Реферат з екології тварин студента другого курсу природничого факультету Заклецького Олександра
НаУКМА
Київ 1998 р.
План :
Вступ
Біологічний ефект іонізуючого випромінення
Джерела іонізуючого випромінення
Варіанти наслідків
Іонізуюче випромінення як джерело матеріалу для еволюції
Репарація , як захист від іонізуючого випромінення
Іонізуюче випромінення та імунна система
Висновки
Список літератури
Іонізуюче випромінення – невидимі оком випромінення високої енергії , що уявляють з себе потоки елементарних часток ( електронів , позитронів , мезонів , протонів та нейтронів ) , а також більш важких багатозарядних іонів ( альфа-частки , ядра більш важких елементів , або мають електромагнітну природу ( гамма- та рентгенівські промені ). Всіх їх об’єднує схожість фізичних властивостей та , перш за все – аналогічний характер взаємодії з речовиною. Так , наприклад , кванти гамма- та рентгенівських променів при зустрічі з атомами речовини віддають їм частку своєї енергії , при цьому електрично нейтральний атом речовини перестає існувати перетворюючись у пару протилежно заряджених іонів . Частка або квант високої енергії вибиває один з електронів , що уносить з собою з атома один від’ємний заряд , тому атом стає позитивнозарядженим , а електрон приєднується до сусіднього атому утворюючи від’ємний іон .
Інша назва “проникаюча” радіація свідчить про здатність проникати в глибину речовини .
Окрім гамма- та рентгенівських променів іонізуючими властивостями володіють ультрофіолетові промені , в особливості короткохвильові .
Біологічний ефект випромінення високих енергій може бути дуже значним при загальному несуттєвому рівні переносу енергії . Так , наприклад летальна доза гамм- чи рентгенівських променів для людини , якщо її перетворити на теплову енергію не вистачить навіть на те , щоб вскіп’ятити стакан води для чаю . У той же час тварини можуть переносити куди більший рівень інфра-червоного випромінення , це пояснюється тим , що іонізуюче опромінення викликає якісно інші зміни у организмі . Справа в тому , що ті іони що утворюються мають дуже велику хімічну активність , та можуть породити ланцюг подій , кінцевими стадіями якого може бути променева хвороба , мутації та пухлини .
Іонізуюче опромінення надходить до до нас з усіх боків : вони надходять до нас з всесвітнього простіру ( так звані “космічні промені” ) постійно з однаковою інтенсивністю вже мільйони років ; вони випромінюються природньо-радіоактивним елементами , що входять у склад земної кори , а звідти у вигляді пилу попадають у повітря , або вимиваються водою у гідросферу . Взагалі будь-яке небесне тіло більш-меньш “пристойних” розмірів має в свойому складі радіоактивний елемент , звичайно і в живих істотах існують радіоактивні елементи .
Можно дійти висновку , що а ні на Землі , а ні у всесвіті немає місць вільних від іонізуючої радіації . Можно сказати , що поверхня Землі , а також водойми та шар повітря , тобто вся біосфера постійно знаходиться під впливом іонізуючого опромінення .
Таким чином світ в якому ми живемо є радіоактивним , але це не є реалією тільки сьогодення , так було на Землі завжди з момента утворення Сонячної системи . Відповідно даним життя зародилося на Землі 3.5 млрд. років тому . Процес еволюції , розвитку та формування екосистем проходив на тлі постійного радіаційного фону .
Звичайно , що за такий час не обійшлося без впливу опромінення на життя .
З одного боку , кванти та частки іонізуючого опромінення природнього фону мають велику енергію , так що при взаємодії з речовиною біологічної системи , особливо з хромосомами клітинного ядра викликає розрив зв’язків між атомами та їх перегрупування . Більшість з ціх порушень потім самоліквідується , однак деяка частина не встигає відновитися до моменту дуплікації молекули ДНК , тоді ці зміни передаються клітинам-нащадкам.
