Техника - молодёжи 2010-04, страница 5
ми. Например, популяция живых меток облучается пучком протонов в дозе, скажем 1 Грей (1 Гр = 100 рад); другая такая же популяция облучается рентгеновскими лучами в той же лозе. Сравнивая вызываемые этими двумя видами излучений эффекты, можно получить представление о том, какой вид излучения оказывается более эффективным в воздействии на клетки, более разрушительным. Нам удалось разобраться в том, почему одинаковые дозы разных излучений (поток тяжёлых ионов, нейтронное, гамма-излучение) вызывают неодинаковое воздействие на живые клетки. Оказалось, что различия связаны как с физическими характеристиками излучений, так и с биологическими свойствами самой живой клетки — ее способностью восстанавливать ДНК, повреждённую облучением. В экспериментах на ускорителях тяжёлых ионов мы выяснили, что самые серьёзные повреждения ДНК возникают именно под воздействием тяжелых ионов. Разницу между воздействием рентгеновских лучей (пучка фотонов) и пучка тяжёлых ионов можно представить себе образно так: выстрелить из ружья в стену мелкой дробью — это вред от рентгеновских лучей; выстрелить в ту же стену пушечным ядром — это разрушения от одного тяжёлого иона. Проходя сквозь клегку, тяжёлый ион, обладающий большим электрическим зарядом, на своём пути производит большие разрушения. Именно такие повреждения «кластерного типа» образуются при множественных разрывах химических связей во фрагменте ДНК, когда через ядро клетки проходит тяжёлая части1[а космических лучей. Они и вызывают различные типы мутаций генов. Однако по пути на Марс опасно возникновение не столько мутаций и связанной! с ними развития в отдалённый период раковых заболеваний, сколько появление тяжёлых нарушений совсем другого рода — «быстрых», способных нарушить работу организма космонавтов уже во время полёта. Дело в том, чготяжёлые ионы высоких энергий обладают, к примеру, высоким катарактогениым воздействием. То есть после прохождения через хрусталик глаза даже таких частиц, даже единичных, спустя некоторое время может развиться его помутнение — катаракта. В экспериментах па животных группа под руко- Кластерные повреждения ДИК Траектория движения крысы до и после облучения водством академика М.А. Островского в нашей лаборатории занята изучением механизмов такого воздействия тяжёлых ионов на структуры глаза. Но и это не самое страшное, что может случиться с экипажем корабля. Наименее изучено повреждающее действие тяжёлых ионов на центральную нервную систему и сетчатку глаза, представляющую собой, по выражению нобелевского лауреата Рамоиа-и-Кахаля, част г. мозга, вынесенную на периферию. По оценкам специалистов NASA, в ходе марсианской экспедиции от 2 до 13% нервных клеток будут пересекаться как минимум одним ионом железа. А сквозь ядро каждой клетки организма раз в три дня будет пролетать один протон. Как мы знаем, нервные клетки не восстанавливаются. Возникает серьёзная опасность необратимых нарушений поведенческих реакций членов экипажа, что ставит под у1розу выполнение задачи в целом. Мозг — очень тонкий инструмент, и нарушения в небольших его участках могут приводить к утрате работоспособности всего организма, что встречается у людей, перенесших инсульт или у тех, кто страдает болезнью Альцгеймера. Американские биологи из NASA поставили эксперимент под названием «когнитивный тест». В круглом бассейне под тонким слоем непрозрачной воды расположили небольшую твёрдую площадку. В бассейн запускали лабораторных крыс — необлучённых и после воздействия пучком тяжёлых ионов (ускоренных ионов железа). И следили за чем, как быстро животные могут найти площадку и залезть на неё. Необлученные крысы обнаруживали «цель» быстро и направлялись к ней по кратчайшей траектории. Облучение же резко изменяло когнитивные функции (способность к обучению) животных. Спустя месяц после начала облучения поведение крысы резко менялось. Она петляла, кружила по бассейну долгое время, пока ей практически случайно не удава,'! ось почувствовать твёрдую почву под ногами. Мыслительные способности животного оказались сильно нарушенными. Та же опасность при воздействии галактического излучения тяжёлых ионов подстерегает и космонавтов во время длительного полёта па Марс. И в решении этой проблемы путь пока один: провести подробные радиобиологические исследования в земных условиях на современном ускорителе тяжёлых ионов высоких энергий. Они позволят смоделировать повреждающее действие тяжёлых ядер высоких энергий, исходящих из глубин Галактики. Среди таких уникальных ускорителей — нуклотрон, который последние годы успешно работает в ОИЯИ, и новый комплекс. N1CA, создающийся в Дубне в Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ. На них радиобиологи Дубны возлагают большие надежды. EJ Наталия ТЕРЯЕВА Ней vy-Iim Track 3 |
