Радиация и мутации при хората

ОТ ПЕЧАТНАТА СТРАНИЦА

Наследствените характеристики на всички живи организми не са постоянни във времето. Перфектният механизъм на делене и съзряване на зародишните клетки, разработен в продължение на милиони години еволюция, не е защитен от грешки. Този механизъм е погрешен, което води до появата на различни промени в наследствените характеристики на потомството - мутации. В този случай броят или структурата на хромозомите могат да се променят при потомството, както и фината структура на гените.

Излагането на различни фактори на околната среда, включително радиация и редица химични съединения, води до увеличаване на честотата на мутациите. През 1927 г. американският генетик, по-късно носител на Нобелова награда Хайнрих Мьолер за първи път показва, че излагането на рентгенови лъчи води до значително увеличаване на честотата на мутациите при дрозофила. Тази работа постави основата за нова посока в биологията - радиационната генетика. Благодарение на многобройни работи, извършени през последните десетилетия, сега знаем, че когато елементарни частици (γ-кванти, електрони, протони и неутрони) навлязат в ядрото, молекулите на водата се йонизират, което от своя страна нарушава химическата структура на ДНК. На тези места се случват разкъсвания на ДНК, което води до появата на допълнителни мутации, предизвикани от радиация.

За съжаление използването на атомна енергия за военни и мирни цели доведе до масово излагане на хора. Всички знаят трагедиите на Хирошима, Нагасаки и Чернобил, когато десетки хиляди хора са били изложени на йонизиращо лъчение. Освен това в ежедневието си често сме изложени на радиация, например, подлагайки се на рентгенови изследвания в болници и клиники. Възниква естествен въпрос - какви са генетичните последици от излагането на радиация върху хората?

Първото и засега единственото мащабно проучване на генетичните последици от излагането на радиация върху хората е проведено от американски и японски изследователи в Хирошима и Нагасаки. Тази работа започва през 1946 г., тоест почти веднага след капитулацията на Япония. Експлозиите на атомни бомби в Хирошима и Нагасаки доведоха до едновременната смърт на десетки хиляди хора и масивната радиация на оцелелите. По това време ефектите от радиацията бяха практически неизвестни, затова правителството на САЩ реши да проведе цялостно проучване на последиците от експлозиите върху населението на двата града. Тогава случайно лейтенант от медицинската служба Джеймс Нийл служи в американската армия, който преди войната участва активно в генетичните изследвания на плодовите мухи. На него беше поверено научното ръководство на тези произведения, които веднага придобиха подчертана генетична насоченост.

Трябва да се отбележи, че по това време човешката генетика като наука на практика не съществува. Учените дори не са знаели колко хромозоми има в ядрото на човешката клетка. Следователно от самото начало беше решено да се изследват нивата на мъртво раждане, смъртността, малформациите и заболеваемостта сред потомството на изложени родители. По-късно, с развитието на човешката генетика, децата започват да изучават променливостта на хромозомите и някои гени. В крайна сметка беше направена колосална работа за анализ на десетки хиляди потомци на облъчени родители. Основният резултат от тези работи е пълното отсъствие на влиянието на радиационните ефекти върху изследваните признаци. В същото време много родители получиха доста високи дози радиация от експлозии на бомби. При такива дози генетичните последици от радиацията се откриват при мишки, най-близкият до хората организъм в радиационната биология. Защо се случи?

Отговорът на този въпрос се крие в самата природа на чертите, изучавани при японски деца. Причината за смъртта на дете или неговата податливост към болести се определя, грубо казано, или от влиянието на неблагоприятни фактори на околната среда (например инфекция), или от наличието на определени генетични черти, които оказват неблагоприятно влияние върху детето. Ако говорим за наследствени фактори, тогава детето може да умре (да се разболее) или поради неблагоприятни генетични признаци, наследени от родителите, или защото е носител на нова вредна мутация. Според настоящите данни не повече от 5 процента от всички смъртни случаи на бебета са свързани с мутации. За по-голяма простота, да предположим, че в Япония детската смъртност е била 1% преди експлозиите, а мутацията след експлозиите се е удвоила. В същото време дори двукратно увеличение на честотата на мутациите доведе до много незначително увеличение на общата детска смъртност, което е почти невъзможно да се открие. Следователно, изследването на детската смъртност не позволява да се открият генетичните последици от излагането на радиация при хората.