Для них, как для электромагнитных
излучений (рентгеновы и гамма-лучи), тоже не имею¬
щих заряда, теоретически нет никаких преград: лю¬
бой слой любого вещества может только в большей
или меньшей степени ослабить их поток.
44
Нейтроны различаются по энергии. Но если для
других излучений энергия определяла лишь количест¬
венные различия (большая длина пути, менее густая
ионизация), то в случае нейтронов различия в энер¬
гии принципиальны.
Если подбирать сравнения из далекого детства, из
тех времен, когда главное удовольствие для мальчиш¬
ки заключается в том, чтобы стрелять, швырять, по¬
падать, то быстрые нейтроны (нейтроны высоких энер¬
гий) можно сравнить с камнями, а медленные — со
снежками. Если первые бьют по цели, то вторые ча¬
ще всего прилипают к ней.
Быстрые нейтроны, проходя через вещество, время
от времени сталкиваются с атомными ядрами. Боль¬
шинство ядер значительно тяжелее нейтронов. В ре¬
зультате столкновения ядро лишь слегка вздрагива¬
ет, а нейтрон отскакивает и летит в другом направле¬
нии. Но совершенно особый случай — ядро водорода.
Масса его почти такая же, как и у нейтрона. Поэто¬
му, если быстрый нейтрон сталкивается с ядром во¬
дорода, то для последнего удар оказывается весьма
чувствительным. Оно не может удержаться на месте
и отлетает на довольно большое расстояние. Впрочем,
лучше говорить не «оно», то есть ядро, а «он» — про¬
тон, так как ядро водорода состоит из одного-единст-
венного протона.
Такие протоны, выбиваемые быстрыми нейтрона¬
ми, называют протонами отдачи. Протон — заряжен¬
ная частица, и вдоль своего пути он создает иониза¬
ции. Густота ионизаций оказывается хотя и не такой
большой, как у альфа-частиц, но гораздо более высо¬
кой, чем у всех остальных излучений, с которыми мы
успели познакомиться.
Медленные нейтроны, которые я попробовал срав¬
нить со снежками, во время своего путешествия
в недрах вещества захватываются атомными ядрами,
как бы прилипают к ним. В результате, как правило,
образуются неустойчивые ядра, что приводит к ядер-
нЬш реакциям, сопровождаемым излучением. Реакции
идут разные, поэтому и излучение оказывается сме¬
шанным.
45
ПОТОМОК ВЕЛИКОГО МОУРАВИ
Где начало того конца, которым
оканчивается начало?
Козьма Прутков.
«Плоды раздумья^
ПО СЛЕДАМ
ДЮМА-ОТЦА
В 1858 году в гостинице «Три императора», в Па¬
риже на Луврской площади, знаменитый французский
писатель Александр Дюма-отец встретился (доволь¬
но случайно) с видным русским вельможей графом
Кушелевым-Безбородко...
Нет, я не собираюсь писать о Дюма. Это действи¬
тельно совсем-совсем другая история, которая уже
многократно была рассказана и в большей или мень¬
47
шей мере читателю известна. Хочу только напомнить
об исключительном интересе обоих Дюма (отца и сы¬
на) к России. Дело не только в несчастной любви сы¬
на к графине Нессельроде и в счастливой и продолжи¬
тельной к Надежде Нарышкиной, айв том, что пло¬
довитому перу отца принадлежал роман о русских
декабристах: «Записки учителя фехтования» (разу¬
меется, запрещенный в России и сделавший Николая I
смертельным врагом Дюма).
Дюма-отец мечтал о путешествии по России —
стране, в те времена еще совершенно экзотической для
иностранцев. И вот — знакомство с русским вельмо¬
жей, приглашающим в гости. Да и на престоле сидит
уже не Николай I, а Александр II, не питающий столь
«личных» чувств к Дюма. Короче, визу удается по¬
лучить, и Дюма-отец отправляется путешествовать по
России.
Описывать путешествия я тоже не буду. Не буду
даже рассказывать о том, как писатель встретился
в Нижнем Новгороде с графом Иваном Александро¬
вичем Анненковым, бывшим декабристом, и его оча¬
ровательной женой-француженкой, урожденной Поли¬
ной Гебль, добровольно поехавшей с мужем в сибир¬
скую ссылку. А эта встреча особенно примечательна:
ведь главными героями «Учителя фехтования», на¬
писанного 18 годами раньше, были именно супруги
Анненковы.
Перенесемся в Закавказье, в Нуху — уездный го¬
род Елизаветпольской губернии. Пребывание Дюма
в Нухе меньше всего занимает историков литературы,
а для нас с вами интересно как раз оно.
Во время путешествия по России Дюма гостил
у людей именитых, для которых пригласить к себе
прославленного писателя было делом чести. В Нухе
Дюма оказался гостем начальника Нухинского края
Романа Тархнишвили. В Закавказье Дюма получил
полную дозу романтики и гастрономии, которых искал
в своем путешествии. Ущелья, джигиты, древние зам¬
ки, легенды, южные красавицы, шашлыки, сациви, ка¬
хетинские вина...
Насыщенная программа трудоемких развлечений
48
не помешала писателю обратить внимание на один¬
надцатилетнего Вано — сына его гостеприимного хо¬
зяина. А мальчик действительно стоил этого. Он был
не только ловок и смел, этот истинный сын гор, но и
на редкость смышлен и любознателен. Несмотря на
юный возраст, он вполне свободно владел и русским
и французским языками.
Вано не только слушал увлекательные истории ав¬
тора «Трех мушкетеров», который был блестящим
рассказчиком, особенно за столом, после нескольких
бокалов доброго вина. Вано и сам многое мог расска¬
зать предмету своего обожания.
— Да, вы правы, монсеньер, наша фамилия дей¬
ствительно грузинская — это ясно по окончанию.
Но она не простая. В России любят шутить, что если
у грузина есть две овцы, то он уже и князь. Но наш
род действительно, один из самых знатных. Вам зна¬
комо имя Георгия Саакадзе? Он был великим полко¬
водцем и выдающимся государственным деятелем.
Мы зовем его «диди-моурави», что значит великий
правитель, 1е &гапс! гё^еп!, хотя и по-русски и по-
французски это не совсем передает значение слова
«моурави». Он жил в конце XVI — начале XVII века
и много сил положил на борьбу за независимость и
за объединение Грузии. Именно он возглавил народ¬
ные восстания в Картли и Кахетии против персидских
шахов, захотевших поработить наш народ. И я гор¬
жусь тем, что мой отец и я — прямые потомки Геор¬
гия Саакадзе.
— Но почему же ваша фамилия не Саакадзе? —
спрашивает заинтересовавшийся писатель.
— А дело как раз в том, что Саакадзе получил
тарханство, то есть освобождение от «тархана» —
феодальных пошлин, 1ез 1трб1:з 1ёо<1а1ез. Отсюда и
пошло прозвище моих предков Тархан-Моурави, ко¬
торое потом превратилось в Тархнишвили.
Недолго пробыл французский писатель в Нухе, но
след от этой встречи надолго остался в душе юного
Вано. Позже он признавался, что именно это краткое
знакомство пробудило в нем страсть к путешествиям
и жажду знаний.
49
Отец, видя способности мальчика, отправил его
учиться в столицу — в далекий Санкт-Петербург.
В 16 лет Вано, которого теперь звали Ваней, получил
аттестат зрелости и поступил на физико-математиче¬
ский факультет Санкт-Петербургского университета.
Мальчик из далекой Нухи стал ученым и одним из
первых занялся серьезным изучением действия радиа¬
ции на живые организмы.
И кто знает, если бы Дюма-отец не встретился
с графом Кушелевым-Безбородко и не оказался в Ну-
хе, может, не пробудилась бы в грузинском мальчике
жажда к знаниям и стал бы он офицером или свя¬
щенником и, уж во всяком случае, не одним из героев
нашей книги, где теперь ему по праву принадлежит
самое достойное место.
АКАДЕМИК ТАРХАНОВ
Если вы поедете в Ленинград, то обязательно
зайдете в Русский музей. Сюда, как и в Эрмитаж,
нельзя не зайти. А в Русском музее вы почти навер¬
няка осмотрите картины Репина. В одном из залов
рядом с портретами Бородина, Глазунова и РимсКо-
го-Корсакова висит портрет интересного брюнета
с буйной шевелюрой и дремучей бородой. На нем
форменный сюртук, рядом — кафедра. Суровые и
пытливые глаза смотрят на изумленного посетителя.
Кто бы это мог быть? На этикетке надпись. «И. Е. Ре¬
пин. Портрет И. Р. Тарханова».
Многие из наших современников, привыкших ви¬
деть в форменной одежде преимущественно военных,
скажут: «Офицер какой-то» (эти слова и я слышал
возле портрета, невольно останавливающего многих).
Нет, товарищи, это не офицер, а крупный ученый,
действительный член Российской Академии наук
Иван Романович Тарханов, семья которого, кстати
сказать, была в близкой дружбе с семьей Репина.
Илье Ефимовичу позировал не кто иной, как
Вано Тархнишвили, которого во время его жизни
в Санкт-Петербурге стали называть на русский
манер.
ЕО
Не ищите в серии «Жизнь замечательных людей»
томика «Тарханов». Жизнь Ивана Романовича нигде
еще не рассказана во всех подробностях. Он был до¬
вольно известен при жизни. Многие писали о нем
вскоре после смерти, а потом все реже и реже, да и
совсем перестали. Как-то его имя вспомнили в связи
с изданием писем Репина.
В 40-х годах нашего века начала бурно развивать¬
ся радиобиология. Это был как раз тот период, когда
шла борьба с «космополитизмом» и «низкопоклон¬
ничеством», когда всюду искали русские приори¬
теты. Тогда снова появилось имя Тарханова как осно¬
воположника отечественной и мировой радиобиоло¬
гии.
Я горжусь успехами русской науки (благо есть
чем гордиться), и меня возмущает, когда иностран¬
ные коллеги замалчивают важные работы советских
ученых — либо умышленно, либо по незнанию рус¬
ского языка. Но когда старые добрые и чисто русские
«французские» булки вдруг переименовывают в го¬
родские («горбулки»), то, простите, мне смешно и
обидно. Тем более что другие хлебобулочные изде¬
лия, называвшиеся истинно по-французски — батоны,
так батонами и остались.
Мне как-то попалась в руки немецкая поваренная
книга. Я был поражен, когда в перечне изделий из
теста увидел: ВНпу, ВНгЯзсЫкц 01ас1]1, Ша1гизсШ,
РНашкц РПизсНкц РопТзсЫкц КошпзсЬкц СН\уогоз1,
Ки1еЫака, Казз1е§а1, Ре1гшеш, \Уапешк1 и т. д. и т. п.
Почти подряд я читал русские слова, написанные на
немецкий манер! А раз мы, как видно, стоим на пер¬
вом месте по «тестяному», стоило ли бороться
с французскими булками!
Точно так же и в науке. Мы достаточно богаты, и
нет нужды из соображений ложной национальной гор¬
дости что-то или кого-то притягивать за волосы.
Каюсь, когда мне стали попадаться ссылки на ра¬
диобиологические работы Тарханова, о которых я ни¬
чего не слышал и которые нигде раньше не цитирова¬
лись, я решил, что это именно выдуманный, искусст¬
венный приоритет. Но когда значительно позже я по¬
51
знакомился с самими работами, больше узнал о жиз¬
ни и деятельности Тарханова, мне пришлось изменить
свое мнение.
Впрочем, судите сами: выходец из глухой провин¬
ции, да к тому же «инородец» (как в те времена шо¬
винисты называли нерусских жителей Российской им¬
перии), в 46 лет становится действительным членом
Академии наук — для этого, конечно, нужно иметь
вполне определенные научные заслуги. Но дело даже
не в этом. Достаточно познакомиться с научными тру¬
дами Тарханова (что, однако, не так легко — статьи
Тарханова напечатаны давно, в редких, подчас ма¬
лоизвестных изданиях), чтобы убедиться: он действи¬
тельно был выдающимся ученым. А что теперь снова
приходится «открывать» Тарханова, не удивитель¬
но — такие случаи достаточно часты.
Но прежде чем говорить о работах Ивана Рома¬
новича по исследованию действия рентгеновых лучей
и радиоактивности на живые организмы, вернемся
к его жизни. Мы его оставили в то время, когда, по¬
лучив аттестат зрелости, он поступил на физико-мате¬
матический факультет Санкт-Петербургского универ¬
ситета. Во времена Тарханова «физмат» университета
был не таким, как теперь, — факультетом, где специа¬
лизируются в физико-математических науках. Теперь,
в эпоху узкой специализации, в некоторых универси¬
тетах «физматы» даже делят на физический факуль¬
тет и механико-математический. А в те времена физи¬
ко-математический факультет объединял вообще все
естественные науки. Разумеется, существовали разные
отделения, кафедры, и факультет выпускал довольно
разнообразных специалистов.
Тарханова с самого начала привлекали науки
о жизни. Ему повезло. Лекции по физиологии он слу¬
шал у Ивана Михайловича Сеченова, а в особенно
интересовавшей его гистологии им руководил Филипп
Васильевич Овсянников. Но Тарханову не суждено
было закончить университет.
9 апреля 1864 года его вместе с Николаем Нико¬
лаевичем Миклухо-Маклаем и несколькими другими
студентами исключают из университета за выступле¬
52
ния на студенческих сходках. Тарханову удалось по¬
ступить в Медико-хирургическую академию, которую
он успешно окончил. К этому времени молодой уче-
ный уже имел четыре печатных труда.
Затем — защита диссертации, смерть отца, в свя¬
зи с которой ему приходится уехать на некоторое вре¬
мя в Тифлис, потом подготовка к профессорской дея¬
тельности. В течение двух с небольшим лет Тарханов
работает в лучших европейских лабораториях. Он по¬
сещает Вену, Берлин, Лондон, Оксфорд, Брюссель,
Женеву, Цюрих, Турин...
И успешная работа в Медико-хирургической ака¬
демии. Очень успешная. Слишком успешная! Блестя¬
щими лекциями он завоевывает популярность студен¬
тов, ученые труды создают ему известность в научном
мире. Все это становится источником зависти для без¬
дарных, но крепко сидящих на своих местах коллег.
К тому же профессор Тарханов придерживается
слишком прогрессивных убеждений... И происходит
невероятное.
В 1895 году отмечается 25-летний юбилей научной
деятельности академика Тарханова. Произносятся ре¬
чи, преподносятся адреса...
Торжество продолжалось несколько дней. А когда
оно закончилось, Тарханова уволили из академии.
Формальный повод — выслуга лет, хотя в то время
ему нет еще и пятидесяти.
Это был сильный удар, от которого Иван Романо¬
вич, вероятно, не смог оправиться до конца своих
дней. Он начал читать в Санкт-Петербургском уни¬
верситете необязательный курс физиологии животных,
работал в Санкт-Петербургской биологической лабо¬
ратории. Но это уже не та деятельность, которой он
желал.
В августе 1908 года Тарханов скончался.
ПЕРВЫЕ ОПЫТЫ
Построить рентгеновский аппарат нетрудно. Это,
конечно, не значит, что его может соорудить любой
член кружка «Умелые руки». Но в физической лабо¬
ратории его собрать несложно. Главное — иметь вы¬
соковольтное оборудование и вакуумную установку.
А в любой физической лаборатории они есть.
Поэтому, когда ученые узнали об удивительном
открытии Рентгена, то сразу же в десятках лабора¬
торий стали пытаться повторить результаты немец¬
кого коллеги и провести какие-то дополнительные
исследования. И почти всем желающим это удава¬
лось.
Русские ученые не отставали от других. Как толь¬
ко пришло первое сообщение о новых невидимых лу¬
чах, наши физики стали собирать необходимые уста¬
новки. Один из первых рентгеновских аппаратов был
сделан академиком князем Борисом Борисовичем
Голицыным в Санкт-Петербурге. Именно этой уста¬
новке выпало на долю сыграть важную роль в рож¬
дении радиобиологии.
Иван Романович Тарханов интересовался всем
новым. Поэтому, узнав о новых лучах, да к тому же
свободно проникающих в глубь организма, он, есте¬
ственно, захотел проверить их возможное физиологи¬
ческое действие. Сказано — сделано. И Тарханов уго¬
варивает Голицына уступить ему на время «приспо¬
собление для добывания Х-лучей».
Поскольку Тарханов изучал тогда работу
центральной нервной системы, его в первую очередь
заинтересовала возможность действия новых лучей на
головной мозг. Объектом опытов Тарханов избрал
лягушку, у которой исследовал кислотные рефлексы.
На заднюю лапку действовали кислотой и отмечали
время, когда начнут сокращаться мышцы. Обычно
рефлекс появлялся через 5—7 ударов метронома.
Если же лягушку перед исследованием облучали
в течение 15—20 минут рентгеновыми лучами, рефлекс
наблюдался лишь через 30—50 ударов, а у некоторых
облученных лягушек не проявлялся совсем.
Но хотя движения мышцы находятся под контро¬
лем головного мозга, эти опыты еще не доказывают,
что рентгеновы лучи действительно тормозят деятель¬
ность «произвольно-двигательных центров мозговых
54
полушарий», как говорят физиологи. Постановка чет¬
кого опыта, а тем более однозначное объяснение его
результатов, дело не простое. Ведь облучался не
только головной мозг, но и периферические нервы, и
мышцы, и многое другое.
Есть анекдот, который особенно любят рассказы¬
вать люди, далекие от науки. Ученый решил устано¬
вить, где находится орган слуха у таракана. Посадил
на стол и свистнул — таракан побежал. Оторвал
65
ноги, свистнул — таракан не убегает. Значит, орган
слуха у таракана в ногах.
Среди ученых эта шутка не слишком популярна:
больно уж неправдоподобна. Бывают, конечно, случаи
неграмотной постановки опытов или неправильного
их объяснения. Но существуют определенные прави¬
ла проведения опытов, и большинство ученых доста¬
точно строго им следует.
Академик Тарханов ставил свои опыты так, чтобы
из них можно было сделать вполне определенные
выводы. И, конечно, он не ограничился облучением
целой лягушки. Он провел и другие, более специаль¬
ные опыты. Например, всю лягушку закрывали свин¬
цовым экраном, практически не пропускавшим рент¬
геновых лучей, открытой оставалась лишь одна лап¬
ка, которую предстояло раздражать кислотой. При
таком изолированном облучении лапки даже более
высокой дозой никакого изменения рефлекса не
наблюдалось. Значит, дело не в местном действии
лучей на лапку. Дальнейшие опыты не оставляют
сомнений: да, рентгеновы лучи действительно оказы¬
вают влияние на работу центральной нервной си¬
стемы.
Разумеется, Тарханов исследовал не только кис¬
лотный рефлекс и ставил опыты не только на ля¬
гушках. Особенно интересны, по-моему, опыты с ик¬
рой миноги, которые намного опередили свое время.
Тарханов установил, что облученная икра теряет спо¬
собность к развитию. Мальков из нее не получается.
Увы, рентгеновы лучи были открыты, когда Тар¬
ханова уже «ушли» из Медико-хирургической акаде¬
мии. Ни в университете, ни в биологической лабора¬
тории не было возможностей для широкой экспери¬
ментальной работы. К сожалению, ученому не
пришлось много экспериментировать с рентгеновыми
лучами. Но он продолжает следить за всей литерату¬
рой, выступать со статьями о новом виде лучей, об их
значении в биологии и медицине. По-видимому, Тар¬
ханов был первым, кто указал на возможность приме¬
нения ионизирующих излучений для лечения рака и
других злокачественных новообразований.
56
ЛУЧИ, ДА НЕ ТЕ
Не зная их физических свойств, в те ранние годы
многие ученые смотрели на новые лучи как на что-то
близкое к световым. Природа рентгеновых и гамма-
лучей, видимого, ультрафиолетового и инфракрасно¬
го света и радиоволн действительно одна: все они
относятся к электромагнитным излучениям. Но из-за
гораздо более высокой энергии квантов ионизирую¬
щие лучи способны вызывать большие химические
изменения и оказывать совершенно иное действие на
живые организмы.
Тогда ученые ничего этого не знали. Немецкий
ботаник Шобер, например, тем и занимался, что
сравнивал действие рентгеновых лучей и лучей света.
Надземные части растений обладают положительным
фототропизмом, тянутся к свету. Если, скажем, семена
овса прорастить и выращивать в темноте, а потом
осветить через узкую щель, то уже через час про¬
ростки искривятся по направлению к свету. Именно
такие опыты и ставил Шобер.
С обычным светом все шло хорошо. Но Шобер
думал, что растения так же будут реагировать и на
рентгеновы лучи. Он поднес к стенке ящика с про¬
ростками трубку и заставил ее работать в течение
целого часа. Конечно, никакого искривления пророст¬
ков по направлению к трубке не было. Исследователь
был искренне удивлен.
Не только Шобер проводил далеко идущие парал¬
лели между ионизирующими лучами и лучами света.
Некоторые ученые шли еще дальше. Ведь свет необ¬
ходим для жизни. Причем необходимы не только ви¬
димые, но и невидимые лучи. Ультрафиолетовые лу¬
чи тоже невидимы, а и они необходимы для жизни.
Недаром летом, в отпускное время, все горожане стре¬
мятся на солнце. Может, и лучи, испускаемые радио¬
активными веществами, тоже необходимы для
жизни?
Так думал, в частности, немецкий физиолог Цва-
ардемакер. Когда стали заниматься радиоактив¬
ностью, то узнали, что этим свойством обладают не
57
только тяжелые элементы, большинство которых со¬
всем еще недавно вообще не было известно науке, но
и такой обычный элемент, как калий. Почти все эле¬
менты существуют в виде нескольких разновидностей,
так называемых изотопов, обладающих совершенно
одинаковыми химическими свойствами, но отличаю¬
щихся строением ядра. И вот оказалось, что один из
естественных изотопов калия, который в определен¬
ной доле содержится в обычном калии, — радио¬
активен.
Но ведь калий — один из элементов, всегда при¬
сутствующих в живых организмах, в частности в кро¬
ви. Он необходим для нормального сокращения сер¬
дечных мышц. Без него сердце останавливается. Вот
какой важный элемент калий!
Цваардемакер подумал: что, если здесь важны не
химические свойства калия, а его радиоактивность?
Он поставил опыты, чтобы проверить это предполо¬
жение, и подробно рассказал о них на страницах
XIX тома ученейшего немецкого журнала «Эргебнисе
дер Физиологи». Перелистаем страницы журнала, и
перед нами ясно предстанут эти опыты.
Вот Цваардемакер препарирует лягушку. Перере¬
заны сосуды, идущие к сердцу, к ним присоеди¬
няются трубочки, по которым вместо крови течет
физиологический раствор. Сердце продолжает рит¬
мически сокращаться. А вот по трубочкам пошел со¬
вершенно такой же раствор, но без калия. Сердце
остановилось. Добавляется калий, сердце начинает
биться. Впрочем, все это знали раньше. Такие опыты
и сейчас ставят студенты на физиологическом прак¬
тикуме...
Но вот снова идет раствор без калия. Сердце не
бьется. Ученый добавляет в него вместо калия другое
радиоактивное вещество. Сердце забилось. Значит,
дело не в калии как таковом. Правда, может быть, и
это вещество действует на сердце химически? Нужно
проверить. По трубочкам снова течет раствор без
калия. Кусочек радиоактивного вещества кладется
рядом с сердцем. Те же самые лучи оно получает не
с раствором, поступающим в сердце, а извне: они ле¬
58
тят по воздуху. И — о чудо! — сердце снова начи¬
нает биться.
Так все описано в статье Цваардемакера. Его вы¬
вод, что для сокращения сердечной мышцы необхо¬
димо радиоактивное излучение, вошел в некоторые
старые учебники...
Увы, то, что выглядело так убедительно в статье
Цваардемакера, не соответствовало действительности.
Многие ученые повторяли его опыты и получали
только отрицательные результаты. Шло время, откры¬
ли искусственную радиоактивность. Стало возможно
получать радиоактивные изотопы любого элемента.
И тогда ученые смогли поставить еще более ясные
опыты. В физиологический раствор вместо калия
добавляли радиоактивный натрий, радиоактивный
фосфор — вещества, которые всегда есть в крови, но
в нерадиоактивной форме. Сердце не билось. Добав¬
ляли искусственный радиоактивный изотоп калия,
радиоактивность которого в несколько миллионов раз
выше, чем у обычного калия. Сердце билось точно
так же, как и в норме.
Но почему-то время от времени находились люди,
продолжавшие верить, что для жизни необходимо
именно радиоактивное излучение калия. Пришлось
поставить последний и решающий опыт. Его не так
давно провел академик Александр Павлович Вино¬
градов. Он получил калий, совершенно свободный от
радиоактивной примеси. И что же: он вполне заменял
естественный, слабо радиоактивный калий.
НОВАЯ БОЛЕЗНЬ
Итак, ионизирующие лучи не оказались «лучами
жизни».
А ведь еще Тарханов в одной из первых радио¬
биологических статей в мировой литературе описал
свои опыты с икрой миноги. Как будто ничего осо¬
бенного с этой икрой после облучения не происходи¬
ло, но мальков не было.
Как мы помним, нечто похожее случилось с Бек-
керелем и многими другими исследователями новых
59
невидимых лучей. Во время работы ученые ничего не
чувствовали, а через некоторое время у них появились
те или иные болезненные симптомы. Но то, конечно,
были отдельные случайные наблюдения.
В точных исследованиях ряд авторов подтвердил
результаты, полученные Тархановым. Такие же опы¬
ты, какие он провел на икре миноги, другие ставили
на спермиях жаб и кроликов, на семенах растений...
Во всех случаях после облучения потомства не по¬
лучалось. Следовательно, облученные зародышевые
клетки теряли жизнеспособность. Правда, сразу пос¬
ле облучения клетки всегда казались совершенно нор¬
мальными.
Но клетки есть клетки. И видно-то их только под
микроскопом. Много ли им надо?! Ученые знали, что
достаточно лишь слабого изменения температуры или
кислотности среды, небольшой примеси постороннего
вещества, наконец, просто не совсем обычных усло¬
вий, чтобы убить живую клетку.
Однако в 1903 году Хейнеке сообщил ученому
миру о результатах своих опытов, которые казались
поистине удивительными. Он облучал рентгеновыми
лучами взрослых животных: мышей и морских
свинок. Все животные, получившие достаточно боль¬
шую дозу, погибли через несколько дней. Вскры¬
тие показало, что у них изменены многие внут¬
ренние органы, особенно селезенка, костный мозг,
лимфатические железы. Селезенка была в несколько
раз меньше, чем у нормальных животных, и
более темного цвета, а микроскоп показал, что во
всех этих органах осталось очень мало живых кле¬
ток.
Опыты Хейнеке произвели на современников очень
большое впечатление. Теперь, после того как на два
мирных города были сброшены атомные бомбы,
о смертоносных свойствах радиации знают не толь¬
ко радиобиологи, а вообще все жители нашей плане¬
ты, и мое сообщение, что ионизирующие лучи вызы¬
вают смерть живых организмов, вероятно, никого не
удивит.
Более существенно — рассказать, что представ¬
60
ляет собой новая болезнь. Мы не будем рассматри¬
вать лучевую болезнь у человека, это область радиа¬
ционной медицины, а не радиобиологии. Впрочем,
у всех млекопитающих лучевая болезнь протекает
сходно и имеющиеся различия не принципиальны.
Кроме того, на животных она гораздо лучше изу¬
чена. Ведь на них можно проводить специальные
опыты, собрать большой и вполне достаточный мате¬
риал.
61
Давайте и мы с вами поставим опыт. Возьмем не¬
сколько белых мышей, скажем несколько десятков,
и попросим знакомого радиолога облучить их рентге¬
новыми или гамма-лучами. Чтобы опыт был проведен
по всем правилам, отберем животных более или ме¬
нее одинакового внешнего вида, возраста и упитан¬
ности. Взвесим каждую мышку. Чтобы следить за
их здоровьем, исследуем кровь; подсчитаем хотя бы
рбщее число белых и красных кровяных шариков на
единицу объема крови.
Для первого опыта выберем дозу, которая вызва¬
ла бы смерть большей части животных, что-нибудь
около 600 рентген.
Дело сделано. Мы получили мышей обратно. Все
они облучены смертельной дозой, но вначале это
внешне никак не проявляется. Однако если через не¬
сколько часов мы исследуем у них кровь, то увидим,
что, хотя не прошло и суток, число лейкоцитов (бе¬
лых кровяных клеток) уменьшилось в 2—4 раза.
Число эритроцитов (красных клеток) практически
не изменилось. Но внешних признаков болезни
нет.
На следующий день внешних изменений тоже не¬
заметно. Разве что животные стали более вялыми,
чем обычно. Но число лейкоцитов упало еще ниже.
Несколько уменьшился вес.
Через двое суток животные выглядят больными.
Они сидят неподвижно. Обычно гладкая и блестящая
шерстка стала грязной, торчит клочьями. Животные
перестали следить за своей внешностью. Они отказы¬
ваются от пищи. У некоторых начался кровавый по¬
нос. Заметно уменьшился вес. Но резкое падение
числа лейкоцитов прекратилось (впрочем, дальше па¬
дать почти некуда!). У некоторых мышек число их
даже несколько возросло.
На третий день картина мало отличается от той,
что мы видели накануне. А на четвертый, придя в ви¬
варий, мы находим несколько мертвых мышей. Чис¬
ло их невелико. Одна-две из каждого десятка, вряд ли
больше.
На пятый и шестой день все оставшиеся животные
62
живы. Б среднем они как будто чувствуют себя
лучше. Но далеко не одинаково. У одних кровь
восстанавливается, у других нет. Вес у одних
держится почти на постоянном уровне, у других —
падает...
На восьмой-девятый день погибает довольно мно¬
го животных. Причем как раз те, у которых падал
вес и сохранялся низкий уровень лейкоцитов. В по¬
следующие дни умирает меньшее число животных.
А после двадцатого дня смертность прекращается,
причем почти половина облученных животных остает¬
ся в живых.
Попробуем вскрыть погибших животных. Мы не
специалисты и особенно тонких изменений не заме¬
тим. Но кое-что сразу бросится в глаза. Особенно
изменилась селезенка. Она уменьшилась в несколько
раз, сморщилась и потемнела. В разных органах мож¬
но заметить внутренние кровоизлияния.
Но отчего погибли животные? Для этого отдадим
их трупы патологу. И он скорее всего скажет, что
большинство животных умерло... от воспаления лег¬
ких. Странно. Может, ошибка? Нет, они действитель¬
но умерли от воспаления легких. Все объясняется
просто. В организме животных уже были пневмокок¬
ки — бактерии, вызывающие воспаление легких.
Пока мыши были вполне здоровы, и пневмония не
развивалась. А когда организм оказался ослаблен¬
ным облучением, бактерии размножились и вызвали
заболевание. Особенно существенным оказалось ка¬
тастрофическое падение числа лейкоцитов — надеж¬
ных санитаров нашего тела.
Если бы после облучения, мы вводили мышам пе¬
нициллин, многие из них остались бы живы. Но не
все, так как инфекция — далеко не единственная
причина гибели при лучевой болезни. Более того,
при других дозах облучения она почти не играет
роли.
Время идет, а животные, пережившие роковой
двадцатый день, остаются живыми. Они выглядят
все более и более нормальными. Но опыт не за¬
кончен.
63
МНИМОЕ БЛАГОПОЛУЧИЕ
При исследовании острой лучевой болезни
опыт обычно ограничивают тридцатью днями. Не¬
трудно догадаться, так поступают потому, что, как
мы видели, период массовой гибели облученных жи¬
вотных кончается раньше этого срока. Поэтому ча¬
сто животных, которые остались в живых, через ме¬
64
сяц убивают, чтобы зря не кормить и освободить
клетки, нужные для других опытов. Это делают,
когда, скажем, сравнивают влияние разных защит¬
ных веществ на смертность животных. Но мы про¬
должим опыт. Ведь наша задача — познакомиться
с экспериментальной лучевой болезнью. А она не за¬
кончилась, лишь перешла в хроническую фазу.
Итак, животные выглядят нормально. Их вес вос¬
становился, и кровь более или менее нормальна.
Но животные больны. Их братья и сестры, которых
мы не облучали, активно размножаются. А подопыт¬
ные мышки не дают никакого потомства, хотя им
созданы все необходимые условия. Животные стали
стерильными. При меньших дозах плодовитость вос¬
станавливается, при более высоких возникает посто¬
янная стерильность.
Пожалуй, мы сделали ошибку, взяв для опыта
белых мышей. У черных или коричневых результат
облучения более резко бросался бы в глаза. Среди
окрашенных волос мы увидели бы довольно большие
пучки совершенно седых. У наших же мы можем за¬
метить лишь то, что волосы стали более редкими.
Седина, облысение... Ведь это признаки старости.
Да, мы действительно наблюдаем ускоренное старе¬
ние. Это заметно и по состоянию внутренних
органов. У облученных мышей естественная смерть
(«от старости») наступает раньше, чем у необлу-
ченных.
Но не все животные умирают просто «от старо¬
сти». Довольно многие от рака. Особенно часто мож¬
но наблюдать лейкемию — злокачественное белокро¬
вие, рак крови.
Ускоренное старение, злокачественные опухоли на¬
зывают отдаленными лучевыми поражениями. К ним
относятся и некоторые другие, например поражение
глаз. Нередкий результат облучения — помутнение
хрусталика, или катаракта.
Но и это не все. Некоторые из наших животных
в конце концов восстановят способность производить
потомство, но мы увидим, что плодовитость их пони¬
жена, а часть детенышей рождается с теми или ины¬
65
ми дефектами. Ионизирующие лучи не только вызы¬
вают лучевую болезнь у облученных особей, но вред¬
но влияют и на наследственность.
ВНИЗ И ВВЕРХ
Когда мы ставили свой воображаемый опыт по
облучению мышей, то избрали среднелетальную
(среднесмертельную) дозу. Но ведь интересно по¬
смотреть, что получится, если взять меньшие или
большие дозы.
Снова возьмем белых мышей (ведь все млекопи¬
тающие реагируют на облучение сходным образом)
и будем действовать на них разными дозами рентге¬
новых или гамма-лучей. По-прежнему, чтобы не
осложнять опыты, будем давать всю дозу сразу и
облучать все тело животного.
После облучения дозами ниже 100 рентген мы во¬
обще не заметим ничего, если ограничимся лишь
внешними наблюдениями. Конечно, биохимик или фи¬
зиолог сможет найти много отклонений от нормы, но
ни одно из них не является фатальным. Правда, та¬
кая доза далеко не безвредна. Нет только острой лу¬
чевой болезни. Однако в течение некоторого времени
животные более подвержены инфекционным заболе¬
ваниям. Продолжительность жизни у них меньше,
чем у необлученных (преждевременное старение).
А такое-то количество мышей умрет от злокачествен¬
ных опухолей. С потомством тоже не все бла¬
гополучно. Малые дозы могут снизить или времен¬
но подавить способность к размножению, а среди
потомков будут животные с наследственными дефек¬
тами.
Несколько более высокие дозы — от 100 и до
300—600 рентген вызовут острую лучевую болезнь,
с теми же самыми симптомами, которые нам уже
известны, но, как правило, без смертельного исхода.
Несколько выше говорилось о том, что доза
600 рентген вызывает гибель половины облученных
мышей. Здесь же я пишу, что при этой дозе смер¬
тельных исходов может и не быть. В этом нет про¬
бе
I о о о
| РЕНТГСН
тиворечия. Не только
разные виды могут
обладать разной чув¬
ствительностью к об¬
лучению, но и раз¬
ные породы, линии
и т. д.
В лабораторной
работе используют
мышей разных ли¬
ний. И чувствитель¬
ность их оказы¬
вается разной. Доза,
вызывающая гибель
50 процентов жи¬
вотных, может коле¬
баться. Для отдель¬
ных линий — в пре¬
делах по крайней
мере от 400 до
800 рентген. Разная
чувствитель н о с т ь
может быть у сам¬
цов и самок, у жи¬
вотных разного воз¬
раста. Не случайно,
когда я ставил с ва¬
ми воображаемый
опыт, то подчеркнул,
что для этого мы
подбираем одинако¬
вых животных.
Где-то с 300 рентген или выше лучевая болезнь
начинает приводить к смертельным исходам. Что
при этом происходит, нам уже известно. С повышени¬
ем дозы процент остающихся в живых будет, естест¬
венно, все меньше и меньше. Интересно отметить, что
разница между дозой, не вызывающей смертности, и
дозой, приводящей к стопроцентной гибели, невелика
и составляет, как правило, не больше двухсот рентген.
Наименьшая доза, достаточная для того, чтобы от¬
т
править на тот свет любое животное, во всяком слу¬
чае, не больше тысячи рентген. Это справедлива не
только для мышей разных лабораторных линий, но и
вообще для всех млекопитающих.
При минимальной дозе, вызывающей стопроцент¬
ную смертность, средняя продолжительность жизни
мышей около 12 дней. Изменчивость этой средней ве¬
личины довольно велика; 12 — это в среднем, но
одни мышки погибнут через три дня, а другие про¬
живут дольше двадцати. При дальнейшем повышении
дозы средняя продолжительность жизни довольно
быстро уменьшается и при дозе 1000—1200 рентген
(для разных животных) составит три с половиной
дня. Изменчивость этой цифры очень мала. Подав¬
ляющее большинство умрет в ночь с третьего на чет¬
вертый день, и лишь единицы — накануне или в те¬
чение следующего дня.
Три с половиной дня — удивительная цифра.
При увеличении дозы от нуля до тысячи рентген мы
наблюдали довольно пеструю смену событий. Но если
мы дадим животным дозу 2000 рентген, увидим то же
самое: животные погибнут через три с половиной дня.
Можно продолжать повышать дозу. Картина не из¬
менится: средняя продолжительность жизни будет
составлять все те же три с половиной дня!
И так вплоть до почти астрономической дозы
в 20 тысяч рентген! Только при еще более высоких
дозах продолжительность жизни животных снова на¬
чинает уменьшаться. С увеличением дозы они уми¬
рают все раньше и раньше и при дозе около 100 ты¬
сяч рентген начинают гибнуть «под лучом», то есть
непосредственно во время облучения.
Смерть через три с половиной дня связана с по¬
ражением тонкого кишечника. Это можно доказать
в простых опытах. Если во время облучения закры¬
вать брюшко свинцовым экраном, который почти не
пропускает лучей, то животные даже при дозах
в несколько тысяч рентген проживут около семи дней.
Если же облучить один кишечник, то смерть насту¬
пит через три с половиной дня.
Еще более ранняя гибель при дозах выше 20 ты¬
68
сяч рентген связана, по-видимому, с поражением
центральной нервной системы. Гибели животных пред¬
шествуют судороги, начинающиеся за несколько ча¬
сов до смерти, а чтобы вызвать эту смерть, доста¬
точно облучить только голову животного.
В РАССРОЧКУ
Напрашивается вопрос: что, если смертельную
дозу облучения дать не сразу, а разделить на боль¬
шое число маленьких частей? Например, вместо того
чтобы сразу облучить мышей дозой 1000 ретген, да¬
вать им ежедневно, скажем, в течение ста дней по
десять рентген? Ведь с практической точки зрения
это очень важно. Однократную смертельную дозу
в мирное время получить мудрено, чаще можно
столкнуться с повторными облучениями небольшими
дозами. Насколько они опасны?
Вопрос не такой простой, и в двух словах на него
ответить невозможно. Тем более что всего несколько
лет назад казалось, что все уже понятно, а совсем
недавно выяснились новые и неожиданные факты.
На вопрос о смертности облученных животных
(при использовании обычных источников облучения)
можно ответить довольно просто. Чем больше рас¬
тягивать облучение, тем смертность ниже. Если, на¬
пример, мышам давать каждый день дозу в 10 рент¬
ген, они живут в среднем около 150 дней, то есть
успевают накопить дозу в 1500 рентген, которой при
однократном применении более чем достаточно, что¬
бы убить их всех за три с половиной дня.
Уменьшение эффекта наблюдается не только при
фракционировании (дроблении) дозы, но и при ее
растягивании во времени. Если, например, облучить
мышей с интенсивностью 2500 рентген в час, то для
того, чтобы убить 50 процентов животных, понадо¬
бится 1000 рентген, а при интенсивности 5 рентген
в час — 2700 рентген!
Все было бы очень просто, если бы так получа¬
лось всякий раз. Но фактор времени далеко не всегда
изменяет эффект облучения. Иногда оказывается со¬
69
вершенно безразличным, дана ли большая доза за
несколько минут, растянута ли во времени или раз*
делена на несколько частей. Именно так обстоит дело
с возникновением мутаций (наследственных измене¬
ний) в опытах с плодовой мушкой и с другими
объектами. Есть указания на то, что фактор времени
не играет роли при возникновении рака.
Но чаще всего при фракционировании и при облу¬
чении с меньшей интенсивностью эффект, вызывае¬
мый лучами, уменьшается. Выходит, что в одних слу¬
чаях наблюдается полное суммирование общей дозы,
тогда как в других оно неполное; по-видимому, в этих
случаях живые организмы или их клетки способны
восстанавливаться от последствий облучения.
Все это можно прочесть в любом более или менее
старом руководстве по радиобиологии. Однако по¬
следние годы принесли в проблему фактора вре¬
мени новые наблюдения, смысл которых еще не со¬
всем ясен.
В конце 40-х годов лаборатория, где я работал,
занималась изучением вопроса, как влияют на жи¬
вые организмы радиоактивные «осколки» — продук¬
ты деления урана. То были годы бурного развития
атомной техники, и понятно, что перед нашей лабора¬
торией стояла важная задача. Нужно было, в част¬
ности, выяснить, что происходит в клетках гороха
после намачивания его семян в растворах осколков
разной концентрации.
Что получится, если взять более разбавленный
раствор, но держать в нем семена дольше? На осно¬
вании существовавшей литературы можно было ожи¬
дать одного из двух: либо эффект уменьшится, либо
останется неизменным. Однако в наших опытах более
разбавленный раствор (применяемый соответственно
дольше) оказывал больший эффект! Конечно, это мог¬
ло объясняться не чистой радиобиологией, а скорее
физиологией. Ведь мы намачивали семена, и из-за
разной скорости накопления радиоактивного изотопа
они могли получить разные дозы.
Для проверки ставится «чистый» опыт. Семена
облучают извне гамма-лучами, общие дозы в точ¬
70
ности одинаковы, однако и здесь растянутое облуче¬
ние дает больший эффект. В чем же дело? Почему
наши результаты противоречат всей литературе?
Но мы работали с другой шкалой времени, чем
прежние авторы. Они варьировали время в течение
минут, а мы — часов. Может, все дело именно
в этом?
