Живые организмы в обычных условиях подвергаются воздействию различных видов радиации.
Мы будем рассматривать только так называемые ионизирующие излучения. Своим названием они обязаны тому явлению, что при прохождении через любой вид живой или неживой материи образуются электрически заряженные частицы — ионы. Ионизирующие излучения проникают очень глубоко и могут образовывать ионы в глубоко расположенных органах человека.
Ионизирующие излучения встречаются в атмосфере в виде космических лучей, источником их могут служить также радиоактивные вещества почвы. В результате ядерного распада образуются ионизирующие излучения, действующие как непосредственно, так и косвенным образом, т. е. через радиоактивные вещества, выпадающие в виде «осадков» после взрыва атомных или водородных бомб. Наиболее известным и наилучшим образом изученным типом ионизирующих излучений являются рентгеновские лучи. Большая часть наших сведений относительно биологического действия ионизирующих излучений получена на основании опытов с рентгеновскими лучами.
Когда животных, предположим мышь или муху, облучают рентгеновскими лучами, то могут произойти различные события. Если доза велика, животное может умереть. Чтобы убить муху, требуется значительно более высокая доза, чем для того, чтобы убить мышь. Это объясняется различными причинами. Одна из них, которая имеет отношение к интересующей нас проблеме, заключается в следующем: весь процесс роста и развития мухи проходит на стадии личинки, так что у взрослой мухи почти нет делящихся клеток. У мыши, напротив, имеется много делящихся клеток в коже, тканях, выстилающих кишечник, и главным образом в кроветворных органах. Легче всего излучения вызывают повреждения в делящихся клетках, и именно их отсутствие делает муху в высшей степени устойчивой к убивающему действию рентгеновских лучей. Человек, так же как и мышь, имеет в своем теле много делящихся клеток и, подобно мыши, умирает от чрезмерно высокой дозы излучений, например в результате взрыва атомной бомбы.
При более низких дозах излучений мышь может выжить, но она претерпевает различные повреждения; например, может потерять всю шерсть и получить ожог. Ожоги, вызванные рентгеновскими лучами, могут перейти в рак, и, таким образом, излучения могут послужить косвенной причиной смерти животного. Известно много случаев ожогов и заболеваний раком, возникших под влиянием рентгеновских лучей у первых рентгенологов, которые не знали об опасности ионизирующих излучений и не умели защищать свое тело непроницаемыми свинцовыми щитами.
При еще меньших дозах у мыши могут не проявиться какие-либо видимые повреждения, но она может стать бесплодной, так как клетки, участвующие в размножении, — зародышевые клетки, — одни из самых чувствительных клеток организма и легко разрушаются под действием радиации. Точно так же под влиянием рентгеновских лучей могут стать бесплодными мужчина или женщина. Даже муха сравнительно легко становится бесплодной в результате облучения, так как ее зародышевые клетки продолжают делиться, несмотря на то что во всех остальных клетках ее тела деление прекратилось. Если повреждение, вызванное в зародышевых клетках излучениями, не слишком велико, то после определенного промежутка времени половые органы могут прийти в норму и плодовитость восстановится. Несколько физиков, проводивших испытание и подвергшихся влиянию излучений во время взрыва атомной бомбы, в течение нескольких лет были бесплодными. Рентгеновские лучи иногда используют как средство временной стерилизации людей. С генетической точки зрения такая практика является опасной и предосудительной.
Радиация уменьшает нормальную продолжительность жизни мышей и других животных. Такие явления, вероятно, наблюдаются и у человека. Степень сокращения продолжительности жизни у мышей зависит от дозы и становится незаметной при очень малых дозах.
При самых низких дозах облучения рентгеновскими лучами у мыши (и человека) может не быть видимых повреждений. Однако именно эти кажущиеся безвредными дозы ионизирующих излучений заставляют генетика беспокоиться о судьбе человечества в атомный век. Причина заключается в следующем: мужчина или женщина, умирающие от лучевой болезни или становящиеся бесплодными вследствие испытаний атомной бомбы или действия какой-либо другой высокой дозы радиации, не оставляет потомства. Однако человек, который подвергается облучению ионизирующими излучениями в малых дозах, не теряет плодовитости, или у него плодовитость восстанавливается после некоторого периода бесплодия, однако он оставляет потомство от тех половых клеток, которые подверглись действию облучения, а в таких клетках, по всей вероятности, могли возникнуть мутации. Чтобы понять, почему это именно так и почему это опасно для потомства, мы должны на время оставить вопросы влияния радиации и посмотреть, что собой представляют мутации, какое действие они оказывают на организм, как передаются потомству, как возникают и какую роль играют в эволюции.