Якщо порушена структура молекули ДНК так змінена , що клітина є нежиттєспроможною вона відмирає . Для організму загибель однієї клітини суттєвого значення не відіграє , томущо клітини , що вижили в процесі розмноження заповнюють цей дефект. Те ж саме можно сказати і про окремі одноклітинні організми в популяції .
Якщо ж клітина не помирає , то вона може набути нових властивостей , котрих раніш не було , або навпаки загублює раніш властиві властивості . Так , наприклад , на 1 мільйон клітин одна є мутантною внаслідок природнього радіаційного фону .
При отриманні чи втраті ознаки організм може або отримати пріоритет , або навпаки стати аутсайдером або не отримати нітого не іншого у своїй боротьбі за виживання та продовження роду . Якщо признак корисний—організм залишає більше нащадків , якщо навпаки—залишає меньше чи не залишає взагалі . Таким чином нова корисна мутація через деякий час стає набуттям всього роду , або його нової гілки , шкідлива ж мутація зникає .
І так іонізоване опромінення це природний мутагенний агент , якій має важливе місце у постачанні мутацій у природу , які є “сировиною” для природнього відбору . Тобто природній радіоактивний фон використовується життям в своїх інтересах , в якості постійних мутагенних чинників , до яких життя адоптувалося і має досить непогане процентне співвідношення корисних мутацій . Якщо ж іонізоване опромінення буде вище норми то мутації будуть проіндуковані , але клітини при цьому будуть мати майже одні “негативні” мутації .
Зрозуміле , що кількість шкідливих мутацій набагато більша ніж корисних , тому кожний шаг вперед супроводжується загибеллю великої кількості меньш пристосованих особин . Причому при руху від меньш складних организмів до більш складних відсоток шкідливих мутацій збільшується , в цьому немає нічого дивного , бо чим складнійша система , тим простійше її зламати та тим складнійше удосконаліти .
У високоорганізованої тварини , в тому числі у людини , позитивні мутації—дуже рідкісний випадок . Більша частина мутацій шкідливі , або нейтральні , багато з них стають причиною спадкових хвороб . Звичайно , що й іонізуюча радіація теж вносить вклад в цей процес .
Друга важлива риса , на якій би я хотів наголосити це необхідність захисту від черезмірної мутагенної небезпеки . Тому живі організми виробили спеціальний механізм , який з одного боку зберігає набуту мутацію , а з іншого зводить до мінімуму вірогидність утворення нових мутацій ; це система репарації ДНК . Всі інші органели та компоненти клітини не мають таких систем , бо не відіграють такого суттєвого значення . На мою думку саме іонізуюче опромінення примусило створити цю систему , бо під час зародження життя на Землі природний фон був вище . Про це свідчить й ферментативна система репарації пірімідінових дімерів , яка може використвувати ультрафіолетову радіацію .
І , нарешті , третя риса . Якщо доза опромінення на стільки сильна , що репаративні ферменти не можуть своєчасно “відремонтувати” ДНК , то може виникнути стійка мутація , що може призвести до утворення пухлини в организмі . Саме тому була створена ще одна система захисту—імунну систему , що не тільки захищає организм від бактерій , хворотворних грибків та вірусів , а й відшукують у организмі трансформовані клітини з хибною інформацією та “вбивають їх” .
Одже іонізуюче випромінення має такий вплив : стимулювання мутацій организмів , в результаті чого постачається новий матеріал для еволюції ; пряма дія на організм , в результаті якої може виникнути пухлина у тварини з слабким імунітетом , таким чином іонізуюче випромінення допомогає популяції “здихатися” особин зі слабким імунітетом ; саме іонізуюче випромінення стимулювало розвиток технології репарації в клітині та стимулювало розвиток імунної системи у тварин .
“Популярная радио-биология” В.А.Барабой , Киев , Наукова Думка 1988 г
Н.Грин , У.Стаут , Д.Тейлор , “Биология” , Москва , 1990 г
А.Ленинджер “Биохимия” , Москва , Мир 1974 г
К.Вилли , В.Детье “Биология” , Москва , Мир , 1974 г
Нарбут А.В. Конспект курса лекцій по Безпеці життєдіяльності 1997 р.