Ставятся еще опыты, и они подтверждают сделан¬
ный вывод. Действительно, с увеличением продолжи¬
тельности облучения эффект вначале уменьшается,
а затем растет. Но как объяснить обратный фактор
времени? Убедительного ответа не было.
Через некоторое время, в 1951 году, в печати по¬
явилась работа англичанина Лэйна, где описывались
аналогичные результаты. Она привлекла довольно
широкое внимание ученых, потому что противоречила
существовавшим взглядом. Начали проверять дан¬
ные, полученные Лэйном. И... большинство авторов
никакого обратного фактора времени не обнаружило.
Ученый мир успокоился. Правда, кое-кто подтвердил
Лэйна, но этих работ постарались «не заметить».
Шли годы... И нет-нет, да и получит кто-нибудь
больший эффект при растянутом облучении. Такие
результаты накапливались. И в самое последнее
время пришлось всерьез заняться этим вопросом.
Опять вспомнили Лэйна, вспомнили и мою старую
статью. Но как объяснить обратный фактор времени,
до сих пор неясно. Конечно, в гипотезах нет недо¬
статка. Но ни об одной из них пока нельзя сказать,
что она действительно верна.
С изучением фактора времени произошла харак¬
тернейшая история. Изучали, разобрались и с благо¬
дарностью оставили (с благодарностью — потому,
что проведенные исследования помогли кое в чем ра¬
зобраться). А прошло несколько лет, и новые факты
ставят старые представления с ног на голову, и
приходится почти что все начинать сначала. Но это
хорошо. То положительное, что дали старые работы,
остается, а новые еще больше углубят и уточнят
наши знания. Таков естественный путь развития
науки.
71
МЯГКИЕ И ЖЕСТКИЕ
Еще больше, чем опыты по фактору времени, по¬
могают понять механизм действия радиации иссле¬
дования зависимости эффекта от жесткости лучей и
от типа применяемых излучений.
До войны основными ионизирующими лучами,
с которыми могли экспериментировать радиобиологи,
были электромагнитные излучения: рентгеновы и гам¬
ма-лучи. Альфа- и бета-лучи имеют очень короткую
длину пробега в ткани, и ими можно облучать толь¬
ко «мелочь»: бактерии, пыльцу растений и т. п. Ней¬
троны были открыты лишь недавно и оставались для
биологов труднодоступной диковинкой, а о могучих
ускорителях заряженных частиц никто и не
думал.
Конечно, интересно было узнать, как зависит эф¬
фект от длины волны, или, другими словами, от
жесткости излучения, так как рентгеновы лучи высо¬
кой энергии часто называют жесткими, а малой энер¬
гии — мягкими. Но странное дело: в большинстве
опытов жесткость излучения на эффект не влияла.
Только совсем-совсем мягкие лучи (с которыми тоже
не так просто экспериментировать) давали больший
эффект.
Биологам это казалось странным. Но физики
объяснили, в чем дело. Ведь поглощение электро¬
магнитных излучений может происходить по-разному.
При фотоэффекте вторичный электрон получает всю
энергию кванта, а при комптон-эффекте — только
часть. Оказалось, что в довольно широком диапазоне
энергий рентгеновых и гамма-лучей средняя энергия
вторичных электронов остается примерно одинаковой,
так как по мере возрастания энергии квантов увели¬
чивается удельный вес комптон-эффекта. Но ведь для
биологического эффекта важно не то, что вышло из
рентгеновской трубки, а лишь то, что поглотилось
в облучаемом объекте.
Быстрые нейтроны (при облучении которыми иони¬
зируют, как мы помним, не они сами, а протоны от¬
дачи) вызывали, как правило, значительно больший
72
эффект, чем рентгеновы или гамма-лучи. Бета-лучи
давали примерно то же, что рентгеновы. А альфа-
лучи занимали промежуточное положение между
рентгеновыми лучами и быстрыми нейтронами. На раз¬
ных объектах и для разных изучаемых эффектов
наблюдались, конечно, некоторые различия, но в об¬
щем картина была примерно такая, как я только что
сказал.
С началом атомной эры арсенал радиобиологов
очень сильно расширился. И стали наблюдаться на
первый взгляд странные явления. Например, прото¬
ны в некоторых опытах, вместо того чтобы давать
в несколько раз больший эффект, вели себя, как и
обычные рентгеновы лучи... Но раньше единственные
протоны, с которыми экспериментировали биологи,
получались при нейтронном облучении, и притом
вполне определенными нейтронами. А теперь прото¬
ны, которые применялись в опытах, были разными.
Собственно, протоны были, конечно, одинаковыми,
разнилась их энергия.
А когда накопился достаточный материал, выяс¬
нилась презанятнейшая закономерность. Название
лучей никакой роли не играет. И дело не в названии,
конечно. Но оказалось, что дело и не в массе
частицы и не в ее заряде. Эффект зависит только
от густоты ионизации вдоль пути частиц. Если
энергии гамма-лучей и протонов подобрать так, что
в облучаемом веществе они будут создавать
треки одинаковой густоты, то и эффект окажется
одинаковым. Потому-то в наше время, сравнивая
эффективность разных излучений, ученые, как пра¬
вило, пишут не о жесткости лучей, а о линейном
переносе энергии, той энергии, которую оставляет
частица на единицу своего пути в облучаемом веще¬
стве.
Зависимость биологического эффекта от линейно¬
го переноса энергии довольно проста. С возрастанием
плотности ионизации эффект, как правило, растет,
достигает максимума, а затем начинает падать. Для
разных случаев максимум приходится на разные
значения линейного переноса энергии. Диапазон раз-
73
линий тоже неодинаков. Но общий характер зависи¬
мости один и тот же для большинства достаточно
подробно исследованных случаев.
ОБРЕЧЕННЫЕ ДО РОЖДЕНИЯ
Среди людей, находившихся в Нагасаки непода¬
леку от эпицентра взрыва атомной бомбы и остав¬
шихся в живых, были, конечно, и беременные женщи¬
ны. Около ста таких женщин взяли под наблюдение.
А чтобы выводы сделать бесспорными, одновремен¬
но с ними наблюдали такое же число беременных
женщин, находившихся в роковой день б августа
вдалеке от места взрыва. Результаты оказались пои¬
стине трагическими.
Среди жительниц Нагасаки в 28 процентах слу¬
чаев зародыш умирал до рождения. В контрольной
группе процент был меньше трех. А в большинстве
случаев, когда дети родились живыми, их развитие
шло ненормально. Многие из новорожденных умерли
в раннем возрасте, только половина их дожила до
шести лет. Дети отставали в росте, у многих был
недоразвит мозг: окружность черепа их была на це¬
лый дюйм меньше. Некоторые к пятилетнему возра¬
сту еще не умели говорить.
Да, радиация поражает живые организмы еще до
рождения, причем действие на плод оказывается
гораздо более сильным и драматичным, чем на
взрослый организм. Это и понятно. За 9 месяцев
(если говорить о человеке) из одной-единственной
клетки, около десятой доли миллиметра диаметром,
вырастает ребенок весом в несколько килограммов
со всеми органами, присущими взрослому человеку.
Ни одна раковая опухоль не растет с такой ско¬
ростью. Причем опухоль только растет, а у зароды¬
ша в это время закладывается и развивается вся
сложнейшая система органов. Столь быстрый и слож¬
ный процесс повредить крайне легко.
Развитие зародыша можно разделить на четыре
стадии. В течение первых десяти дней происходит
интенсивное дробление яйца, одна клетка превра¬
74
щается в несколько тысяч. В конце этой стадии со¬
вершенно недифференцированный зародыш прикреп¬
ляется к стенке матки. Затем примерно до конца
третьего месяца проходят основные процессы диф-
ференцировки: закладываются все важнейшие орга¬
ны и системы будущего организма. На третьей стадии,
которая тянется до седьмого месяца, возникают более
тонкие детали органов. В течение последних двух
месяцев идет общий рост и созревание плода.
Особенно чувствительны к облучению две первые
стадии. Облучение на первой стадии приводит к гибе¬
ли зародыша. Опыты на животных показывают, что
уже такая маленькая доза, как 25 рентген, вызывает
гибель значительного числа эмбрионов. Облучение на
второй стадии, как правило, не убивает зародышей.
В это время радиация приводит к повышенной смерт¬
ности после рождения и к возникновению уродств.
Можно было бы подробно описывать встречаю¬
щиеся типы уродств, но достаточно сказать, что они
бывают самыми разными. Очень часты, например,
дефекты головного мозга, скелета, глаз.
Высокую чувствительность развивающегося заро¬
дыша к облучению используют в научных целях.
Облучая животных на разных стадиях беременности
и наблюдая возникающие уродства, стараются по¬
нять, как происходят процессы эмбрионального раз¬
вития, когда закладываются и развиваются те или
иные органы будущего организма.
А практические выводы ясны. Женщин, которые
готовятся стать матерями, нужно оберегать от
возможного действия радиации. В нашей стране осо¬
бенно заботятся о здоровье народа. Недавно Мини¬
стерство здравоохранения издало специальную инст¬
рукцию о запрещении проводить рентгенологическое
исследование беременных женщин.
СИЛАМИ ЭНТУЗИАСТОВ
По перрону Октябрьского вокзала в Ленинграде,
держа в руке пузатую стеклянную чернильницу, бе¬
жал человек без особых примет. Поезд должен был
75
вот-вот отойти. Собственно, время отправления давно
прошло... Но во время гражданской войны поезда
ходили не слишком аккуратно. Только поэтому чело¬
век с чернильницей успел вскочить в один из ваго¬
нов правительственного поезда, отправляющегося
в Москву.
Перед этим человек долго убеждал часового.
Тот требовал пропуск. У человека пропуска не ока¬
залось, но была бумага, которую срочно должен
подписать народный комиссар просвещения, уезжав¬
ший в поезде. А от этой бумаги зависело очень мно¬
гое. В конце концов часовой поверил и пропустил
человека. Тот прихватил на всякий случай в кассе
чернильницу (вдруг у Луначарского не найдется руч¬
ки) и бросился на перрон.
Анатолий Васильевич Луначарский бумагу подпи¬
сал. Это было решение об организации в Петрограде
нового научно-исследовательского института. Человек
с бумагой поспешил в Политехнический институт, где
в одном из кабинетов его ждали целый час несколь¬
ко профессоров. Они не просто сидели и ждали. Нет,
они обсуждали структуру будущего института, и
делали это еще до того, как нарком дал свое согла¬
сие.
Впрочем, в согласии его трудно было сомневаться.
Институт задумали давно. Еще до начала первой
мировой войны профессор Михаил Исаевич Неменов,
известный петербургский врач, пытался организовать
рентгенологический институт. В то время из этого
ничего не вышло. Сразу после Октябрьской револю¬
ции Неменов снова возобновил попытки. Луначар¬
ский очень заинтересовался этой идеей и горячо под¬
держал ее. Поэтому Неменов не сомневался, что
нарком подпишет решение. Человек, бежавший по
перрону, был, конечно, сам Неменов — будущий
директор института.
Новым институтом заинтересовался не только на¬
родный комиссар просвещения. Крайне важно и то,
что идею нового института поддержал и профессор
Абрам Федорович Иоффе. Вы помните это имя?
Иоффе был одним из учеников и ближайших со¬
76
трудников Рентгена — ученого, стоявшего у колы¬
бели ионизирующих излучений. Кроме того, Иоффе
был первоклассным физиком и талантливым органи¬
затором. Он не только поддержал идею о создании
нового института, но и дал согласие заведовать в нем
физико-техническим отделом.
Новый институт начал свое существование осенью
1918 года. Его задача состояла в исследовании самих
лучей, изучении их биологического действия, приме¬
нении в медицине для диагностики и терапии, исполь¬
зовании для исследования атомов и молекул. Физико-
технический отдел впоследствии выделился и превра¬
тился в крупнейший самостоятельный институт.
А институт Неменова существует до сих пор. Сейчас
он называется Центральный научно-исследователь¬
ский институт рентгенологии и радиологии Министер¬
ства здравоохранения СССР.
Михаилу Исаевичу Неменову удалось сколотить
довольно сильный коллектив. В 1920 году начал вы¬
ходить журнал «Вестник рентгенологии и радиоло¬
гии», сразу ставший одним из ведущих радиологиче¬
ских журналов мира.
Но дело сейчас не в этом. Главное, на что я хочу
обратить ваше внимание, это то, как был создан этот
институт. Если бы не энтузиазм Неменова, не его
инициатива, не знакомство с Иоффе, не интерес Лу¬
начарского, такой институт появился бы гораздо
позже.
Я хочу вспомнить комичный случай, происшедший
не когда-нибудь, а совсем недавно, в 1955 году.
Сотрудники лаборатории (радиобиологической лабо¬
ратории), где я в то время работал, готовили к пе¬
чати сборник своих статей. По существующим пра¬
вилам научные статьи, а тем более книги, чтобы их
можно было напечатать, должны получить положи¬
тельный отзыв специалиста. Этим уменьшается ве¬
роятность выхода в свет недостаточно серьезных ра¬
бот. Отзыв должен быть от ученого из другой лабо¬
ратории. Считают, что это обеспечивает большую
объективность.
Но что делать? В городе, где мы работали, все
77
радиобиологи собрались в стенах одной лаборатории.
Пришлось дать на отзыв просто биологу — старше¬
му научному сотруднику, опытному и потому не очень
молодому. Отзыв был вполне положительным. Серь¬
езные возражения рецензента встретило только одно
слово «радиобиология», встречавшееся чуть ли не на
каждой странице. Он нашел его не вполне удачным
и советовал заменить каким-нибудь другим.
Рецензент полагал, что мы сами придумали слово
«радиобиология». Между тем оно существовало уже
несколько десятилетий. Однако ничего удивительного
не было в том, что биолог с большим стажем не знал
о существовании целой науки, ведь он сам работал
в довольно далекой области.
Теперь слово «радиобиология» не только извест¬
но каждому студенту, он даже знаком с основами
этой науки. И не обязательно студент-биолог, а и
многие из студентов физиков и химиков. Но два по¬
следних десятилетия оказались чреватыми события¬
ми, которые отвели радиобиологии совсем иное место,
чем раньше.
А до середины 40-х годов радиобиология развива¬
лась главным образом за счет инициативы энтузиас¬
тов вроде Тарханова, Неменова и других, с чьими
именами мы еще встретимся в дальнейших главах.
Чем привлекала их эта наука, жившая в те времена
где-то на задворках биологии и физики? Трудно
сказать. Но, судя по превосходным работам этих
энтузиастов, видно, что это были в большинстве
своем крупные ученые. Вероятно, они смотрели
дальше других и предвидели будущее радиобио¬
логии.
ВЧЕРА, СЕГОДНЯ И ЗАВТРА
Зловещий гриб вырос до самого неба и, когда
рухнул вниз, похоронил под своим пеплом город
с сотней тысяч мирных жителей. Это было 6 августа
1945 года, рано утром. Именно так, разрушением
Хиросимы, атомный век возвестил о своем приходе.
Да, наше время действительно атомное. С этим нель¬
78
зя не считаться. И это определяет очень многое. В том
числе и развитие наук.
Если раньше биологическое действие лучей име¬
ло практическое значение лишь с точки зрения про¬
фессиональной вредности для рентгенологов и рент¬
генотехников да в плане нежелательных осложнений
при радиотерапии, то теперь огромные группы людей
стали жить бок о бок с радиацией. Речь идет не
только о работниках атомной промышленности. Мир¬
ное применение ионизирующих лучей и радиоактив¬
ных изотопов проникает во все новые и новые обла¬
сти. А потенциально все жители нашей планеты мо¬
гут столкнуться с радиацией. Даже не могут, а уже
сталкиваются. Ведь естественный фон радиации на
Земле за время ядерных испытаний повысился
и до сих пор еще не вернулся к прежнему
уровню.
Так почти сразу радиобиология из предмета увле¬
чения горстки энтузиастов стала делом государствен¬
ной важности. Возникла необходимость знать все
о биологическом действии радиации. Начали откры¬
вать лаборатории, институты, потребовались тысячи
специалистов-радиобиологов...
Прошло немного лет, и человек шагнул в космос.
За первым шагом последовали другие. Люди на¬
деются все дальше и все на более длительное время
уходить от родной планеты.
Люди любят называть свое время «таким-то ве¬
ком». И не успел родиться атомный век, как появил¬
ся век космоса. Впрочем, чаще говорят не о веке,
а о космической эре. Для этого есть все основания.
Точно так же, как и для того, чтобы говорить: мы
живем в век полупроводников, в век кибернетики,
в век молекулярной биологии. А может, через год
или через месяц начнется еще какой-нибудь век.
В такое уж время мы живем, что на каждое столе¬
тие приходится по нескольку веков.
Космическая эра тоже предъявила свой счет ра¬
диобиологам. На поверхности Земли мы надежно
защищены атмосферой от действия космических лу¬
чей. А оболочки скафандров и космических кораб-
79
лей они прошивают насквозь, впрочем, как и тех, кто
в них находится. Но космические лучи — такие
же ионизирующие частицы, как и те, с которыми
ученые познакомились еще на рубеже двух столетий,
только с гораздо большей энергией. Возникают
вопросы, ответы на которые должна дать радиобио¬
логия.
Ни один из университетов не готовил впрок ра¬
80
диобиологов, которые должны были пригодиться
атомному веку космической эры. Но — удивитель-
ное дело! — возникший «вакуум» заполнился
быстро.
В старину генералов не называли просто генера¬
лами. Были «генералы от инфантерии», «генералы от
кавалерии», «генералы от артиллерии» и т. д. Когда
я знакомлюсь с радиобиологом моего поколения, то
иногда спрашиваю: «От чего» вы радиобиолог —
от зоологии, от ботаники, от медицины, физики, хи¬
мии или чего-нибудь еще?»
Да, именно так и заполнялись сотни вакантных
должностей: их заняли люди разных специальностей,
пришедшие в радиобиологию со стороны. И это хо¬
рошо. Потому что каждый принес знания, методы и
подходы своей науки. А для такой пограничной на¬
уки, как радиобиология, именно это и нужно.
В связи с возросшим значением их науки совер¬
шенно изменились условия работы радиобиологов.
Раньше, бывало, чтобы провести облучение, приходи¬
лось ехать на другой конец города, а то и в другой
город, в больницу, где знакомый врач позволял
поставить под рентгеновскую трубку коробку
с десятком мышей или баночку с лягушачьей
икрой.
Теперь же радиобиологам стали покупать дорогие
приборы, сооружать уникальные установки, строить
лаборатории, виварии и оранжереи. И если раньше
радиобиологи могли завидовать большинству своих
коллег из соседних лабораторий, теперь многие кол¬
леги стали завидовать им.
Возможности для экспериментальной работы, так
же как прилив новых кадров и лучшее финансиро¬
вание, — несомненное благо. Но любая медаль имеет
оборотную сторону. Так и здесь. В радиобиологию
валом повалил народ, от которого нельзя было ожи¬
дать больших успехов.
Что их привлекало? Одних лучшие условия, дру¬
гих легкость получить работу, третьих — мода, чет¬
вертых — молодость науки, где еще много «неподня-
той целины», пятых — возможность быстро сделать
81
и защитить диссертацию и т. д. и т. п... А кое-кто и
независимо от своей воли стал радиобиологом. На¬
пример, лаборатория, раньше занимавшаяся другими
вопросами, получала новое задание. Или такой спе¬
циалист, как военный врач, который не вполне волен
распоряжаться своей судьбой, переводится на другое
место работы.
Это вчерашний день радиобиологии, конец 40-х —
начало 50-х годов.
Хотя вчерашний день сливается с сегодняшним и
трудно провести между ними границу, но сейчас уже
можно посмотреть назад. То, что было, — и хорошее
и плохое — закономерно. Как и в любой другой мод¬
ной области, проведено много опытов, опубликовано
слишком много статей, в которые попало много ше¬
лухи. Но получено огромное количество фактов и
цифр, которые до сих пор еще до конца не осмысле¬
ны и не обобщены.
Из-за спешки некогда было следить за работами
коллег, сравнивать свои результаты и соображения
с чужими. Одни двигались в одном направлении, дру¬
гие в другом. А сейчас, встречаясь, зачастую не мо¬
гут понять друг друга. Стали говорить на разных
языках. Можно сказать, что это очень плохо. Исчез¬
ла единая радиобиология, которая существовала
в середине 40-х годов. Но это и хорошо. Ведь когда
мы снова найдем общий язык и приведем работы
всех школ «к общему знаменателю», насколько более
зрелой и многогранной станет наша наука!
Произошел отбор. Время воспитало большую
группу специалистов-радиобиологов, которые знают
свою науку, любят ее и собираются посвятить ей
жизнь. Именно на их долю после периода «снимания
пенок» выпадает тяжелая, но благодарная работа:
заполнять «белые пятна» и искать «общий зна¬
менатель», обобщать то, что сделано, поднимать нау¬
ку на новый уровень, внедрять ее результаты в
практику.
А любители «пенок» ушли в другие, более новые
и более модные области, вроде молекулярной биоло¬
гии, бионики, кибернетики, на которые теперь уже
82
радиобиологи могут смотреть с завистью. Сделал че¬
ловек кандидатскую диссертацию по радиобиологии,
теперь пишет докторскую по молекулярной генетике.
А через три года войдет в моду новая область, он
перейдет в нее в надежде стать лауреатом или чле-
иом-корреспондентом. Что ж, и это тоже хорошо...
для тех наук, из которых он ушел.
СТРЕЛЬБА ПО МИШЕНЯМ
Коль скоро недочет в понятиях
случится,
Их можно словом заменить.
Гёте, «Фауст»
ЧУДЕСА
В РЕШЕТЕ
— Пшеница превращается в рожь!
— Береза в осину!
— Пеночка в кукушку!
— Вирусы — стадия развития бактерий!
— Клетки возникают из неклеточного живого ве¬
щества!
И так далее...
85
Увы, не в средние века, а в середине нашего века
люди с научными дипломами выступали с подобными
утверждениями. «Мода» была такая. Во всех облас¬
тях биологии находились этакие доморощенные ко-
лумбы. Были они и в радиобиологии.
Например, один... действительный член двух акаде¬
мий выступил с сенсационным открытием, что расте*
ния способны разделять изотопы. Шутка ли! Ученые
ломают головы, тратят миллионы для создания уста*
новок, разделяющих изотопы, а растения — пожа*
луйста! Причем речь шла не о тяжелой воде; атомы
водорода как-никак, несмотря на те же химические
Свойства, вдвое тяжелее обычных. Нет, любые изото¬
пы растения разделяют, и дело именно в том, что
они предпочитают радиоактивные атомы тех же эле¬
ментов обычным. Потому что те же результаты
получались с радиоактивными изотопами разных эле¬
ментов.
Приводилось описание опытов, цифры, фотогра¬
фии... Чего уж больше? Почему я говорю об этих
работах столь иронически? Ведь я не ставил опы¬
тов, чтобы проверить результаты. И никто не ста¬
вил специально таких опытов. Вы меня можете
упрекнуть в консерватизме и даже кое в чем по¬
хуже. Разве можно, не имея в руках новых и более
точных фактов, возражать против чьих-то резуль¬
татов?!
Но здесь случай, прямо скажем, своеобразный.
В самом деле, о чем идет речь? Растения умеют от¬
личать радиоактивные изотопы от нерадиоактивных.
А что такое радиоактивный атом? Это атом, который
когда-то, один-единственный раз в своей жизни, вы¬
бросит радиоактивную частицу и... умрет, превратив¬
шись в другой атом. Вот, к примеру, радиоактивный
фосфор. Атом как атом, только процента на три по¬
тяжелее обычного. Но из него вылетает электрон (бе¬
та-частица), и атом радиоактивного фосфора превра¬
щается в атом обыкновенной серы.
Что же означает приведенное выше утверждение?
Ни больше, ни меньше как то, что растение знает,
что данный атом распадется в будущем! Ведь имен¬
86
но это и определяет его радиоактивные свойства. Со¬
гласитесь, что утверждение относится к категории та¬
ких, которые не подлежат серьезному научному об¬
суждению.
Однако мало ли что? Может, дело не в этом, а в
чем-нибудь другом, и стоит все-таки проверить. Вдруг
здесь кроется великое открытие!
Не нужно проверять. Надобности нет потому, что
хотя никто не проверял специально этих результатов»
но тем не менее это сделано независимо в тысячах
опытов. Давным-давно существует метод меченых
атомов, основанный на том, что радиоактивные и не¬
радиоактивные атомы одного и того же элемента ве¬
дут себя совершенно одинаково (некоторое исключе¬
ние составляет водород). И конечно, прежде чем ме¬
тод вошел в практику, он был проверен в точнейших
опытах. А каждый новый опыт приносит дополнитель¬
ное подтверждение.
Так в чем же дело? — спросите вы. — Как появи¬
лись такие статьи? Тут, уж увольте, следствия вести
не собираюсь. Но ясно одно: утверждение не соот¬
ветствует истине, так же как и приводимые резуль¬
таты.
А бывает и иначе. В опытах все чисто, и результат
вполне естественный, а считаться с ним нельзя. Стран¬
но? Но это азбука экспериментальной науки.
В конце 40-х годов радиобиологи открыли, что не¬
которые вещества, если их дать животным перед об¬
лучением смертельными дозами, снижают процент Ги¬
бели. При введении после облучения эти вещества ока¬
зывались неэффективными. Но вот один французский
ученый (довольно известный) опубликовал статью, в
которой утверждал, что введение после облучения
кроликам раствора цистеина и аскорбиновой кислоты
снижает их смертность вдвое!
Я в то время начинал свой путь в науке и как раз
занимался противолучевыми веществами. Ясное дело,
нужно проверить. Беру белых мышей. Облучаю их,
ввожу «французскую смесь» в том же количестве на
единицу веса животного и жду... Ждать приходится
недолго. Часть животных гибнет от «смеси» (концент-
87
рации обоих веществ в ней высоки), остальные мрут
от лучевой болезни, но раньше, чем контрольные, ко¬
торым ничего не вводилось.
Что-то не так! Повторяю опыт, меняю дозировку
веществ, но в лучшем случае «французская смесь» не
влияет на смертность. Может быть, мыши — исклю¬
чение? Облучаю крыс — тот же результат, что и с
мышами. Очевидно, нужно работать на кроликах, ду¬
маю я. Но кроликов в лаборатории нет, и я не став¬
88
лю дальнейших опытов. Подожду следующих статей.
Конечно, многие должны обратить внимание на фран¬
цузскую работу и повторить опыты.
Однако время идет, а статей не появляется. Только
через несколько лет вышел большой обзор работ по
противолучевым веществам, написанный американ¬
цем Гарвеем Паттом. В этом обзоре я нашел ссылку
и на французскую статью, доставившую мне столько
хлопот. А после упоминания этой работы Патт пи¬
шет: «Я проверил это утверждение в опытах на боль¬
шом числе крыс и кроликов и получил только отри¬
цательные результаты». Теперь понятно, почему
не было специальных публикаций о «французской
смеси».
Чем же объяснить результат первой работы? Ав¬
тор — честный человек и опытный экспериментатор.
А ведь у него в контроле погибли все животные, а в
опыте 50 процентов выжило! В те времена я делал
первые шаги, и мне бросились в глаза именно процен¬
ты. Теперь я прежде всего задал бы вопрос: а что
скрывается за этими процентами, насколько достове¬
рен полученный результат?
В статье все написано честно. В каждой группе
было по шесть кроликов. В одной погибли все шесть,
в другой — только три. А нельзя ли получить такой
результат чисто случайно, облучив две группы по
шесть животных и никому ничего не вводя? Теория
вероятностей может дать совершенно точный ответ.
Беру карандаш и бумагу... В столь скудном опыте
такой или даже большей разницы следует ожидать в
одном случае из десяти! Значит, есть все основания
считать, что разница в опыте была случайной, не
связанной с введением «французской смеси»...
ЛУЧЕВОЙ ЯД
Из крыс можно сделать «сиамских близнецов»:
взять двух животных и сшить их бок о бок. Ученые
называют таких «двойных» животных парабионтами
и используют в опытах. Экспериментировали с ними
и радиобиологи. Оказалось, что, если облучить толь¬
83
ко одного из «близнецов», признаки лучевой болез¬
ни развиваются у обоих. Правда, у крысы, которая
не была непосредственно облучена, болезнь проходит
в более легкой форме. С другой стороны, и облучен¬
ная крыса страдает меньше, если к ней «пришит» не-
облученный партнер. Они как бы делят поражение
друг с другом. Сходная картина наблюдается даже,
если операцию произвести сразу после облучения од¬
ного из животных.
На первый взгляд такие результаты могут пока¬
заться еще более неправдоподобными, чем утвержде¬
ние о способности растений разделять изотопы. Но
только что рассказанное — твердо установленный
факт. Можно привести примеры и других опытов, го¬
ворящих о том, что радиация способна действовать
на расстоянии, повреждать организмы и клетки, не¬
посредственно не подвергавшиеся облучению.
Облучим животному, скажем, заднюю ногу и по¬
смотрим, что происходит в совершенно другом месте,
например в глазу. Окажется, что и в необлученном
органе изменения есть. Глаз я выбрал потому, что
клетки роговицы относятся к числу довольно быстро
делящихся и изменения в них легко наблюдать. Мы
увидим, что темп клеточного деления в роговице из¬
менился, а в заметном проценте случаев оно происхо¬
дит ненормально.
Еще пример, на этот раз с бактериями. Не будем
их вообще облучать. Облучим только питательную
среду, на которой разводят бактерий, и произведем
посев. «Урожай» соберем неполный: часть бактерий
погибнет под влиянием облученной среды.
Можно было бы продолжать приводить примеры,
но и этих достаточно, чтобы показать: под влиянием
радиации образуются вещества, которые иначе, как
лучевые яды, и не назовешь. Ученые употребляют те
же слова, но нерусского происхождения и говорят:
радиотоксины. Что они собой представляют? Заранее
можно сказать, что скорее всего это не какое-то опре¬
деленное соединение, ведь клетки содержат огромное
количество разных химических веществ, а радиация
способна видоизменить любую молекулу.
90
Особенно много для изучения радиотоксинов сде¬
лали советские ученые. Они показали, что существу¬
ют именно радиотоксины, а не радиотоксин. Так, из¬
менения жировых веществ в облученных организмах
в течение нескольких лет исследует со своими сотруд¬
никами Борис Николаевич Тарусов. Им удалось по¬
казать, что под влиянием облучения увеличивается
содержание окисленных жирных кислот, которые об¬
ладают свойствами радиотоксинов. Совершенно дру¬
гие вещества, относящиеся к группе хинонов, при¬
влекли внимание Александра Михайловича Кузина и
его сотрудников. С их выводом об образовании этих
веществ в облученных тканях и токсическом действии
также не приходится спорить, Что же получается:
противоречие? Ничего подобного, обе группы работ
дополняют одна другую.
Для ответа на вопрос о механизме биологического
действия радиации прежде всего нужны факты, при¬
чем факты вполне достоверные.
ГИПОТЕЗЫ, ГИПОТЕЗЫ...
Что может быть заманчивее для ученого, чем соз¬
дать теорию или, на худой конец, хотя бы предложить
гипотезу? В радиобиологии, особенно в течение ее
младенческого периода, недостатка в гипотезах не
ощущалось.
Вначале почти каждый новый факт приводил к
рождению гипотезы. И, совершенно естественно, био¬
химики предлагали биохимические гипотезы, физиоло¬
ги — физиологические, физики — физические (впро¬
чем, последних почти не было).
...Под влиянием радиации нарушается естествен¬
ное равновесие между ферментами, распад начинает
преобладать над синтезом и происходит автолиз, то
есть, образно выражаясь, клетки начинают сами себя
переваривать...
...Лецитин (вещество жировой природы, присутст¬
вующее в клетках) при облучении превращается в хо¬
лин, который является ядом. И опыты действительно
показывают, что лецитин разлагается при облучении
91
и что продукты его распада, так же как и холин, вы¬
зывают поражения, похожие на лучевые.
...Один из наиболее известных эффектов облуче¬
ния — эритема (покраснение кожи). Эритема возни¬
кает при выходе из клеток гистамина... Значит, «вся
сила в гистамине». Ставятся опыты, которые в ка¬
кой-то степени подтверждают гипотезу...
...Облучение нарушает водно-солевое равновесие,
значит, все дело именно в этом...
...Причина биологического действия радиации —
денатурация (изменение) белковых молекул...
...Лучевая болезнь связана с поражением системы
гипофиз — кора надпочечников...
Стоит ли продолжать? Нет, не стоит. Потому что,
перелистывая комплекты старых радиологических
журналов, можно продолжать список почти сколько
угодно. Об этих старых работах давно забыли. Забы¬
ли настолько, что время от времени новый ученый со¬
вершенно независимо пять, десять, а то и сорок лет
спустя высказывает точно такую же гипотезу (с теми
же последствиями).
Эти и многие-многие другие гипотезы умерли по
двум причинам. Первое: вопрос о том, что причина и
что следствие. В больном организме можно найти ка¬
кие угодно изменения, но это вовсе не значит, что они
являются причиной болезни. Второе: под влиянием
облучения могут произойти практически любые изме¬
нения, если применить достаточно высокую дозу. Вот
в этом все дело! Если говорить о том, что, скажем,
под действием облучения может возникнуть опреде¬
ленное токсическое вещество, то нужно прежде всего
доказать, что оно образуется в достаточном количе¬
стве при не слишком высоких дозах. К сожалению,
авторы большинства гипотез не очень-то считались с
этими двумя обстоятельствами.
«ПРОШУ ПОДНЯТЬ РУКИ»
На международном съезде химиков в немецком
городе Карлсруэ разгорелись страсти. Одни настаи¬
вали на том, что все вещества состоят из атомов, дру¬
92
гие кричали, что атомы — чистейшая выдумка (как
нетрудно догадаться, дело происходило в прошлом ве¬
ке). Ни одна из сторон не могла убедить другую, и в
конце концов председатель поставил вопрос на голо¬
сование.
—■ Кто за то, что атомы существуют, прошу под¬
нять руки.
Поднялся лес рук.
— А кто за то, что атомов не существует?
Поднялось примерно столько же рук. Пришлось
пересчитывать. В итоге признали существование ато¬
мов, но с очень небольшим перевесом.
Можно в шутку фантазировать на тему, а что, ес¬
ли бы несколько сторонников атомов не явились
на заседание и верх взяли бы их противники? Ведь
тогда не было бы ни атомных бомб, ни многого
другого.
Но, конечно, научная истина выясняется не голо¬
сованием. А также и не административными мерами.
Хотя, увы, порой находятся сторонники утверждения
научной истины с помощью средств, не имеющих ни¬
какого отношения к научным методам исследования.
Бывает, что они в силу тех или иных причин «полу¬
чают большинство голосов». Но этого хватает нена¬
долго. Поэтому, если бы на памятном голосовании в
Карлсруэ большинство получили противники сущест¬
вования атомов, на истории науки это не сказалось
бы. Могли бы лишь незначительно сместиться во вре¬
мени даты некоторых открытий.
Бывало такое и в радиобиологии. Печальный пе¬
риод, когда с помощью административных мер «уп¬
разднили» генетику, а всю физиологию и медицину
пытались выводить из реактивности центральной нерв¬
ной системы, не прошел безболезненно и для нашей
молодой науки.
Проблема механизма биологического действия ра¬
диации и сейчас еще не до конца ясна. Лет пятна¬
дцать-двадцать назад неясностей было еще больше.
А может, решить проблему запросто, с помощью го¬
лосования? Так и сделали.
На расширенной сессии двух крупных институтов
93
провели дискуссию и приняли решение. Оно начина¬
лось словами: «Лучевая болезнь есть нервно-дистро¬
фический процесс, развивающийся при воздей¬
ствии достаточно больших доз проникающего излу¬
чения...»
Если вы внимательно читали предыдущую главу,
вас такое определение, несомненно, удивит. Да, ска¬
жете вы, при облучении во время внутриутробного
развития, когда закладывается и формируется нерв¬
ная система будущего организма, она очень чувстви¬
тельна, но у взрослых организмов (да не только у
взрослых, вообще после рождения) нервная ткань
относится к числу наименее чувствительных к радиа¬
ции.
Но что делать... В те годы великий физиолог Иван
Петрович Павлов переворачивался бы в гробу, если
бы это было возможно. Ведь тогда абсолютно все
стремились свести к «учению Павлова о высшей нерв¬
ной деятельности». А если факты говорили против
большого значения центральной нервной системы, тем
хуже для фактов. Десятки и сотни работ можно обви¬
нить в идеализме, механицизме, вирховианстве и т. д.
и т. п.
Вспоминаю, как я сидел в зале заседаний Первой
всесоюзной конференции по медицинской радиологии.
Дело происходило в 1955 году — через несколько лет
после «решения» о лучевой болезни. На пленарном
заседании делал доклад академик Леон Абгарович
Орбели (ныне покойный), крупнейший физиолог, та¬
лантливейший ученик и продолжатель дела Ивана
Петровича Павлова. Он говорил о действии радиации
на живые организмы. И, будучи честным и принци¬
пиальным человеком, отвел в своем докладе централь¬
ной нервной системе место, которого она заслужи¬
вала, то есть довольно скромное.
И, конечно же, получил записку с просьбой поста¬
вить точки над «и» и высказаться ясно и определенно,
что он думает о ведущей роли центральной нервной
системы при лучевой болезни. Леон Абгарович был не
только принципиальным, но и остроумным. Он от¬
ветил:
94
— Конечно же, я признаю ведущую роль цент¬
ральной нервной системы при лучевой болезни. Если
человек заболел, то центральная нервная система
должна вести его к врачу. А центральная нервная си¬
стема врача должна ему говорить, что делать с боль¬
ным.
Зал ответил громом аплодисментов.
Леон Абгарович был против пустых слов. Он го¬
ворил о необходимости создания такой теории, которая
дала бы, наконец, ответ на два основных вопроса ра¬
диобиологии. Пора и нам заняться теорией, а для
этого прежде всего уяснить, на какие вопросы должна
эта теория ответить. Что в конечном счете нуждается
в объяснении?
ВОЗЬМЕМ КАРАНДАШИ
Мы уже знаем, как действуют разные дозы иони¬
зирующих излучений на млекопитающих. Нам, в част¬
ности, известно, что доза в тысячу рентген для них,
безусловно, смертельна. Но что такое «тысяча рент¬
ген»? Много это или мало? По определению, один
рентген — это такое количество лучей, которое в од¬
ном кубическом сантиметре нормального воздуха
(при нормальном давлении и при температуре 0 гра¬
дусов) образует одну электростатическую единицу за¬
ряда каждого знака.
Значит, 1000 рентген — это 1000 электростатиче¬
ских единиц на кубический сантиметр воздуха. А так
как живая ткань примерно в тысячу раз плотнее воз¬
духа, то при ее облучении будет образовываться при¬
мерно по миллиону электростатических единиц на
каждый кубический сантиметр (или на грамм, так как
удельный вес животных близок к единице). Чтобы по¬
лучить энергию, поглощенную всем организмом, нуж¬
но этот миллион умножить на вес в граммах. Так что
одна и та же доза 1000 рентген оставит в теле мы¬
ши меньшую энергию, а в теле слона гораздо боль¬
шую. Но во всех случаях получаются как будто очень
большие цифры — по крайней мере миллионы. Но так
ли это много?
95
Мы знаем, что все виды энергии переходят друг в
друга. Тепловую энергию угля или механическую па¬
дающей воды превращают на электростанциях в элек¬
трическую, а потребители переводят электрическую
энергию снова в тепло или в свет. Физики точно
знают, какое количество энергии одного рода соответ¬
ствует определенному количеству другого, например,
сколько калорий даст один киловатт, если его переве¬
сти в тепло. Поскольку рентген тоже единица энергии,
можно дозу вместо непривычных рентген выразить в
эквивалентных количествах любой другой энергии,
чтобы иметь дело со знакомыми единицами.
Для этого я и попросил вас взять карандаши. Ко¬
нечно, просьба моя чисто символическая. Перед тем
как писать эту главу, я сам взял карандаш, бумагу,
физический справочник и произвел необходимые ра¬
счеты. Вам остается только познакомиться с их резуль¬
татами.
Итак, рассмотрим дозу в 1000 рентген. Она, безу¬
словно, смертельна для всех млекопитающих. Как мы
уже видели, энергия, поглощенная организмом при об¬
лучении этой дозой, будет зависеть от его размеров,
так что нужно остановиться на чем-то определенном.
Самое естественное — провести расчеты для человека
среднего веса, около 70 килограммов.
Самая распространенная и самая понятная энер¬
гия — тепловая. Поэтому прежде всего посмотрим,
на что годится тепло, которое мы получили бы, превра¬
тив в калории ту энергию, которую человек получит
при заведомо смертельном облучении дозой в 1000 рент¬
ген. Сразу поставим себе задачу поскромнее. Не бу¬
дем двигать паровозы или заставлять работать круп¬
ную теплоцентраль. Согреем чай. Увы, даже это не¬
возможно. Энергия, которую мы получили, сможет
поднять температуру стакана воды всего лишь на один
градус! Маловато...
Но, может быть, превращение в тепло невыгодно?
Хорошо, переведем ту же энергию в электричество.
Причем, как и во всех прочих случаях, будем это де¬
лать «на бумаге», чисто теоретически, без учета по¬
терь, которые совершенно неизбежны на практике.
96
Итак, превращаем рентгены в киловатт-часы! Увы, мы
не получим ни одного киловатт-часа. Наша энергия
сможет питать слабенькую 25-свечовую лампочку в те¬
чение полуминуты.
Правда, живой организм не машина. Энергии, ко¬
торые используются в живых клетках, несравненно
меньше тех, что вращают роторы электромоторов. Хо¬
рошо, сделаем предпоследний расчет: определим, на
какое время хватит нашей энергии, чтобы поддержи¬
вать жизнь человека (конечно, если полностью прев¬
ратить ее в «полезную» энергию). Ответ: на шесть се¬
кунд.
И наконец самый последний расчет, поскольку,
кто знает, может быть, лучистая энергия имеет какие-
то особенности. Переведем энергию гамма-лучей в
солнечную (причем будем учитывать не только види¬
мые лучи, но и невидимые — ультрафиолетовые и ин¬
фракрасные). Представьте себе, что вы лежите на
пляже и загораете. За какое время ваше тело полу¬
чит энергию, эквивалентную 1000 рентген? Всего за
две секунды. А иные любители лежат на солнце ча¬
сами!
Итак, как ни рассчитывай, энергия получается ми¬
зерная. Мегатонны тротила, которым эквивалентен
атомный взрыв, к делу не относятся. За счет этой
энергии в непосредственной близости от эпицентра
все стирается с лица земли.
Значит, дело в особенностях биологического дей¬
ствия ионизирующих лучей. Именно поэтому и суще¬
ствует радиобиология в виде отдельной науки. И од¬
на из главных ее задач — объяснить, почему столь
малые дозы ионизирующей радиации приводят к столь
драматическим биологическим эффектам.
ДАВАЙТЕ СРАВНИВАТЬ
Чтобы убить человека (или мышь, или слона —
любое млекопитающее), достаточно нескольких со¬
тен рентген. Но ведь от стакана чая наш организм по¬
лучает в несколько раз большее количество энергии.
А не так давно во многих журналах и даже в не¬
97
которых газетах появилось сообщение, что внутри
атомного реактора живут бактерии. Живут и благо¬
денствуют. Этот новый для науки вид получил назва¬
ние «Микрококкус радиодуранс», что значит радио-
устойчивый.
Чувствительность к ионизирующим лучам
очень различна. Отличаются друг от друга по чув¬
ствительности не только разные виды, но и раз¬
ные органы, разные клетки одного и того же орга¬
низма.
Еще в 1905 году два французских ученых сформу¬
лировали правило: клетка тем чувствительнее к об¬
лучению, чехМ выше ее способность к размножению,
чем дольше она находится на стадии деления и чем
меньше специализирована. Французов звали Бергонье
и Трибондо. Часто их имена упоминали в радиобиоло¬
гической литературе. Многие возводили правило в
ранг закона и писали о «законе Бергонье и Трибон¬
до». Другие находили исключения и говорили о «так
называемом законе Бергонье и Трибондо», или о «пре*'
словутом законе Бергонье и Трибондо».
Но правил без исключения не бывает. Есть они и
у правила Бергонье и Трибондо. Однако прошло уже
более полувека, и сейчас можно этому правилу (а еже¬
ли хотите — закону) дать объективную оценку. Мно¬
го делалось попыток найти общие закономерности из¬
менения радиочувствительности. Некоторые правила
оказались справедливыми, о многих забыли, потому
что они вполне стоили этого, но правило Бергонье и
Трибондо остается в силе.
Действительно, посмотрим, как отличаются по ра¬
диочувствительности разные клетки человека. Если
мы попытаемся расположить ткани и органы челове¬
ка в порядке возрастания их чувствительности к об¬
лучению, то получим следующий ряд:
Нервная ткань
Хрящевая и костная ткань
Мышечная ткань
Соединительная ткань и сосуды
Щитовидная железа
Пищеварительные железы
98
Легкие
Сердечная оболочка
Эпидермис (то есть кожные покровы)
Потовые и сальные железы
Волосяные сосочки
Слюнные железы
Слизистые оболочки
Яичники, семенники
Лимфоидная ткань, костный мозг, зобная железа.
99
Бросается в глаза, что в начале списка стоят тка¬
ни, взрослые клетки у которых вообще не делятся, в
конце — с особенно быстро делящимися клетками.
Вначале стоят более специализированные ткани, в
конце — менее специализированные.
Рассмотрение списка делает понятной картину, ко¬
торую мы наблюдали в опыте по изучению лучевой
болезни. Наиболее чувствительны кроветворные орга¬
ны; и действительно, их поражение оказывается са¬
мым важным при действии небольших доз. Очень чув¬
ствительны также половые железы и зобная железа.
Но их поражение не может вызвать смерти или даже
существенно изменить общее состояние организма.
Дальше идут слизистые оболочки. И при несколько
более высоких дозах решающее значение приобретает
как раз поражение слизистых оболочек тонкого ки¬
шечника. И так далее.
Разная чувствительность клеток имеет большое
практическое значение. Ведь применение радиации для
лечения злокачественных опухолей на том и основано,
что раковые клетки относятся к числу радиочувстви¬
тельных. Впрочем, это и следовало ожидать на осно¬
вании правила Бергонье — Трибондо. Эти клетки ха¬
рактеризуются повышенной способностью к размно¬
жению и слабой степенью специализации.
Еще большие различия в радиочувствительности
обнаружатся, если сравнивать не разные клетки одно¬
го и того же организма, а разные организмы. Ученые
ставили опыты со многими сотнями, если не тысяча¬
ми, разных видов животных, растений и микроорга¬
низмов. Вот некоторые примеры среднелетальных
доз:
Вирус табачной мозаики
250 000
рентген
Бактериофаг кишечной палочки
420 000
»
Бактериальные споры
120 000
»
Кишечная бактерия
7 500
»
Хлорелла (водоросль)
18 000
»
Дрожжевые грибки
30 000
»
Кукуруза
4000
»
Очиток
75 000
»
Традесканция
750
»
100
Амеба
100 000 рентген
Инфузория
35 000
»
Улитка
20 000
»
Плодовая мушка, взрослая
95 000
»
Плодовая мушка, личинки
130
»
Плодовая мушка, яйца
150
»
Золотая рыбка
670
»
Лягушка
700
»
Черепаха
1500
»
Змея
82 000
»
Курица
1000
»
Мышь
600
»
Собака
300
»
Обезьяна
500
»
Интересный перечень, не правда ли? Прежде все¬
го ясно видно, что смертельные дозы для разных ор¬
ганизмов варьируют в исключительно широких преде¬
лах: от сотни рентген почти до миллиона! Можно
заметить также, что чем сложнее организм, тем, как
правило, он оказывается более чувствительным. Но это
лишь тенденция, не больше. Так, среди высших расте¬
ний мы находим очень устойчивый очиток, способный
выдержать большие дозы, чем бактерия, и традескан¬
цию, которая по чувствительности стоит рядом с мле¬
копитающими.
Кроме того, нужно обратить внимание на сильную
зависимость чувствительности от стадии развития.
Споры значительно устойчивее самих бактерий, а яй¬
ца насекомых, наоборот, гораздо чувствительнее
взрослых особей. Это отнюдь не противоречие. Ведь
яйца насекомых — стадия, где происходит очень бы¬
строе размножение клеток, а спора — состояние глу¬
бокого покоя.
Может вызвать удивление, что в таблице нет чело¬
века. Но он не составляет исключения среди прочих
млекопитающих. Да и для него смертельная доза из¬
вестна не особенно точно. Если человек случайно под¬
вергался смертельному облучению и даже была до¬
вольно точно известна доза, никто не смотрел, когда
больной скончается, а делалось все возможное, чтобы
Ю1
спасти ему жизнь. Обычно считают, что среднелеталь¬
ная доза для человека — около 500 рентген.
Столь большие различия в радиочувствительности
разных организмов, органов, стадий развития требуют
своего объяснения. И причины резкой радиочувстви¬
тельности — второй из основных вопросов радиобио¬
логии, на которые должна дать ответ теория. Он очень
важен и с практической стороны. Ведь если бы уда¬
лось по своему желанию изменять радиочувствитель¬
ность живых организмов и их клеток в той же степе¬
ни, как это имеет место в природе, это значило бы,
с одной стороны, сильное уменьшение опасности ра¬
диации для человека, с другой — почти фантастиче¬
ские успехи в борьбе с некоторыми заболеваниями..,
СОРОК СОРОКОВ
Итак, нужно найти ответ на два вопроса: почему
при облучении живых организмов столь малые коли¬
чества энергии дают столь большой эффект и почему
чувствительность живых клеток к облучению может
так сильно варьировать? Казалось бы, естественный
путь для поисков ответа на оба вопроса состоит в
изучении биохимических и физиологических процессов
в облученных организмах. Исследуя их, найдем изме¬
нения, вызванные радиацией, и задача тем самым бу¬
дет решена. Увы, все не так просто, как может пока¬
заться на первый взгляд.
Ведь для ионизирующих лучей нет преград: они
проникают в любое вещество и на любую глубину.
Значит, оставляют свою энергию во всех органах жи¬
вотного, во всех клетках, во всех частях клетки. Ра¬
диация отдает свою энергию веществу путем иони¬
заций, причем ионизируются любые атомы. Стало
быть, под влиянием облучения должны измениться
разнообразнейшие химические вещества, входящие в
состав всех клеток живых организмов.
Это общие соображения. Но так оно оказывается
и в действительности. Радиация вызывает массу из¬
менений и в физиологических и в биохимических про¬
102
цессах. Практически она влияет на все, была бы взя¬
та лишь достаточно большая доза.
При сравнительно невысоких дозах нарушается
основной обмен (потребление кислорода и др.)( уси¬
ливается водный обмен, снижается кровяное давле¬
ние, угнетается деятельность желез внутренней секре¬
ции... Уменьшается вес отдельных органов и всего ор¬
ганизма. Выделение различных веществ из организма
нарушается. Изменяется проницаемость тканевых
барьеров. Животные становятся более чувствительны¬
ми как к повышенным, так и к пониженным темпера¬
турам, к изменению барометрического давления, к
физической нагрузке... Все, что написано в этом абза¬
це, приведено лишь для примера. Следует добавить:
и т. д. и т. п., может быть для внушительности даже
повторив несколько раз.
Не менее многообразны и биохимические измене¬
ния. Достаточно сказать: облучение затрагивает абсо¬
лютно все стороны обмена веществ. И это действи¬
тельно так. Но нужно подчеркнуть, что некоторые из
биохимических изменений играют очень важную роль
в возникновении и судьбе первичных лучевых повреж¬
дений. Во-первых, обмен нуклеиновых кислот — ве¬
ществ, ответственных за передачу всех наследствен¬
ных свойств и признаков от клетки к клетке и от ор¬
ганизма к организму, а также лежащих в основе про¬
цессов синтеза всех биологически важных веществ.
Но о нуклеиновых кислотах мы будем говорить при
рассмотрении явлений наследственности и влияния на
нее ионизирующих лучей. Там же уместно рассказать
и о действии радиации на нуклеиновые кислоты. Во-
вторых, биоэнергетические процессы. Но и о них нам
придется сказать несколько слов специально в связи
с действием радиации на живые клетки.
К этому можно было бы приложить перечень: а
кроме того, под действием облучения нарушается уг¬
леводный и жировой обмен, изменяется химический со¬
став крови... Но кому будет интересно такое перечис¬
ление, когда уже сказано, что радиация влияет на все
биохимические процессы.
В заключение нужно отметить еще, что радиация
103
сильно влияет на такую важную сторону жизнедея¬
тельности, как иммунитет. После облучения образова¬
ние антител сильно подавлено. Это очень интересная
и важная область, но она лежит несколько в стороне
от того, чем нам предстоит заниматься.
Изменения, изменения... Сотни, тысячи разнообраз¬
нейших изменений. Можно ли во всем этом разобрать¬
ся? Да, и не так уж сложно. Дело в том, что из всех
возможных нарушений существенными оказываются
лишь немногие. Причин тому две. Во-первых, для не¬
которых изменений нужны очень большие дозы облу¬
чения. А какое значение имеет изменение молекул или
структур, требующее дозы в миллион рентген,
если уже тысяча является абсолютно смертельной
дозой?!
И при небольших дозах облучения можно обнару¬
жить сотни изменений. Но если получше разобрать¬
ся, станет ясно, что из них очень многие несуществен¬
ны. Чтобы пояснить это, проще всего обратиться к ра¬
диационной биохимии.
Трудно назвать биологически возможное вещест¬
во или биохимический процесс, на которые не пробо¬
вали бы влиять радиацией. И в большинстве случаев
наблюдали какие-нибудь изменения. Однако почти
всегда их обнаруживали далеко не сразу после облу¬
чения. Обычно они появлялись незадолго до смерти
животного. Частенько, увы, увлекшиеся авторы дела¬
ли вывод, что, мол, дескать, если это изменение наб¬
людается перед смертью, оно и является ее причи¬
ной. А не наоборот ли? Животное умирает... Какова
бы ни была исходная причина смерти, ясно, что под
влиянием общего плохого состояния организм начи¬
нает работать ненормально, выходят из строя все его
физиологические и биохимические системы. Нет, изме¬
нения, которые можно заметить только перед смертью,
не причина, а следствие лучевой болезни.
Бывают и обратные случаи. Какое-то изменение
наблюдается сразу после облучения, вызывается не¬
большой дозой, но... быстро проходит. И скорее всего
оно относится к категории таких, которые организм
может без труда ликвидировать.
104
Выходит, проблема не в том, чтобы заметить изме¬
нения, вызываемые радиацией в живых организмах,
а в том, чтобы из невообразимого хаоса суметь вы¬
делить действительно существенные. Нужно не только
найти элементарное изменение, но и проследить зве¬
но за звеном путь от этого изменения к наблюдаемо¬
му эффекту: болезни или смерти. Такая работа ве¬
дется, и сейчас она близка к завершению. А разгадка
биологической эффективности ионизирующих лучей
найдена довольно давно. Отыскался путь, который
раньше привел к цели.
ДОКТОР БОГОСЛОВИЯ
Ионизирующие лучи — физический фактор. В ос¬
нове любых биологических эффектов радиации лежит
физический процесс передачи энергии облучаемому ве¬
ществу. Поэтому, чтобы создать теорию биологиче¬
ского действия радиации, чистой биологии недоста¬
точно. Недаром возникла уже в нашем веке новая
наука — биофизика.
Теперь биофизиков готовят во многих вузах. Сту¬
дентам, избравшим биофизику своей специальностью,
читают лекции и по биологическим наукам, и по фи¬
зике, и по высшей математике, причем физико-мате¬
матические науки преподают всерьез, не так, как бу¬
дущим зоологам или ботаникам. До войны никто и
нигде таких специалистов не готовил. А для разгадки
биологической эффективности радиации нужно знать
и биологию и физику. Потому-то успех выпал на до¬
лю тех коллективов, где сложилось настоящее твор¬
ческое содружество биологов и физиков, тех немногих
ученых, которые в равной мере сумели постичь и био¬
логические и физико-математические науки.
Один такой ученый жил в начале 20-х годов во
Франкфурте-на-Майне. Он был профессором универ¬
ситета. Имя его Фридрих Дессауер.
Это был интересный человек. В поисках биогра¬
фических сведений о нем я наводил справки в катало¬
гах Всесоюзной государственной библиотеки имени
В. И. Ленина — крупнейшего книгохранилища нашей
105
страны. И вдруг — о счастье! — нахожу целую дис¬
сертацию о взглядах Фридриха Дессауера, написан¬
ную недавно каким-то западногерманским докторан¬
том. Заказываю ее и с нетерпением жду...
Увы, это диссертация о философских и богослов¬
ских взглядах Дессауера. Однофамилец? Совершенно
очевидно. Но перелистываю страницы и вижу: в од¬
ной из сносок сообщается, что Дессауер занимался и
106
радиобиологией. Неужели хорошо известный мне био¬
лог и физик то же лицо, что и этот богослов?
Да, Фридрих Дессауер был доктором естественной
философии (то есть естественных наук), почетным
доктором медицины, почетным доктором богословия и
доктором инженерных наук. Многовато для одного че¬
ловека! Но он не был дилетантом. Ведь во всех обла¬
стях он был удостоен докторской степени.
Родился Дессауер 19 июля 1881 года в городе
Ашаффенбурге-на-Майне. Где он учился и где рабо¬
тал в начале своей деятельности, узнать не удалось,
да я и не очень старался (так ли это важно?). Суще¬
ственно, что в 1920 году он стал профессором универ¬
ситета во Франкфурте. Именно этот период его жизни
для нас особенно интересен. В 1933 году он органи¬
зовал при университете Институт физических основ
медицины — первый биофизический институт при выс¬
шем учебном заведении — и стал его директором.
Тут бы и развернуть работу, но увы...
Помимо многочисленных наук, Дессауер интересо¬
вался еще и политикой. Настолько серьезно, что
с 1924 по 1933 год был членом рейхстага. Приход
Гитлера к власти ученый воспринял крайне неодоб¬
рительно, причем не скрывал своих взглядов. Нача¬
лись преследования со стороны нацистов, перешедшие
в настоящую травлю, и профессор был вынужден
покинуть родину.
В 1934 году он уезжает в Турцию и занимает ка¬
федру в Стамбульском университете. В 1937 году ста¬
новится директором физического института во Фрей-
бурге в Швейцарии. Лишь в 1946 году ученый вер¬
нулся во Франкфуртский университет, где и работал
до своей смерти. Умер Дессауер 16 февраля 1963 го¬
да. Его имя тоже высекли на обелиске в Гамбурге,
потому что и Дессауер оказался одной из жертв иони¬
зирующих лучей. К концу жизни лицо и руки его бы¬
ли покрыты многочисленными шрамами — результат
операций, которые пришлось перенести в связи с лу¬
чевыми поражениями.
Именно Дессауер предложил гипотезу, которая пы¬
талась ответить на вопрос: почему при действии иони¬
ДО7
зирующих излучений на живые объекты столь малая
энергия вызывает столь большой эффект? Его гипо¬
теза тоже не была верной, но содержала, как любят
выражаться философы, рациональное зерно. Оно и
вошло в современную теорию биологического дейст¬
вия излучений.
ГОРЯЧИЕ ТОЧКИ
В отличие от других биологов и врачей, занимав¬
шихся изучением биологического действия радиации,
Дессауер совершенно ясно представлял себе, каким
образом ионизирующие излучения отдают свою энер¬
гию веществу. Он знал, что она передается в виде
отдельных порций — ионизаций. Кроме того, ему
был ясен и количественный парадокс, о котором
мы уже говорили: ничтожная энергия — большой
эффект.
Дессауер попытался объяснить этот парадокс, по¬
дойдя к нему как физик. Он рассуждал примерно сле¬
дующим образом.
Смертельной дозы радиации недостаточно, чтобы
нагреть стакан воды... Но ведь и спичкой не нагреешь.
А если к горящей спичке поднести палец, его сильно
обожжет. Да так, что не только палец, но и сам че¬
ловек будет себя неважно чувствовать. А если дело
плохо пойдет, то палец, обожженный спичкой, мо¬
жет оказаться и причиной смерти. А в чем раз¬
ница?
В первом случае тепло, даваемое спичкой, распро¬
страняется на весь объем воды, а во втором концент¬
рируется в небольшом участке.
Дессауер вспомнил трюк, который он как-то в дет¬
стве видел на Лейпцигской ярмарке. Худенькая де¬
вица ложилась на спину, тело ее покрывали матра¬
сиком и ставили на него тяжелую наковальню. А по¬
том два здоровенных парня брали молоты и что есть
мочи начинали бить по наковальне. Вызывали и же¬
лающих из публики. Таковые находились во множе¬
108
стве и изо всех сил дубасили по наковальне. Казалось,
девушка должна погибнуть, превратиться в отбивную
котлету... Но ничего подобного: наковальню снимали,
девушка вскакивала и с очаровательной улыбкой от¬
вешивала поклоны изумленным зрителям.
Тогда это потрясло мальчика. Но ученому-физику
все понятно.
Сила удара распределяется по всей наковальне, и
девушка почти ничего не чувствует. Именно наковаль¬
ня ее и спасает, не будь этой наковальни, от первого
хорошего удара девушка отправилась бы на тот
свет.
А при биологическом действии радиации дело, ве¬
роятно, обстоит как раз наоборот. Средняя энергия
на весь облучаемый объект мала, но в отдельных
точках она может быть огромной. А что происходит
в этих точках? Известно, что любая энергия превра¬
щается в тепло. Очевидно, и здесь в отдельных точках
происходит сильное разогревание, белки свертывают¬
ся, что и служит причиной всех дальнейших неприят¬
ностей.
Так в 1922 году родилась теория точечной теплоты.
Но Дессауер не ограничился только высказыванием
общих соображений. Любая теория должна быть про¬
верена числом. В случае правильности теории точеч¬
ной теплоты зависимость эффекта от дозы должна
иметь довольно своеобразную форму.
Дессауер поручает двум своим молодым сотруд¬
никам, Блау и Альтенбургеру, провести небольшую
теоретическую работу: рассчитать, какую форм}
должны иметь кривые зависимости эффекта от дозы,
соответствующие его теории. Зная математику, это
Сделать не трудно, а сотрудники, которым была по¬
ручена работа, математику знали. Не прошло и не¬
скольких дней, как теоретические кривые вытянули
свои лебединые шеи на листках миллиметровой бу¬
маги.
И — удивительное дело — форма кривых была
именно такой, какая получалась в реальных опытах.
Теория доказана?! Как бы не так!
109
ПОПАДАНИЕ В ЦЕЛЬ
На всякого мудреца довольно простоты... Дессауер
пытался разрешить количественный парадокс, счи¬
таясь с физикой лучей. Но как раз в физике и не ра¬
зобрался до конца и количественный парадокс не
разрешил, а только подсказал его решение.
Поглощенная энергия очень быстро рассеивается,
настолько быстро, что сколько-нибудь заметного на¬
гревания отдельных точек быть не должно. Но даже
если бы такое нагревание и происходило, это не мог¬
ло бы привести к существенному биологическому
эффекту. Дессауер полагал, что происходит сверты¬
вание белков. Пусть так, но при дозах, которыми
пользуются в биологических опытах, процент изме¬
ненных молекул будет ничтожным, подавляющее боль¬
шинство их останется нормальным. Чего же тут мож¬
но ждать?
Значит, от теории точечной теплоты приходится
отказаться. Но она дает отличное соответствие между
теорией и экспериментом! Однако это ничего не зна¬
чит, ведь при выводе формул предположения о точеч¬
ном разогревании вовсе не требовалось. Блау и Аль-
тенбургер исходили из неравномерностей распределе¬
ния энергии в облучаемом веществе, и только. А что
с этой энергией происходит дальше: превращается ли
она в тепло, изменяются ли под влиянием этого тепла
белковые молекулы, сотрудников не касалось. Поэто¬
му, хотя теория точечной теплоты и оказалась невер¬
ной, неравномерность поглощения энергии играет, оче¬
видно, в биологическом эффекте существенную роль.
Так в конечном счете и оказалось.
Года через два после Дессауера выступил со своей
теорией биологического действия лучей англичанин
Кроузер. Он исходил из тех же соображений о нерав¬
номерности поглощения энергии, но ничего не гово¬
рил ни о тепле, ни об изменяющихся молекулах.
Его теория была гораздо более формальна. Он гово¬
рил просто об ударах. Статья Кроузера была напеча¬
тана по-английски, и то, о чем он писал, он назвал
словом «хит», которое можно переводить по-разному.
110
Это и удар, и толчок, и попадание, и успех, и удача,
и даже сатирический выпад. В русской радиобиологи¬
ческой литературе это слово чаще всего переводят
как удар, хотя, как мы увидим, точнее говорить —
попадание.
Кроузер анализировал кривые и говорил: чтобы
инфузория погибла сразу, она должна получить
49 ударов, а чтобы она погибла через час после облу¬
чения, достаточно 42. Но что это за удары? Очевидно,
ионизации. Однако если подсчитать, сколько иониза¬
ций получает инфузория при облучении смертельной
дозой, получатся цифры в сотни и тысячи раз большие,
чем дает анализ кривых. Выходит, из тысяч ионизаций
большинство оказываются совершенно лишними, и
только полсотни «идет в дело». Почему?
Кроузер думает и приходит к выводу, что те пол¬
сотни ионизаций, которые вызывают гибель инфузо¬
рии, «попадают» куда нужно, а остальные происходят
в нечувствительных частях клетки. В том-то и дело,
что надо не просто «ударить» инфузорию определен¬
ное число раз, а «попасть» в уязвимое место. Именно
поэтому правильнее говорить не «удар», а «попада¬
ние», так как для повреждения клетки важны не все
ионизации, а те немногие, которые попали в чувст¬
вительный объем.
Но что это за чувствительный объем? Кроузер че¬
ловек достаточно осторожный. Он ничего не говорит
об этом, называя чувствительный объем самым общим
словом «мишень». А что представляет собой мишень—
догадывайтесь сами.
Именно потому, что Кроузер выразил свои мысли
в самых общих словах, ничего не говоря ни о тепле,
ни о белковых молекулах, против его теории трудно
что-нибудь возразить.
СТАТИСТИЧЕСКИЙ МИКРОСКОП
Но если хладнокровный сын Альбиона старался
быть как можно более осторожным, то его француз¬
ский коллега Хольвек подошел к проблеме со всем
111
жаром галльского темперамента. Вот уж кто действи¬
тельно дал полную волю своей фантазии.
Что такое мишень? Совершенно ясно: чувствитель¬
ный объем, необходимый для жизни клетки орган,
который нужно поразить, чтобы клетка погибла. Ис¬
ходя из результатов радиобиологического опыта, мож¬
но вычислить размеры этого чувствительного объема.
Это нетрудно, подобные расчеты делал еще Кроузер.
Но Кроузер не вкладывал в это особого смысла,
а Хольвек...
Хольвек верил, что объем, который дают матема¬
тические расчеты, представляет собой вполне реаль¬
ный объем какого-то органа, особенно необходимого
для жизни клетки. Причем именно того органа, пора¬
жение которого лучами и вызывает гибель клетки.
Но что это за орган?
Казалось бы, чего проще — посмотреть клетку под
микроскопом и установить, какой из ее органоидов
имеет объем, в точности равный вычисленному. Уче¬
ные смотрели в микроскопы и нужного объема не на¬
ходили. Значит, либо расчеты неверны, либо в них
вкладывался неправильный смысл? Как бы не так!
Наоборот, Хольвеку это даже понравилось.
Раз цитологи нужного объема не находят, значит
не могут, не имеют необходимых средств. А чувстви¬
тельный объем существует, он обнаруживается ста¬
тистическими расчетами. Поэтому, говорит Хольвек,
количественный анализ радиобиологических кривых
может стать важным средством исследования.
Так родилась теория мишени, согласно которой
биологический эффект связан с поражением чувстви¬
тельных объемов. Крайнее выражение этой теории —
взгляды Хольвека. Он придавал результатам расчетов
абсолютное значение и называл теорию мишени «ста¬
тистическим ультрамикроскопом».
Хольвек был не прав. Он исходил из очень упро¬
щенных представлений, полагая, что в каждом объек¬
те есть одна мишень, что она имеет совершенно четкие
границы и что попадание в мишень всегда оказывает¬
ся эффективным. На самом деле обычно ни одно из
этих условий не выполняется, следовательно, теория
112
мишени из статистического сверхмикроскопа превра¬
щается в кривое зеркало.
Впрочем, судите сами. Облучают рентгеновыми лу¬
чами проростки бобов. Получают кривую, обрабаты¬
вают ее математически. Оказывается, что число попа¬
даний равно 18, а мишень — нескольким микронам.
Но ведь проростки состоят из большого числа более
или менее одинаковых клеток и совершенно очевид¬
но, корешок погибнет, если убит определенный про¬
цент клеток. А расчет дает лишь одну мишень.
Абсурдность такого результата была ясна и самым
горячим сторонникам теории мишени. И они попыта¬
лись подойти к вопросу несколько иначе. В таком
случае, как корешки, конечно, дело сводится к пора¬
жению не одной, а многих мишеней (клеток). Следо¬
вательно, нужно рассмотреть другую «математиче¬
скую модель», как говорят ученые. Например: чтобы
вызвать эффект, нужно попасть по одному разу
в каждую из мишеней, находящихся в объекте.
При этом анализ даст уже не количество попаданий,
а число мишеней.
Конечно, эта «модель» не единственно возможная.
Может быть, в каждую мишень необходимо попасть
не один раз или для достижения эффекта достаточно
поразить не все мишени и т. д. Особенно увлекались
подобными моделями трудолюбивые немцы — Глокер,
Зиммермайер, Денцер и другие.
Результат всех этих упражнений был неутешитель¬
ным, но очень важным. Оказалось, что при разных
предположениях могут получаться совершенно одина¬
ковые кривые. Например, реакция пяти попаданий
в каждую из четырех мишеней дает кривую, которую
невозможно отличить от кривой двенадцати попада¬
ний в одну мишень; кривую двадцати двух попаданий
в одну мишень — от пяти попаданий в шестнадцать
мишеней и т. д. Выходит, анализ кривых не может
привести к однозначным выводам о числе попаданий
и количестве мишеней.
Значит ли это, что теория мишени — абсурд?
Не будем спешить, чтобы «с грязной водой не выплес¬
нуть ребенка». Хотя выводы и не однозначны, но кри¬
113
вые отлично соответствуют результатам опытов. В ос¬
нове кривых лежит представление, что лучистая энер¬
гия поглощается веществом в виде отдельных пор¬
ций— ионизаций. Это достоверный физический факт.
И если мы откажемся от теории мишени, то есть от
предположения, что биологический эффект всегда
есть результат поражения определенных мишеней,
останется еще принцип попадания, в основу которого
кладется представление о прерывистом характере
поглощения лучистой энергии.
Если против первой можно очень горячо спорить,
то против второго трудно что-либо возразить.
Но, к сожалению, слишком часто путают теорию ми¬
шени и принцип попадания. И не мудрено. В немец¬
ком языке для теории мишени вообще нет названия,
и одно и то же слово до недавнего времени применя¬
ли в двух смыслах. А сейчас, говоря о теории мише¬
ни, немцы пишут ее название по-английски. В англий¬
ском же языке, хотя и существует термин для
принципа попаданий, но он совершенно неупотреби¬
телен. Из-за этого оказывалось, что доводы против
теории мишени распространяли и на принцип попа¬
дания.
Здесь я должен сделать очень существенную ого¬
ворку. Может показаться, что принцип попадания —
хорошо, а теория мишени — плохо, Это далеко не
так. И с применением принципа попадания можно по¬
наделать невероятнейших глупостей. И теорией ми¬
шени можно пользоваться разумно. Только область
применения принципа попадания шире. Вот и все.
Более того, скажу по секрету, что теорию мишени
можно успешно и вполне грамотно использовать
с целью статистической ультрамикрометрии, совер¬
шенно так, как об этом говорил Хольвек. Только
в особых случаях и с рядом предосторожностей.
ФИЗИК СТАНОВИТСЯ БИОЛОГОМ
В конце 20-х годов была опубликована одна очень
странная работа. Автор ее развивал теорию, из кото¬
рой вытекало, что при нулевой дозе облучения (то
114
есть вообще без всякого облучения) должно погибать
50 процентов индивидуумов. Абсурд? Безусловно.
А произошло следующее. Биологу (он написал
статью) пришла в голову мысль. Мысль разумная, но
требовался математический анализ, нужно было вы¬
вести формулу. Биолог этого не умел делать. Он об¬
ратился в математическую фирму (есть и такие!), где
ему по сходной цене сделали то, что он просил, и сде¬
лали вполне добросовестно. Но, видимо, биолог не
сумел изложить свою мысль достаточно понятно для
математика, и математик вывел формулу, оказавшую¬
ся абсурдной. Чтобы понять ее абсурдность, нужно
знать и биологию (ее не знал математик) и матема¬
тику (ее не знал биолог).
Все большее и большее число биологических про¬
блем требует для своего разрешения солидного зна¬
ния физики, химии, математики. Простейший выход:
работать вместе разным специалистам. Но они долж¬
ны хорошо понимать друг друга, иначе неизбежны
анекдотические случаи, вроде только что рассказанно¬
го. А лучше всего, если ученый сам хорошо знает не¬
сколько наук, как Дессауер. Ведь никого человек так
хорошо не понимает, как самого себя!
Совершенно закономерно, что логически завершить
идею Дессауер а удалось одному из таких ученых.
Этот человек, блестящий физик, переквалифицировал¬
ся в самого настоящего биолога. Хотя прожил он
лишь 37 лет и погиб в 1947 году, но в радиобиологии
оставил такой глубокий след, что до сих пор не толь¬
ко нельзя написать книгу по радиобиологии без упо¬
минания его имени, но и в повседневной работе те¬
перь, через 20 лет после его смерти, нельзя обойтись
без его трудов.
Имя этого ученого — Дуглас Эдвард Ли. Жизнь его
небогата внешними событиями. Родился он в 1910 го¬
ду в Ливерпуле, учился в школе, поступил в Кемб¬
риджский университет, который окончил с отличием
в 1931 году. А в Кембридже существует традиция:
наиболее способные выпускники-физики направляются
в Кевендишевскую лабораторию, которая особенно
знаменита была именно в те годы, потому что заве¬
115
довал ею один из величайших физиков, Эрнст Резер¬
форд. И не только поэтому. В списке сотрудников
лаборатории числились тогда такие ученые, как Ка¬
пица, Лейпунский, Чэдвик, Кокрофт, Блеккет, и дру¬
гие звезды первой величины. Вот в какую компанию
попал молодой Ли. В те же годы работал там другой
молодой физик, некий Сноу. Он не стал великим фи¬
зиком, но весь мир знает писателя Чарлза Перси
Сноу. В романе «Поиски» он описывает Кевендишев-
скую лабораторию.
Ли тоже не стал великим физиком. Но не потому,
что у него не было способностей, и не потому, что
ему не повезло. Нет, за короткое время он выполнил
отличные работы о взаимодействии нейтронов с про¬
тонами, не потерявшие своего значения даже в наш
атомный век. В жизни Ли роковую роль сыграла...
библиотека.
Однажды на страницах физического журнала ему
попалось несколько необычных для такого журнала
статей — о воздействии на бактерии ионизирующими
лучами. Хотя работы не имели абсолютно никакого
отношения к тому, чем занимался в то время Ли,
он прочел их и заинтересовался.
— Занятно, — сказал он себе, — ведь, применив
в подобных опытах чуть больше физики, можно выяс¬
нить некоторые интересные вещи. Почему бы не по¬
святить одну-две недели бактериям?
Недели сменялись неделями, результаты, получен¬
ные в очередном опыте, требовали постановки следую¬
щего, и Ли с головой ушел в радиобиологию. Первые
радиобиологические статьи попались ему в 1934 году,
а уже в конце 1935 года он перешел на постоянную
работу в биологическую Стренджуэевскую лаборато¬
рию (там же, в Кембридже), навсегда связав свою
жизнь с радиобиологией.
Ли был талантлив и трудолюбив. Но при всем та¬
ланте и трудолюбии ему удалось бы сделать немного,
если бы он работал в одиночку и оставался при этом
чистым физиком. Понимая, что не только физическая,
но и биологическая часть его работ должна быть на
высоте, Ли обращался за помощью к биологам. По-ви¬
116
димому, он умел увлекать людей, потому что в числе
соавторов (а большинство работ Ли — совместные)
крупные биологи: ботаник Кечесайд, генетик Тодей,
вирусологи Саламан и Маркхэм, микробиологи Хэйнс
и Коулсон. Ли учил их современной физике, а они
его — биологии. Ли постигал биологию не только по
книжкам. Он понимал: чтобы ставить полноценные
опыты и делать правильные выводы из получаемых
результатов, нужно самому стать биологом. И он,
ученик Резерфорда, сам смотрит в микроскоп, сам
сортирует дрозофил, сам подсчитывает бактериальные
колонии на агаровых дисках...
Именно поэтому Ли стал блестящим биофизи¬
ком — ученым, который профессионально знает и фи¬
зику и биологию. В те годы такие ученые насчитыва¬
лись единицами. Но это самый верный путь. В наши
дни физиков, ставших почти биологами, или биологов,
ставших почти физиками, много. И именно они стоят
на переднем крае науки о жизни.
В 1946 году вышла в свет книга Ли «Действие ра¬
диации на живые клетки», в которой он подводил ито¬
ги своим исследованиям. До сих пор это настольная
книга каждого радиобиолога. Как хорошо, что он
успел ее написать!
16 июня 1947 года Ли пришел в библиотеку, где
когда-то нашел статьи, так изменившие его жизнь.
Как и тринадцать лет назад, он перелистывал журна¬
лы. Снова ему попалась на глаза интересная статья.
Увлекшись (Ли читал ее стоя), он на что-то облоко¬
тился... Это было большое, до пола, окно. Оно оказа¬
лось незапертым...
Дуглас Эдвард Ли умер, когда ему было 37 лет.
Если бы не несчастный случай — кто знает! — может,
современная радиобиология выглядела бы несколько
иначе.
НЕ ТАК ПРОСТО
Если задача имеет несколько неизвестных, для ее
решения необходимо составить систему из нескольких
уравнений. Когда задача берется не из задачника,
117
а решается с помощью опытов, нужно получить дос¬
таточное количество данных, чтобы можно было соста¬
вить необходимое число уравнений. Это совершенно
ясно.
Но то, что в алгебре ясно и школьникам, в радио¬
биологии поначалу не было ясно многим ученым.
Сложные закономерности биологического действия
радиации они пытались постичь, анализируя лишь
кривые зависимости эффекта от дозы. А ведь это при-
118
мерно то же самое, что решать одно уравнение со
многими неизвестными. И вполне естественно, что
результаты анализа были неоднозначны. Ведь, кроме
дозовых кривых, нужно было привлечь какую-то до¬
полнительную информацию. Или, образно выражаясь,
решать не одно уравнение, а систему.
Именно к этому и сводится новый подход, кото¬
рый Ли внес в радиобиологию. Он в своих опытах
исследовал зависимость эффекта не только от дозы,
но и от фактора времени, от типа излучений, от их
жесткости. И благодаря этому раскрывались сложные
закономерности, а выводы становились вполне одно¬
значными.
Что же сделал Ли? Рассказать об этом не про¬
сто. Ведь его написанная лаконичным научным
языком книга, в которую включены лишь наиболее су¬
щественные результаты его работ, по объему вдвое
больше, чем эта. Ограничимся несколькими приме¬
рами.
Ли начал с бактерий. Это и естественно, потому
что работы, которые привлекли его внимание
в 1934 году и с которых все началось, были выпол¬
нены тоже на бактериях. Как и его предшественни¬
ки, Ли изучил зависимость эффекта от дозы. Почти
$о всех случаях получались кривые одного попадания.
А там, где они не получались, это можно было объяс¬
нить, например, тем, что облучались не отдельные
клетки, а комочки, состоящие из нескольких клеток.
Форма кривых говорила о том, что гибель бактерий
связана с проходом через клетку лишь одной ионизи¬
рующей частицы.
Чтобы окончательно в этом убедиться, Ли ставит
дальнейшие опыты, где применяет облучение с раз¬
ной интенсивностью и исследует дополнительное влия¬
ние температуры. Оказывается, ни растягивание
общей дозы во времени, ни сопутствующее воздейст¬
вие температурой не влияют на процент погибающих
бактерий. А независимость от фактора времени и от
температуры свидетельствует о том, что бактерия
убивается проходом одной ионизирующей частицы.
119
Но проход проходу рознь. «Один проход части¬
цы»— это еще ничего не говорит об энергии, которая
требуется для вызывания эффекта, так как при про¬
ходе частицы через клетку в ней может поглотиться
разное количество энергии. Для ответа на этот вопрос
Ли решил выяснить зависимость эффекта от типа и
жесткости лучей.
Он рассуждал так. Допустим, для умерщвления
бактерии нужна сравнительно большая энергия, ска¬
жем, энергия нескольких десятков ионизаций. В та¬
ком случае достаточную энергию может дать только
очень густо ионизирующая частица. Например, альфа-
частица, создающая вдоль своего пути сплошную
ионизационную «колонну», всегда будет убивать бак¬
терию. А при проходе электронов, образующихся при
облучении рентгеновыми и гамма-лучами, ионизации
возникают, как правило, на значительном расстоя¬
нии друг от друга. Только в самом конце пути, при
торможении электрона, образуется очень корот¬
кий, густо ионизирующий «хвост», отдающий на еди¬
ницу своего пути энергию, сравнимую- с той, что
оставляет альфа-частица. Изредка еще боковые «ве¬
точки», так называемые дельта-лучи, создают до¬
вольно густую ионизацию. Следовательно, боль¬
шинство проходов электрона через клетку останутся
неэффективными. Поэтому при той же дозе облу¬
чения альфа-лучи должны вызывать значительно
большую смертность бактерий, чем рентгеновы или
гамма-лучи, а нейтроны — занимать промежуточное
положение.
Совершенно иная картина должна наблюдаться,
если, для того чтобы убить бактерию, достаточно не¬
большой энергии, скажем, одной ионизации. В таком
случае любой проход редко ионизирующего электрона
оставит в клетке ровно столько энергии, сколько нуж¬
но, а от альфа-частицы клетка получит много иониза¬
ций, большая часть которых окажется избыточной.
Но при определении дозы учитывается вся энергия.
Поэтому при альфа-облучении, где большая часть
энергии тратится «зря», эффект при той же дозе дол¬
120
жен быть меньше, чем при использовании рентгено¬
вых лучей.
Опыты показали, что при облучении бактерий наи¬
более эффективны жесткие (то есть особенно редко
ионизирующие) рентгеновы лучи, затем идут мягкие
рентгеновы лучи, нейтроны, альфа-частицы. Поэтому
можно сказать, что смерть бактерии вызывается не¬
большой энергией. А более точные расчеты, проведен¬
ные Ли, показали, что для этого достаточно энергии
одной ионизации.
Видите, сколько опытов понадобилось только для
того, чтобы получить какие-то сведения о механизме
действия радиации — не на слона, не на кукурузу,
а на микроскопическую бактериальную клетку! А ведь
многие пытались даже при облучении многоклеточных
организмов ограничиваться анализом кривых доза —
эффект.
УМЕРЛА ЛИ БАКТЕРИЯ!
Что значит убить бактерию? Хотя мы только что
довольно много говорили о смерти бактерий, вызы¬
ваемой облучением, ответить на этот вопрос не
так просто. Дохлую лошадь или собаку нетрудно
отличить от живой. Слишком много признаков по¬
могают нам сделать это. А как отличить живую бак¬
териальную или, скажем, дрожжевую клетку от «дох¬
лой»?
В опытах Ли, о которых мы только что рассказы¬
вали, применяли методику, обычную для микробио¬
логических опытов. Определенное число бактерий сея¬
ли на стерильную питательную среду и ставили в тер¬
мостат, где поддерживается благоприятная для разви¬
тия температура. Через некоторое время подсчитыва¬
ли число колоний, которые видны простым глазом.
Каждая из них, представляющая собой округлое
пятно, состоит из потомков одной клетки. Вычитая из
числа посеянных клеток число колоний, получим чис¬
ло погибших клеток.
Но разве погибли те клетки, которые не дали ко-
121
лоний? Ведь мерина или мула не считают дохлыми
только потому, что они не дают потомства. А если мы
облучим бактерий дозой радиации, вызывающей прак¬
тически полную потерю способности к образованию
колоний, и изучим биохимическими методами, то уви¬
дим, что эти клетки почти полностью сохранили спо¬
собность дышать и усваивать питательные вещества.
Чтобы лишить бактерию этих свойств, необходимы
гораздо большие дозы. А исследовав бактерий под
122
микроскопом, мы увидим, что они не потеряли даже
способности к росту. Клетки вытягиваются в длинные
нити.
Можно подойти к вопросу и иначе. Облучить клет¬
ки, пересчитать их и поместить в условия, где они
могут жить, не размножаясь. Подсчитав число клеток
через некоторое время, мы увидим, что их стало мень¬
ше. Часть клеток лизировалась, или, попросту говоря,
растворилась. Причем это не просто влияние среды.
Ведь число контрольных не облучавшихся бактерий
не изменилось. Лизис — это, конечно, смерть бакте¬
рии, но чтобы его вызвать, нужны колоссальные дозы,
совершенно не сравнимые с теми, которые подавляют
способность к размножению.
Вопрос этот не новый, и сталкиваться с ним при¬
ходится вне всякой связи с лучами. С ним, в част¬
ности, имеют дело при борьбе с болезнетворными мик¬
робами. Есть средства, вполне надежно уничтожаю¬
щие бактерий, например огонь, которым широко поль¬
зуются при стерилизации. Наиболее распространен¬
ные дезинфекционные средства, вроде карболовой кис¬
лоты, тоже убивают бактерий. Но подобные сильные
средства нельзя применять для лечения людей. Меди¬
цине известно сейчас большое количество противобак-
териальных средств, в первую очередь антибиотики
и сульфамиды. Но известно ли вам, что они бакте¬
рий не убивают? Они только лишают бактерий спо¬
собности размножаться. А с теми, которые уже есть,
организм обычно легко и сам справляется.
Что для нас более интересно: лизис или потеря
способности к размножению? Конечно, второе. Ведь
для лизиса требуются столь высокие дозы, что для
радиобиолога они почти не представляют интереса.
Они изменяют заметный процент молекул, и ничего
необычного в такой гибели, так же как и в вызывае¬
мой огнем или кипятком, нет. А гибель, под которой
мы понимаем потерю способности к размножению,
действительно интересна. Ведь она вызывается совер¬
шенно ничтожной энергией — одной ионизацией, что
даже для микроскопической бактерии является очень
малой величиной.
123
То обстоятельство, что «гибель» бактерии — след¬
ствие одной-единственной ионизации, представляет¬
ся действительно удивительным. Уж не в том ли здесь
дело, что внутри бактерии есть какая-то особо важная
мишень, о которой писал Хольвек?
КОЛЕБАНИЯ МАЯТНИКА
Бактерии интересовали Ли не сами по себе. Ставя
на них опыты, он хотел постичь общие законы дейст¬
вия ионизирующей радиации на живые организмы.
И поэтому работал не только на бактериях. Таким
образом, можно было выяснить, какие закономернос¬
ти носят общий характер, а какие нет. Кроме того,
сравнивая, скорее можно найти истину.
Ли ставил опыты и с вирусами, с бактериофагами,
и с мухами, и с пыльцой растений, даже с растворами
химически чистых веществ. Он интересовался экспе¬
риментами с яйцами морских ежей и с культурами
тканей.
Закономерности, приводящие к потере способности
размножаться и к гибели, оказались одинаковыми
независимо от происхождения клеток. Растения, жи¬
вотные и микроорганизмы, одноклеточные и клетки,
входящие в состав сложных организмов, реагируют на
облучение очень сходным образом. Следовательно,
механизм действия лучей во всех случаях одина¬
ков.
Но к чему он сводится? Ли пришел к выводу, что
в основе наблюдаемого эффекта лежит «попадание»
в наследственный аппарат клетки. При этом вовсе не
нужно, чтобы в клетке была одна мишень. Облуче¬
ние может произвести в бактериальной клетке лю¬
бое из многих сотен наследственных изменений,
которое сделает ее потомство нежизнеспособным. Что¬
бы прийти к такому выводу, Ли потребовалось
использовать факты, накопленные радиационной гене¬
тикой, которая ко времени работ Ли уже была
неплохо развита и с которой скоро познакомимся
и мы.
А пока придется сделать отступление и поговорить
124
не о биологии, а о химии. У радиобиологии есть «сест¬
ра» — радиационная химия, наука о химических пре¬
вращениях, вызываемых ионизирующими лучами.
В наше время эта наука очень важна. Не зная, как
радиация действует на те или иные материалы, нель¬
зя построить ни атомного реактора, ни атомного ледо¬
кола. Однако этой наукой занимались и раньше.
Очень часто так бывает: исследуют ученые что-то
интересующее их с теоретической точки зрения, а по¬
том оказывается, что они закладывали научный фун¬
дамент для решения важнейших практических про¬
блем.
Еще в середине 20-х годов немецкий ученый Фрике
(в начале 30-х годов, как и многие другие, покинув¬
ший Германию) изучал действие радиации на водные
растворы различных веществ. Он получил результаты,
которые было трудно объяснить. Чего, например,
следует ожидать при изменении концентрации об¬
лучаемого раствора? Казалось бы, при облучении
постоянной дозой процент измененных молекул ме¬
няться не должен, а общее число их будет возра¬
стать пропорционально концентрации. Ничего по¬
добного: число измененных молекул оставалось по¬
стоянным, а их процент с повышением концентрации
падал!
В чем дело? Фрике подсчитывает, сколько молекул
растворенного вещества может быть ионизировано
при данной дозе, и получает парадоксальный резуль¬
тат: количество измененных молекул во много раз
больше возможного числа попаданий в них. Создается
впечатление, что эффект оказывают попадания не
только в растворенные молекулы, но в молекулы раст¬
ворителя, воды. Странно...
А почему, спрашивается, странно? Может, под
влиянием облучения молекулы воды как-то активизи¬
руются и реагируют с молекулами растворенного ве¬
щества. Именно такое предположение и сделал Фри¬
ке. Он выдвинул гипотезу, согласно которой под влия¬
нием облучения образуется активированная вода (что
это такое — неизвестно), которая и изменяет раство¬
ренные молекулы. Эта гипотеза хорошо объясняла и
125
концентрационную зависимость и другие непонятные
результаты.
Тогда же Фрике предположил, что тот же меха¬
низм может играть роль и в радиобиологии. Ведь все
живые ткани содержат огромное количество воды.
Может быть, и при облучении живых организмов
наблюдаемый эффект вызывается активированной во¬
дой. Такой механизм стали называть непрямым дей¬
ствием радиации в отличие от прямого, вызываемого
непосредственным попаданием.
Не так давно в одной из обзорных статей по ра¬
диобиологии мне попались на глаза слова: «За пос¬
ледних два-три года маятник снова качнулся в сторо¬
ну признания ведущей роли прямого эффекта радиа¬
ции». До чего метко сказано! В течение нескольких
десятилетий этот маятник все время колебался то
в одну, то в другую сторону, причем амплитуда была
огромна — от полного отрицания прямого эффекта
до полного отрицания непрямого.
Крайние точки зрения редко бывают справедли¬
выми, и, конечно, истина лежит где-то между ними.
Следует прежде всего сказать, что гипотеза Фрике
полностью подтвердилась: непрямое действие суще¬
ствует, так же как и активированная вода. Природа
активированной воды выяснилась уже в послевоенные
годы, главным образом в работах английского химика
Джозефа Вейса. Оказалось, что под влиянием облу¬
чения молекулы воды распадаются на гидроксильный
радикал и водородный атом (именно атом, а не мо¬
лекулу водорода). Оба эти продукта химически высо¬
коактивны; первый из них — окислитель, а второй —
восстановитель. Ясно, что они могут вызывать вели¬
кое множество реакций. Но какую роль эти реакции
могут играть при облучении новых клеток — другой
вопрос.
На этот вопрос умозрительно ответить нельзя.
Нужны факты. А факты говорили то одно, то другое.
Поэтому маятник и качался то в одну, то в другую
сторону. Но теперь уже ясно, что прямое действие,
непосредственное попадание, играет в биологическом
эффекте облучения очень большую роль. С этим вряд
126
ли можно спорить. Ясно, что и непрямое действие
тоже играет роль. Но какова она, соизмерима с ролью
прямых эффектов или пренебрежимо мала, какое
конкретное место занимают эти эффекты в общей
картине лучевого поражения — об этом ученые еще
спорят.
ДО СЕДЬМОГО КОЛЕНА
В наследственность верит не всякий,
Но белая, бывшая в браке
С одним из цветных,
Родила шестерых —*
И белых, и черных, и хаки.
С. Маршак
ДЕТИ ОТВЕЧАЮТ
ЗА РОДИТЕЛЕЙ
— Кровь его на нас и на детях наших! — кричала
разъяренная толпа, требуя казни и принимая на себя
(а также возлагая на своих потомков) ответствен¬
ность за нее.
— Да будете прокляты вы и дети ваши до седь¬
мого колена! — визжали бесноватые пророки.
Ох и любили в древности заставлять потомков
(чаще всего именно до седьмого колена) отвечать за
129
грехи предков. В наше время существует юридиче¬
ская формула: «Дети за родителей не отвечают».
Так говорит закон. Но так ли на самом деле?
Человек женился на двоюродной сестре. Оба были
вполне нормальными людьми, а ребенок родился уро¬
дом. Врачи сказали, что это наследственное заболе¬
вание, пока еще неизлечимое. Но ведь оба супруга
нормальны?! Их родители, бабушки и дедушки, тоже
были нормальными людьми. Вина на каком-то одном
непутевом прапрадеде, гены которого попали в обоих
супругов. Находясь в единичном числе у каждого
из родителей, они «дремали», а встретившись в ребен¬
ке, сделали свое черное дело.
Но ведь дети не должны отвечать за родителей!
Да, не должны. И потому правительства не должны
нарушать закона о неприменении ядерного оружия.
А простые люди не должны нарушать кодекса законов
о браке, запрещающего браки между близкими род¬
ственниками.
В мире животных и растений мудрая природа кро¬
потливо исправляет ошибки наследственности. Вели¬
кий естественный отбор, значение которого было
открыто Чарлзом Дарвином более столетия назад,
уничтожает уродов, больных, даже просто менее при¬
способленных.
У человека этого нет. Человек не треска, которая
мечет миллион икринок, чтобы из миллиона мальков
выжила лишь пара наиболее полноценных. А теперь
врачи спасают и таких детей, которые не смогли бы
выжить, если бы родились несколько десятилетий
назад.
...Два события ознаменовали V Международный
генетический конгресс, происходивший в 1927 году
в Берлине. Русский ученый Сергей Сергеевич Четвери¬
ков сделал доклад «О некоторых моментах эволю¬
ционного процесса с точки зрения современной гене¬
тики». Эта работа накрепко связала воедино генетику
и эволюционное учение. Брак оказался счастливым.
До сих пор ученые в разных уголках мира успешно
работают в направлении, основы которого заложил
доклад Четверикова.
Если в докладе Четверикова заключался союз
между генетикой и эволюционным учением, то в док¬
ладе американского генетика Германа Меллера сос¬
тоялось сватовство между генетикой и физикой. Мел¬
лер рассказал, что ему удалось искусственно изменить
наследственность. Опыты ставились на плодовой муш¬
ке дрозофиле, которую облучали рентгеновыми луча-
131
ми. Число наследственных изменений после этого воз¬
росло в десятки раз.
Почти одновременно с Меллером и независимо от
него такие же результаты получил его соотечественник
Стадлер. Но в отличие от Меллера он эксперименти¬
ровал с культурными растениями.
Открытие Меллера имело не менее далекие послед¬
ствия, чем открытие Четверикова. Ведь безуспешных
попыток искусственно воздействовать на наследствен¬
ность было столько, что кое-кто уже считал это не¬
возможным. А применение ионизирующей радиации
открыло дверь за семью печатями, которая вела в свя¬
тая святых живых организмов.
Минули годы, ионизирующие лучи вошли в жизнь
людей. С их влиянием на наследственность человече¬
ству нужно считаться.
ГРЯДКА В МОНАСТЫРСКОМ ДВОРЕ
Профессор Дрелинкур тщательно перечислил и
обсудил в своем научном трактате все известные ему
теории, пытавшиеся ответить на простейший, казалось
бы, вопрос: почему дети похожи на родителей? Дре¬
линкур был весьма трудолюбив: число рассмотренных
им генетических теорий составило ни много ни мало
двести шестьдесят две. Итог был неутешительным: все
они неверны, единственно правильная — двести шесть¬
десят третья теория, разработанная самим Дрелии-
куром. Однако и она оказалась столь же неверной,
как и все остальные, а имя автора ныне забыто всеми,
кроме историков.
Это случилось не в античное время и не в средние
века, а всего лишь в XVII столетии. Много было ге¬
нетических теорий, которые ныне могут вызвать толь¬
ко улыбку. Как часто, например, находились люди, не
согласные с мудрым правилом «что посеешь, то и
пожнешь». Они считали, что соответствующие усло¬
вия или надлежащее воспитание могут превратить
рожь в пшеницу, а пшеницу в ячмень. Такие сказки
рассказывал в середине XIII века Альберт Великий.
Но, увы, то же пытались утверждать в середине на¬
132
шего, XX века некоторые обладатели ученых дипло¬
мов и даже носители почетных званий. Эти люди
живы, и я не буду называть их имен, так как, честно
говоря, не знаю, кто продолжает придерживаться та¬
ких взглядов, а кто их оставил под воздействием
изменившихся условий...
И сейчас, особенно среди не имеющих отношения
к науке, есть люди, придерживающиеся абсурдных
взглядов на наследственность. А сто лет назад вообще
не было людей, которые бы на наследственность
смотрели правильно. Впрочем, я не совсем точен,
один человек был. Один-единственный. Но одна лас¬
точка не делает весны.
Все ученые еще сто лет тому назад смотрели на
наследственность как на смешение. От тех времен до
наших дней дошли выражения: чистокровный, полу¬
кровка, кровосмешение... Некоторые сохранились не
только в обыденной речи, но и в научной литературе.
Такие представления казались вполне естественны¬
ми. Действительно, проще всего предположить, что
потомки представляют собой что-то среднее по срав¬
нению с родителями. Да и повседневные наблюдения
как будто подтверждают это: ведь дети в равной сте¬
пени походят и на мать и на отца. Но на самом деле
наследственность — вовсе не смешение.
Законы генетики говорят, что наследование призна¬
ков родителей идет по совсем другим правилам. А за¬
коны эти стали известны лишь в самом начале на¬
шего века. Как раз в 1900 году трое ученых незави¬
симо друг от друга опубликовали три очень похожие
статьи, в которых описывались закономерности появ¬
ления признаков у гибридных потомков. Имена этих
ученых: Де Фриз, Корренс и Чермак. Их открытие
сразу стало известно ученому миру, потому что боль¬
шинство биологов ждали ответа на волновавший их
вопрос. Но тогда же выяснилось одно прелюбопытней¬
шее обстоятельство: кроме этих троих ученых, опубли¬
ковавших свои труды почти одновременно, был еще
и четвертый...
Этот четвертый напечатал свою статью далеко не
133
одновременно с остальными. Он сделал это на 35 лет
раньше! И что самое удивительное, он не был про¬
фессиональным ученым. Он был монахом...
Многие, вероятно, догадались, что речь идет о Гре¬
горе Менделе. Когда генетику называли лженаукой,
то любили писать о том, что ее основы заложил
«австрийский монах Мендель» или даже «немецкий
поп Мендель». Теперь пишут о «чешском ученом Мен¬
деле». Как ни странно, и то и другое соответствует
истине. Иоганн Мендель (Грегором он стал после
пострижения) родился в чешской семье. Но ведь
Чехия входила в те времена в состав Австро-Венгер¬
ской империи Габсбургов. Он был прирожденным уче¬
ным, с детства хотел посвятить себя науке, много за¬
нимался и добился выдающихся успехов. Но (теперь
это может показаться странным) для Менделя един¬
ственный путь в науку лежал через монастырь.
Сын крестьянина, он не имел средств для завер¬
шения высшего образования. Став монахом, смог и
учиться, и учить, и заниматься научными исследова¬
ниями. Нельзя забывать, как стремительно разви¬
вается человеческое общество и как изменяется в нем
роль науки. Это сейчас, да и то далеко не во всех
странах, молодой человек, желающий посвятить себя
науке, может поступить в университет, потом в аспи¬
рантуру, и в течение всего этого времени государство
будет платить ему, чтобы он мог заниматься только
учебой.
А ведь были времена (правда, тогда и Мендель
еще не родился), когда «миряне» вообще не имели
права заниматься наукой. Для этого нужно было
стать монахом. Ведь и Ньютон был монахом. Но по¬
чему-то никогда не писали, что законы механики от¬
крыты «английским монахом». А вот про Грегора
Менделя пишут, как и про Бертольда Шварца — изо¬
бретателя пороха.
Итак, первый человек, пришедший к научным
представлениям о наследственности, был Грегор Мен¬
дель (в миру Ян, или, на немецкий манер, Иоганн).
Чех, родившийся в Австро-Венгрии. Ученый, работав¬
ший в монастыре. Видимо, он был гением, если, полу¬
134
чив довольно скромное образование и располагая
неважными условиями для работы, смог открыть за¬
коны наследственности, опередив свое время на
35 лет. Да, он был гением. Он пришел к своему откры¬
тию отнюдь не случайно, а методика его опытов и
анализ результатов настолько совершенны, что и те¬
перь, спустя столетие, их можно ставить в пример.
Мендель сеял на грядках в монастырском дворе
разные сорта гороха, скрещивал их и смотрел, как
выглядят гибридные потомки. Многие ставили похо¬
жие опыты и раньше, но никто не открыл законов на¬
следственности. В отличие от своих предшественников
Мендель изучал наследование не «общего облика»,
а отдельных признаков. Настолько простым это ка¬
жется теперь, и насколько необычным был такой под¬
ход сто лет назад. Для скрещиваний ученый брал
растения, отличающиеся только одним признаком:
формой горошины, ее цветом, длиной стебля, окрас¬
кой цветка...
Вторая особенность опытов Менделя состояла
в том, что он ставил количественные опыты, а не
ограничивался, как многие другие, рассмотрением по¬
томков одной пары растений. Например, скрещивая
растения с морщинистыми и с гладкими семенами, он
получил от 253 гибридов 7324 горошины и каждую
внимательно рассмотрел. И так было с каждым при¬
знаком, который изучался. Подобных опытов тогда
никто не ставил.
И трудолюбие Менделя было вознаграждено.
При исследовании столь обширного материала сразу
обнаружилась закономерность. Так, при скрещивании
растений с морщинистыми и гладкими семенами все
потомки дали гладкие семена. Уже это показывало,
что нет никакого смешения, а один признак явно до¬
минирует над другим. Если же гибриды первого по¬
коления скрещивались друг с другом, то во втором
поколении наблюдались и гладкие и морщинистые
семена, причем первых было втрое больше.
Такая же картина получалась и с другими парами
признаков: полное доминирование одного над дру¬
гим в первом поколении и расщепление признаков во
135
втором в соотношении 3:1. Эти опыты позволили
сформулировать два закона: закон доминирования
и закон расщепления. Эти законы, справедливые не
только для гороха, но и для всех живых существ на
нашей планете, теперь во всем мире называют зако¬
нами Менделя: первым и вторым. А всего законов
Менделя три.
Третий касается скрещиваний между формами, от-
136
личающимися более чем одной парой признаков. За¬
кон независимого расщепления (так его называют)
гласит, что отдельные признаки наследуются незави¬
симо друг от друга.
К таким выводам пришел Мендель в результате
своей многолетней почти каторжной работы. Ведь по¬
мощников у него не было. Даже грядки он вскапывал
собственными руками. К тем же выводам пришли три
других ученых спустя 35 лет. А потом десятки и сотни
ученых поставили опыты на разнообразнейших расте¬
ниях и животных, изучили наследование признаков
у человека и подтвердили универсальность «горохо¬
вых законов». Но не это самое главное.
САМОЕ ГЛАВНОЕ
Если бы Мендель только открыл законы Менделя,
и тогда его имя навсегда осталось бы в науке. Одна¬
ко он сделал гораздо больше. Он разработал гипоте¬
зу, которая объясняла, почему при скрещиваниях
признаки наследуются именно так, а не иначе. При¬
чем гипотеза оказалась совершенно правильной, хотя
Мендель пришел к ней в то время, когда живая клет¬
ка была почти не изучена. Ведь и открыли-то клетки
незадолго до этого.
Гипотеза Менделя сводилась к тому, что каждый
признак определяется специальным материальным
наследственным зачатком («фактором», как их на¬
звал сам Мендель) и что в каждой клетке находится
по два экземпляра факторов каждого сорта. При скре¬
щивании зародыш получает по одному фактору каж¬
дого сорта от отца и по одному от матери.
Эти простые предположения объясняли все резуль¬
таты, полученные Менделем в его многочисленных
опытах. Гипотеза, предложенная Менделем, оказа¬
лась справедливой, превратилась в теорию. Теперь
менделевские факторы называют генами (это имя
они получили в начале XX века), и ученые довольно
хорошо знают их строение и химический состав.
Человеку, незнакомому с историей науки, вероят¬
но, трудно себе представить совершенную удивитель¬
137
ность работы Менделя. Дело не только в том, что ге¬
ны— тончайшие структуры живой клетки, в которой
и гораздо более грубые детали не были еще известны,
но и в том, что Мендель применил в своей работе ма¬
тематический анализ — подход, совершенно неслыхан¬
ный для биологов прошлого века.
Не удивительно, что в 1865 году, когда Мендель
обнародовал свою работу, на нее никто не обратил
внимания и она пылилась на библиотечных полках
до конца века.
В последнее время популярны фантазии о «при¬
шельцах» с других планет или из других времен,
оставляющих какие-то следы. Чем работа Менделя
не тема для любителей таких фантазий? Ведь ничего
не стоит доказать, что без посторонней помощи подоб¬
ную работу в середине прошлого века по целому ряду
причин выполнить было невозможно.
Но гипотеза о «пришельцах» не нужна. Достаточ¬
но лишь верить в безграничную силу человеческого
разума и воздавать должное наиболее выдающимся
его носителям. Они этого заслужили.
АТОМЫ ЖИЗНИ
Знаете ли вы, что такое папиллярные линии? Эти
линии, покрывающие тончайшим узором подушечки
наших пальцев, у всех людей различны, что очень по¬
могает криминалистам. Расстояние между линиями
настолько мало, меньше половины миллиметра, что
они едва различимы невооруженным глазом.
Что живые организмы состоят из клеток, нет на¬
добности повторять, это все знают. Но мало кто, даже
из видевших клетки под микроскопом, представляет
себе, насколько они малы. Между двумя папиллярны¬
ми линиями умещается примерно от 20 до 50 клеток!
Причем клетки, покрывающие поверхность нашего те¬
ла, относятся к числу крупных.
Нам трудно осознать величину больших чисел.
Как часто мы говорим слово «миллион». А помните,
когда Остап Бендер получил, наконец, миллион руб¬
лей, к которому так стремился, то просто не смог его
истратить. Если увеличить в миллион раз человека,
138
то, распластавшись на земле, он протянется от Крыма
до берегов Финского залива! А миллиард — тысяча
миллионов...
И я боюсь, что если скажу: человеческий мозг со¬
стоит из 15 миллиардов клеток, мало кто сможет ясно
осознать, как это много или, с другой стороны, на¬
сколько мелки клетки. Должен признаться, что и я
вполне ясно, зрительно, не очень-то представляю эти
величины. Приходится сравнивать. Но и это не просто.
Можно сказать, что клеток в мозгу примерно раз
в пять больше, чем людей на Земле. Но вы представ¬
ляете себе население нашей планеты?
А понять, что клетки малы — очень важно. Пусть
даже останется не совсем ясным, насколько они ма¬
лы, достаточно помнить, что они очень-очень ма¬
лы, меньше всего того, с чем нам приходится иметь
дело.
Это нужно, чтобы представить себе всю тонкость
сложной клеточной организации. Организм человека
достаточно сложен. Во всяком случае, мы им очень
гордимся, считая почти верхом совершенства. Но ведь
человек, как любое другое живое существо, вырастает
из одной-единственной клетки — оплодотворенного
яйца. И все наследственные признаки организма, вся
информация о его строении, свойствах, развитии
заложена в этой клетке, точнее, в небольшой ее
части.
Живая клетка — мешочек, заполненный вязкой
жидкостью. В этой жидкости, протоплазме, плавают
мелкие частички — митохондрии и микросомы (в них-
то и происходит большая часть процессов, которые
называют обменом веществ). Среди них, окруженное
тончайшей оболочкой, находится ядро клетки, также
заполненное жидкостью, похожей на протоплазму.
А в этой жидкости, кариоплазме, плавают тончайшие
нити. Их называют хромосомами, и с ними нам час¬
тенько придется встречаться в дальнейшем.
Число хромосом в клетках разных видов организ¬
мов может быть очень различным. Так, в клетках ло¬
шадиной аскариды лишь по одной паре хромосом,
у растения Гаплопапус грацилис — две пары, а у не¬
139
которых птиц или бабочек число их может достигать
нескольких сотен. В клетках человека содержится по
23 пары хромосом.
Двадцать три пары, то есть сорок шесть штук.
Но их действительно 23 пары, потому что в каждой
клетке содержится по две хромосомы каждого сорта.
Не ассоциируется ли это с менделевскими гипотетиче¬
скими факторами (теперешними генами)? Пожалуй.
И это не случайно, хотя хромосомы и гены — далеко
не одно и то же.
Итак, каждая клетка содержит удвоенный набор
хромосом. Но это не совсем так, потому что есть од¬
но исключение из общего правила. Это исключение —
зародышевые клетки. Клетки размножаются путем
деления. Делению предшествует удвоение числа хро¬
мосом. Поэтому в каждой новой клетке оказывается
то же самое, всегда постоянное число хромосом.
Но при созревании половых клеток одно из делений
происходит довольно своеобразно, в результате чего
в зрелую клетку попадает только половинный, точ¬
нее — одиночный набор хромосом.
Оплодотворение, предпосылка для возникновения
нового организма, состоит в слиянии двух половых
клеток: мужской и женской. Поэтому в оплодотворен¬
ном яйце — зиготе, зачатке будущего организма, вос¬
станавливается нормальное, парное число хромосом.
Естественно, что один из членов пары всегда оказы¬
вается полученным от матери, другой — от отца.
И снова мы видим, что хромосомы ведут себя точно
так же, как гипотетические менделевские факторы
(гены).
Но, конечно, ставить знак равенства между гена¬
ми и хромосомами нельзя. Ген определяет один при¬
знак. У человека 23 пары хромосом. Но разве все
наши свойства можно свести к 23 признакам? Вот
если мы скажем, что все гены (а их несколько тысяч)
находятся в хромосомах, то будем гораздо ближе
к истине. Действительно, ген — это небольшой учас¬
ток хромосомы.
Клетки, мельчайшие частицы живого, атомы жиз¬
ни, хотя и состоят из многих миллиардов атомов, все
140
же очень малы. И тем не менее эта крупинка, этбт
микроскопический мешочек, наполненный вязкой жид¬
костью, — хранилище полной информации о наслед¬
ственных свойствах взрослого организма!
АТОМЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ
Только что мы говорили о малой величине живых
клеток. Но среди этих микроскопических пузырьков
встречаются и исключения. Например, иногда я на
завтрак съедаю две клетки и бываю сыт до обеда.
Вы, конечно, догадались: это яйцеклетки курицы, ку¬
риные яйца. Яйцеклетки, женские половые клетки, во¬
обще отличаются гигантскими размерами. Мужские
же клетки, сперматозоиды, наоборот, относятся к чис¬
лу самых мелких. У человека яйцо по сравнению с ку¬
риным невелико, оно составляет в поперечнике всего
лишь около десятой доли миллиметра. Однако по
своему объему превышает мужскую клетку в 80 тысяч
раз. У курицы это соотношение — около триллиона,
у страуса — еще больше...
Но как же согласовать такое несоответствие в раз¬
мерах с тем общеизвестным фактом, что потомки
в равной мере похожи на обоих родителей? Действи¬
тельно, если бы наследственными свойствами облада¬
ло все вещество клетки, то все люди и другие живот¬
ные практически были похожи только на своих ма¬
терей.
Если сравнивать объем не клеток, а клеточных
ядер, то разница между мужскими и женскими по¬
ловыми клетками окажется гораздо меньше. А вот
объем, занимаемый в этих клетках хромосомами,
в точности одинаков! И это обстоятельство (наряду
со многими другими) служит одним из веских дово¬
дов в пользу того, что гены, материальные носители
наследственности, находятся действительно в хромо¬
сомах.
Но что же представляют собой гены, эти удиви¬
тельные атомы наследственности?
В рассказах о приключениях Шерлока Холмса и
его многочисленных подражателей нас привлекает не
141
то, что злодея он находит. Ведь если бы он просто
застал виновного на месте преступления, результат
был бы тот же, но об этом не стоило бы писать. Нас
восхищает в этих рассказах то, что Холмс приходит
к правильным выводам на основании анализа косвен¬
ных улик, иногда даже очень косвенных.
Это же влечет многих людей в науку. У кого из
нас в детстве не вызывал зависти и восторга рассказ
о том, что Леверрье открыл Нептун, не глядя в теле¬
142
скоп, сидя в своем кабинете? И не только открыл но¬
вую планету, но и точно указал место на небосводе,
где ее следует искать.
История изучения гена полна подобных подвигов.
Так, американский биолог Томас Гент Морган вместе
со своими немногочисленными сотрудниками, не видя
генов, не зная, что они представляют собой с химиче¬
ской точки зрения, смог сказать, как именно располо¬
жены они в хромосомах, где именно находится оп¬
ределенный ген, ответственный, например, за цвет те¬
ла или форму глаз.
КРЫЛАТАЯ «МОРСКАЯ СВИНКА»
«Когда мы раскупорили одну из бутылок, то в пер¬
вом стакане обнаружили трех утонувших мух, — так
начал свой рассказ Вениамин Франклин, известный
ученый и политический деятель. — Я когда-то слышал
о том, что утонувшие мухи оживают под лучами солн¬
ца, и потому предложил поставить с ними опыт. Мы
выставили их на солнце, на том же ситечке, с по¬
мощью которого выловили их из стакана, и стали на¬
блюдать. Меньше чем через три часа две из них стали
постепенно возвращаться к жизни».
Мухи, о которых шла речь, вне всякого сомнения,
те самые мушки, которые способствуют превращению
виноградного сока в вино, занося в него винные дрож¬
жи. Правда, та же мушка и портит вино, помогая
ему превратиться в уксус. Ее именуют плодовой, или
уксусной. А научное название этой мушки — дрозо¬
фила, что по-гречески означает «любящая росу».
Так, еще в позапрошлом веке дрозофила была
впервые использована в качестве «морской свинки» —
объекта для проведения биологических опытов. В на¬
чале этого века Томас Гент Морган избрал дрозофи¬
лу в качестве объекта для генетических исследова¬
ний, причем выбор оказался исключительно удачным.
Морган начал ставить на ней генетические опыты
около 1910 года, и до сих пор дрозофила остается
одной из любимейших «морских свинок» генетиков.
Почему? Эта мушка мала, но не слишком мала, что¬
143
бы ее нужно было рассматривать в микроскоп,—
достаточно простой лупы. Она неприхотлива, легко
размножается в лаборатории. Но самое ценное —
скорость размножения. Поколения у дрозофилы могут
чередоваться каждые две недели, а одна пара мух
дает по нескольку сотен потомков. Конечно, на таком
объекте можно быстро получить очень большой мате¬
риал. А объем материала — это точность выводов.
Морган делал в общем то же, что и Мендель;
ставил скрещивания и исследовал гибридное потом¬
ство. Но если Менделя интересовали наиболее общие
законы, то Морган искал отклонений от них. Стоит
заметить, что Морган, ставший уже известным уче¬
ным к тому времени, когда заинтересовался генети¬
кой, вначале был ее недоброжелателем. Он не разде¬
лял восторга окружавшей его молодежи в связи с пе*
реоткрытием законов Менделя. И опыты начал
в какой-то мере для того, чтобы опровергнуть эти
законы.
Но он был хорошим экспериментатором и честным
ученым. В результате своих работ он не только убе¬
дился в полной правоте Менделя, но, кроме того, смог
сделать и значительный шаг вперед. Этот шаг — со¬
здание хромосомной теории наследственности.
Морган вместе со своими талантливыми сотрудни¬
ками— Меллером, Стертевантом и Бриджесом дока¬
зали, что гены действительно находятся в хромосо¬
мах. Мало того: они выяснили, что гены в хромосо¬
мах расположены линейно, то есть следуют один за
другим. Иногда хромосому предлагают рассматривать
как бусы: нить, на которую нанизаны шарики. Каж¬
дый шарик — ген. Это, конечно, не совсем точно, но
не так уж далеко от истины.
Но и этого мало. «Четыре разбойника», как назва¬
ли генетики Моргана и его друзей, продолжая опыты
с дрозофилой, смогли разработать методы нахожде¬
ния тех точек, где расположены определенные гены.
Например, ген, ответственный за цвет глаз, находит¬
ся на самом конце первой хромосомы дрозофилы. Не¬
подалеку от него — ген, ведающий окраской тела,
а ген, контролирующий форму глаз, — почти что на
144
противоположном конце. Ген, от которого зависит нор¬
мальное образование поперечной жилки на крыльях,
находится в маленькой, еле заметной в сильный мик¬
роскоп четвертой хромосоме. И так далее. Ученые
локализировали сотни генов плодовой мушки. Излиш¬
не говорить, что те же методы применимы и к другим
организмам.
Итак, исследователи научились находить то место,
где расположен любой заинтересовавший их ген. Но в
те времена никто не видел гена, никто ничего не знал
о его физической и химической природе. Подобно то¬
му как Леверрье, не видя Нептуна, определил, где
он должен располагаться на небосводе, так и Морган,
не видя генов, точно указывал их место в хромосомах.
И заметим, совершенно правильно.
ВЫ ПРИСУТСТВУЕТЕ ПРИ ОТКРЫТИИ
Следующая задача, вставшая перед учеными: на¬
учиться изменять гены. Хотя это долго не удавалось,
особых оснований считать гены неизменными не бы¬
ло. Большинство генов известны в нескольких разно¬
видностях. И у растений гороха, которые скрещивал
Мендель, гены несколько различались: у одного рас¬
тения ген обусловливал гладкую поверхность семян,
у другого — он же — морщинистую. Наследственные
изменения генов, или, как их называют, мутации, широ¬
ко распространены в природе. Время от времени они
возникают у всех живых организмов без каких-либо
внешних воздействий. Но хотя появляются они и край¬
не редко, значение их велико. Если бы не существова¬
ло естественных мутаций, не было бы и генетики —
науки о наследственности. Все представители одного
вида походили бы друг на друга больше, чем близне¬
цы. А не было бы различий, нечего и сравнивать. Ес¬
ли бы не было хмутаций, не существовало бы и
высоко развитой жизни на нашей планете, так как
именно мутации дают материал для эволюции орга¬
низмов.
И вот, наконец, в 1927 году ученый мир узнал, что
мутации можно вызывать и искусственно. Однако те¬
145
перь, когда пишут об открытии действия ионизирую¬
щих лучей на наследственность, упоминают, что на
два года раньше то же открытие сделали двое ленин¬
градских ученых — Георгий Адамович Надсон и Гри¬
горий Семенович Филиппов. В 1925 году они, как из¬
вестно, опубликовали первые работы о возникнове¬
нии наследственных изменений у дрожжей под влия¬
нием излучений радия.
Перед тем как начать писать эту главу, я решил
просмотреть статьи Надсона. Вот самая старая из его
радиобиологических работ, «О действии радия на
дрожжевые грибы в связи с общей проблемой влия¬
ния радия на живое вещество». Она напечатана в са¬
мом первом номере журнала «Вестник рентгенологии
и радиологии», основанного Неменовым. На журнале
дата: 1920. Статья занимает почти сто страниц боль¬
шого формата. Много места уделено подробнейшему
обзору литературы, которая теперь безнадежно уста¬
рела. Говорится и об опытах по радиобиологии дрож¬
жей, начатых Надсоном и его сотрудниками. Должен
сознаться, раньше я эту статью не читал. Зачем? Ведь
существуют более лаконичные последующие публика¬
ции того же автора, основанные на большем матери¬
але. Впрочем, статью, видно, почти никто вниматель¬
но не читал. Сейчас мне это совершенно ясно.
На странице 122 черным по белому написано: «По¬
лученный от радия импульс может передаваться клет¬
кой наследственно (это выделено и в журнале. —
Н. Л.). Иногда клетка, непосредственно радиирован-
ная, не обнаруживает никаких заметных изменений,
которые выявляются лишь у ее потомков», Это опуб¬
ликовано в 1920 году, в самом первом номере жур¬
нала. Но чтобы напечатать статью, ее нужно сначала
написать, а чтобы написать статью, провести опыты.
Совершенно ясно, что опыты были поставлены не поз¬
же чем в 1918—1919 годах.
Выходит, Надсон опередил американских ученых
не на два года, как обычно считают, а почти на целое
десятилетие! Почему же честь открытия обычно при¬
писывают Меллеру, почему именно он, а не кто-нибудь
другой стал лауреатом Нобелевской премии за откры¬
146
тие действия ионизирующих излучений на наследст¬
венность?
В том, что открытие было сделано раньше 1920 го¬
да, а первая специальная статья по этому поводу вы¬
шла в свет в 1925 году, нет ничего удивительного.
Низшие грибы, в частности дрожжи, относятся к чис¬
лу трудных объектов для генетического исследования.
Даже сейчас с ними еще не все ясно. А в начале
20-х годов ясности было гораздо меньше. Правда,
Надсон был одним из крупнейших в мире специалис¬
тов по дрожжам, именно это и позволило ему прове¬
сти такие опыты.
Самым главным в этих опытах было доказать, что
наблюдаемые изменения наследственны. Дрожжевые
клетки обычно размножаются бесполым способом —
простым делением. При этом даже ненаследственное
изменение может наблюдаться в обеих дочерних клет¬
ках. Правда, по мере деления клеток ненаследствен¬
ное изменение будет «разбавляться» и постепенно сой¬
дет на нет. Поэтому в опытах с дрожжами требова¬
лось наблюдать изменения в течение многих поколе¬
ний, для чего нужно больше времени. И в опытах
Надсона некоторые изменения прослеживались в те¬
чение более чем сотни поколений.
Но, несмотря на это, полной уверенности, что здесь
действительно произошли настоящие изменения гене¬
тического аппарата, быть не могло. Нужны дополни¬
тельные сложные исследования. Надсон осторожен
и не спешит с публикацией. Даже когда он стал печа¬
тать статьи об облучении дрожжей, то предпочитал
называть наблюдаемые изменения не мутациями, как
принято называть наследственные изменения, а «ра¬
диорасами».
Большая часть экспериментов велась молодым со¬
трудником Надсона — Григорием Филипповым. Рабо¬
ты, как правило, публиковались совместно. После вы¬
хода в свет первой работы стало ясно, что Надсон
и Филиппов открыли широкое наступление. Они ста¬
вили опыты с разными группами дрожжей и с плес¬
невыми грибками, работали с радием и рентгеновыми
лучами, исследовали не только внешние, но и биохи¬
147
мические признаки, имея в виду возможное практи¬
ческое использование «радиорас»...
Увы, этим опытам не суждено было завершиться.
Филиппов умер от туберкулеза в 1933 году, в возрасте
35 лет. Ненадолго пережил его учитель. Он погиб во
второй половине 30-х годов.
Меллер для своих опытов избрал плодовую муш¬
ку— дрозофилу, бывшую в те годы самым удобным,
самым изученным генетическим объектом. К тому же
к середине 20-х годов уже существовало большое
число специальных культур для быстрого, простого
и вполне однозначного обнаружения разных типов на¬
следственных изменений. Большой популярностью
пользуется, например, культура «Си-Эль-Би», которую
применяют, когда надо выявить так называемые ре¬
цессивные леталии (то есть мутации, вызывающие ги¬
бель организмов, но при возникновении находящиеся
в скрытом состоянии). С помощью этой культуры
можно обнаруживать изменение не какого-нибудь од¬
ного, а всех генов, находящихся в так называемой по¬
ловой хромосоме, что составляет около 20 процентов
генов дрозофилы.
И методика работы с культурой «Си-Эль-Би»
предельно проста. Исследуемых самцов скрещивают
с самками из этой культуры и смотрят, есть ли во
втором поколении самцы. Если у «дедушки» в со¬
ответствующей хромосоме была мутация, то при
таком скрещивании наблюдаются только «внучки» и
ни одного «внука». Не правда ли, просто? Мало
того, такие эксперименты в отличие, например,
от опытов с дрожжами совершенно ясно говорят о
том, что в хромосоме произошло наследственное из¬
менение.
Герман Меллер применил именно культуру «Си-
Эль-Би» (кстати, он же и был ее автором). Не прихо¬
дится удивляться, что хотя он начал опыты значитель¬
но позже Надсона и Филиппова, но довел их до побед¬
ного конца раньше. Ведь даже сам Надсон не был
вполне уверен, что у него получались истинные на¬
следственные изменения. А данные Меллера не остав¬
ляли в этом никакого сомнения.
148
ГЕННЫЕ, ХРОМОСОМНЫЕ И ГЕНОМНЫЕ
Мутации бывают разные. Все они изменяют на¬
следственность, но в их основе лежат разные измене¬
ния хромосом. Во-первых, может измениться число
хромосом. В нормальных клетках по две хро¬
мосомы каждого сорта. Но хромосомный набор мо¬
жет удвоиться, и в клетке окажется по четыре хромо¬
сомы каждого сорта. Такие случаи бывают. Организ¬
мы, содержащие увеличенное число хромосомных на¬
боров, называют полиплоидами. Они вполне жизне¬
способны, более того —полиплоиды обычно развиты
лучше нормальных форм, обладают повышенной про¬
дуктивностью. Ясно, что они могут иметь важное
хозяйственное значение. И многие селекционеры зани¬
маются искусственным получением полиплоидов
у сельскохозяйственных растений.
Бывают и другие случаи, когда большинство хро¬
мосом содержатся в клетках в нормальном двойном
числе, а одна какая-нибудь в ненормальном, скажем,
в единичном или тройном. Такие организмы называ¬
ют анеуплоидами, и они в отличие от полиплоидов,
как правило, характеризуются теми или иными дефек¬
тами. Полиплоиды и анеуплоиды объединяют под об¬
щим названием «геномные мутации».
Второй тип мутаций носит название хромосомных.
О них говорят, когда количество хромосомного мате¬
риала остается прежним, но меняется его расположе¬
ние. Возможностей здесь много: две хромосомы обме¬
няются своими частями, внутри хромосомы какой-то
участок перевернется на 180 градусов, бывают и го¬
раздо более сложные перестройки хромосом. Но чаще
всего наблюдается их фрагментация: хромосома рас¬
падается на две или большее число частей.
Наконец, бывают случаи, когда микроскоп не об¬
наруживает в клетках никаких изменений хромосом¬
ного набора, но наследственное изменение тем не ме¬
нее произошло и проявляет себя. Например, в потом¬
стве нормальных красноглазых дрозофил появляется
муха с белыми глазами. Это не просто уродство, по¬
тому что потомки такой мухи также белоглазые. Из-
149
менение налицо, однако микроскоп ничего не обнару¬
живает. Следовательно, заключили генетики, в основе
мутации лежит внутреннее изменение самого гена,
и назвали это явление генными мутациями. И оказа¬
лись правы. В настоящее время научились исследо¬
вать тонкую химическую структуру гена, и выясни¬
лось, что генные мутации сопровождаются небольши¬
ми изменениями в химическом строении отдельных ге¬
нов. Понятно, что под микроскопом этого не заме¬
тишь.
Итак, мутации делятся на генные, хромосомные
и геномные. Все эти типы встречаются в природе и
возникают (хотя и крайне редко!) в лабораторных
условиях, без всякого вмешательства человека.
Когда ученые узнали, что после облучения наблю¬
дается большое число мутаций, многие стали гово¬
рить, что радиация просто-напросто ускоряет естест¬
венный мутационный процесс. Однако это не так. Если
бы речь шла лишь об ускорении., то число мутаций
всех типов должно было бы возрастать одинаково.
Но уже Меллер обнаружил, что под воздействием про¬
никающих лучей особенно увеличивается число хро¬
мосомных мутаций, как раз того типа, который в при¬
роде встречается особенно редко. Отсюда следует, что
радиация не просто ускоряет возникновение мутаций,
а способна их вызывать.
Теперь известно, что на образование геномных му¬
таций облучение влияет слабо. Что же касается ген¬
ных и хромосомных мутаций, то они появляются в
большом числе. И особенность действия лучей не
сводится только к тому, что они вызывают большее
число хромосомных мутаций по сравнению с генны¬
ми. Если мы сравним «спектр» генных мутаций, воз¬
никающих самопроизвольно (как говорят генетики —
спонтанно) и под влиянием радиации, то заметим
большую разницу. Генные мутации бывают разными.
Некоторые вызывают гибель будущего организма
(летальные мутации), другие понижают жизнеспособ¬
ность, что может сопровождаться или не сопровож¬
даться внешними изменениями (мутации жизнеспособ¬
ности), наконец, могут только меняться внешние при¬
150
знаки. Очень существенно, что под влиянием облуче¬
ния особенно велик процент летальных мутаций: он
гораздо выше, чем среди мутаций, возникающих спон¬
танно.
Мы гордимся тем, что действие ионизирующих
излучений на наследственность впервые открыто на¬
шими соотечественниками Георгием Надсоном и Гри¬
горием Филипповым. Их приоритет бесспорен. Но не
приходится удивляться, что «отцом» радиационной
генетики стал не Надсон, а Меллер. Это связано с тре¬
мя причинами.
Во-первых, Меллер избрал особенно удобный гене¬
тический объект — дрозофилу, — на котором можно
быстро получать вполне однозначные результаты. Что
же касается главного объекта Надсона и Филиппо¬
ва— дрожжей, то он как раз относится к числу наи¬
более трудных. Заранее можно сказать, что десятки
генетиков возьмутся продолжать работы Меллера,
в то время как генетические опыты с дрожжами тогда
мало кого могли вдохновить.
Во-вторых, Надсон и Филиппов успели только на¬
чать свои исследования. Смерть обоих ученых не дала
возможности довести их до конца. А Меллер до сих
пор жив и продолжает заниматься радиационной ге¬
нетикой.
В-третьих, и это тоже имеет известное значение,
Надсон и Филиппов публиковали большинство своих
работ на русском языке, который был доступен лишь
небольшому числу их коллег. А Меллер печатал почти
все свои статьи на английском языке, который наи¬
более распространен в научном мире.
Можно, конечно, досадовать, что, хотя приоритет
открытия принадлежит русским, Нобелевская премия
за открытие и изучение мутагенного действия радиа¬
ции присуждена американцу Меллеру. Однако и Мел¬
лер получил эту премию вполне заслуженно.
НУ И ЧТО!
А много ли мутаций возникает под влиянием облу¬
чения? В первой работе Меллера ответа на этот во¬
151
прос не было. Он не измерял величину дозы, и в его
статье указана только продолжительность облучения
в минутах. Однако в большинстве последующих работ
(в том числе, конечно, и в работах самого Меллера)
производится точное измерение доз.
Возьмем какую-нибудь из работ с дрозофилой (все
равно какую, так как разные авторы получают очень
близкие результаты). Мы увидим, что после облуче¬
ния дозой 1000 рентген около трех процентов мух име¬
ют в Х-хромосоме мутации. Х-хромосома составляет
пятую часть хромосомного материала, следовательно,
мутации будут наблюдаться приблизительно у 15 про¬
центов потомков. Речь идет здесь о рецессивных лета-
лях— наиболее распространенном классе мутаций из
тех, которые можно обнаруживать с помощью про¬
стых генетических методов.
Ведь это не так много! Для человека, например,
доза 1000 рентген — абсолютно смертельна, так не все
ли равно, что при этом произойдет с хромосомами?!
При меньших дозах мутаций соответственно меньше.
Их число возрастает с дозой линейно. Значит, при до¬
зе 100 рентген будет около полутора процентов мута¬
ций. Стоит ли с этим считаться? А при больших дозах
возникает временная стерильность; к тому моменту,
как плодовитость восстановится, «испорченных» хро¬
мосом в клетках почти не останется...
После подобных рассуждений возникает роковой
вопрос: ну и что? Что из того, что радиация влияет
на наследственность? Так ли это важно для челове¬
ка? Так ли это существенно в общей картине лучево¬
го поражения? Может показаться, что все это почти
никакого значения иметь не может. Однако такой от¬
вет— грубейшая ошибка!
Если вероятность, что у кого-то родится ребенок
с наследственным дефектом, да к тому же в скрытой
форме, равна одной сотой, это, как может показатсья,
не так уж важно. Ведь дозы облучения, которые да¬
ют такую вероятность, получают на нашей планете
единицы.
Конечно, радиация — далеко не единственная при¬
чина наследственных аномалий. Без всяких атомных
152
испытаний каждый год на нашей планете рождается
около 1 миллиона 500 тысяч детей с тяжелыми на¬
следственными недугами. 15 тысяч — всего лишь один
процент от этой цифры. К результатам таких расче¬
тов можно при желании относиться по-разному. Но со¬
вершенно ясно, что ничего хорошего в действии ради¬
ации на потомство нет и что даже небольшое повы¬
шение радиоактивного фона на нашей планете, кото¬
рое уже существует, оказывается с этой точки зрения
вредным.
Но вредное действие радиации на наследствен¬
ность касается далеко не только грядущих поколений.
Наследственность — это не просто передача признаков
и свойств от одного индивидуума к другому. Это так¬
же передача тех или иных особенностей от клетки
к клетке. Ведь в основе явлений наследственности
среди организмов лежит клеточная наследственность.
Под действием радиации больше всего возникает
хромосомных мутаций, а среди них наиболее часто
встречается фрагментация («поломка») хромосом.
Эти поломки, как правило, приводят к гибели клеток.
Но ведь причиной лучевой болезни является пораже¬
ние различных органов и систем (кишечник, крове¬
творные органы и так далее), а оно связано с ги¬
белью клеток. Конечно, гибель клеток (не единствен¬
ная причина лучевой болезни. Так, поражение цент¬
ральной нервной системы, вызывающее «смерть под
лучом» при воздействии очень высокими дозами, вряд
ли можно связать с гибелью клеток. Но, так или ина¬
че, гибель клеток играет при острой лучевой болезни
исключительно важную роль. А основная причина
гибели облученных клеток (хотя тоже не единствен¬
ная) — хромосомные мутации.
А как обстоит дело с отдаленными последствиями
облучения? Самое серьезное из них — лучевой рак.
А что такое рак вообще? Заболевание, при котором
клетки начинают бесконтрольно делиться, передавая
это свойство дочерним клеткам. Что же это, как не
наследственное изменение? Следовательно, и лучевой
рак—тоже результат действия радиации на наслед¬
ственные свойства клеток.
153
Причины других отдаленных последствий облуче¬
ния, таких, как преждевременное старение, худшая
приспособляемость к окружающим условиям, до не¬
давнего времени казались менее понятными. Однако
и здесь, как выясняется, генетическим повреждениям
принадлежит ведущая роль.
Это может показаться на первый взгляд странным.
Ведь мы знаем, что вредная мутация чаще всего либо
приводит к гибели ту клетку, в которой возникла, ли¬
бо находится в скрытом состоянии, ничем себя не
проявляя. Такие скрытые мутации (генетик выразил¬
ся бы более точно, но совсем непонятно: «гетерозигот¬
ные рецессивные летали») проявляются только в ре¬
зультате скрещиваний, когда две одинаковые мута¬
ции встречаются вместе. Но так ли это? Может быть,
мутации, которые называют скрытыми, в действитель¬
ности как-то действуют на организм?
Самуил Наумович Александров, известный радио¬
биолог, занимающийся вопросами отдаленной луче¬
вой патологии и работающий, кстати, в том же инсти¬
туте, где Надсон и Филиппов сделали свое историче¬
ское открытие, получил недавно поистине удивитель¬
ные результаты. Он изучал способность клеток к све¬
чению под действием ультрафиолетовых лучей. Нор¬
мальные клетки светятся, но если их предварительно
облучить ионизирующими лучами, начинают светить¬
ся сильнее. Впрочем, удивительно не это. Способность
сильнее светиться передается облученными клетками
по наследству. Значит, она связана с возникновением
рецессивных мутаций, которые, как думали, находясь
в скрытой форме, не влияют на свойства клеток.
А раз меняется способность клеток к свечению,
может быть, меняются и другие ее свойства, незамет¬
ные на первый взгляд? Ставятся дальнейшие опыты,
и выясняется, что и преждевременное старение и по¬
ниженная приспособляемость организмов в первую
очередь обусловлены рецессивными мутациями, нахо¬
дящимися в скрытой форме.
К этому нужно еще добавить, что генетические
действия радиации играют особенно важную роль при
низких дозах облучения. Для всех остальных биоло¬
154
гических эффектов радиации есть порог: существует
доза облучения, ниже которой нет вообще никакого
эффекта. А для генетических эффектов порога не су¬
ществует. Любая, самая малая доза способна изме¬
нить хромосомы. Правда, при низких дозах вероят¬
ность такого изменения очень мала. Но если это не¬
существенно для любого отдельного человека, то
очень важно для человечества в целом.
Итак, действие радиации на хромосомы играет
очень важную роль:
во-первых, при острой лучевой болезни;
во-вторых, при отдаленных лучевых поражениях;
и в-третьих, при облучении очень малыми дозами,
где все прочие эффекты оказываются несуществен¬
ными.
Это все относится к организмам, которые были не¬
посредственно облучены. А для потомства роль по¬
вреждения наследственности очевидна.
ПРЯМОЛИНЕЙНОСТЬ
Что стоит в центре любой экспериментальной науч¬
ной работы? По моему, рисование кривых линий. Опы¬
ты ставят, чтобы найти закономерность, которая изо¬
бражается какой-нибудь кривой. А анализ получен¬
ных результатов сводится к тому, чтобы объяснить,
почему кривая пошла не так, а эдак.
Кривые, получаемые в опытах, не слишком разно¬
образны: прямая линия (мы ее тоже называем кри¬
вой, правда, прямолинейная кривая — бессмыслица,
но мы как-то привыкли к этому); кривая, загнутая
вверх; кривая, загнутая вниз; эс-образная кривая (то
есть в виде латинской буквы «5»), кривая с максиму¬
мом, которая сначала идет вверх, а потом загибается
вниз. Вот, пожалуй, и все. Встречаются, конечно, и бо¬
лее хитрые кривые, но с ними ученые стараются мень¬
ше иметь дела: слишком это сложно. И когда полу¬
чают такую сложную кривую, то или из нее делают
целую науку, либо просто приводят без всяких ком¬
ментариев.
Сколько я типов кривых перечислил? Пять. Как
155
будто маловато. И человек, который никогда не имел
дела с экспериментальными кривыми, может поду¬
мать, что, во-первых, это, должно быть, очень скучное
и однообразное занятие, а во-вторых, что в этих пяти
типах кривых разобраться очень просто. Однако про¬
стота и однообразие только кажущиеся. Можно всю
жизнь прожить, получая и анализируя кривые, и счи¬
тать это самым увлекательным делом. А любая новая
зависимость, даже и самая простая — прямая линия,—
заставляет поломать голову, но она же часто щедро
вознаграждает за вложенный в нее труд.
При изучении мутаций самый главный вопрос —
тоже получение кривых и их объяснение. Начнем
с генных мутаций.
Главный результат сводится к тому, что зависи¬
мость числа мутаций от дозы выражается самой про¬
стой из возможных зависимостей — прямой линией.
Прямая линия получается всегда: при действии рент¬
геновыми лучами и нейтронами; при облучении, закан¬
чивающемся за несколько секунд, и при растягивании
его на несколько дней, при высокой и низкой темпера¬
туре, в опытах на излюбленной генетиками дрозофиле
и на любых других организмах.
Но мало того, что почти все опыты дают прямые
линии. Ведь и прямые линии могут идти по-разному,
иметь разный наклон. Однако если поставить опыты
по облучению дрозофил разными дозами рентгеновых,
бета- и гамма-лучей разной жесткости, то для зави¬
симости числа мутаций от дозы вовсе не получится
пучка прямых линий, расходящихся веером. Нет, все
экспериментальные точки (разумеется, в пределах
точности опыта) лягут на одну прямую. Единствен¬
ное серьезное исключение — быстрые нейтроны. До¬
военные опыты показывают, что нейтроны менее эф¬
фективны, чем другие виды лучей. После войны неко¬
торые авторы получили прямо противоположные ре¬
зультаты: нейтроны в несколько раз более эффектив¬
ны. Теперь же пришли к выводу, что нейтроны ока¬
зывают ненамного больший эффект, чем рентгеновы
лучи. В чем тут дело? Ни нейтроны, ни мухи не могли
за это время стать другими. Генетики ставили опыты
156
совершенно одинако¬
во... Дело в физи¬
ках. Дозиметрия
нейтронов дело не
простое. Нетруд¬
но подсчитать,
сколько нейтронов
«попало» в облучае¬
мый объект. Но ведь
для биологического
эффекта важна
энергия, которая по¬
глотилась живыми
клетками. А погло¬
щенную энергию оп¬
ределить было не¬
легко.
Из этих простых
фактов можно сде¬
лать важные выво¬
ды. Прямолинейная
зависимость эффек¬
та от дозы говорит
о том, что возник¬
новение генной му¬
тации — реакция
одного попадания,
другими словами,
для возникновения
мутации необходи¬
мо и достаточно,
чтобы через хромосому прошла всего одна ионизирую¬
щая частица.
Но проход частицы может оставить в хромосоме
разную энергию. Какая же энергия необходима для
возникновения мутации? Если бы для этого нужна
была большая энергия, больше энергии одной иони¬
зации, то редко ионизирующие (жесткие) лучи не
при всяком проходе оставляли бы нужную энергию
и потому должны были быть менее эффективными.
Однако в опытах такого не наблюдается. Следова-
157
тельно, для возникновения мутации достаточно энер¬
гии одной ионизации.
Итак, наследственное изменение, генная мутация,
вызывается всего лишь одной ионизацией. А много ли
может сделать одна ионизация? Не так много: произ¬
вести одно изменение в одной какой-нибудь молекуле.
То есть может либо отщепиться, либо присоединиться,
либо измениться какая-нибудь химическая группа.
Значит, мутация — не что иное, как небольшое хими¬
ческое изменение внутри гена. Такой вывод и как раз
на основе анализа результатов опытов по вызыванию
мутаций облучением смогли сделать уже в 1935 году
Николай Владимирович Тимофеев-Ресовский, Карл
Гюнтер Циммер и Макс Дельбрюк. Недавно
с помощью более прямых методов молекулярной гене¬
тики удалось подтвердить правильность этого вывода.
ПОЛОМАННЫЕ ХРОМОСОМЫ
Многие слышали древнюю притчу о группе сле¬
пых, захотевших узнать, что такое слон. Пощупав его,
один сказал: это колонна; другой: змея; третий: гора.
Ясно, что один ощупывал ногу, другой — хобот, тре¬
тий— туловище. Нечто подобное произошло в первые
годы с исследованием хромосомных мутаций, вызы¬
ваемых облучением.
За дело взялись две группы ученых. Прежде всего
те же дрозофильные генетики. Они обнаруживали
хромосомные мутации в опытах по скрещиванию.
По распределению признаков среди потомства делали
вывод о том, что произошла либо транслокация (об¬
мен частями между двумя хромосомами), либо инвер¬
сия (внутренний участок хромосомы перевернулся на
180 градусов), либо делеция (небольшой участок во¬
обще выпал и потерялся), либо еще какое-нибудь бо¬
лее сложное изменение. Во всех случаях речь шла
об обменах частями между хромосомами или внутри
хромосом.
Но ведь что-то очень похожее было знакомо гене¬
тикам давным-давно. Созревание зародышевых кле¬
ток сопровождается процессом, который называют
158
кроссинговер, или перекрест хромосом. Хромосомы
каждой пары сближаются, приходят в тесный контакт
и обмениваются частями. Внешне хромосомы выгля¬
дят так же, как и до кроссинговера, но произошла
перекомбинация отцовских и материнских генов. Это
один из способов, с помощью которых природа увели¬
чивает наследственное разнообразие живых организ¬
мов. Кстати сказать, именно кроссинговер помог «че¬
тырем разбойникам» определять расположение генов
в хромосомах.
Хромосомные перестройки напоминали результат
кроссинговера с той только разницей, что обмен про¬
исходит не в гомологичных точках хромосом. Это по¬
зволило профессору А. С. Серебровскому предложить
контактную, или кроссинговерную, гипотезу, которая
была им детально разработана совместно с молодым
в ту пору генетиком, ныне академиком Николаем
Петровичем Дубининым. Согласно этой гипотезе, хро¬
мосомы под влиянием облучения приходят в контакт,
как бы слипаются, а потом разъединяются, причем
части их оказываются соединенными иначе, чем в ис¬
ходных хромосомах.
Хромосомные мутации заинтересовали не только
генетиков, но и цитологов. Они в отличие от генетиков
не пользовались скрещиваниями, позволяющими на¬
блюдать только отдаленный результат облучения,
а изучали сами облученные клетки. При этом броса¬
лось в глаза, что наиболее частое изменение, наблю¬
дающееся после облучения, — фрагментация хромо¬
сом. Отдельные хромосомы оказываются разломанны¬
ми на две или большее число частей. Кроме того,
встречались и перестройки, описанные генетиками, но
их было значительно меньше. Исходя из этого, Миха¬
ил Сергеевич Навашин предложил фрагментационную
гипотезу, согласно которой хромосомы под действием
облучения ломаются, а получившиеся фрагменты мо¬
гут соединиться друг с другом неправильно. Генетики
и цитологи наблюдали две разные стороны медали и
соответственно предложили разные гипотезы.
Но кто прав? Долгое время шли споры между
сторонниками обеих гипотез, и мир был внесен только
159
тогда, когда, наконец, получили точные кривые зави¬
симости эффекта от дозы. Опыты были проведены
разными авторами и на разных объектах. Николай
Петрович Дубинин в Москве облучал дрозофил, то
же самое делал в Германии Ганс Бауэр, а в США
Карл Сакс облучал растение традесканцию. Результа¬
ты оказались похожими и сводились к тому, что число
фрагментов растет с дозой линейно (так же, как и
число генных мутаций), а число перестроек увеличи-
160
вается пропорционально квадрату дозы. Отсюда сле¬
довал вывод, что первично возникают фрагменты,
а перестройки — результат нескольких (по крайней
мере двух) элементарных событий. Фрагментационная
гипотеза взяла верх.
Итак, поломки хромосом, подобно генным мутаци¬
ям, дают для зависимости эффекта от дозы прямые
линии. Но на этом сходство кончается. Если выход
генных мутаций почти не зависит от жесткости лучей,
то с хромосомными мутациями наблюдается вполне
четкая зависимость: жесткие лучи оказываются ме¬
нее эффективными. Чем более густую ионизацию
вдоль своего пути создают частицы, тем при той же
общей дозе больше получается хромосомных мута¬
ций. Значит, чтобы поломать хромосому, недостаточ¬
но одной ионизации и нужна большая энергия.
Этим вопросом подробно занимался английский
ученый Ли. Поставив совместно с ботаником Кечесай-
дом и с генетиком Тодеем ряд специальных опытов
и проанализировав полученные результаты математи¬
чески, Ли пришел к выводу: чтобы разломать хромо¬
сому, проходящая через нее частица должна оставить
в ней около 15 ионизаций.
Таким образом, к середине 40-х годов вопрос о ме¬
ханизме образования как генных, так и хромосомных
мутаций прояснился. Правда, что представляет собой
с физико-химической точки зрения разлом хромосо¬
мы, или генная мутация, оставалось неизвестным.
Впрочем, подобный вопрос и ставить-то в те време¬
на нельзя было. Как можно говорить о химической
природе мутаций, когда неизвестна химическая при¬
рода гена? Как можно говорить о природе хромосом¬
ного разрыва, когда неизвестно, как построена хро¬
мосома?
Только в наши дни, после рождения новой науки —
молекулярной биологии, радиационная генетика на¬
чинает искать ответы на эти вопросы.
ВОЛШЕБНЫЕ ЛЕКАРСТВА
Кончиком пальца Маргарита выложила
небольшой мазочек крема на ладонь,
причем сильнее запахло болотными
травами и лесом, и затем ладонью
начала втирать крем в лоб и щеки...
Брови сгустились и ровными черными
дугами легли над зазеленевшими гла¬
зами. Тонкая вертикальная морщинка,
перерезавшая переносицу, появившаяся
тогда, в октябре, когда пропал мастер,
бесследно исчезла.
М. Булгаков, «Мастер и Маргарита»
СОЛНЦА
ВАН-ГОГА
Страшные черные птицы кружат над желтым по¬
лем, на краю поля стоят зловещие черные кипарисы,
а над всем вращаются безумные красно-желтые солн¬
ца... Эти полотна писал уже полубезумный мастер
163
в последние свои годы — в Арле, Сен-Реми и Овере...
Невозможно пройти равнодушно мимо этих солнц,
хотя они — это всего лишь мазки желтой и красной
краски на полотне.
Каждое утро я прохожу по коридору, где со мно¬
гих дверей смотрят на меня красно-желтые круги:
шесть секторов, закрашенных попеременно красной и
желтой краской. И хотя я вижу их ежедневно, они,
как неправдоподобные солнца на картинах Ван-Гога,
останавливают взгляд, не дают пройти мимо.
Эти круги я вижу не только здесь. Все больше лабо¬
раторий с такими знаками. Их все чаще и чаще встре¬
чаешь на заводе, в клинике, в аэропорту — на дверях,
приборах, контейнерах, клетках с животными...
Красно-желтые круги короче и выразительнее лю¬
бых слов говорят случайному посетителю и еще раз
напоминают постоянному сотруднику: ОСТОРОЖ¬
НО—РАДИАЦИЯ!
Защита от радиации организована серьезно. В лю¬
бых случаях для работы с источниками излучений или
с изотопами необходимо специальное разрешение, ко¬
торое выдают лишь после того, как убедятся, что по¬
мещение вполне пригодно для таких работ, установ¬
лены средства защиты, а персонал прошел медицин¬
ский осмотр и специальный инструктаж. Точно уста¬
новлены предельные нормы для контакта с радиацией:
в течение дня, недели, года, всей жизни.
Предельно допустимые нормы берутся не с потол¬
ка. Именно для этого и проведена огромная работа,
о которой писалось в предыдущих главах, по выясне¬
нию влияния разных доз облучения во всех возмож¬
ных условиях на различные клетки, органы, системы
и функции живых организмов. И сейчас тысячи радио¬
биологов продолжают подобные исследования. Чем
больше мы будем знать, тем надежнее сможем орга¬
низовать защиту от нового и коварного фактора, с ко¬
торым встретилось человечество.
А какую дозу я получил сегодня? Это тоже опре¬
деляют не на глазок, не по формуле «трех П» (пол —
потолок — палец). Всюду, где человек встречается
с радиацией, на ее пути стоит заслон из врачей-гигие-
164
нистов и инженеров-физиков со строгой системой ра¬
диационного контроля.
У всех людей, находящихся поблизости от красно¬
желтых солнц, вы видите какую-то общую деталь
туалета. Или торчат из карманов золотистые трубоч¬
ки, напоминающие размером и формой авторучки, или
приколоты к груди не то брошки, не то значки, на ко¬
торых, однако, ничего не изображено. Такую же «без¬
делушку» настойчиво вручают вместе с белым хала¬
том и случайному гостю. Это индивидуальные дози¬
метры, которые по потемнению фотопленки или по
разрядке электрометра совершенно точно покажут,
сколько миллирентген получил сегодня каждый
из нас.
Много ли людей на нашей планете страдают от
лучевой болезни? Очень немного. Многие ли умирают
от облучения? Единицы. Автомобильные катастрофы
в тысячи, а может быть, и в сотни тысяч раз более
частая причина смерти или увечья. Нужны ли тогда
такие предосторожности в отношении радиации? Не¬
сомненно. И лишь потому, что злому джинну, выпу¬
щенному из кувшина, отведены только вполне опреде¬
ленные «дома» и «дороги», он остается почти без¬
вредным для человека.
Однако бывают случаи, когда человеку приходится
вступить в более тесное соприкосновение со «злым
духом» — облучиться дозой, во много раз превышаю¬
щей предельно допустимую.
Но когда это может случиться? — спросите вы.
Атомная война? Да, и атомная тоже. Разумное боль¬
шинство человечества борется за ее предотвращение,
но быть к ней готовым необходимо. Однако поговорим
о мирном времени. И в мирное время облучение че¬
ловека дозами, во много раз превышающими абсо¬
лютно безвредные, отнюдь не редкость.
Неужели так часты аварии? Нет, они редки. На¬
столько редки, что международная статистика не рас¬
полагает достаточным материалом для уверенного
суждения о величине доз, смертельных для людей.
Но нам дороги жизнь и здоровье каждого человека.
А жертвой злого джинна оказываются как раз чаще
165
всего люди, наиболее ценные для общества. Вспомни¬
те хотя бы Гусева из фильма «Девять дней одного
года».
МЕЧТЫ О ВОЛШЕБНОЙ ПУЛЕ
Чтобы вылечить больного, нужно уничтожить бо¬
лезнетворное начало. Убить находящихся в организме
вредных бактерий или вирусов, уничтожить неизлечимо
больные клетки тела, например раковые. Но часто
приходится слышать, что наука не знает средств, уби¬
вающих вирусов, средств, надежно уничтожающих ра¬
ковые клетки.
Нет ничего более неправильного, чем это утверж¬
дение. Потому что убивать, например, вирусы очень
просто. И это касается любого болезнетворного на¬
чала. Есть простые и дешевые средства, во много раз
более эффективные, чем все антибиотики, вместе
взятые.
На огне стоит блестящая коробочка. В ней шприц
и иглы. Медсестра собирается вводить больному чу¬
додейственное лекарство. Но не лекарство привлекает
наше внимание, а пламя спиртовки. Почему для уко¬
ла берут всегда «вареный шприц», известно любому
ребенку. Его стерилизуют, чтобы не ввести вместе
с лекарством новую болезнь.
Стерилизация — дело простое. Все возбудители
болезней построены из органических веществ, в пер¬
вую очередь из белков. Это очень нежные вещества.
Они не выдерживают ни нагревания, ни кислот, ни
щелочей, ни многого другого. Надежнейшими средст¬
вами дезинфекции и стерилизации служат такие ве¬
щества, как карболовая кислота, хлорная известь,
спирт.
Но одно дело шприц или зараженное помещение,
а другое — живой человек.
Вы знаете, конечно, как произошло выражение
«медвежья услуга». Подружился медведь с человеком.
Человек уснул, на лоб ему села муха и стала его
беспокоить. Услужливый медведь взял большой ка¬
мень и убил муху, а вместе с ней и человека.
166
То же самое получилось бы, если бы попытались
лечить человека огнем или кислотой. Наше тело тоже
построено из органических веществ. Дело не в том,
чтобы «убить болезнь», — это легко, а в том, чтобы
при этом не повредить организм больного.
Лет семьдесят назад один немец с богатым вообра¬
жением придумал сказку о волшебной пуле: о пуле,
которая сама ищет цель и без промаха разит микро¬
бов, не вредя клеткам человека, о химическом вещест-
167
ве, которое в отличие от карболки портит не любой
белок, а только убивает болезнетворных бактерий.
Эта сказка из тех, что быстро осуществляются.
Воплотить ее в жизнь удалось самому автору сказки,
Паулю Эрлиху — тому самому Эрлиху, который
открыл первое эффективное средство для лечения си¬
филиса — сальварсан, или препарат «606». Последнее
название говорит о том, что успех пришел после
605 неудач.
Одно из основных понятий современной фармако¬
логии — науки о лекарствах — терапевтический ин¬
декс. Он показывает, во сколько раз самая малая
доза, вредная для микробов, больше самой большой,
безвредной для человека. Чем выше это число, тем
лучше. А если оно меньше единицы, лекарство никуда
не годится: оно будет убивать человека, не вредя бак¬
териям.
Ионизирующие лучи применяют с лечебной целью,
особенно для лечения рака. Это оказывается возмож¬
ным как раз потому, что на раковые клетки радиация
действует сильнее, чем на нормальные, здоровые.
Но разница не велика. Если бы она была больше, все
формы рака стали бы легкоизлечимыми.
Врач-онколог (онкология — наука о злокачествен¬
ных опухолях) вынужден держаться на лезвии брит¬
вы, потому что ему приходится облучать больного
такими дозами, которые, с одной стороны, безусловно
вредны для пациента, а с другой — заведомо не уби¬
вают все раковые клетки. Приходится идти на хитрос¬
ти, например облучать несколько раз. Больной опра¬
вился от первого облучения, можно добивать злока¬
чественные клетки. Или организовать лечение таким
образом, чтобы раковым клеткам досталось побольше,
а здоровым — поменьше. Для этого, например, мож¬
но крутить источник излучения вокруг больного так,
чтобы луч все время был направлен на опухоль.
В результате она облучается непрерывно, а здоровые
ткани попеременно. А можно подобрать такую жест¬
кость лучей, что они сконцентрируют максимум своей
энергии на вполне определенной глубине.
Но всего этого мало. Вот если бы удалось увели¬
168
чить терапевтический индекс: сделать раковые клетки
более чувствительными к лучам или нормальные —
менее чувствительными! Это как раз та область, где
люди постоянно (и совершенно сознательно!) облу¬
чаются довольно высокими дозами радиации.
Значит, необходимо, не обязательно на случай
атомной войны, но и ради самых мирных дел научить¬
ся уменьшать вред, наносимый злыми лучами, не толь¬
ко с помощью бетонных стен, свинцовых стекол и пре¬
дельно допустимых норм. Научиться делать это и ког¬
да человек получает дозу, которая способна нанести
вред.
Но возможно ли это?
«РЕНТГЕНОВСКОЕ ПОХМЕЛЬЕ»
Когда человека облучают, он ничего не чувствует.
Но спустя некоторое время начинаются неприятности,
у разных людей по-разному выраженные: общее недо¬
могание, тошнота, рвота, кишечные расстройства...
Врач обнаруживает нарушения водно-солевого равно¬
весия, падение числа лейкоцитов, повышение содер¬
жания сахара в крови...
Кто-то из немецких врачей-рентгенологов, видимо
вспомнив, как у него после очень приятно проведен¬
ного вечера наутро трещала голова, дал этому состоя¬
нию довольно хлесткое название: «рентгенкатер»,
в буквальном переводе — «рентгеновское похмелье».
В других языках этот термин не привился. По-русски
болезненные симптомы, наступающие через некоторое
время после облучения, чаще всего называют общей
реакцией.
В общей реакции нет ничего хорошего. Она ухуд¬
шает самочувствие больного, мешает дальнейшему
проведению лечения. Пытались ли лечить общую реак¬
цию? Конечно. Находили ли эффективные средства?
О да.
Однажды я заинтересовался, какие средства реко¬
мендовались для лечения лучевого «похмелья». Взял
полтора десятка карточек, на которые записывают
интересующие статьи, пошел в библиотеку и обло¬
169
жился грудой старых комплектов радиологических
журналов. Карточки удивительно быстро заполнились,
пришлось идти за новыми. А когда число эффектив¬
ных средств перевалило за сотню, я бросил это за¬
нятие.
Плохо, когда предлагают слишком много средств.
Это значит, что ни одно из них не действует достаточ¬
но хорошо. Чем же пытались лечить общую реакцию?
Лечебные средства бывают двух сортов. Одни дей¬
ствуют на причину болезни (например, убивают бо¬
лезнетворных бактерий), их называют каузальными
(причинными). Другие — на симптомы болезни (успо¬
каивают головную боль, понижают температуру и
т. п.). Их называют симптоматическими. Ясно, что
первые лучше. Они действительно лечат, а вторые
влияют в основном на самочувствие больного.
Что касается средств против «рентгеновского по¬
хмелья», то все они без исключения были симптома¬
тическими. Поэтому не приходится удивляться, что их
было слишком много.
Но можно ли повлиять на самые глубинные изме¬
нения живого вещества, лежащие в основе лучевой бо¬
лезни? Ведь ее причина — изменение молекул, вы¬
званное ионизирующими частицами. Разве может
быть какое-нибудь другое средство, кроме как отгоро¬
диться от лучей, поставив свинцовый экран на их пу¬
ти, или вообще уйти от греха подальше?
Перед учеными встала задача: уменьшить вред¬
ное действие радиации даже в том случае, если она
добирается до живых клеток.
ЗАТАИТЕ ДЫХАНИЕ!
Как важно сделать открытие вовремя! Когда ни¬
кому не известный инженер Бернского патентного бю¬
ро Альберт Эйнштейн выступил со специальной тео¬
рией относительности, она сразу привлекла к себе
внимание физиков, а сам Эйнштейн стал знамени¬
тостью. Когда же несколько лет спустя знаменитый
физик Альберт Эйнштейн предложил общую теорию
относительности, на нее долго никто не обращал вни¬
170
мания. Это произошло потому, что специальная тео¬
рия отвечала на вопросы, волновавшие физиков, и
почва для открытия была готова. А общая теория
стояла в стороне от их интересов, она слишком опе¬
редила развитие науки.
С этой точки зрения двум англичанам — Тодею и
Риду — определенно повезло. Шла вторая половина
40-х годов. Уже разрушена Хиросима, и ученые лихо¬
радочно ищут средства, снижающие лучевое пораже¬
ние живых организмов.
Но дело не только в этом. Бурно развивается изу¬
чение действия радиации на водные растворы. Выяс¬
нено, что большая часть эффекта связана не с пря¬
мыми попаданиями в молекулы растворенного вещест¬
ва, а с активацией воды.
Тодей и Рид облучали корешки конских бобов
рентгеновыми лучами, а затем измеряли их рост и
исследовали под микроскопом повреждения хромосом
в их клетках. Подобные опыты ставили в то вре¬
мя многие радиобиологи. Но в отличие от других
Тодей и Рид половину корешков облучали в присут¬
ствии кислорода, а другую — в его отсутствие. И по¬
лучились удивительные результаты: при облучении
в отсутствие кислорода поражение оказывалось в два-
три раза меньшим. Статья об этом была напечатана
в 1947 году и, хотя по объему была меньше страницы,
привлекла внимание очень многих ученых.
Но Тодей и Рид этим не ограничились. Через два
года они напечатали следующее сообщение. Оно было
помещено в том же журнале и было столь же лако¬
ничным, как и первое. Описывались результаты точно
таких же опытов. Единственное отличие состояло
в том, что облучение вели не рентгеновыми, а альфа-
лучами. А результаты получились совершенно други¬
ми: при облучении альфа-лучами кислород не оказы¬
вал никакого влияния на биологическое повреждение.
Сказать, что работа привлекла внимание, было бы
слишком слабо. Потому что после этой статейки кис¬
лородный эффект сразу оказался в самом центре вни¬
мания радиобиологов и продолжает занимать его до
сих пор.
171
Мало того, что в этих опытах наблюдалось замет¬
ное снижение вредного эффекта, вызываемого облу¬
чением; казалось, новые факты сразу получают кра¬
сивое теоретическое объяснение. Все было очень по¬
хоже на то, что происходит при облучении воды. Обра¬
зуется перекись водорода. Эту реакцию к тому вре¬
мени хорошо изучили, и было известно, что при облу¬
чении воды рентгеновыми лучами выход перекиси
резко падает в отсутствие кислорода, а в опытах
с альфа-лучами он не влияет на результаты.
Не правда ли, как хорошо все получается! Дело,
видимо, в перекиси водорода, образующейся из облу¬
ченной воды (а все живые ткани содержат очень мно¬
го воды!). Перекись химически очень активна. Вот
она-то и повреждает биологические структуры. Каза¬
лось, остается выяснить некоторые второстепенные
детали, и механизм влияния кислорода, а заодно и
биологического действия радиации вообще станет
вполне ясным.
Увы, надежды оказались обманчивыми. Сейчас,
спустя почти двадцать лет, механизм кислородного
эффекта, как назвали результат, полученный Тодеем
и Ридом, менее ясен, чем в 1949 году.
Им действительно сильно повезло. Помните раз¬
говор о колебаниях маятника? О том, что мнение
большинства радиобиологов несколько раз колеба¬
лось от признания исключительной роли непрямого
действия (то есть действия радиации через актива¬
цию воды) до его полного отрицания? Тодей и Рид
опубликовали свои работы, когда маятник делал
взмах в сторону непрямого действия. Еще бы: как
раз тогда Вейсс расшифровал химическую природу
активированной воды. Естественно, что на работы
двух англичан сразу обратили внимание. Мало того,
их статьи так подтолкнули маятник, что он сделал
самый сильный за всю историю радиобиологии взмах
в сторону непрямого механизма.
Но, интересное дело, когда кислородный эффект
оказался в центре внимания, обнаружили, что он
открыт давным-давно. Еще на самой заре радиобио¬
логии, в 1905 году, некто Шварц заметил, что, если
172
подавить циркуляцию крови в облучаемой ткани, лу¬
чевое поражение оказывается меньше. Но ведь кровь
разносит по телу кислород! Именно отсутствием кис¬
лорода и объяснил Шварц открытое им явление.
Правда, это было лишь случайное наблюдение.
Но в начале 20-х годов Холтгузен специально изучал
кислородный эффект. Причем опубликовал не коро¬
тенькую заметку, как Шварц (или Тодей и Рид!).
Его статья имеет объем около ста страниц. И еще и
еще находили старые работы, где описан кислородный
эффект... Но эти сообщения не привлекли к себе боль¬
шого внимания во время публикации, так как с прак¬
тической стороны оказались неинтересными, а с тео¬
ретической — непонятными.
Поэтому, если бы Тодей и Рид сделали свою ра¬
боту на несколько лет раньше, ее постигла бы та же
судьба, что и работы Шварца, Холтгузена и многих
других. Даже если бы то же самое они сделали поз¬
же, когда вопрос о роли непрямого действия (следо¬
вательно, и кислородного эффекта) казался далеко
не столь ясным, они не произвели бы такой сенсации,
как в середине 40-х годов. Везет же людям!
Если с механизмом кислородного эффекта вопрос
до сих пор не ясен, то само существование кислород¬
ного эффекта никакому сомнению не подлежит. Де¬
сятки ученых поставили сотни опытов и за ничтожным
числом исключений (а где их не бывает!) получили
один и тот же результат: при облучении рентгеновы¬
ми и гамма-лучами отсутствие кислорода значительно
снижает поражение; при облучении нейтронами и
альфа-частицами кислородного эффекта нет или поч¬
ти нет. Один и тот же результат наблюдали на любых
организмах, начиная от бактерий и кончая млеко¬
питающими.
Эффект есть, и немалый. Но как лабораторные ре¬
зультаты применить на практике? Сказать облучаемо¬
му пациенту: «Затаите дыхание»? Ничего не выйдет.
Облучать в герметическом контейнере без кислорода?
Этого никто не выдержит. Редко бывает, чтобы доро¬
гу от первого экспериментального результата до прак¬
тического применения можно было изобразить корот¬
173
ким отрезком прямой линии. Но открытие кислородно¬
го эффекта имело далеко идущие практические по¬
следствия.
Норберт Винер, крестный отец кибернетики, писал
в связи с секретом атомной бомбы, что самый глав¬
ный секрет, связанный с бомбой, был добровольно
раскрыт ее первыми хозяевами. Этот секрет — сооб¬
щение о том, что бомба существует. «Раз ученый ра¬
ботает над проблемой, которая, как он знает, разре¬
шима, то изменяется все его поведение».
Раз стало известно, что лучевое поражение может
быть уменьшено, хотя бы принципиально, вполне
реально рассчитывать добиться этого не только «уду¬
шением», но и с помощью каких-нибудь уколов или
таблеток.
САМООТВЕРЖЕННЫЕ МОЛЕКУЛЫ
Нужно, однако, заметить, что первые противолу¬
чевые таблетки были найдены вне связи с кислород¬
ным эффектом, хотя и в связи с опытами по облуче¬
нию водных растворов.
В том же 1949 году, когда Тодей и Рид опублико¬
вали результаты своих опытов с альфа-лучами, в дру¬
гом журнале к в другой стране появилась интересная
статья. Гузман Бэйрон — биохимик латиноамерикан¬
ского происхождения, работавший в то время в США,
опубликовал вместе с группой сотрудников статью,
где было рассказано об удивительных свойствах орга¬
нического вещества с маловразумительным назва¬
нием «глютатион». Оказалось, что если раствор бел¬
ка облучать в присутствии глютатиона, белок пора¬
жается значительно меньше, чем при облучении
в чистой воде. Создалось впечатление, что глютатион
самоотверженно принимает лучевой удар на себя,
защищая тем самым остальные молекулы, находящие¬
ся в растворе.
По-видимому, так оно и есть на самом деле. Глю¬
татион очень легко окисляется под действием продук¬
тов активации воды, имея к ним гораздо большее
сродство, чем другие вещества. В результате на долю
174
этих других молекул остается гораздо меньше вред¬
ных продуктов.
От этих опытов дорога к предупреждению лучевой
болезни была явно более короткой, чем от кислород¬
ного эффекта. Буквально напрашивался опыт, где жи¬
вотным перед облучением вводили бы глютатион.
И не мудрено, что более или менее одновременно раз¬
ные ученые в разных странах начали ставить очень
похожие опыты.
В то время я уже занимался радиобиологией, де¬
лал первые шаги в этой новой науке. Мне тоже попа¬
лась на глаза статья Бэйрона, тоже захотелось ввести
глютатион мышам и облучить их. Но должен честно
признаться, что я очень мало знал в то время. Глю¬
татион был для меня пустым звуком. Что он собой
представляет, где его добывают, насколько он вреден
для живых организмов — ничего этого я не знал.
Но узнать это нетрудно, нужно только познакомиться
с соответствующей литературой.
Глютатион оказался довольно простым белковопо¬
добным веществом. В основе строения всех белков
лежат длинные цепи, составленные из гораздо более
простых веществ — аминокислот. Цепи состоят, как
правило, из многих десятков звеньев, в моле¬
кулу белка входит часто по нескольку таких цепей.
И глютатион представляют собой такую же цепочку,
только совсем короткую — всего из трех аминокислот.
Вот их названия: цистеин, глицин и глютаминовая
кислота.
И еще я узнал, что глютатион относится к числу
широко распространенных веществ. Он содержится
почти во всех клетках; особенно много его в эритро¬
цитах, в печени и в надпочечниках. Но не все, что ши¬
роко распространено в природе, столь же широко
представлено в лабораторных химических шкафах.
Химическая промышленность глютатион в те годы не
производила. Я стал приставать к знакомым хими¬
кам, чтобы они сделали для меня чудесное вещество.
Я просил, умолял, убеждал, что этой работой мы мо¬
жем спасти человечество (в молодости почти все каж¬
дой своей работой собираются спасать человечество).
175
Наконец один из химиков сжалился надо мной. Но он
тоже не стал делать глютатион. Вместо этого он стал
думать вместе со мной.
— Я думаю, — завершил он свои рассуждения, —
что глютатион тебе не нужен. Его защитные свойства
в опытах Бэйрона наверняка связаны с присутствием
цистеина. Ведь именно цистеин составляет легкоокис-
ляехмую часть молекулы. Правда, цистеина у нас то¬
же нет, но его приготовить гораздо проще, чем глю¬
татион. Я попробую.
Через три дня после этого разговора я с благодар¬
ностью прижимал к груди запаянные ампулы с бе¬
лым кристаллическим порошком, а еще через час
впрыскивал раствор белым крысам и нес их под рент¬
геновскую трубку. Как жаль, что пройдет еще не¬
сколько дней, прежде чем будут какие-то результаты!
Прошло четыре дня... Контрольные животные поч¬
ти все погибли, осталось в живых только 8 процентов.
А из тех, кому перед облучением той же дозой был
введен раствор цистеина, больше половины жили.
Первый же опыт по поискам лекарства от облучения
оказался удачным! Правда, подопытные животные
хотя и жили, но выглядели явно больными. И следую¬
щие дни принесли разочарование. Через полторы не¬
дели не осталось ни одной крысы — ни контрольной,
ни опытной.
Но лиха беда начало. Вначале мы не знали, сколь¬
ко цистеина можно вводить животным, и были слиш¬
ком осторожны. В дальнейших опытах дозировка
цистеина была увеличена в десять раз. Мы также не
знали, как лучше применять цистеин: вводить под
кожу, или в кровь, или еще как-нибудь. Не знали,
в какое время его следует вводить. Приходилось дей¬
ствовать наугад. Очень скоро результаты удалось
сильно улучшить. При дозах, убивавших 70—80 про¬
центов животных, с помощью цистеина удавалось
спасти около половины, причем эффект не был вре¬
менным, животные вообще оставались живы.
Как я уже говорил, мысль применить глютатион
или цистеин в опытах по облучению животных напра¬
шивалась сама собой. И естественно, что такие опыты
176
более или менее одновременно поставили разные уче¬
ные в разных странах. В печати же раньше других
появилось сообщение об опытах американца Гарвея
Патта.
Вскоре попробовали вводить цистеин людям перед
их облучением в клинике. Как и ожидалось, цистеин
снимал у большинства пациентов общую реакцию.
ОТ ГЛИЦЕРИНА ДО ЦИАНИДА
Когда одного студента-двоечника спросили, чем
дышит кузнечик, то он задумчиво втянул в себя воз¬
дух и радостно ответил: «ноздрей», за что и получил
свою обычную оценку. А действительно, чем мы ды¬
шим? На этот вопрос ответить не так-то просто. Мож¬
но сказать — легкими, а можно сказать — кислоро¬
дом. Но ведь смысл дыхания не в том, чтобы напол¬
нять легкие воздухом и вновь выпускать его. Кисло¬
род нужен, чтобы окислять («сжигать») питательные
вещества в клетках нашего тела. За счет этого наш
организм получает энергию. Кислород разносится по
всему телу гемоглобином, красящим веществом кро¬
ви, а в клетках целая серия биологически активных
веществ — ферментов использует кислород для окис¬
ления органических веществ. Поэтому лишить клетки
кислорода можно по-разному: можно заткнуть ноздри
(и студент был по-своему прав), можно подавить ра¬
боту легких, а можно и помешать гемоглобину пере¬
носить кислород от легких к клеткам.
Вероятно, именно так и думал известный бельгий¬
ский фармаколог, иностранный член Академии наук
СССР Зенон Бак, когда размышлял о возможности
использования кислородного эффекта. Ведь вовсе не
обязательно для получения кислородного эффекта по¬
мещать облучаемый организм в безвоздушное прост¬
ранство. Достаточно лишить его клетки кислорода.
А сделать это можно по-разному.
Некоторые яды, и притом очень опасные, такие,
как синильная кислота и угарный газ, как раз отрав¬
ляют дыхание. Они обладают свойством соединяться
с гемоглобином прочнее, чем кислород. Гемоглобин
177
оказывается занят, кислород не может к нему присое¬
диниться, и клетки задыхаются. А что, если животным
ввести такой яд перед облучением? Можно подобрать
дозировку, которая не будет их убивать, но сильно
подавит дыхание. По прошествии некоторого времени
яд все-таки уйдет из крови, не оставив вредных пос¬
ледствий.
Бак ввел мышам перед облучением соль синиль¬
ной кислоты — цианистый натрий. Результат полу¬
чился примерно такой же, как и от введения цистеина.
Ученые стали испытывать другие вещества, связы¬
вающие гемоглобин, средства, блокирующие внутри¬
клеточные дыхательные ферменты, подавляющие ды¬
хательный центр в головном мозгу. Все они оказывали
больший или меньший эффект.
Пробовали применять вещества, как будто и не
имеющие отношения к дыханию и даже совсем индиф¬
ферентные, вроде глицерина, — многие из них также
оказывали защитный эффект.
Прошло несколько лет. Ленинградский фармаколог
и радиобиолог Всеволод Петрович Парибок, сам много
занимавшийся противолучевой защитой, решил вместе
со своими сотрудниками собрать воедино материал,
который накоплен учеными всех стран по противолу¬
чевой защите. Они стали составлять таблицу, где по
каждому средству приводились основные данные,
причем в самом телеграфном стиле. Таблица была
опубликована и заняла ни много ни мало целых две
книги большого формата. Оказалось, что очень многие
вещества обладают противолучевыми свойствами.
Но не слишком ли их много? Может быть, ученые
продолжали свои поиски потому, что ни одно из уже
найденных веществ не удовлетворяло? В какой-то ме¬
ре — да. Большинство средств обладало двумя не¬
достатками. По своему эффекту они были равны цис¬
теину — самому первому из открытых средств, или
даже уступали ему. Кроме того, чтобы вещество ока¬
зало эффект, его нужно вводить животным за не¬
сколько минут до облучения. Поэтому найти приме¬
нение они могли только там, где заранее известно
время облучения.
178
После более подробного исследования обнаружи¬
лись и другие недостатки этих веществ: они далеко
не всегда защищали даже при введении за вполне
определенное время перед облучением. Так они за¬
щищали при облучении рентгеновыми и гамма-лучами,
но не давали эффекта при облучении нейтронами и
альфа-лучами. Эффективные при однократном облу¬
чении высокой дозой, они не защищали или даже
повышали смертность, если общая доза делилась на
несколько частей, или когда животные подвергались
хроническому облучению.
Именно поэтому приходилось продолжать поиски.
То, что было достаточно хорошим для одних случаев,
оказывалось совершенно негодным для других.
УЧЕНЫЕ ИЩУТ ЗАКОНОМЕРНОСТИ
Капитан-командор Витус Беринг открыл во время
своего знаменитого плавания новые острова. В честь
славного командора их назвали Командорскими. Со¬
всем недавно исполнилось 225 лет со дня их откры¬
тия, по этому случаю выпустили памятные значки.
На значках изображен морской котик, причем неза¬
дачливый художник нарисовал его с огромным пу¬
шистым хвостом. А на самом деле у морских котиков
хвостов нет в отличие от котов сибирских, ангорских,
сиамских и прочих. Об этом случае писали даже
в журнале «Крокодил».
Случай очень характерный для человеческой пси¬
хологии. Мы все, часто бессознательно, ищем законо¬
мерности там, где они есть и где их нет. Ребенок
в возрасте «от двух до пяти», познакомившись с мо¬
локом и манной кашей, с одной стороны, и с папиро¬
сами и портфелем с другой, пытается все слова на
«М» связывать с мамой, а на «П» — с папой. Взрос¬
лый человек, попав под дождь, на следующий день
часто берет с собой дождевик, несмотря на ясное
небо... А художник приделывает хвост морскому ко¬
тику.
Если вы думаете, что ученый не способен на столь
же необоснованные обобщения, то ошибаетесь. Ведь
179
он такой же человек, как и все. А к тому же одно из
его основных занятий — искать закономерности.
Вот он и ищет их там, где они есть и где их нет.
Кроме того, каждый ученый мечтает открыть какой-
нибудь очень важный и очень общий закон. Поэтому
нередко бывает, что никакой ошибки нет и закономер¬
ность найдена, но автор старается распространить ее
на гораздо более широкий круг явлений, чем следует.
Когда открыли достаточно большое число противо¬
лучевых средств, ученые стали искать закономерности.
Но, увы, слишком часто они пытались приделывать
хвосты морским котикам.
Помните соображения, которые руководили радио¬
биологами, начавшими применять глютатион и цис¬
теин? Эти вещества особенно энергично реагируют
с продуктами радиолиза воды и, связывая их, предо¬
храняют молекулы белка от повреждения. Для защит¬
ного эффекта глютатиона важно, что в его состав
входит цистеин. А для защитного эффекта цистеина
важно, что в его состав входит сульфгидрильная
группа. Страшные слова «сульфгидрильная группа»
обозначают всего-навсего серу, соединенную с водо¬
родом.
Было естественным попробовать другие вещества,
в состав которых входит эта неудобопроизносимая
группа. Почти все они оказались более или менее
эффективными. Попробовали вещества, содержащие
другие химические группы, которые предположитель¬
но должны связывать активированную воду, получили
похожие результаты. Закономерность налицо: все за¬
щитные вещества (более осторожные ученые говори¬
ли — большинство их) помогают, связывая продукты
радиолиза воды.
А потом оказалось, что сульфгидрильные группы
оказывают защиту и при облучении сухих белков, то
есть в условиях, где никаких продуктов радиолиза
воды появиться не могло.
Механизм кислородного эффекта казался особенно
ясным. Ясным казался и механизм действия цианис¬
того калия, который, конечно, сводится к кислородно¬
му эффекту. А как с другими защитными вещества¬
180
ми? Стали рыться в справочниках и обнаружили, что
почти все они как-нибудь да влияют на дыхание. Сно¬
ва все ясно: химическая защита сводится к кислород¬
ному эффекту. А кислородный эффект связан с про¬
дуктами радиолиза воды.
А потом оказалось, что иногда и отсутствие кисло¬
рода после облучения снижает лучевое поражение.
Облучают на воздухе и только после облучения за¬
мещают его азотом. А поскольку продукты радиолиза
воды, которым приписывается такая большая роль,
181
живут лишь ничтожные доли секунды, то как увязать
эти результаты с теорией? Кроме того, обнаружили,
что отсутствие кислорода защищает от лучевого по¬
ражения и совершенно высушенные клетки и белки
в виде сухого порошка, где продуктам радиолиза во¬
ды вообще неоткуда взяться.
Не все привлекали для своих теорий химию и фи¬
зику. В годы увлечения «нервизмом» кое-кто утверж¬
дал, что все противолучевые средства оказывают свой
эффект путем действия на центральную нервную сис¬
тему. Доказать это нетрудно, ведь все, что угодно,
прямо или косвенно может влиять на центральную
нервную систему. Однако те же самые «нервные» пре¬
параты защищают от лучевого поражения растения,
у которых нет никакой центральной нервной системы.
Больше того, те же средства защищают, например,
растворы метиленовой синьки от обесцвечивания при
облучении.
Этот скорбный список теорий, умерших, не достиг¬
нув даже зрелости, можно продолжать очень долго...
Что же получается? Выходит, что все теории не¬
правильны и во всех опытах исходили из неправиль¬
ных предпосылок? Однако это не так. Скорее наобо¬
рот: все были правы. Или лучше сказать, что в каж¬
дой теории содержалась доля правды.
Ошибка многих «теоретиков» состояла в том, что
они хотели объяснить действие всех веществ одним
общим механизмом. А это неправильно. И если ме¬
ханизм действия разных веществ различен, то это го¬
раздо интереснее для теории и дает больше перспек¬
тив для практики,
ПИКИ СМЕРТНОСТИ
Сколько надежд и разочарований связано с любой
экспериментальной работой! А при поисках противо¬
лучевых средств испытываешь их особенно часто.
Чем большей дозой облучены животные, тем мень¬
ше в среднем они живут после облучения. Естествен¬
но, разные дозы применяют при изучении защитных
веществ. И каждый, кто ими занимался, пережил одно
182
и то же. Ввели животным лекарство, облучили...
В контроле животные прожили в среднем по девять
дней, а из подопытных больше половины «проскочи¬
ли» через контрольный месячный срок и продолжают
жить. Ставится следующий опыт, с несколько боль¬
шей дозой облучения, и после радости и надежд —
горькое разочарование. Контрольные мыши прожили
в среднем по три с половиной дня. А подопытные по¬
гибли. И мало того, в среднем через три с половиной
дня... Цифра эта не придумана для примера. Именно
три с половиной дня — сакраментальное число, кото¬
рое, увы, так часто приносит разочарование радиобио¬
логу.
А бывает и наоборот. Контрольные животные по¬
гибают через три-четыре дня, а часть подопытных
продолжает жить. Проходит благополучно пятый,
шестой, седьмой день. Но на восьмой животные ста¬
новятся вялыми, отказываются от пищи, а на девя¬
тый все подыхают. Защитный эффект, увы, оказался
временным.
Но все это еще ничего. Бывает и так. Поставлен
опыт, получены блестящие результаты. Чтобы окон¬
чательно убедиться в сделанном выводе, опыт повто¬
ряют, и, хотя это просто повторение и ничто не ме¬
нялось, все получается как раз наоборот.
Причина таких случаев — особенность биологиче¬
ских процессов. Иногда противопоставляют биологию
так называемым точным наукам. Это неправильно.
Биология не менее точна, чем, скажем, физика. Толь¬
ко сам характер точности иной. И математика нужна
биологам не меньше, а даже больше, чем предста¬
вителям других наук. Причем и математика не сов¬
сем та, что физикам.
Я беру две книжки — учебник физики и определи¬
тель растений. В первой написано: «Ампер — такая
сила постоянного тока, который при прохождении че¬
рез раствор азотнокислого серебра выделяет
1,118 миллиграмма серебра за 1 секунду». А во второй
читаю: «Седум пурпуреум — Заячья капуста пурпу¬
ровая. Ст. 25—50, красноватые». Это значит, что стеб¬
ли имеют длину от 25 до 50 сантиметров и краснова¬
183
тый цвет. Поразительная разница в точности опреде¬
лений — не правда ли? И действительно, сколько бы
раз физик ни ставил опыт, при достаточной точности
приборов он всегда будет получать 1,118 миллиграмма
серебра. А биолог, с какой бы точностью ни измерял
разные экземпляры растений, — все равно не добьет¬
ся одинаковых цифр. И дело здесь не в точности
измерений (значит, не в точности науки), а в измен¬
чивости объектов.
Биологические объекты изменчивы, но это вовсе
не значит, что их нельзя точно изучать и точно описы¬
вать. Только это посложнее, чем в физике. Физикам,
чтобы характеризовать какую-то величину, обычно
достаточно одного числа (например, 1,118 миллиграм¬
ма). А биологу, чтобы точно описать, скажем, длину
стебля определенного вида растений, нужно указать,
как часто встречаются растения каждой данной
длины.
У изменчивости свои законы. Наиболее часто
встречаются растения со средней длиной стебля.
Чем больше отклонения от средней, тем реже. Если
этот закон изобразить в виде столбиков разной высо¬
ты, отражающих частоту встречаемости, получится
что-то вроде холма или колокола: вершина, и от нее
идет плавный спуск в обе стороны. Разумеется, для
получения плавной кривой нужно сделать много изме¬
рений.
Биологи, к сожалению, не всегда достаточно под¬
робно изучают изменчивость исследуемых ими явле¬
ний. Поэтому и радиобиологи вначале лишь удивля¬
лись тем «чудесам», которые получаются в опытах по
облучению лабораторных животных.
В нашей лаборатории существовал закон: любой
опыт должен быть грамотно обработан статистически.
Поэтому и я, как только накопился некоторый мате¬
риал, начал обращать внимание на закон распределе¬
ния смертности животных во времени. Однако ожи¬
даемого холма не получилось. Вместо него был гор¬
ный хребет с пиками и с долинами между ними. Мо¬
жет быть, это результат случайных колебаний в свя¬
зи с недостаточным материалом? Такое нередко слу¬
184
чается. Опыты продолжаются и повторяются — та же
картина. Причем одно и то же получается на мышах
разных линий, на белых крысах. На протяжении пер¬
вых двадцати дней после облучения, периода, за ко¬
торый погибает большая часть животных, если им
вообще суждено умереть от острой лучевой болезни,
можно различить пять пиков смертности: сроков, ког¬
да наблюдается особенно массовая гибель животных.
185
Иногда их видно невооруженным глазом, иногда для
этого требуется математическая обработка, но всегда
они налицо.
Особенно интересно, что пики занимают постоян¬
ное место. У мышей разных линий, у самцов и самок,
у молодых и старых они падают на одни и те же дни,
только относительная высота их оказывается различ¬
ной. На положение пиков не влияет даже доза облу¬
чения. С увеличением дозы продолжительность жизни
вовсе не уменьшается постепенно, как казалось рань¬
ше; просто меняется относительная высота пиков.
В чем же тут дело? Первая мысль, которая прихо¬
дит в голову: разные пики отражают разные причины
гибели. Как ее проверить? Можно ввести мышам раз¬
личные противолучевые средства и посмотреть, как
они повлияют на разные пики. Опыты проведены, и
гипотеза полностью подтвердилась. Есть вещества, ко¬
торые равномерно снижают все пики (значит, они
влияют на самые первичные поражения), другие —
лишь какой-нибудь один пик или группу пиков. Таким
образом, доказана рабочая гипотеза, что пики —
отражение разных причин смерти. А попутно те же
результаты свидетельствуют, что механизм действия
разных эащитных средств различен.
Дело было в 1949 году. А через некоторое время
я узнал, что пики смертности уже давно известны.
Попался американский рентгенологический журнал
за 1945 год, где я увидел статью о пиках. Правда,
ее автор обнаружил не все пять пиков, а только два.
И опыты он ставил по-другому. Он не применял за¬
щитных веществ. Вместо этого облучал разные части
тела животных. Например, чтобы вызвать смерть
через три-четыре дня, нужно облучить тонкий ки¬
шечник, для гибели через девять дней — костный
мозг...
Имя автора заинтересовавшей меня статьи было
Генри Квастлер. Я запомнил и стал обращать внима¬
ние на все его работы. Через некоторое время,
в 1951 году, он вернулся к изучению пиков и на этот
раз пришел к более полным выводам, которые совпа¬
дали с моими.
186
Позже имя Квастлера встречалось мне нередко.
Он интересовался довольно разнообразными вопроса¬
ми. И — забавное совпадение! — очень часто это бы¬
ли вопросы, которые увлекали и меня. Я надеялся,
что рано или поздно мы встретимся и нам о многом
придется поговорить. Увы, мы успели обменяться лишь
парой деловых писем.
Конечно, я хотел больше узнать о Квастлере, про¬
честь все его статьи. Работ, напечатанных до 1945 го¬
да, оказалось всего три, но они были малоинтересны.
Значит, в это время он только делал первые шаги
в науке. Вероятно, он моложе меня. Интересно, какой
он — высокий или низкорослый, полный или худоща¬
вый.
Попались мне в немецких медицинских журналах
30-х годов несколько статей Квастлера, но явно
другого. Этот был не Генри, а Генрих, и рабо¬
тал не в США, а... в Албании. Может, то был его
отец?
Трудно быть Шерлоком Холмсом: все мои предпо¬
ложения оказались неверными. Потом дошел слух
о смерти Квастлера. Не знаю, правда это или нет, но
рассказывали, будто умер он потому, что не смог пе¬
режить гибели горячо любимой жены. Редкий случай
в XX веке! Но я воспринял это как что-то естествен¬
ное, ибо все очень хорошо вязалось и с его научным
творчеством. Квастлер в науке был романтиком,
хотел большего, чем его коллеги. Видно, что он был
человеком глубоких чувств не только в науке, но и
в жизни...
А потом вышла, уже посмертно, его последняя
книга. В ней на полутора страничках биография. Ма¬
ло о чем говорит она. Перечисляются институты, где
работал Квастлер, и направления исследований, кото¬
рые его интересовали. Но это было известно из его
статей. Так что и сейчас о многом приходится только
догадываться.
Генри Квастлер родился в 1908 году в Вене. (Вы¬
ходит, что он был не моложе меня, а значительно
старше!) Окончив в 1932 году медицинский факультет
187
в своем родном городе, он работал в течение пяти лет
в Албании практикующим врачом и рентгенологом.
(Значит, Генрих Квастлер — это он сам, а вовсе не
его отец.) А потом переехал в США. Почему он поки¬
нул родной город, почему уехал из Европы — скупые
строки биографии об этом не говорят. Но ведь в на¬
чале 1938 года гитлеровские войска вступили в Авст¬
рию. Вероятно, это и объясняет перелом в судьбе
Генриха, превратившегося в Генри.
До переезда в Америку Генрих успел опублико¬
вать семь научных статей. А Генри напечатал свою
первую работу только в 1942 году. Вначале он рабо¬
тал в Нью-Рошеллской больнице. Видно, условия бы¬
ли тяжелыми, раз он не занимался научной работой.
В 1942 году Генри как раз переехал в другой город.
До 1949 года Квастлер нес полную нагрузку практи¬
кующего врача, но смог выполнить ряд первоклассных
работ. Только в 1949 году (то есть когда ему был уже
41 год) он стал заниматься научной работой профес¬
сионально. Стало ясно, что у Квастлера биография
не простая и путь в науку не был у него «зеленой»
улицей. Для Квастлера особенно характерно, что он,
не получив систематического физического и математи¬
ческого образования, сам достаточно овладел этими
науками. А зная основательно биологию и медицину,
он мог лучше, чем математик-профессионал, нахо¬
дить области, где математический подход целесо¬
образен.
Говард Кэртис заканчивает биографический очерк
о Квастлере следующими словами: «Его сотрудники
также заразились его математическим энтузиазмом,
и в этом, быть может, в конце концов и состоит глав¬
ный вклад доктора Квастлера в науку. Его горячее
сердце, дружеские и проницательные советы, его эн¬
тузиазм при встрече с новой идеей привлекали к нему
симпатии всех, кто так или иначе соприкасался
с ним».
Пусть простят меня те, кто сделал не меньше или
даже больше, чем Квастлер, и кому я не уделил та¬
кого же места в этой книге. Но Квастлера уже нет
среди нас, а добрую память он заслужил.
188
СЛУЧАИ В ГОРОДЕ ЭН
На днях у меня в кабинете зазвонил телефон.
Сняв трубку, я услышал голос доктора Байсоголова:
— Поздравляю! Родился вполне нормальный ре¬
бенок.
— Спасибо, что сразу позвонил, — ответил я, —
а то я, признаться, все-таки беспокоился. Ведь я ге¬
нетик. Да, впрочем, меня-то поздравлять нечего, это
тебя нужно поздравлять! Молодец! А сын или дочь?
— Не знаю. А не все ли равно?
— Да, конечно, все равно!
Странноватый разговор, не правда ли? Но дело
в том, что ни я, ни Григорий не ждали прибавления
семейства. Речь шла о женщине, которую я даже ни
разу в глаза не видел, даже фамилии ее не знаю.
А для доктора она — одна из очень старых паци¬
енток.
Одна девушка (назовем ее Зоя Н.) в результате
несчастного случая оказалась облученной большой
дозой.
Зою удалось спасти. Но главное не в этом. Одно
дело, когда это инженер средних лет, а совсем дру¬
гое — молодая девушка, у которой вся жизнь впере¬
ди. К лучевой болезни присоединилась тяжкая психо¬
логическая травма. Больная не благодарила врачей,
спасших ей жизнь:
— Ну кому я теперь нужна... такая?
Она думала, что пойдет в клуб после выписки из
больницы и будет сидеть в углу, глядя, как знакомые
парни пляшут с другими. Думала о том, что на ста¬
рую работу ее, переоблученную, не возьмут и при¬
дется переквалифицироваться. Не хотела верить вра¬
чам, что все будет хорошо. Да и врачи не очень-то
верили в это.
Но они говорили правду. Скоро Зоя стала мало
отличаться от своих сверстниц. А сейчас у нее лишь
один изъян: небольшие катаракты на глазах. Но они
не прогрессируют, зрению не мешают, а главное — не
сильно заметны. Зоя обрела новую специальность,
стала медиком. И, наконец, вышла замуж. У нее своя
189
семья! Но оставался последний больной вопрос: смо¬
жет ли она стать матерью? Облучение даже гораздо
меньшими дозами вызывает временную стерильность.
А после такой дозы? И вот самое главное: когда Гри¬
горий Давидович рассказывал об этой истории, Зоя
была беременна.
— А тебе будет известно, чем кончится дело? —
спросил я, зная, что Зоя по-прежнему живет в городе
Эн, расположенном далеко от Москвы.
— Ну, разумеется, мне сразу сообщат, ведь я
всех своих старых пациентов держу под наблюдением.
Я попросил Байсоголова, чтобы он сказал мне,
благополучно ли пройдут роды и каков будет ребе¬
нок. Об этом-то он мне и звонил.
192
МРАК РАССЕИВАЕТСЯ
Исследовать — значит видеть то,
что видели все, и думать так,
как не думал никто.
А. Сен т-Д ь е р д и, «Биоэнергетика»
О ЖЕНСКИХ
НОЖКАХ
— И за что я могла зацепить этот проклятый чу¬
лок, ума не приложу! — сетует огорченная жена. —
Ты не трогал их? — спрашивает она, в тщетной на¬
дежде найти виновного.
Модные женские чулки обладают удивительным
свойством быстро выходить из строя, и притом в са¬
мое неподходящее время. Как раз нужно собираться
в гости, и выясняется, что нет ни одной целой пары.
193
Надежда только на то, что галантерейные магазины
по дороге еще не все закрыты.
Обыкновеннейшая история, которая, однако, до¬
стойна постоянного удивления. Ведь капрон — одно
из прочнейших искусственных волокон. Рыбакам ста¬
ло жить гораздо легче, когда появились капроновые
сети, ведь они почти вечные. Беда, что на дамские
чулки идет гораздо более тонкое волокно, которое
ничего не стоит порвать.
Чулки бесповоротно испорчены потому, что их вла¬
делица за что-то слегка зацепилась. Она и сама этого
не почувствовала. Если была бы без чулок, не заме¬
тила бы и ничтожной царапины на ноге. А если бы
царапина была побольше — такая, от которой боль¬
но и из которой идет кровь? Даже самая завзятая
модница не сокрушается, что испортила ноги. Она
знает: через неделю от этой царапины не останется
и следа. Вот это и есть самое удивительное, на что я
хочу обратить ваше внимание. А вспомните детство.
На что были похожи ваши коленки! Не только
у мальчишек, у девочек тоже. Но прошло время, и
от ссадин, царапин, начисто отодранных кусков кожи
не осталось даже воспоминания. И если это ножки
возлюбленной (бывшая сорвиголова!), можно писать
стихи об их стройности и белизне!
С одной стороны капрон — один из прочнейших
полимеров, изобретенных химиками, с другой — неж¬
ная женская ножка. Первый боится чуть ли не вздо¬
ха, а второй — ничего не страшно. Все дело в том,
что любое, самое маленькое повреждение в прочней¬
шем полимере таким и остается, оно может только
усилиться, а на нашем теле залечивается.
Но у человека по сравнению с другими живыми
организмами способность к регенерации (восстанов¬
лению утраченных частей) развита очень слабо.
Возьмите, например, пятилучевую морскую звезду и
отрежьте один из лучей. Он отрастет заново (пятая
часть тела!). А что будет с отрезанным лучом? От не¬
го отрастут четыре новых. Можно разрезать звезду на
пять частей, и из каждой через некоторое время мо¬
жет вырасти по целому животному...
194
Но способны ли живые организмы восстанавли¬
ваться от нарушений, вызванных ионизирующими лу¬
чами? А почему бы и нет? Чем особенным отличают¬
ся эти повреждения от любых других?
Посмотрите на делянки с горохом, выросшим из
семян, облученных разными дозами. Чем выше доза,
тем меньше растений, хотя на каждую делянку выса¬
жено совершенно одинаковое число семян. Но что это?
На делянке всего три растения, но каких! У каждого
из них не по одному, а от трех до пяти стеблей, и
они втроем покрывают своими побегами всю площадь,
на которой могли бы расти полсотни нормальных не-
облученных растений. Еще больше мы удивимся,
узнав, что семена, из которых выросли эти растения,
были облучены очень высокой дозой.
Если разобраться, ничего удивительного нет. Доза
была очень высокой: в большинстве семян зародыши
погибли. Немногие оставшиеся живыми имели внача¬
ле жалкий вид, у них была полностью разрушена точ¬
ка роста (она особенно чувствительна к радиации).
Но из-за той замечательной способности живых су¬
ществ восстанавливаться, о которой идет разговор,
организм образовал новые точки роста, причем не
одну, несколько, и каждая из них дала стебель. А так
как большинство окружающих растений погибли,
оставшиеся в живых оказались в лучших условиях и
на просторе бурно разрослись.
Это восстановление организмов. Часть клеток гиб¬
нет, но оставшиеся в живых начинают усиленно де¬
литься и восполняют потерю, иногда даже с избытком.
А могут ли восстанавливаться сами клетки?
Да, могут. Большинство внутриклеточных повреж¬
дений, вызываемых радиацией, восстановимы. Одной
из радиочувствительных систем клетки является так
называемая система окислительного фосфорилирова¬
ния. Она окисляет («сжигает») питательные вещест¬
ва, попавшие в клетку, и превращает выделившуюся
энергию в форму, удобную для дальнейшего исполь¬
зования. Эта система повреждается довольно низки¬
ми дозами, причем изменение наступает почти сразу
после облучения. Но проходит совсем немного време¬
195
ни, и клетка снова начинает работать нормально.
Впрочем, мы уже знаем, что биохимические повреж¬
дения довольно легко восстановимы.
Самое важное из повреждений живой клетки —
изменение ее наследственных свойств. Восстанови¬
мы ли генетические повреждения? Как нарочно, этот
вопрос оказался наиболее трудным. Исходя из того,
что известно о механизме действия лучей на хромо¬
сомы, не было, казалось, никаких оснований ожидать,
196
что их повреждения обратимы. О том же говорили и
многочисленные опыты.
Но в 1949 году было сделано важное открытие,
правда касавшееся не ионизирующих лучей. Как это
нередко бывает, независимо друг от друга несколько
ученых — Ковалев в Советском Союзе, Дюльбекко
и Кельнер в Соединенных Штатах — установили, что
если клетки, облученные ультрафиолетовыми лучами,
осветить видимым светом, то большая часть их вос¬
станавливается. Это явление назвали фотореактива¬
цией. Генетические повреждения тоже реактивируют¬
ся. Но при облучении ионизирующей радиацией ни¬
какой фотореактивации не было. Стали считать, что
генетические повреждения, вызванные ионизирующи¬
ми лучами, необратимы. И так было в течение целого
десятилетия.
ВОССТАНОВЛЕНИЕ!
Мы с Володей крупно разругались. И было из-за
чего! Впрочем, судите сами. Что, я хуже него физи¬
ку знаю или Эйнштейна не читал?
Володя оправдывался, как мог. Впрочем, нет, он
не оправдывался. Он нападал на меня за неясные
выражения, за то, что формула в статье дана без
подробного вывода и ее можно с полным правом ис¬
толковать так, как это сделал Юра. Словом, валил
все на меня.
В то время Володя опубликовал вместе с Юрой
статью, где приписал мне то, чего я никогда не ут¬
верждал и не думал. Мало того, приписанное мне
прямо противоречило тому, до чего мы вместе дого¬
ворились еще в 1958 году. Правда, мы быстро при¬
шли к общему знаменателю и помирились. Я вспом¬
нил об этом случае только потому, что он показыва¬
ет, насколько предмет нашего спора был непростой.
Ведь спорили не противники, а единомышленники.
С Володей я познакомился очень давно, сначала
заочно, а потом и очно. Однажды в наш институт
приехал из Москвы известный биофизик Борис Нико¬
197
лаевич Тарусов, профессор университета. Моей рабо¬
той по пикам смертности он заинтересовался.
— А ведь знаете, — говорил он мне, — такая же
картина наблюдается не только у млекопитающих.
Один из моих аспирантов, Володя Корогодин, зани¬
мается облучением дрожжей, и у него получается,
что дрожжи погибают тоже через вполне определен¬
ные сроки: либо вообще без деления, либо разделив¬
шись только один-два раза, либо дав колонии в не¬
сколько десятков клеток. А у Гены Поликарпова сход¬
ные результаты в опытах с гидрами.
Мне было очень интересно. Вот бы познакомиться
с этими ребятами! С тех пор прошло очень много
времени. И Владимир Иванович Корогодин и Генна¬
дий Григорьевич Поликарпов теперь уже давно зна¬
комые мне доктора наук, а Поликарпова даже из¬
брали в члены-корреспонденты Украинской Академии
наук.
С обоими я познакомился летом 1958 года на
нашей биостанции. Геннадий к тому времени за¬
нялся уже другими, более далекими от моих интере¬
сов вопросами, а Володя продолжал облучать дрож¬
жи. О многом нам нужно было поговорить. Это мы
и делали, часами бродя по лесной дороге, ведущей
на перевал, или лежа на берегу озера.
Я рассказывал о странных результатах, которые
получались в опытах с семенами гороха. У меня (как
и у некоторых других радиобиологов) уже давно на¬
чало закрадываться подозрение, что облученные клет¬
ки могут иногда восстанавливаться от повреждений,
вызванных радиацией. В пользу этого свидетельство¬
вали некоторые косвенные данные, полученные раз¬
ными авторами в разных странах. Но, должен при¬
знаться, подозрение не очень-то крепкое, и я не спе¬
шил его проверять. Но... не было бы счастья, так не¬
счастье помогло.
В 1955 году наша лаборатория переехала в дру¬
гой город. Все пришлось организовывать заново. Вна¬
чале даже облучать нечем было. Но не сидеть же без
дела. Случайно с нами оказался мешочек с облучен¬
ными семенами гороха. Когда-то хотели ставить опыт,
198
что-то помешало» а
семена так и не вы¬
бросили. Пока идет
организация лабора¬
тории, можно попро¬
бовать проверить
старую идею. На¬
дежды на успех ма¬
ло, тем более что
семена облучены
два года назад, но
почему бы не поста¬
вить опыт, когда
есть для этого
время?
Старые семена
разделили на три
партии. Одну из них
намочили в воде, а
две другие — в ра¬
створах цистеина
разной концентра¬
ции. Через сутки,
как и полагается в
опытах с горохом,
семена переложили
на влажный песок,
а еще через двое
суток стали изучать
облученные клетки
под микроскопом.
Посмотрели в микроскоп и удивились: предположе¬
ние, в которое сами не очень-то верили, подтвержда¬
лось. В семенах, намоченных в цистеине, процент
делящихся клеток был значительно выше.
С этого началось. Когда установили излучатель,
то первым делом мы решили посмотреть, что будет,
если поставить такой же опыт, но выдержи¬
вать семена после облучения не два года, а более
короткое время. Избрали срок двое суток. В этом
опыте результат оказался еще более разительным.
199
Не только восстанавливался нормальный темп клеточ¬
ного деления, подавленный облучением, но и умень¬
шалось число хромосомных мутаций, причем очень
значительно, примерно вдвое.
Это было настолько интересно и неожиданно, что
прежние планы были отставлены и мы со Львом Ца-
рапкиным взялись за изучение нового явления.
Об этих опытах я и рассказывал Володе Корогодину.
— Такие результаты, — говорил я, — можно объ¬
яснить, только если верить в способность хромосом
к восстановлению повреждений, вызванных облуче¬
нием. В покоящихся семенах, где все процессы, в том
числе и развитие поражения, идут медленно, мы мо¬
жем повлиять на судьбу первичных повреждений.
Правда, хотя других объяснений я не вижу, как-то
трудно в это поверить. Ведь во всех книгах написано,
что мутации происходят непосредственно во время
облучения и сразу в окончательной форме. А если
восстановление существует, то всю радиобиологию
придется переписывать заново.
— А ты знаешь, — отвечает Володя, — я сам не
могу спать спокойно из-за тех же сомнений. Мы то¬
же получаем результаты, которые можно объяснить
только пострадиационным восстановлением, хотя в не¬
го никто не верит.
ДА, ВОССТАНОВЛЕНИЕ!
И Володя (он же Владимир Иванович Корого-
дин) рассказал следующее.
Он по-прежнему работал на дрожжевых клетках.
Обычно клетки сразу после облучения сеют на твер¬
дую питательную среду и через некоторое время
смотрят, сколько образовалось колоний. А Корогодин
попробовал высевать облученные клетки не сразу,
а через сутки. Чтобы клетки в течение этого времени
не делились, их держали в воде. И во всех опытах
получалось одно и то же: выдержанные клетки дава¬
ли больше колоний, чем посеянные сразу. Напрашива¬
лась мысль, что за время между облучением и посе¬
вом клетки успевают восстановиться от повреждений.
200
Но это противоречило общепринятым взглядам. По¬
терю дрожжевыми клетками способности образовы¬
вать колонии связывают с возникновением мутаций.
Следовательно, и опыты Корогодина свидетельствова¬
ли о том же самом: первичные генетические измене¬
ния обратимы.
С тех пор прошло десять лет. Изучение пострадиа¬
ционного восстановления уже имеет историю. В тече¬
ние всего этого времени оно стояло в центре наших
интересов, теперь исследованием восстановления за¬
нимаются во множестве лабораторий.
Для меня и Володи наша встреча сыграла важную
роль. Она прибавила каждому уверенности, и мы
окончательно решили: пострадиационное восстановле¬
ние существует. Нашли на озерном пляже большой
гладкий камень и тут же написали статью, которая
через некоторое время была напечатана в журнале
«Биофизика».
Ученые коллеги отнеслись к новой идее по-разно¬
му. Через некоторое время мы узнали, что примерно
тогда же такие или очень похожие мысли пришли
в голову разным ученым, работавшим в разных
странах и на разных объектах. Люнинг в Швеции,
Кимбалл и Свенсон в США, Ауэрбах, Альпер и Тодей
в Англии напечатали в конце 50-х годов (кто немно¬
го раньше, кто несколько позже) статьи, где объяс¬
няли полученные результаты пострадиационным вос¬
становлением клеток от первичных генетических изме¬
нений. Так бывает часто. Сам ход развития науки
обусловливает неизбежность открытия, и его делают,
часто одновременно и независимо друг от друга, не¬
сколько человек.
А еще выяснилось, что многие авторы и гораздо
раньше наблюдали пострадиационное восстановление,
но давали ему иное объяснение. Все, кому приходи¬
лось облучать живые клетки и исследовать их через
разное время, обращали внимание на то, что число
клеток с хромосомными мутациями постепенно
уменьшается. Если времени прошло столько, что клет¬
ки могли успеть разделиться несколько раз, ничего
удивительного нет: поврежденные клетки погибают
201
во время деления. Но как быть, если то же самое на¬
блюдается и среди клеток, делящихся первый раз?
Такую картину объясняли тем, что на разных стади¬
ях жизненного цикла клетки имеют разную чувстви¬
тельность. Теперь следовало считать, что уменьшение
эффекта связано с восстановлением: чем дольше
клетка не делится, тем у нее больше времени для за¬
лечивания повреждений.
Представление о существовании пострадиационно¬
го восстановления было настолько неожиданным и
казалось настолько противоречившим общепринятым
взглядам, что многие встретили его в штыки. Мы
огорчались. Но скептическое отношение к нашим ут¬
верждениям имело и свою положительную сторону.
Нужно было получить действительно безупречные до¬
казательства эффекта восстановления.
И такие доказательства были найдены и мной, и
Корогодиным, и другими авторами. Я не буду приво¬
дить своего доказательства, так как оно довольно
сложно и требует математики. Расскажу о доказа¬
тельстве, предложенном Корогодиным, оно наиболее
наглядно, и ему нельзя отказать в простоте и изя¬
ществе.
Опыты с дрожжами вызвали два основных возра¬
жения. Ведь дело, может быть, вовсе не в восстанов¬
лении, а либо в том, что неповрежденные клетки за
время их выдерживания делятся и к моменту посева
здоровых клеток становится больше, либо в том, что
поврежденные клетки лизируются, то есть, попросту
говоря, умирают и растворяются и таким образом вы¬
падают из учета. Чтобы доказать реальность эффек¬
та восстановления, нужно было поставить опыты, ко¬
торые исключали бы возможность таких объяс¬
нений.
Для опытов избрали очень высокую дозу гамма-
лучей: 120 тысяч рентген. Если клетки, облученные
такой дозой, сразу высевать на питательную среду,
то лишь 0,2 процента их сохраняют способность обра¬
зовывать колонии. Если же после облучения их в те¬
чение двух суток выдержать в воде, то колонии дают
около 40 процентов клеток. Предстояло выяснить,
202
связана ли разница с тем, что клетки при их выдер¬
живании действительно восстанавливают способность
к образованию колоний, или эффект объясняется тем,
что во время выдерживания поврежденные клетки
успевают погибнуть, а неповрежденные — размно¬
житься. Как это проверить?
Дрожжевые клетки облучают в довольно густой
суспензии, содержащей в одном кубическом сантимет¬
ре около миллиона клеток. Затем взвесь разбавляют
водой в десять тысяч раз и на поверхность среды
в каждой чашке наносят один кубический сантиметр
смеси. Таким образом, в каждую чашку попадает
около 100 клеток. Если эту процедуру провести сразу
после облучения, то лишь в двух чашках из десяти
появится после инкубации по одной колонии. Если
через двое суток, то в каждой чашке будет примерно
по 40 колоний. Однако, как уже сказано, этот эффект
можно объяснять не только восстановлением, но и
тем, что за время выдерживания размножились клет¬
ки, способные давать колонии.
Опыт, о котором идет речь, был поставлен не¬
сколько иначе. Взвесь клеток в воде сразу после облу¬
чения и разбавления разлили по отдельным пробир¬
кам — по одному кубическому сантиметру в каждую,
а через двое суток содержимое каждой пробирки пе¬
ренесли в чашки с питательной средой. После инку¬
бации во всех чашках выросло большое число коло¬
ний — в среднем по сорок на чашку, как и в обычных
опытах. Если бы эффект выдерживания сводился
только к размножению неповрежденных клеток, сле¬
довало бы ожидать совершенно иного результата:
в большинстве чашек не должно было бы быть вооб¬
ще колоний, а примерно в двух из десяти их должно
было бы вырасти очень много.
Вряд ли полученные результаты можно объяснить
иначе, чем восстановлением клеток от повреждений.
ВМЕШАТЕЛЬСТВО В ПРИРОДУ
Повлиять на судьбу первичных лучевых пораже¬
ний... Эта заманчивая задача оказалась вовсе не та¬
203
кой сложной. Ведь эффект пострадиационного вос¬
становления был открыт в опытах, где под влиянием
тех или иных условий наблюдаемое повреждение
уменьшалось.
В первых экспериментах применялось намачивание
после облучения в растворах цистеина. При этом
уменьшался процент клеток с хромосомными мута¬
циями, вызванными облучением. Казалось, что нам
очень повезло: первое же вещество, которое мы испы¬
тали, дало желаемый эффект! Хотелось найти еще
какое-нибудь вещество, обладающее сходным дейст¬
вием. Поставили опыт, где облученные семена нама¬
чивали в растворах разных аминокислот — веществ,
родственных цистеину. Ничего подобного мы не ожи¬
дали. Все, абсолютно все аминокислоты дали такой
же эффект, как и цистеин.
Разные аминокислоты уже испытывали раньше
в качестве защитных веществ, то есть непосредствен¬
но перед облучением. Большинство не вызывало ни¬
какого эффекта, а остальные по степени защиты за¬
метно уступали цистеину. А здесь все аминокислоты
оказались равноценными. Как будто бы следовал вы¬
вод о том, что способность оказывать защиту свойст¬
венна лишь цистеину, а влияние на скорость постра¬
диационного восстановления — общее свойство ами¬
нокислот.
Для проверки этого вывода ставится новая серия
опытов, где используются растворы представителей
самых разнообразных классов химических веществ.
И здесь результат оказывается неожиданным: снова
все вещества дали примерно одинаковый эффект. Ус¬
коряли восстановление такие непохожие друг на дру¬
га и простые вещества, как спирт и поваренная соль.
Это уже переставало быть интересным — искать
вещества, ускоряющие восстановление. Слишком уж
их много и вряд ли их сравнение поможет что-нибудь
сказать о механизме восстановления. Теперь более
заманчивым казалось найти вещества, которые бы за¬
медляли восстановление либо ускоряли, но значитель¬
но больше, чем цистеин и его многочисленные со¬
братья.
204
Поисками занялся Лев Сергеевич Царапкин, с ко¬
торым мы ставили первые опыты по восстановлению.
Он испытал десятки различных веществ и нашел все,
о чем только можно мечтать. Есть средства, не влия¬
ющие на процесс восстановления, усиливающие его,
подобно цистеину (таких больше всего), тормозящие
восстановление, оказывающие значительно больший
эффект, чем цистеин. Тут уже было над чем подумать.
Набор наиболее интересных веществ, и тормозив¬
ших восстановление и дававших «сверхзащиту», ока-
205
зался не случайным. Обе группы связывала одна об¬
щая черта: все они имели то или иное отношение
к клеточной энергетике. Отсюда следовал вывод: для
восстановления нужна энергия, значит, восстановле¬
ние — результат активной деятельности клетки.
О том же самом говорили и данные совершенно дру¬
гих исследований — статистических. Такие несхожие
науки, как биохимия и математика, дополняли друг
друга.
В опытах по восстановлению хромосом обычно
сравнивают либо процент клеток, имеющих мутации,
либо среднее число мутаций на одну клетку. Оба эти
показателя приводят, как правило, к совпадающим
выводам. Мы попробовали, кроме того, использовать
еще и третий показатель: среднее число повреждений
на клетку. Результаты получились довольно неожи¬
данные. Почти всегда, когда дополнительное воздей¬
ствие изменяло число клеток с мутациями (и, конеч¬
но, общее число мутаций), степень повреждения от¬
дельных клеток оставалась постоянной. Выходило, что
при пострадиационном восстановлении уменьшается
только число поврежденных клеток.
Этот тип восстановления назвали поклеточным. Он
говорил о том же, что и сравнительный анализ влия¬
ния разных веществ: процесс восстановления связан
с жизнедеятельностью всей клетки в целом.
Но как же конкретно происходит восстановление?
К чему сводится его механизм? Вопрос очень непро¬
стой. Ведь даже предположить что-то о механизме
восстановления можно, сначала узнав, что представ¬
ляют собой первичные наследственные повреждения.
ХИМИЯ ГЕНА
Первое слово о химической природе гена сказано
очень давно, когда и самого слова «ген» не существо¬
вало. Мендель уже успел открыть свои законы, но они
еще не были никому известны, так как дело происхо¬
дило еще до их переоткрытия, зимой 1893/94 года
в Москве.
Строение клетки к тому времени изучили уже до¬
206
вольно хорошо. Были известны хромосомы, их поведе¬
ние при делении клеток, при оплодотворении. Даже
не зная ничего о законах Менделя, можно было ду¬
мать о том, что хромосомы играют важную роль
в явлениях наследственности. И кое-кто из ученых
именно так и думал.
Той же точки зрения придерживался и профессор
зоологии Московского университета Михаил Алек¬
сандрович Мензбир. И этому он посвятил свой до¬
клад на IX Всероссийском съезде естествоиспытате¬
лей и врачей. Он говорил о последних достижениях
в исследовании живой клетки, о существующих в свя¬
зи с этим гипотезах, о своих собственных взглядах...
По счастливой случайности на докладе присутст¬
вовали два человека, которых там могло бы и не ока¬
заться. Один из них хотя и был ученым, но не имел
никакого отношения к биологии. Он был профессором
химии. Второй же, хотя и имел отношение к биологии,
был в то время всего-навсего студентом.
Профессора химии звали Александр Андреевич
Колли. Он сопоставил новейшие успехи биологии,
о которых рассказывал Мензбир, с последними дости¬
жениями химии и пришел к парадоксальному выводу,
которым тут же в прениях по докладу и поделился со
слушателями. Размеры головки спермия (в котором,
естественно, должны быть упакованы все наследствен¬
ные задатки, достающиеся зародышу от отца) Колли
сравнил с вычисленными им размерами белковых мо¬
лекул. Получалось, что за все наследственные при¬
знаки ответственно относительно небольшое число мо¬
лекул.
Это было настолько фантастично, настолько опере¬
жало свое время, что большинство биологов просто
пропустили слова химика мимо ушей. Может, эта
мысль оказалась бы и вообще забытой, погребенной
в стенограммах заседаний съезда, если бы не один из
студентов, присутствовавших на заседании. Он запом¬
нил ее на всю жизнь, и она в значительной мере опре¬
делила его собственное будущее.
Фамилия студента была Кольцов. Позже он стал
крупнейшим ученым, академиком Николаем Констан¬
207
тиновичем Кольцовым. Основным направлением его
работ было изучение физико-химических основ строе¬
ния и жизнедеятельности клетки. В 1927 году на
III Всесоюзном съезде зоологов, анатомов и гистоло¬
гов он выступил со своим знаменитым докладом: «Фи¬
зико-химические основы морфологии». В нем он под¬
водил итоги многолетних исследований и высказывал
некоторые новые мысли.
Самым замечательным было то место доклада, где
Кольцов высказал гипотезу о «размножающихся мо¬
лекулах». Основа жизни — белковые вещества. Как
они построены, в то время было известно очень плохо,
знали только, что они очень сложны. Кольцов пришел
к выводу, что молекулы такой степени разнообразия
и сложности не могут образовываться иначе, чем пу¬
тем самовоспроизведения.
В дополнение к известным принципам: «Все живое
от живого», «Каждая клетка от клетки» и «Каждое
ядро от ядра», он выдвинул новый: «Каждая моле¬
кула от молекулы» (имелась в виду белковая моле¬
кула). Нетрудно догадаться, что при этом речь шла
одновременно и о химической природе генов и об их
возникновении. Кольцов нарисовал довольно деталь¬
ную картину того, как устроены гены, как они рабо¬
тают и как размножаются. Развитие науки показало,
что он во многом оказался прав.
Ошибся Кольцов только в одном — в том, что геи
имеет чисто белковую природу. Впрочем, иначе в те
времена и думать было нельзя, так как других ве¬
ществ, достаточно сложных, чтобы они могли играть
роль генов, не знали.
Но теперь, наверно, уже никому не нужно объяс¬
нять смысла сокращений ДНК и РНК, казавшихся
еще недавно такими таинственными. Все знают, что
так обозначают две разновидности нуклеиновых кис¬
лот — веществ, играющих важнейшую роль в явлени¬
ях наследственности.
Еще недавно считали, что нуклеиновые кислоты
устроены очень просто, и думали, что они играют в
жизни клетки какую-то весьма второстепенную роль.
Но к началу 50-х годов стало накапливаться все боль¬
*>3
ше данных, говоривших о том, что именно нуклеино¬
вым кислотам принадлежит в явлениях наследствен¬
ности живых организмов ведущая роль.
Так, довольно давно было известно, что вытяжка
из убитых бактерий одного штамма вызывает направ¬
ленные наследственные изменения в потомках другого
штамма, если ее добавлять к среде, на которой раз¬
водят бактерий. Теперь установили, что активным на¬
чалом этих экстрактов является нуклеиновая кислота.
Примерно тогда же был изучен механизм зараже¬
ния бактерий фагами (бактериальными вирусами).
Фаг устроен очень просто: он состоит из белка и нук¬
леиновой кислоты. Оказалось, что при заражении
внутрь бактериальной клетки проникает только нук¬
леиновая кислота. Белок остается снаружи. И тем не
менее через некоторое время внутри бактерии появ¬
ляются новые фаги, в состав которых входит и специ¬
фический фаговый белок.
Еще более ясные результаты получились с чистой
нуклеиновой кислотой, выделенной из вируса мозаич¬
ной болезни табака. Втерли это вещество в листья
здоровых растений, и они заболели. Внутри их клеток
появились болезнетворные вирусы...
Примеров достаточно, чтобы задуматься. Но как
же быть с тем, что нуклеиновые кислоты так просто
устроены? Однако и на химию нуклеиновых кислот
к тому времени стали смотреть несколько иначе, чем
раньше. Раньше считали, что существует лишь две
разновидности нуклеиновой кислоты: дезоксирибонук¬
леиновая кислота (ДНК), находящаяся в хромосомах,
и рибонуклеиновая кислота (РНК), находящаяся пре¬
имущественно в рибосомах — мельчайших цитоплаз¬
матических гранулах, в которых идет синтез белка.
Но это мнение пришлось изменить. Московский био¬
химик, ныне академик, Андрей Николаевич Белозер¬
ский доказал, что нуклеиновые кислоты обладают ви¬
довой специфичностью: у всех живых существ нуклеи¬
новые кислоты различны. К тому же выводу пришел
и американец Эрвин Чаргаф.
Кроме того, стало известно, что неповрежденные
нуклеиновые кислоты достигают огромных размеров и
209
строение их таково, что они могут обеспечить не мень¬
шее разнообразие, чем белки.
Словом, к началу 50-х годов и биологические и хи¬
мические данные о нуклеиновых кислотах были тако¬
вы, что оставалось ждать решающего открытия.
МАГИЧЕСКАЯ СПИРАЛЬ
Решающее открытие произошло в 1953 году. Сде¬
лали его двое ученых — англичанин Френсис Крик и
американец Джемс Уотсон, работавшие тогда вместе.
Открытие касалось строения молекул дезоксирибонук¬
леиновой кислоты (ДНК), той самой, что является
составной частью хромосом.
Анализируя данные рентгеноструктурного анализа,
Крик и Уотсон пришли к выводу, что молекула ДНК
состоит из двух параллельных нитей, завитых в спи¬
раль. Самым замечательным было то, что порядок
нуклеотидов («кирпичиков», из которых сложены ги¬
гантские молекулы нуклеиновых кислот) в одной нити
полностью определяет их порядок в другой. Поэтому,
если нити разойдутся, то к каждой из них могут при¬
строиться только такие же нуклеотиды, какие состав¬
ляли отошедшую нить. Получатся две одинаковые
молекулы, в точности подобные исходной.
Да ведь это размножающиеся молекулы, которые,
согласно Кольцову, должны лежать в основе жизнен¬
ных явлений! Правда, оказалось, что этим свойством
обладают не белки, как можно было думать в сере¬
дине 20-х годов. Но как же с белками? Ведь они ле¬
жат в основе жизненных явлений.
Через несколько месяцев в том же самом англий¬
ском журнале «Природа», где была напечатана статья
Крика и Уотсона, появилась заметка русского физика,
живущего в США, Георгия Антоновича Гамова. Ана¬
лизируя модель ДНК, предложенную Криком и Уот¬
соном, он делал вывод, что эта молекула может не
только размножаться, но и определять строение
белков.
Итак, появились две работы, как будто намечав¬
шие путь, на котором можно найти решение величай-
210
шей загадки жизни. Хотя обе статьи были очень не¬
большими (каждая из них занимала меньше страни¬
цы), они сразу стали в центре внимания ученых.
И способность молекул ДНК к размножению и
способность их определять строение белков были в
1953 году всего лишь гипотезами. Основанием для та¬
кого предположения послужили данные о довольно
своеобразном строении молекулы ДНК и общие сооб¬
ражения о ее генетической роли. Поэтому первая за¬
дача состояла в том, чтобы проверить смелые гипоте¬
211
зы крика и Гамова. Но вскоре обе гипотезы подтвер¬
дили экспериментально.
Тогда возникли вопросы: а как именно нуклеино¬
вые кислоты определяют специфичность белков? Ка¬
кую роль в белковом синтезе играют нуклеиновые
кислоты? Ждать пришлось недолго. Сейчас на оба эти
вопроса есть достаточно ясные и подробные ответы.
Настоящий штурм гена начался в 1961 году. В Мо¬
скве собрался V Международный биохимический кон¬
гресс. На одном из заседаний молодой и тогда мало
кому известный американский биохимик Маршалл
Ниренберг сообщил, что ему удалось осуществить
синтез белка в пробирке, вне живой клетки.
Чтобы получить белок, Ниренбергу пришлось взять
смесь аминокислот — строительных «кирпичей», из
которых состоят белки, кое-какие биологически актив¬
ные вещества и... нуклеиновую кислоту.
Нуклеиновая кислота была трех сортов: рибосом-
ная, та РНК, что содержится в частицах, где проис¬
ходит сборка белковой молекулы; транспортная РНК,
молекулы которой присоединяются к «кирпичам» и та¬
щат их туда, куда нужно; и, наконец, информацион¬
ная РНК, определяющая порядок, в каком нужно
складывать «кирпичи». Все три типа РНК образуются
в хромосомах под влиянием находящейся там ДНК-
Собственно говоря, они представляют собой слегка из¬
мененные копии отдельных участков хромосомной
днк.
Самое замечательное в опытах Ниренберга было
то, что белок синтезировался и тогда, когда брали ис¬
кусственную информационную РНК, такую РНК, ко¬
торая не похожа ни на одну из ее природных разно¬
видностей. Конечно, и белок при этом получался не¬
похожий ни на один белок, знакомый биохимикам.
Эти опыты положили начало расшифровке генети¬
ческого кода — алфавита наследственности. Белки со¬
держат до 20 разных аминокислот. В постройке же
нуклеиновых кислот участвует всего четыре нуклео¬
тида. Это не должно нас удивлять. Ведь с помощью
азбуки Морзе можно зашифровать любые буквы лю¬
бого языка, и в придачу к ним цифры и знаки препи¬
212
нания. А ведь азбука Морзе состоит всего лишь из
двух знаков — точки и тире. Но, конечно, из-за этого
приходится, как правило, на каждую букву брать по
нескольку знаков телеграфной азбуки.
Расшифровать генетический код — значит узнать,
какие группы нуклеотидов соответствуют каждой из
20 аминокислот. Первая такая группа была найдена
Ниренбергом в работе, о которой он докладывал в
Москве.
Теперь генетический код уже расшифрован. А одной
из наиболее быстро развивающихся наук стала моле¬
кулярная генетика, изучающая физико-химические ос¬
новы наследственности.
одним словом
Если бы нужно было выбрать одно слово, наиболее
характерное для современной биологии, то этим сло¬
вом оказалось бы прилагательное «молекулярный».
Зайдите в книжный магазин, и вам бросятся в глаза
с переплетов и корешков новых книг заглавия: моле¬
кулярная биология, молекулярная генетика, молеку¬
лярная биофизика, молекулярная биохимия, моле¬
кулярная эволюция, молекулярная патология... Моле¬
кулярная, молекулярная, молекулярная... Конечно,
отчасти это дань моде, так как некоторые из этих книг
по своему содержанию ничем существенным не отли¬
чаются от выходивших десять и двадцать лет назад,
под совсем другими, скромными названиями. Но дело,
конечно, не только в моде, или лучше сказать, что
мода эта не случайная. Биология теперь, впервые за
несколько веков своего существования, подошла к
изучению молекулярных основ жизненных процессов.
Поэтому вполне понятно стремление биологов связать
изучаемые ими явления с тем, что происходит на мо¬
лекулярном уровне.
Особенно естественно такое стремление для радио¬
биологии. Ведь в основе всех биологических эффектов
радиации лежит взаимодействие ионизирующих ча¬
стиц с молекулами живого вещества, даже не с моле¬
кулами, а с отдельными составляющими их атомами.
213
Наше путешествие по радиобиологии подходит к
концу. Мы не только узнали, какие изменения произ¬
водит ионизирующая радиация в живых организмах,
но даже почему они происходят. Пора бы, казалось,
поговорить и о молекулярных нарушениях, которые
лежат в основе радиобиологических эффектов.
Но, увы, хотя это кажется вполне уместным, мно¬
гого мы сказать не можем. Исследование молекуляр¬
ных основ радиобиологии только начинается.
Как ни странно, но до сих пор наша наука еще
не имеет прямых указаний на то, какие именно моле¬
кулярные повреждения наиболее существенны для
биологических эффектов. Догадываться можно о мно¬
гом, но прямых доказательств пока нет. Действитель¬
но, если ведущая роль в лучевом поражении принад¬
лежит изменениям наследственного аппарата клеток,
а «веществом наследственности» является нуклеиновая
кислота, то очевидно, что наиболее важными должны
быть нарушения, производимые облучением в молеку¬
лах ДНК-
Но хотя роль поражений молекул ДНК кажется
довольно очевидной, прямых доказательств почти нет.
И это несмотря на то, что нуклеиновая кислота нахо¬
дится под сильным подозрением уже по крайней мере
лет двадцать.
До самого недавнего времени все попытки вызвать
в молекулах ДНК какие-нибудь изменения с помощью
ионизирующих лучей приводили к одному и тому же
результату: чтобы вызвать сколько-нибудь установи-
мые изменения, нужны очень высокие дозы радиа¬
ции — сотни тысяч, миллионы, редко десятки тысяч
рентген, то есть во много раз превосходящие «биоло¬
гические» дозы.
Но живой организм гораздо более чувствительная
система, чем любые лабораторные приборы. А методы
изучения молекул были недостаточно чувствительны,
чтобы обнаружить происходящие в них изменения.
В последние годы положение существенно изменилось,
и ученые могут определять в молекулах нуклеиновых
кислот и нуклеопротеидов (комплексов нуклеиновых
кислот с белками) изменения при облучении их доза¬
214
ми порядка тысяч, а иногда даже сотен или десятков
рентген. Такие возможности открылись совсем недав¬
но, и, хотя исследования ведутся широким фронтом,
точки над «и» еще не поставлены. Но нужно надеять¬
ся, что произойдет это довольно скоро.
Я расскажу в качестве примера лишь об одном
направлении работ. Выбор мой определяется тем, что
наиболее хорошо знакомо, так как большая часть ра¬
бот, о которых пойдет речь, проведена в нашей лабо¬
ратории.
Самое первое, что ученые обнаружили при облу¬
чении растворов ДНК, было изменение их вязкости.
ДНК представляет собой длинные нитевидные моле¬
кулы, и потому растворы ее отличаются очень высокой
вязкостью. Чем длиннее нити, тем выше вязкость рас¬
твора. После облучения вязкость уменьшается, при¬
чем тем больше, чем выше примененная доза. Совер¬
шенно ясно, что в основе падения вязкости лежит
фрагментация молекул.
Как хорошо, можете подумать вы, фрагментация
молекул, фрагментация хромосом... А хромосомы как
раз состоят из этих молекул. Все ясно! Подождите
радоваться. Все было бы действительно хорошо, если
бы дозы, вызывающие первое заметное падение вяз¬
кости, были в тысячу или хотя бы в сто раз меньше.
А так получается слишком большая неувязка.
Но молекулы ДНК построены довольно своеобраз¬
но. Каждая молекула представляет собой двойную
нить, закрученную в спираль. Стало быть, чтобы
разорвать молекулу, нужно порвать две нити, и паде¬
ние вязкости связано с двойными разрывами. Возмож¬
но, одиночные разрывы возникают при значительно
меньших дозах? Может быть... Но как это проверить?
Ведь одиночный разрыв никак не сказывается на свой¬
ствах молекулы. Вот если бы раскрутить двойные
спирали, поместить в раствор отдельные ниточки и по¬
мерять его вязкость! Тогда все стало бы ясно.
Идея далеко не такая фантастическая, как может
показаться на первый взгляд. Если раствор нагреть,
молекулы ДНК сами по себе разделяются на отдель¬
ные нити. Правда, при остывании они снова соединя¬
215
ются. Однако, если раствор охладить очень быстро,
то нити так и остаются разъединенными. Эта мето¬
дика была использована в радиобиологических опы¬
тах московским биофизиком Павлом Иосифовичем
Цейтлиным и молодым сотрудником нашей лаборато¬
рии Николаем Рябченко.
В этих опытах получалась совершенно иная кар¬
тина, чем в прежних. Вязкость растворов падала при
значительно меньших дозах. Не буду приводить мно¬
гочисленных цифр, скажу только, что в пересчете на
одно клеточное ядро облучение дозой всего в один
рентген должно создавать около десяти одиночных
разрывов. Здорово? Пока еще нет, потому что два
важных вопроса остаются открытыми. Во-первых,
опыты ставились на водных растворах ДНК, и что
происходит при ее облучении в составе живой клет¬
ки — неизвестно. А во-вторых, неясно, какую биоло¬
гическую роль могут играть одиночные разрывы, ес¬
ли они не сказываются ни на химических, ни на фи¬
зико-химических свойствах молекул.
На первый из этих вопросов уже получен доста¬
точно четкий ответ. В то время, когда я пишу эти
строки, Борис Иванник собирается защищать канди¬
датскую диссертацию, посвященную сравнительному
анализу действия радиации на нуклеиновые кислоты
в водном растворе и при облучении целостного орга¬
низма. Главное внимание в этой работе уделено оди¬
ночным разрывам. Много получено ответов на важные
вопросы, но нас сейчас волнует ответ лишь на один
из них: между первичным действием лучей на ДНК
в растворе и в составе живых клеток нет никаких су¬
щественных различий.
Что же касается второго вопроса, то прямых опы¬
тов для ответа на него поставить еще не удалось.
Но ответ напрашивается занятный. Напомню, как
в клетке появляются новые молекулы ДНК. Возле
каждой из нитей двойной спирали строится новая;
в результате получаются две молекулы, в состав каж¬
дой из них входит одна старая и одна новая нить.
Представим себе, что получится, если молекула с оди¬
ночным разрывом начнет размножаться. Очевидно, что
216
возле нити с разрывом построится также нить, имею¬
щая разрыв, и из двух новых молекул одна будет
вполне нормальной, а другая — с полным двойным
разрывом. Следовательно, изменения, довольно несу¬
щественные сами по себе, могут привести к плачев¬
ным последствиям при самоудвоении молекул.
Нужно заметить, что возможны и другие предпо¬
ложения о природе молекулярных изменений, лежа¬
щих в основе радиобиологических эффектов. Есть ос¬
нования ставить под подозрение и молекулярные
сшивки, то есть соединение нитей друг с другом, и
связи между нуклеиновой кислотой и белком, и еще
кое-что. Все эти изменения вызываются ионизирую¬
щими лучами и могут быть увязаны с биологическими
эффектами.
Эти исследования — передний край науки, и, как
всегда на переднем крае, работа здесь идет быстро.
Не исключено, что к тому времени, когда книжка
появится на прилавках магазинов, ответ на вопрос
о природе первичных молекулярных изменений будет
уже найден.
ИСПРАВЛЕНИЕ ОШИБОК
Открытие пострадиационного восстановления по¬
казало, что возникновение мутации не одномоментное
событие, а результат сложной цепи событий, проте¬
кающих во времени. Иного, конечно, и быть не мог¬
ло. Это во времена Ньютона считали возможным
мгновенное действие. В XX веке мы знаем, что все
процессы имеют длительность — это одно из следст¬
вий теории относительности. Правда, практически
очень быстрые процессы (пусть даже идущие и го¬
раздо более медленно, чем со скоростью света) мы,
биологи, можем рассматривать как мгновенные.
Но результаты опытов по восстановлению ясно ука¬
зывали на то, что восстановление мутаций — процесс,
с течением которого во времени нельзя не считаться.
Но что представляет собой восстановление? Изу¬
чая хромосомные мутации, ученые пришли к выводу,
что первичный эффект облучения состоит в разрыве
217
хромосом. А если так, то восстановление должно за¬
ключаться в срастании образовавшихся обломков.
Такое предположение многие и делали. Ведь дейст¬
вительно, если результат облучения — образование
разломов, то восстановление иначе и нельзя себе
представить. Но кое-кому такой процесс представлял¬
ся совершенно невероятным, потому что он невозмо¬
жен с физико-химической точки зрения. А раз так, то
приходилось пересмотреть старый вопрос о природе
первичных повреждений при образовании хромосом¬
ных мутаций.
Ученые начали ломать головы, и, как обычно бы¬
вает в подобных случаях, сразу появилось несколько
гипотез. А потом, как тоже часто бывает, выясни¬
лось, что сходные мысли высказывались уже давно.
Самым естественным было предположить, что во
время облучения возникают не разломы, а лишь ме¬
ста, способные к разлому, — потенциальные разло¬
мы. Поскольку хромосома состоит из пучка молекул
нуклеопротеида, потенциальный разлом можно себе
представить как разрыв части молекул, составляю¬
щих этот пучок. В дальнейшем в зависимости от об¬
стоятельств произойдет одно из двух: либо порвутся
и остальные нити, либо порванные срастутся. В пер¬
вом случае возникнет разлом, во втором произойдет
восстановление. Такое предположение приходило
в голову многим генетикам.
Английский ученый Ривелл выступил с другой ги¬
потезой. Он обратил внимание на некоторые законо¬
мерности образования хромосомных обменов, кото¬
рые можно было объяснить тем, что первичным со¬
бытием является не разрыв, а обмен.
Но ни одна, ни другая гипотеза не могли объяс¬
нить тот удивительный факт, что при облучении хро¬
мосом в делящихся клетках никаких изменений, кото¬
рые можно было бы сразу же заметить, не возникает.
Можно направить на отдельную хромосому микропу¬
чок ионизирующих лучей (микропучок необходим для
того, чтобы не убить клетку) и дать очень большую
дозу. Но даже совершенно фантастическая доза в
миллион рентген хромосому не ломает. А в самых
218
обычных опытах при облучении клеток незадолго до
деления эффективность воздействия сильно падает.
Анализ кривых зависимости эффекта от стадии, на
которой происходит облучение, показывал, что пере¬
ход первичных изменений в окончательную форму
приурочен к определенному периоду в жизни клетки.
Он соответствовал окончанию удвоения содержания
ДНК в ядре, то есть совпадал со временем образова¬
ния новых хромосом.
Эти факты приводили к мысли о том, что раз пе¬
реход первичных повреждений в наблюдаемую фор¬
му происходит при образовании новых хромосом, зна¬
чит именно дочерние структуры и являются носителя¬
ми наблюдаемых изменений. Так родилась матричная
гипотеза хромосомных мутаций. Первичное поврежде¬
ние состоит, согласно этой гипотезе, в подавлении или
изменении аутокаталитических (матричных) свойств
облученной хромосомы. В результате дочерние хро¬
мосомы строятся ненормально, с ошибками. Если же
ко времени образования новых структур повреждение
восстановится, то синтез произойдет нормально и ни¬
каких изменений мы не заметим.
Перечисленные гипотезы родились в конце 50-х —
начале 60-х годов. Однако, как выяснилось через не¬
которое время, весьма похожие взгляды высказыва¬
лись и гораздо раньше. Еще в конце 30-х годов немец¬
кий цитолог Бауер подробно обсуждал гипотезы, со¬
вершенно подобные тем, которые теперь имеют хож¬
дение под названиями гипотезы потенциальных раз¬
ломов и обменной гипотезы, а выдающийся русский
биолог, академик Николай Константинович Кольцов
тогда же высказывал соображения, очень близкие к
нынешней матричной гипотезе. В том, что об этих ра¬
ботах забыли почти на тридцать лет, нет ничего уди¬
вительного: в них просто не было надобности. А ког¬
да появились факты, противоречившие фрагмента¬
ционной гипотезе, их пришлось выдвинуть заново, а
потом вспомнить и о старых работах. Итак, три гипо¬
тезы... Какая же верна? На этот вопрос я не смогу
ответить, потому что как раз теперь в радиобиологии
на повестке дня стоит решение этого вопроса. Мож¬
219
но только сказать, что гипотеза потенциальных раз¬
ломов меньше соответствует фактам, чем две другие.
Что же касается обменной и матричной гипотез, то
они друг другу не противоречат. Скорее они — две
стороны одной и той же медали. Обменная гипотеза
говорит о связи между фрагментами и обменами, но
совершенно не затрагивает вопроса о природе первич¬
ных изменений, который стоит в центре внимания мат¬
ричной.
Вряд ли может быть случайным сходство выводов,
к которым пришли ученые, исследуя молекулярные из¬
менения ДНК и хромосомные мутации. Одиночные
разрывы могут проявиться только во время удвоения
молекул ДНК, которое предшествует делению клетки
и приходится как раз на то самое время, когда, со¬
гласно матричной гипотезе, скрытые первичные изме¬
нения переходят в мутации.
Молекулярные механизмы образования мутаций и
восстановления клеток от скрытых повреждений толь¬
ко сейчас проясняются, но уже можно смело делать
два утверждения: образование мутаций не мгновен¬
ный акт, а процесс, идущий во времени; переход пер¬
вичных повреждений в наблюдаемые изменения — ре¬
зультат нормальных процессов клеточного цикла, про¬
ходящих с участием поврежденных хромосом. Отсю¬
да ясно, что облучение создает лишь предпосылку для
возникновения мутации. Значит, можно рассчитывать
на уменьшение лучевого поражения с помощью
воздействий, применяемых после облучения, иными
словами — «исправлять ошибки», в то время,
пока они еще не реализовались в необратимые нару¬
шения.
БИОЛОГИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ
Вот теперь-то мы можем, наконец, ответить на оба
основных вопроса радиобиологии:
Почему ионизирующие лучи при дозах, оставляю¬
щих в облучаемых объектах совершенно ничтожную
энергию, приводят к столь большим последствиям?
Почему разные клетки, разные органы, разные ви¬
220
ды живых организмов так сильно отличаются по чув¬
ствительности к ионизирующей радиации?
Мы уже знаем, что при облучении живых орга¬
низмов особенно важную роль играет повреждение
генетического аппарата клетки. Ну и что? Ген — боль¬
шая молекула. С точки зрения химика она ничем не
хуже любой другой большой молекулы. И у нас нет
никаких оснований думать, что радиация будет дейст¬
вовать на генные молекулы как-нибудь иначе, чем на
любые другие молекулы таких же размеров. И о том
же самом говорят результаты опытов. А раз так, зна¬
чит, чтобы с более или менее реальной вероятностью
попасть в какой-нибудь определенный ген, нужна до¬
за порядка миллиона рентген. И действительно, по¬
пытка вызвать с помощью облучения какое-нибудь
вполне определенное наследственное изменение —
задача совершенно нереальная, если не использовать
методов постановки опытов, при которых можно ана¬
лизировать сотни тысяч или миллионы особей. На дро¬
зофиле и то ставить такие опыты тяжело.
Но все дело в совершенно особом месте, которое
занимают гены в клетках и в организмах. В нормаль¬
ных клетках содержится по два экземпляра генов
каждого сорта, а в зародышевых — по одному. В хро¬
мосомном наборе тысячи генов, но все они разные:
один отвечает за одни свойства организма, другой —
за другие. Если разрушить одну молекулу какого-ни¬
будь фермента, совершенно необходимого для жизни
клетки, она этого и не почувствует, потому что сохра¬
нились сотни или тысячи точно таких же молекул.
А повредить один ген из двух — это уже существен¬
но. Если оторвать одну ножку у сороконожки, она
будет бегать с той же скоростью, что и раньше, но ес¬
ли прострелить одно крыло орлу, он рухнет наземь.
И самое главное: чтобы клетка перестала нормаль¬
но работать, вовсе не обязательно попадать в какой-
то вполне определенный ген. Для этого достаточно по¬
вредить любой ген. Вероятность изменить какой-ни¬
будь вполне определенный ген, облучая клетку дозой
в несколько сотен рентген, исчезающе мала. Но клет¬
ка содержит очень много разных генов, и поэтому ве-
221
роятность изменить любой ген оказывается не такой
уж маленькой величиной. Да, впрочем, мы уже знаем
об этом: сравнительно невысокие дозы вызывают му¬
тации во вполне заметном проценте клеток.
Благодаря тому, что каждый ген играет важную
роль, а каждая клетка содержит очень большое чис¬
ло их и, самое главное, каждый ген присутствует в
клетке, как правило, лишь в двух экземплярах, очень
малые (с физической или химической точки зрения)
222
дозы способны вызывать в клетке наследственные из¬
менения. Если мутация произошла в одной из клеток
тела, на свойствах организма она скорее всего не ска¬
жется. Но если она возникла в зародышевой клетке,
из которой суждено развиться новому организму,
то одно и то же изменение окажется во всех его клет¬
ках и весь организм будет работать ненормально,
а может быть, и вообще окажется нежизнеспособ¬
ным.
Но и мутации в остальных клетках не всегда без¬
различны для организма. Ведь некоторые из них при¬
водят к тому, что клетка приобретает злокачествен¬
ные свойства и дает начало раковой опухоли. А на¬
копление в отдельных клетках разных мутаций, как
думают, может служить причиной преждевременного
старения. Во всех этих случаях из-за той роли, кото¬
рую играют гены в живых организмах, мутации, то
есть ничтожные изменения, молекул, усиливаются до
изменения целого огромного организма. Именно по¬
этому энергия, которая нагреет стакан воды лишь на
один градус, приводит к столь драматическим биоло¬
гическим эффектам.
Живые клетки размножаются путем деления, а
каждому делению предшествует удвоение числа хро¬
мосом. В дочерние клетки попадают совершенно оди¬
наковые наборы хромосом. Процесс этот очень важный,
и для его осуществления в клетке имеется тончайший
прецизионный механизм. Во время деления клетки в
ней образуется, так называемое веретено деления. Это
структура из сократимых нитей, действительно имею¬
щая форму веретена. На определенной стадии все хро¬
мосомы, похожие в этот период на довольно короткие
палочки (в результате сильной спирализации),распо¬
лагаются в одной плоскости, перпендикулярной оси ве¬
ретена. Каждая хромосома расщепляется вдоль. Гене¬
тический материал для обеих дочерних клеток готов.
Но как правильно распределить его?
Для этого и существует веретено. В каждой хро¬
мосоме есть одна особая точка, так называемая цент¬
ромера. Здесь и присоединяются тянущие нити вере¬
тена. Они сокращаются, растягивая хромосомы к двум
223
полюсам клетки. В результате в каждую из дочерних
клеток попадает нормальное число хромосом, что яв¬
ляется необходимым условием ее существования. От¬
сюда ясно большое значение того факта, что у каждой
хромосомы по одной и только одной центромере.
А теперь вспомним о хромосомных аберрациях.
Простейший тип аберраций — фрагменты. Хромосома
разваливается на два куска, и один из фрагментов
(его называют ацентрическим) будет лишен центро¬
меры. Следовательно, во время деления клетки к не¬
му не сможет присоединиться нить веретена, и он не
войдет ни в одно из формирующих ядер. Этот фраг¬
мент обречен: довольно быстро он растворится в ци¬
топлазме под действием ферментов. А клетка поте¬
ряет часть генетического материала, причем не один
какой-нибудь ген, а большое число генов, которые бы¬
ли в ацентрическом фрагменте.
Фрагмент, сохранивший центромеру (центриче¬
ский), благополучно попадает в ядро одной из дочер¬
них клеток. Через некоторое время ей приходит время
делиться. Расщепляются хромосомы, в том числе и
этот фрагмент. Получается два центрических фрагмен¬
та. Но концы их не вполне нормальны и могут соеди¬
ниться друг с другом. Получается хромосома с двумя
центромерами. В этом тоже нет ничего хорошего.
К одной и той же хромосоме присоединяются две ни¬
ти и начинают растягивать ее к двум разным полю¬
сам клетки. Получается мостик между двумя ядрами,
препятствующий нормальному делению клетки. Чаще
всего он рвется, и в каждое из дочерних ядер попа¬
дает по центрическому фрагменту. А в новом делении
снова начинается тот же цикл. Разрывы моста проис¬
ходят случайным образом, и с каждым делением все
больше и больше нарушается генный баланс.
И фрагменты и мосты, как правило, гибельны для
клетки. В обоих случаях меняется генный баланс:
вместо того чтобы содержать по два экземпляра каж¬
дого гена, клетка имеет часть генов в одинарном или
в тройном количестве. И то и другое, как правило, не¬
благоприятно сказывается на жизнеспособности
клеток.
224
Но фрагментация — только один из многих типов
хромосомных мутаций. Часть фрагментов вновь сое¬
диняется в иной последовательности, и получаются
разнообразные обмены. Их можно разделить на три
группы. Прежде всего в результате обмена могут по¬
лучиться хромосомы, имеющие две центромеры или
лишенные центромеры. Судьба их близка к той, что
была только что описана. Могут в результате обмена
получиться новые хромосомы, у которых с точки зре¬
ния микромеханики все в порядке: каждая имеет по
одной центромере. Такие обмены могут быть двух ти¬
пов: либо изменяется распределение генов внутри од¬
ной хромосомы, либо происходит перераспределение
генов между хромосомами. В обоих случаях клетка
сохраняет полную жизнеспособность, но такие мута¬
ции могут сказываться на потомстве. В первом слу¬
чае при скрещивании с нормальными формами подав¬
ляется кроссинговер (что не так уж существенно), а
во втором значительная часть потомства оказывается
нежизнеспособной. Это происходит потому, что в за¬
родыше часть генов оказывается в ненормальном чис¬
ле. Таким образом, организмы с подобными хромо¬
сомными мутациями оказываются частично стериль¬
ными.
ПРАВИЛА ПОЛУЧАЮТ ОБЪЯСНЕНИЕ
Итак, с биологической эффективностью радиации
вопрос прояснился. Разгадка парадокса связана с уни¬
кальностью генетических структур клетки. Единствен¬
ное, что к этому нужно добавить: генетические пора¬
жения, конечно, не единственная причина биологиче¬
ского действия радиации, хотя наиболее изученная и
важная. Эту истину не мешает повторить несколько
раз, ибо ничто так не вредно в науке, как чрезмерные
крайности. Преувеличение значения генетики не менее
опасно, чем ее отрицание.
Остается ответить на второй из главных вопросов
радиобиологии: с чем связаны различия в радиочув¬
ствительности клеток и организмов? Строго говоря,
это даже не один вопрос, так как причины различий
225
по радиочувствительности между человеком и амебой,
между твердой и мягкой пшеницей, между одинако¬
выми клетками на разных стадиях их жизненного
цикла скорее всего не одни и те же.
Различия между живыми организмами, находящи¬
мися в очень далеком родстве, и между их клетками
многообразны. Очень уж по-разному организованы не¬
клеточные, одноклеточные и многоклеточные формы
жизни, животные и растения. О причинах их разли¬
чий по чувствительности высказывали разные сооб¬
ражения. И, вероятно, каждый был в какой-то степе¬
ни прав, но никто не был прав до конца. Мы займем¬
ся более простыми вопросами: различиями в радио-
чувствительности у близких организмов и ее измене¬
нием под влиянием сопутствующих факторов и усло¬
вий. В биологическом действии радиации очень боль¬
шую роль играет поражение хромосом — наследствен¬
ного аппарата клетки. Поэтому естественно искать
причины различий радиочувствительности у близких
организмов в различиях их хромосомного набора.
Природа сама дает объект для таких исследова¬
ний. Этот объект — полиплоидия. Чаще всего клетки
содержат по две хромосомы каждого сорта (то есть
двойной, или диплоидный, набор), но среди растений
встречаются виды, клетки которых содержат по четы¬
ре набора (тетраплоиды), по шесть наборов (гекса-
плоиды) и т. д. Полиплоидия широко распростране¬
на в растительном мире. Некоторые группы растений
даже образуют так называемые полиплоидные ряды.
Например, в роде пшениц встречаются виды с 14, 28 и
42 хромосомами. К диплоидам (с 14 хромосомами) от¬
носится ряд диких видов, а также культивируемая кое-
где на Кавказе и в Испании пшеница-однозернянка.
К тетраплоидам относятся твердые пшеницы, к гекса-
плоидам — мягкие. Полиплоидные ряды — замечатель¬
ный объект для изучения влияние числа хромосом на
радиочувствительность. И не удивительно, что многие
экспериментаторы использовали это в своих опытах.
Опыты на полиплоидах давали результаты, на пер¬
вый взгляд противоречивые. При вызывании генных
мутаций более чувствительными оказывались виды с
226
меньшим числом хромосом, при вызывании хромосом¬
ных — с большим. Но этого и следовало ожидать.
Генная мутация — изменение свойств одного из ге¬
нов. Даже у диплоидов далеко не все генные мута¬
ции обнаруживают свое действие: им противодейству¬
ет оставшийся неповрежденным другой такой же ген.
А у полиплоидов — три, пять или даже больше нор¬
мальных разновидностей того же гена, которые еще
надежнее маскируют возникшую мутацию.
Другое дело — хромосомные мутации. Их можно
наблюдать под микроскопом. И если возник фрагмент
или обмен, он будет заметен независимо от того,
сколько в клетке нормальных хромосом. То же ка¬
сается и действия хромосомных мутаций. Они оказы¬
вают свое влияние на судьбу клеток вследствие меха¬
нических трудностей, которые создают некоторые об¬
мены для деления клеток, и нарушения генного рав¬
новесия при потере фрагментированных хромосом. Ни
тому, ни другому присутствие нормальных хромосом
не препятствует.
А в какой клетке легче вызвать изменение хро¬
мосом — с 14 или с 28 хромосомами? Конечно, в клет¬
ке с большим числом хромосом: чем крупнее мишень,
тем легче в нее попасть. И здесь та же доза облуче¬
ния вызывает большее число хромосомных мутаций.
Поэтому и при наблюдении общих эффектов, таких,
как выживание, скорость роста, полиплоиды обычно
оказываются более чувствительными.
Это, кстати, один из доводов в пользу того, что
хромосомные мутации играют важную роль в биоло¬
гическом действии радиации вообще.
Несколько лет назад американский ботаник Спер¬
роу провел большую работу по сравнению радиочув¬
ствительности разных видов растений. Влияние радиа¬
ции на рост и выживание растений сопоставляли с осо¬
бенностями их хромосомного набора. Сравнение с
числом хромосом мало что дает, так как разные виды
отличаются не только числом, но и величиной хромосом.
Ученые взяли наиболее существенный показатель —
содержание ДНК на клетку, то есть количество хро¬
мосомного материала. И что же: чем больший объем
в клетке занимают хромосомы, тем чувствительнее,
как правило, оказываются растения. Совершенно стро¬
гой зависимости не было, и если, например, у двух
каких-то растений содержание ДНК различалось в
два раза, то радиочувствительность вовсе не отлича¬
лась ровно вдвое. Значит, «объем мишени» не един¬
ственный фактор, определяющий радиочувствитель¬
ность, но роль его настолько велика, что связь между
чувствительностью и массой хромосом не могут зату¬
шевать все другие факторы.
А причины вариаций радиочувствительности у од¬
ного и того же вида помогло выяснить открытие эф¬
фекта восстановления. Разработан метод для количе¬
ственного определения числа первично поврежденных
клеток. Совершенно ясно, что, применяя этот метод,
можно подразделить разницу в общем эффекте на
различия в первичной поражаемости и в степени
пострадиационного восстановления.
Эти исследования показали, что различия в степе¬
ни восстановления — самая важная причина, опреде¬
ляющая различия в радиочувствительности у организ¬
мов одного вида в разных условиях. И здесь эта при¬
чина не единственная, но она, по-видимому, играет
ведущую роль. При этом обнаружилось, что многие
случаи вариаций радиочувствительности, которые
раньше объясняли другими причинами, оказались свя¬
занными с восстановлением.
Ряд работ был посвящен анализу влияния химиче¬
ских веществ и других дополнительных воздействий
на радиочувствительность. Когда соответствующий
фактор применялся после облучения, как правило,
оказывалось, что он изменяет эффект, влияя на сте¬
пень пострадиационного восстановления. Если же фак¬
тор применялся перед облучением, то он изменял и
степень первичного поражения и степень восстановле¬
ния. Результат, конечно, разумный — именно этого
и следовало ожидать.
Можно было бы приводить много примеров анали¬
за причин разных случаев изменения радиочувстви¬
тельности, но я ограничусь только одним: самым из¬
вестным и до недавнего времени самым непонятным.
228
Речь пойдет об уже знакомом нам кислородном эф¬
фекте. По этому поводу напечатаны сотни работ, но
ясности о механизме кислородного эффекта до недав¬
него времени не было. Как вы, конечно, помните, кис¬
лородный эффект был переоткрыт в пору увлечения
гипотезой непрямого действия. И в те времена кисло¬
родный эффект связывали с его влиянием на выход
активированной воды. Поэтому считали, что разница в
биологическом действии связана с разным числом
первичных повреждений, возникающих в кислородных
и бескислородных условиях. А когда маятник качнул¬
ся в противоположную сторону, появилась другая
гипотеза — о том, что кислород влияет только на
судьбу первичных повреждений.
За выяснение механизма кислородного эффекта
взялся недавно молодой радиобиолог Константин Яко¬
венко. В отличие от предыдущих исследователей он
был вооружен методом для определения числа первич¬
но поврежденных клеток, и первая же его работа ста¬
ла существенным вкладом в проблему, которая каза¬
лась уже исхоженной вдоль и поперек. Прежде всего
он занялся так называемым кислородным последейст¬
вием. Этим не совсем удачным термином называют
уменьшение эффекта, если применить бескислородные
условия после конца облучения. По поводу кислород¬
ного последействия в литературе были противоречия.
Одни авторы утверждали, что лишение клеток кисло¬
рода на некоторое время после облучения уменьшает
их повреждение, другие не обнаруживали никакого
эффекта. Косте удалось найти причину этих разногла¬
сий и указать условия, которые нужно соблюдать для
получения «последействия».
А затем началось исследование механизма. Как и
следовало ожидать, он для действия кислорода во
время и после облучения оказался неодинаковым.
Влияние кислорода после облучения объясняется толь¬
ко изменением степени пострадиационного восстанов¬
ления. При классическом кислородном эффекте карти¬
на оказалась более сложной. Кислород влияет как на
выход первичных повреждений, так и на условия их
восстановления.
У НАС
В ГОСТЯХ
У науки есть две основные конечные
цели:
предвидение и польза.
Д. И. Менделеев
Помните, как профессор Неменов бежал по пер¬
рону с пузатой чернильницей в руках? Тогда, в са¬
мые первые годы Советской власти, в годы проведе¬
ния в жизнь неосуществимых до этого планов, ему
удалось организовать первый в мире научно-исследо¬
вательский институт по изучению рентгеновых лучей
с физической, биологической и медицинской точек
зрения. Идея себя вполне оправдала.
Но, как ни странно, таких учреждений, где велось
231
бы многостороннее исследование ионизирующих лу¬
чей, до сих пор не так уж много. Если говорить
о медицинских применениях радиации, то организо¬
вывали рентгеновские кабинеты, строили специальные
клиники, но все они, как правило, преследовали лишь
узкопрактические цели. Врач либо пользовался об¬
щепринятыми методами, либо на свой страх и риск
занимался поисками вслепую. Дело, конечно, дела¬
лось, но нового появлялось не так много.
Немного нового дали и первые годы атомного
века, когда арсенал радиолога вдруг колоссально воз¬
рос. Появились совершенно новые источники радиа¬
ции: новые типы лучей, новые энергии, возможности
совершенно новых режимов облучения. А как все
это применять у постели больного? Необходимы были
новые знания. Врачи искали ответы на нужные им
вопросы в радиобиологической литературе и далеко
не всегда их находили. Начинали экспериментировать
сами, часто не имея для этого необходимого опыта
и условий. Постепенно при наиболее крупных клини¬
ках стали организовывать исследовательские лабора¬
тории. К этому привела жизнь...
Прежде чем начать разговор о союзе между ра¬
диобиологией и медициной, я хочу познакомить вас
с одним человеком. Имя его Георгий Артемьевич Зед-
генидзе. Люди любят давать друг другу прозвища.
Друзья и сотрудники Зедгенидзе, разговаривая о нем
за глаза, укорачивают фамилию и называют его
«Зед».
В алгебре буквами «икс», «игрек» и «зет» обозна¬
чаются неизвестные величины. Но наш «Зед» — ве¬
личина, известная во всем мире. Сказать, что он док¬
тор медицинских наук, профессор, действительный
член Академии медицинских наук СССР, член много¬
численных всесоюзных и международных комиссий,
далеко не достаточно. К тому, что он крупнейшая ве¬
личина в мире медицины, нужно добавить, что, кро¬
ме того, он является и радиобиологом и педагогом,
воспитавшим целую армию рентгенологов и радио¬
логов. А к тому, о чем пойдет речь, это имеет самое
прямое отношение.
232
Как Неменов в начале века мечтал организовать
специальный институт по всестороннему изучению
рентгеновых лучей с целью их лучшего применения
в медицине, так и у Зедгенидзе была мечта создать
институт, где использовались бы с медицинской
целью все достижения атомного века.
Институт не только применял бы на практике уже
испытанные методы; в нем должны были работать
экспериментаторы, изучающие свойства лучей и их
биологическое действие, и инженеры, конструирую¬
щие новую медицинскую аппаратуру.
Георгий Артемьевич начал с того, что посетил все
крупнейшие радиологические институты мира. В своих
путешествиях он не расставался с записной книжкой,
куда вносил сведения обо всем самом лучшем, самом
современном в радиологии, чего бы оно ни касалось:
новых приборов и аппаратов, научных проблем, стро¬
ительства, организации труда... В этих книжках были
и адреса фирм, выпускающих наиболее совершенные
аппараты, и статистические данные о результатах
применения различных методов лечения и диагности¬
ки, и схемы расположения кабинетов, и даже набро¬
ски фасонов халатов для медсестер.
Ученый путешествовал не зря. Теперь он мог, за¬
крыв глаза, ясно представить себе будущий инсти¬
тут — институт, который воспримет все лучшее, что
известно современной медицинской науке. Ученый
продумал все, начиная с научной тематики и орга¬
низационной структуры и кончая системой отопле¬
ния и цветом стен в коридорах. Тогда Георгий
Артемьевич обратился в ЦК нашей партии.
Коммунистическая партия и правительство нашей
страны горячо поддерживают все, что сулит повыше¬
ние благосостояния народа, проявляют неустанную
заботу о народном здравоохранении. Поскольку
строительство нового института отвечало этим зада¬
чам, Зедгенидзе получил «добро». 22 августа 1958 го¬
да ЦК КПСС принял решение о строительстве ин¬
ститута.
Институт, который до тех пор существовал толь¬
233
ко в голове Зедгенидзе, перешел на бумагу — в чер¬
тежи проектировщиков и сметы экономистов. А еще
через некоторое время воплотился в кирпич и бетон,
стекло и металл.
И вот Институт медицинской радиологии Акаде¬
мии медицинских наук СССР существует.
Неподалеку от Москвы, на самом севере Калуж¬
ской области стоит город, которого нет на старых
картах. Он вырос там, где в 1956 году дала ток пер¬
вая атомная электростанция. Имя города — Об¬
нинск. Вокруг атомной электростанции начали
строить другие научно-исследовательские институты,
занимающиеся разными аспектами мирного приме¬
нения атомной энергии, и появился еще один город-
спутник, еще один научный городок, которых теперь
немало в нашей стране. Там же находится и наш
институт.
Институт настолько обширен, что расположен на
двух разных площадках. На одной из них сооружена
клиника, а на другой — экспериментальный сектор.
В клинику мы с вами не пойдем. Это самостоятель¬
ная область, в которой я не специалист, и в своих
объяснениях могу что-нибудь напутать.
А экспериментальный сектор — это десять отдель¬
ных зданий. В огромном пятиэтажном корпусе сосре¬
доточены главные экспериментальные лаборатории.
Почти такое же здание отведено для работ с радио¬
активными изотопами. Еще такое же — физико-тех¬
нический корпус — скрывает за бетонными стенами
разнообразные источники излучений. Специальные
здания для содержания подопытных животных, для
экспериментальных мастерских...
Времена Тарханова, когда для радиобиологиче¬
ских открытий достаточно было взятого напрокат рент¬
геновского аппарата и простейших физиологических
инструментов, давно прошли. В нашем секторе есть,
например, электронная счетная машина, несколько
электронных микроскопов, установки для поддержа¬
ния высоких и низких температур и давлений, ультра¬
центрифуги... Многие приборы снабжены устройства¬
ми для автоматической записи результатов измере¬
234
ний. Бок о бок трудятся биологи и физики, врачи и
инженеры...
А зачем все это нужно? После того, что уже ска¬
зано, вряд ли этот вопрос требует подробного ответа.
Мы знаем, что ионизирующие лучи оказывают на жи¬
вой организм, на все его клетки, сильный эффект, что
радиочувствительность клеток различна, что радиа¬
ция способна проникать внутрь вещества на любую
глубину. На этом основаны многообразные приме¬
нения ионизирующих лучей с целью лечения: убить
235
больные клетки (в первую очередь раковые) — вот
в чем задача. А чтобы усилить эффект облучения
больных клеток и ослабить его действие на осталь¬
ной организм, нужно знать все о лучах и об их
действии на организм.
Это основа. А радиотерапия — целая наука, о ко¬
торой можно либо лишь упомянуть, либо говорить
специально. Но я не могу удержаться от того, чтобы
не рассказать хотя бы об одном из новейших мето¬
дов, разрабатываемых в нашем институте. Вопрос
только в том, что выбрать.
Естественно взять последнее, о чем слышал. Как
раз на последнем заседании ученого совета один из
моих коллег — Юрий Сергеевич Рябухин, физик, став¬
ший биологом, докладывал об успехах и перспекти¬
вах своей лаборатории. С особым увлечением он го¬
ворил о нейтронно-захватной терапии. Попробую и я
кратко рассказать об этом.
Нейтроны не имеют заряда и потому, проходя че¬
рез вещество, ионизаций не производят. Ионизации
при нейтронном облучении вызываются вторичными
частицами. При облучении быстрыми нейтронами —
это ядра отдачи (главным образом водородные, то
есть протоны), при облучении медленными — про¬
дукты ядерных реакций, происходящих при захвате
нейтронов ядрами. А разные вещества захватывают
медленные нейтроны очень по-разному. Вероятность
захвата зависит от особенности строения атомного
ядра.
Ученым пришла в голову остроумная мысль: если,
скажем, опухоль насытить атомами, которые особен¬
но энергично захватывают нейтроны, и затем облу¬
чить, то нейтроны, проходя, почти не задерживаясь,
через нормальные ткани, будут интенсивно погло¬
щаться в опухоли, образуя там ионизирующие ча¬
стицы. В результате можно дать на опухоль доста¬
точно высокую дозу, почти не затрагивая окружаю¬
щие ткани.
Эта звучащая довольно фантастично идея вполне
осуществима, хотя достаточно трудна. Нужно найти
(или синтезировать) соединения, которые усиленно
236
накапливались бы в определенных органах и вместе
с тем содержали элементы, активно захватывающие
медленные нейтроны. Здесь требуется совместная ра¬
бота физиологов, фармакологов, химиков, физиков-
ядерников, физиков-дозиметристов и, конечно, вра¬
чей. Совершенно ясно, что рядовой лаборатории по¬
добная работа не под силу. А для института вроде
нашего, где под одной крышей собраны ученые самых
разных специальностей, она вполне доступна.
Ионизирующие лучи применяются в медицине
в двух направлениях: для лечения (о чем мы только
что говорили) и для диагностики. Диагностика осно¬
вана не на биологическом действии радиации, а на
проникающей способности ионизирующих лучей и по¬
тому непосредственно не связана с радиобиологией —
темой настоящей книги. Однако придется сказать не¬
сколько слов и о радиодиагностике, чтобы создать
более полное представление о применении ионизи¬
рующих лучей в медицине.
Всем известное просвечивание с помощью рентге¬
новых лучей — только один из многих методов радио¬
диагностики. Когда-то он был единственным, теперь
его дополняет целый ряд других. Расскажу о радио¬
изотопной диагностике, которая, подобно нейтронно¬
захватной терапии, доступна пока лишь немногим
институтам.
В клинику поступает больной с подозрением на
опухоль щитовидной железы. Прежде всего нужно
узнать основное: есть опухоль или ее нет и причина
болезни иная. Снаружи опухоль не видно, просвечи¬
вание тоже мало помогает, так как щитовидная же¬
леза состоит из мягкой ткани, плохо поглощающей
лучи. Но здесь врачу приходит на помощь то, что
щитовидная железа жадно поглощает йод. Больной
получает небольшое количество радиоактивного йода,
и через некоторое время его подводят к прибору,
регистрирующему ионизирующие частицы. Чем боль¬
ше размеры железы, тем больше она поглощает
йода, тем больше частиц отсчитывает прибор. А опу¬
холь практически не поглощает йода. Поэтому врачу
все становится ясно: просто ли увеличилась железа
237
или дело более серьезное. А процедура практически
безопасна. Для нее требуется ничтожное количество
йода, и из организма он исчезает довольно быстро.
Мало того, если опухоль есть, то специальные
приборы помогают установить ее размеры, форму,
расположение. Опухоль заслоняет от прибора здоро¬
вую ткань, и он в соответствующих местах регистри¬
рует меньше радиоактивных сигналов. Такое исследо¬
вание сильно облегчает дальнейшее лечение.
Радиодиагностика основана не на радиобиологии,
но без данных радиобиологии и она обойтись не мо¬
жет. Ведь для применения диагностических методов
нужно знать, какое действие оказывают на разные
ткани те или иные лучи, чтобы подобрать безопасные
дозировки и режимы.
Георгий Артемьевич родился на Кавказе, славя¬
щемся своим гостеприимством. Он поддерживает эту
добрую славу и всегда рад гостям. Наши двери ши¬
роко открыты и для студентов-дипломников, и для
врачей, и для молодых ученых, желающих повысить
квалификацию, овладеть новым методом, провести
работу, для которой в других местах нет возможно¬
стей. Но среди наших гостей не только молодежь.
Очень часто к нам приезжают и крупные ученые из
всех стран мира. Они тоже находят для себя много
нового.
Недавно наш институт посетила большая группа
ученых из США. И институт, и его оборудование, и
уровень ведущихся работ произвели на гостей большое
впечатление. Естественно, что об этом речь шла и за
накрытым столом. Отвечая на комплименты, Георгий
Артемьевич упомянул о том, что бывший недавно
у нас крупный немецкий радиолог сказал, что наш
институт — крупнейший в Европе. Глава американ¬
ской делегации вынужден был возразить:
— Я с большим уважением отношусь к нашему
коллеге из Германии, но в данном случае я с ним
не согласен. Я достаточно много ездил по свету и
с полной уверенностью утверждаю: институт профес¬
сора Зедгенидзе — первый не только в Европе.
238
ХЛЕБ НАШ НАСУЩНЫЙ
Слово «стрихнин» вызывает у вас представление
о страшном яде, которым травят волков. Да, это
сильный яд. Но далеко не при всех дозах. Если при¬
нять слишком много стрихнина, то ничего особенно
страшного не произойдет: вещество только вызовет
рвоту и само уйдет из организма. А совсем малые
дозы даже могут быть полезными. При общем упад¬
ке сил врачи прописывают больным тот же стрих¬
нин, правда, в ничтожных количествах — тысячные
доли грамма. И эти крупинки делают чудо. Все за¬
висит от дозы.
Еще в прошлом веке два физиолога — Арндт и
Шульце сформулировали правило: «Слабые раздра¬
жения возбуждают жизнедеятельность, раздражения
средней величины подавляют ее, более сильные со¬
всем приостанавливают». На заре радиобиологии
ученые думали, что правило Арндта — Шульце рас¬
пространяется и на биологическое действие радиации.
Они ставили опыты и получали результаты, кото¬
рые как будто подтверждали общее правило. Вот
ученый кладет под микроскоп лист растения, а непо¬
далеку от него помещает кусочек радиоактивного
вещества. Живые клетки, из которых построен лист,
заполнены жидкой протоплазмой, находящейся в не¬
прерывном движении. Под действием радиации она
начинает двигаться быстрее. Радиоактивное вещество
пододвигают ближе... клетки получают более высо¬
кую дозу... движение замедляется, при еще более вы¬
сокой дозе совсем останавливается. Все идет по пра¬
вилам.
Другой ученый облучает семена. Разные партии
облучаются в течение разного времени, и оказывает¬
ся, что семена, которые облучались совсем недолго,
прорастают быстрее, чем необлученные. Облучавшие¬
ся дольше — прорастают медленнее, а получившие
самые большие дозы — вообще не прорастают. И эти
опыты тоже подтверждают правило.
Заговорили о стимулирующем действии малых доз
радиации. Но не все. Другие ученые ставили опыты
239
и никакого возбуждения жизненных процессов не по¬
лучали. Вопрос оставался спорным. Но были и очень
горячие сторонники радиостимуляции.
Чешский ученый Стоклаза верил в стимулирующее
действие радиации и ставил сотни опытов, чтобы до¬
казать это. Трудно назвать растение, которое Стокла¬
за не облучал бы в своих опытах. Мало того, он вел
наблюдения и в природе. Как раз в Чехословакии
есть месторождения радиоактивных веществ. Стокла¬
за изучал животных и растения из районов с повы-
240
шенной радиоактивностью и находил, что они лучше
развиты, чем в других местах. Вспомнил он и о ска¬
зочных богатырях, которые, если верить народным
легендам, когда-то жили в здешних горах. Ясное
дело, решил Стоклаза, конечно, были богатыри, и
появились они именно под влиянием радиоактив¬
ности!
Это было давно, в 20-х годах. А что произошло
потом? Я стал заниматься радиобиологией в середине
40-х годов, в начале атомного века. Ни в одной из
серьезных книг, изданных в то время, мне не при¬
шлось ни слова прочесть о радиостимуляции. Только
когда я рылся в запыленных комплектах старых жур¬
налов, мне нет-нет да и попадались странные заго¬
ловки: «О раздражающем действии икс-лучей»,
«О стимулирующем действии радиоактивности».
Ведь это так интересно, да и практически важно!
Почему же этим теперь никто не занимается? Я стал
обращаться с недоуменными вопросами к своим учи¬
телям, и они разъяснили, в чем дело. Причин ока¬
залось две.
Во-первых, за это время уже достаточно изучили
причины вредного действия радиации на живые клет¬
ки. Мы знаем, что главная причина — повреждение
хромосом. Полагать, что слабая степень этого повре¬
ждения благотворно повлияет на жизненные процес¬
сы, не было ровно никаких оснований.
Во-вторых, опыты, проведенные сторонниками ра¬
диостимуляции, не выдерживают никакой критики.
Взгляните на растения, растущие на одном поле. Они
разные. И не потому, что одно получило больше
удобрений, а другое — меньше. Изменчивость — об¬
щее свойство всех живых организмов. И если одно
растение облучить очень слабой дозой, а другое оста¬
вить необлученным, то разница может оказаться и
совершенно случайной, не связанной с облучением.
А множество опытов ставилось на очень небольшом
числе растений. Если бы Стоклаза вместо сотни раз¬
ных опытов поставил один, но большой и точный,
проку было бы больше.
Вот потому-то в 40-х годах почти никто из серьез¬
241
ных радиобиологов в радиостимуляцию не верил.
Но сейчас уже 60-е годы, а за двадцать лет многое
изменилось.
Атомный век настойчиво ставил новые задачи.
Одна из них связана с тем, что среди отходов атом¬
ной промышленности есть вещества, которые можно
использовать в качестве удобрения, но они слегка
загрязнены радиоактивностью. Необходимо ли их
«хоронить», что связано с дополнительными затрата¬
ми, или, если они не вредят урожаю, можно вывозить
их на поля? Нужно было узнать, как разные кон¬
центрации радиоактивных веществ влияют на про¬
растание семян, всхожесть и урожай. Такое задание
получила лаборатория, где я в то время делал свои
первые шаги в науке.
Начали опыты. И не поверили своим глазам. По¬
тому что увидели, что семена, облученные слабыми
дозами или намоченные в слаборадиоактивных рас¬
творах, прорастали лучше, чем контрольные. Это от¬
нюдь не было повторением экспериментов Стоклазы.
Опыты ставились на тысячах семян, во многих по¬
вторностях, все варианты находились в строго одина¬
ковых условиях... Но факт оставался фактом: семена
прорастали быстрее.
Время шло, и оказывалось, что под влиянием низ¬
ких доз облучения не только улучшается прораста¬
ние, но также ускоряется рост и развитие, повышает¬
ся урожай...
В чем же дело? Почему этого не знали раньше?
Как это увязать с тем, что известно о действии ра¬
диации на живую клетку?
Тогда мы вновь обратились к литературе, и более
внимательное ее изучение показало, что наряду с со¬
вершенно недостоверными опытами существуют и от¬
личные работы, проведенные со всей возможной точ¬
ностью и показавшие существование радиостимуля¬
ции. Причем за самыми убедительными работами не
приходилось далеко ехать: они были выполнены у нас
на Родине, в Москве и Подмосковье, Лидией Петров¬
ной Бреславец и ее сотрудниками. К сожалению,
большое количество несолидных статей так скомпро¬
242
метировало идею радиостимуляции, что на эти рабо¬
ты радиобиологи в свое время не обратили должного
внимания.
Противоречий с теорией тоже не было. Ведь дей¬
ствие ионизирующих лучей на клетку не ограничи¬
вается повреждением хромосом. Исследование кле¬
ток, облученных в условиях радиостимуляцик, пока¬
зало, что малые дозы ускоряют деление клеток, что
заметила еще Бреславец. А мне пришлось занимать¬
ся этим специально. В результате стало ясно, почему
не всегда малые дозы радиации оказывают стиму¬
лирующий эффект на рост и развитие.
Ускорение клеточного деления и повреждение хро¬
мосом по-разному зависит от таких условий облуче¬
ния, как жесткость лучей и распределение дозы во
времени. Когда эти условия были найдены, стало
возможным получить радиостимуляцию всегда, ко¬
гда это нужно.
Примерно в то же время, когда мы неожиданно
столкнулись с радиостимуляцией, ее изучением заня¬
лись также наши коллеги в других лабораториях —
в Москве и Ленинграде, на Украине, в Белоруссии и
Прибалтике. И всюду получили очень сходные ре¬
зультаты.
Но вот наступает 1955 год. В Женеве созывается
I Международная конференция по мирному исполь¬
зованию атомной энергии. Советская делегация пред¬
ставила в числе прочих и доклад «Об использовании
ионизирующих излучений в сельском хозяйстве».
В нем был приведен огромный собранный советскими
учеными материал о действии малых доз радиации
на культурные растения, в том числе и результаты
наших уральских опытов.
Иностранцы с интересом слушали. Они не верили
в стимулирующее действие радиации и даже не про¬
бовали ставить точных опытов... Но с нашими дан¬
ными спорить трудно. Советские ученые оказались
впереди. Кое-кто из иностранцев, вернувшись домой,
занялся повторением опытов и, конечно, полностью
подтвердил наши результаты.
Теперь явление радиостимуляции достаточно хо¬
243
рошо изучено и там, где нужно, применяется на
практике. Однако радиостимуляция культурных ра¬
стений — далеко не единственное применение иони¬
зирующих излучений в сельском хозяйстве и даже
не самое важное.
Если человеку, ничего не смыслящему в часовом
деле, предложить изменить что-нибудь в часовом ме¬
ханизме, то часы скорее всего остановятся или, во
всяком случае, станут работать хуже. Гораздо реже
изменения будут безвредными. Однако совсем-совсем
редко чисто случайные изменения могут улучшить кон¬
струкцию. Та же ситуация с возникновением наслед¬
ственных изменений под действием радиации. Подав¬
ляющее большинство мутаций вредны или гибель¬
ны. Только с этой точки зрения мы до сих пор о них
и говорили. Но изредка случайно возникшие наслед¬
ственные изменения могут быть полезными для ор¬
ганизма.
Несмотря на редкость полезных мутаций, значе¬
ние их крайне велико. Ведь они — элементарный ма¬
териал для естественного и искусственного отбора.
Если бы их не было, не было бы и развитой жизни
на нашей планете. Без них немыслима и селекция.
До рождения радиационной генетики селекционер
работал только с теми изменениями, которые дает при¬
рода. Радиация позволила во много раз увеличить ма¬
териал для отбора. Хотя ионизирующие лучи стали
применяться в селекции недавно, но уже сейчас це¬
лый ряд радиационных мутантов внедрен в практику.
Ионизирующие лучи используют и для борьбы с
вредителями, и для стерилизации продуктов, и для по¬
давления прорастания в тех случаях, когда оно неже¬
лательно...
ВЕЗДЕСУЩИЕ СВИДЕТЕЛИ
Вы, конечно, помните восторженно-наивные идеи
Хольвека, пытавшегося использовать теорию мишени
в качестве статистического ультрамикроскопа: облу¬
чить клетку, по форме кривой выживания вычислить
244
формальный объем мишени и получить тем самым
сведения об объеме управляющего центра живой клет¬
ки. Он не учитывал слишком многих обстоятельств, ко¬
торые влияют на получаемый результат, но в принци¬
пе его идея была вполне здравой.
Иногда ионизирующие лучи действительно можно
с успехом использовать для статистической ультрамик¬
рометрии. Только поступают при этом далеко не так,
как делал Хольвек. Прежде всего облучение проводят
в таких условиях, когда полностью исключено и не¬
прямое действие лучей и восстановление. Конечно,
такое далеко не всегда возможно. Для этого пригодны
крупные молекулы, вирусы, бактериальные споры —
словом, объекты, которые выдерживают полное обез¬
воживание и достаточно просты. Лучи тоже годятся
не всякие. Применяют либо очень редко ионизирую¬
щие лучи (например, электроны высоких энергий), ко¬
торые при каждом проходе через облучаемый объект
оставят в нем не больше одной ионизации, либо, на¬
оборот, очень густо ионизирующие (например, прото¬
ны) , каждый проход которых оставляет не меньше од¬
ной ионизации. В первом случае с помощью неслож¬
ных расчетов можно вычислить объем облучаемого
объекта, во втором — его среднее поперечное сечение.
А сопоставляя обе величины, нетрудно определить и
форму изучаемого объекта.
Если все возможные помехи устранены, то метод
дает очень точные результаты. Ведь их можно прове¬
рить. Совпадение получается отличное. Правда, широ¬
кого применения метод не получил, так как появил¬
ся могучий конкурент — электронный микроскоп, ко¬
торый дает все же более однозначные результаты и
обычно применять его не трудно. Но и теперь иногда
микрометрию с помощью ионизирующих лучей с ус¬
пехом применяют на практике.
Впрочем, радиационная ультрамикрометрия от¬
нюдь не единственный и далеко не самый важный
путь использования радиобиологии в качестве средст¬
ва для научных исследований. И это не удивительно.
Ведь ионизирующие лучи не знают преград и прони¬
кают в любые объекты на любую глубину. И в отли-
245
чие от химических веществ, вступающих «по дороге»
в реакции и изменяющихся при этом, остаются всег¬
да теми же самыми. Экспериментатор всегда точно
знает, что проникло в изучаемый объект и на какую
глубину. Как же радиация служит науке?
Хотя мы и не всегда отдаем себе в этом отчет, но
научное исследование состоит в сравнении. Иногда
мы делаем это совершенно бессознательно. Например,
описывая собаку, мы скорее всего упомянем о том,
246
что у нее четыре ноги. Но ведь мы это делаем потому,
что существуют животные, имеющие другое число ног
(человек, птица, сороконожка) или даже вообще без¬
ногие (змея, инфузория). Если бы все живые сущест¬
ва были четвероногими, информация о том, что у со¬
баки четыре ноги, оказалась бы излишней...
Или возьмем науку, о которой нам довольно мно¬
го пришлось говорить в этой книге, — генетику. Если
бы все особи данного вида не отличались друг от
друга, не ломали бы люди с древнейших времен голо¬
ву над вопросами: почему дети похожи на своих ро¬
дителей, почему они наследуют их признаки так, а не
эдак. И можно ручаться, что, если бы не было наслед¬
ственной изменчивости организмов, не существовало
бы и генетики, во всяком случае в той форме, в какой
она возникла. А к чему сводятся методы генетической
науки? Все к тем же сравнениям. Сравнивают признаки
родителей и детей, братьев и сестер и т. д.
Метод созерцания применяется в любой науке
лишь в ее младенческом возрасте. Как только наука
становится наукой, ученые начинают экспериментиро¬
вать, то есть как-то изменять нормальные структуры,
нормальный ход жизненных процессов. Изучая рабо¬
ту измененного организма, познают их законы в нор¬
ме. Отсюда ясно, каким незаменимым средством для
исследователя становятся ионизирующие лучи. Ведь
это — тончайший скальпель, с помощью которого
можно куда угодно проникнуть и что угодно изменить.
Кроме того, ионизирующие излучения широко при¬
меняются в качестве исследовательского средства и
вне связи с их биологическим действием, то есть вне
прямой связи с радиобиологией. Рентгенография,
электронография, рентгеноструктурный анализ, метод
меченых атомов... И хотя сами по себе эти методы не
радиобиологические, но при использовании их на жи¬
вых объектах, приходится привлекать и радиобиоло¬
гию. Ведь нужно знать, как сами методы влияют на
изучаемый объект.
О методе меченых атомов придется сказать не¬
сколько слов, хотя с радиобиологией он связан лишь
косвенно.
247
Атомы любого элемента не вполне одинаковы.
У каждого элемента они существуют в виде несколь¬
ких разновидностей, так называемых изотопов, отли¬
чающихся друг от друга числом нейтронов в ядрах.
Химические свойства всех изотопов данного элемента
совпадают, поэтому они и ведут себя совершенно
одинаково и в химических реакциях и в биологиче¬
ских процессах. Между изотопами каждого элемента
так мало различий, что это доставило ученым массу
хлопот при работе над атомной бомбой. До открытия
плутония единственным расщепляющимся материалом
служил один из изотопов природного урана. Для по¬
лучения цепной реакции его нужно было выделить в
чистом виде. Все методы, ведущие к цели, оказались
крайне трудными, сложными и невероятно дорогими.
В конечном счете ни один из них себя не оправдал.
Физики умеют получать искусственные радиоактив¬
ные изотопы любых элементов. Из-за того, что они хи¬
мически ведут себя точно так же, как любые другие
атомы того же элемента, они дают ученому совершен¬
но уникальное средство для исследований. Радиоак¬
тивные атомы время от времени распадаются и выбра¬
сывают ионизирующие частицы, обнаруживаемые с по¬
мощью специальных приборов. Поэтому к обычному
веществу подмешивают небольшое количество радио¬
активного изотопа, который всюду сопровождает его.,
посылая ионизирующие сигналы. Всеми основными
успехами в изучении обмена веществ, достигнутыми
за последние десятилетия, мы обязаны методу ме¬
ченых атомов.
Но не довольно ли общих слов? Я хочу рассказать
в качестве примера о расшифровке одного тончайше¬
го биологического механизма. Речь пойдет о том, как
образуются перед делением клеток новые хромосомы.
Удвоение числа хромосом происходит в то время, ког¬
да их в микроскоп не видно. Да, кроме того, выясне¬
нию таких деталей микроскоп вряд ли помог бы. Рань¬
ше думали, что размножение хромосом происходит
примерно так же, как размножение простейших: хро¬
мосома утолщается, а достигнув определенного раз¬
мера, расщепляется вдоль. Но так ли это?
248
Американский генетик Джон Герберт Тэйлор вос¬
пользовался для изучения механизма редупликации
хромосом методом меченых атомов. Применить его
оказалось не просто. Ведь нужно было метить не клет¬
ки, даже не хромосомы, а отдельные части хромосом!
На одной из стадий деления хромосомы расщеплены
вдоль и состоят из двух половинок, так называемых
хроматид. Был использован меченый тимидин — ве¬
щество, которое, попав в клетку, поступает только в
хромосомы. В качестве метки взяли тритий — радио¬
активный изотоп водорода. Избрали его не случайно.
Энергия бета-частиц, излучаемых тритием, очень низ¬
ка, путь их, состоящий из немногих ионизаций, не
длинные линии, а почти точки.
Проростки бобов на короткое время помещали в
раствор, содержавший меченый тимидин. Через разное
время готовили препараты для микроскопического ис¬
следования. Но их делали не обычным способом, а по¬
крывали фотографической эмульсией и хранили в те¬
чение определенного времени в темноте, а затем про¬
являли, как обычные фотопластинки. Хромосомы, со¬
державшие радиоактивную метку, оставляли на пла¬
стинке свои «автографы». А раз для метки был взят
очень мягкий бета-излучатель, то было видно, какая
из сестринских хроматид содержит радиоактивные
атомы.
И вот что получилось. В первом клеточном деле¬
нии все хромосомы оказались равномерно помеченны¬
ми изотопом. Иное наблюдалось при втором деле¬
нии, перед которым корешки находились в нерадиоак¬
тивной среде; оставалась только радиоактивность,
данная в самом начале. Теперь метка распределялась
неравномерно. Во всех хромосомах одна хроматида
оставляла радиоактивные следы, а другая нет. Как
объяснить такой результат? Ответ может быть только
один. Старые структуры в течение всего опыта оста¬
вались неприкосновенными и строили возле себя но¬
вые хроматиды из материала, который находился во¬
круг и был перед первым делением радиоактивным,
а перед вторым — обычным.
Кроме того, из этих опытов следовало, что из двух
249
хроматид каждой хромосомы одна всегда «старая»,
а другая «новая». Долгие годы цитологи говорили о
«сестринских» хроматидах. Но они оказались вовсе не
сестрами, а «матерью» и «дочерью».
Эти результаты имели большое значение, заставив
совсем по-другому посмотреть на строение и функции
хромосом.
Метод Тэйлора имеет к радиобиологии, конечно,
250
лишь очень косвенное отношение. Но тот же самый
вопрос можно было решить и с помощью чистой ра¬
диобиологии (метод, о котором пойдет речь, был раз¬
работан и применен в нашей лаборатории).
В результате облучения отдельные участки хромо¬
сом теряют способность к самовоспроизведению, что
и является одной из причин образования мутаций.
Представим себе, что произойдет, если обе хромати-
ды будут инактивированы в одной и той же точке. Ес¬
ли хромосомы строятся так, что одна из них состоит
из двух старых, а другая — из двух новых хроматид,
то мы будем наблюдать одну фрагментированную, а
другую вполне нормальную хромосому. Если же каж¬
дая состоит из одной старой и одной новой, то обе бу¬
дут иметь по неполному разлому, который проявится
в виде более светлых мест — пробелов.
В действительности после облучения наблюдаются
как полные разрывы, так и пробелы. Относительное
число их при разных дозах неодинаково. Чем доза об¬
лучения выше, тем больше полных фрагментов и тем
меньше пробелов. Если получающуюся в опыте кри¬
вую зависимости эффекта от дозы продолжить влево,
то она как раз пройдет через начало координат. Зна¬
чит, при дозе «ноль», то есть без облучения, должны
образовываться только пробелы. Следовательно, в
норме каждая хромосома состоит из одной старой и
одной новой хроматиды. Тот же вывод, к которому
пришел Тэйлор на основании своих опытов с радио¬
активной меткой. А радиобиологический метод, кроме
того, показал, что дополнительные воздействия (в дан¬
ном случае радиация) повреждают нормальный ход
процесса формирования хромосом.
Но довольно примеров. И тех, что приведены, до¬
статочно, чтобы показать, что молодая наука уже те¬
перь находит много важных применений и в медици¬
не, и в сельском хозяйстве, и в качестве средства для
научных исследований. Остается только пожелать,
чтобы с течением времени этих мирных применений
становилось все больше, а немирных, в основе которых
тоже лежит в значительной мере биологическое дей¬
ствие радиации, не было вообще.
251
ОГЛАВЛЕНИЕ
Присказка: Квадратное уравнение 5
Глава I
Черт немецкой национальности
Апокриф о Гамлете 9
Опасное легкомыслие 12
Какого цвета электрон? , 15
Черт немецкой национальности 21
Герой без ореола 22
С чего все началось 26
Две счастливые ошибки 30
Атомный бильярд 33
Насквозь и даже глубже 34
Путешествие электрона 37
Следы-невидимки 38
Родственники «Икса» 41
Дети атомного века 44
Глава II
Потомок Великого Моурави
По следам Дюма-отца 47
Академик Тарханов 50
Первые опыты . 53
Лучи, да не те 57
Новая болезнь 59
Мнимое благополучие 64
Вниз и вверх 66
В рассрочку 69
Мягкие и жесткие 72
Обреченные до рождения 74
Силами энтузиастов 75
Вчера, сегодня и завтра 78
Глава III
Стрельба по мишеням
Чудеса в решете 85
Лучевой яд 89
252
Гипотезы, гипотезы 91
«Прошу поднять руки» 92
Возьмем карандаши 95
Давайте сравнивать 97
Сорок сороков 102
Доктор богословия ..... 105
Горячие точки 108
Попадание в цель ПО
Статистический микроскоп 111
Физик становится биологом 114
Не так просто 117
Умерла ли бактерия? 121
Колебания маятника 124
Глава IV
До седьмого колена
Дети отвечают за родителей 129
Грядка в монастырском дворе 132
Самое главное 137
Атомы жизни 138
Атомы наследственности 141
Крылатая «морская свинка» 143
Вы присутствуете при открытии 145
Генные, хромосомные и геномные 149
Ну и что? 151
Прямолинейность 155
Поломанные хромосомы 158
Глава V
Волшебные лекарства
Солнца Ван-Гога 163
Мечты о волшебной пуле 166
«Рентгеновское похмелье» 169
Затаите дыхание! 170
Самоотверженные молекулы 174
От глицерина до цианида , 177
Ученые ищут закономерности 179
Пики смертности 182
Случай в городе Эн . . 189
Глава VI
Мрак рассеивается
О женских ножках 193
Восстановление? 197
Да, восстановление! 200
253
Вмешательство в природу 203
Химия гена 206
Магическая спираль 210
Одним словом 213
Исправление ошибок 217
Биологический усилитель 220
Правила получают объяснение 225
Глава VII
Икс за работой
У нас в гостях 231
Хлеб наш насущный 239
Вездесущие свидетели 244
Лучник Николай Викторович
НЕВИДИМЫЙ СОВРЕМЕННИК. М., «Молодая
гвардия», 1968.
256 с., с илл. 57.04
Редактор Л. Антонюк
Худож. редактор Г. Лозин
Техн. редактор А. Бугрова
Сдано в набор 18/УП 1968 г. Подписано к печати
5/Х1 1968 г. А04697. Формат 84х108Уз2. Бумага ти¬
пографская № 2. Печ. л. 8 (уел. 13,44). Уч.-изд.
л. 12.1. Тираж 65 000 экз. Цена 54 коп.
Т. П. 1968 г., № 124. Заказ 993.
Типография изд-ва ЦК ВЛКСМ «Молодая
гвардия». Москва, А-30, Сущевская, 21.