Специалисты двух российских институтов (Институт биофизики ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» – ИБФ СО РАН; ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» – ИЦиГ СО РАН) исследовали влияние гамма-излучения на степень повреждения ДНК проростков семян лука. Сравнив параметры ДНК растений с контрольными образцами, ученые впервые установили, что даже малые дозы радиации могут привести к различным хромосомным нарушениям, в то время как ранее считалось, что только большие дозы могут давать подобные эффекты.
Эксперименты по облучению проростков проводились в отделе радиационных исследований Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН). Результаты опубликованы в журнале «Доклады Академии наук» и в Journal of Environmental Radioactivity. Работа частично поддержана грантом РФФИ и Красноярского краевого фонда науки № 18–44–240001.
На сегодняшний день достаточно подробно изучено влияние больших доз радиации на человека и живые организм вообще, в то время как проблема малых доз радиации, которая также имеет глобальное значение, пока исследована в меньшей степени. Международная комиссия по радиационной защите (International commission on radiological protection – ICRP/МКРЗ) приняла так называемую линейную беспороговую модель зависимости, согласно которой негативные последствия облучения проявляется даже при небольшой дозе радиации. Однако к настоящему моменту накоплено довольно много данных, противоречащих данной гипотезе, поэтому специалисты разработали также пороговую модель этой зависимости. Она говорит о том, что малые дозы радиации не оказывают негативного влияния, но при увеличении дозы эффекты проявляются скачкообразно, после прохождения определенного порога, который индивидуален для каждого живого организма.
Команда сибирских ученых исследовала, как различные дозы гамма-излучения влияют на степень повреждения ДНК проростков семян лука. Серию соответствующих экспериментов провели в ИЯФ СО РАН на источнике гамма-излучения на основе цезия-137: образцы облучались в течение 24 часов, поглощенная доза радиации составила 0,02; 0,05; 0,1; 1; 3 и 5 Гр, значения мощности доз гамма-излучения определялись расстоянием от проростков до источника.
Неповрежденные ядра клеток проростков (а) и ядра клеток проростков, поврежденные гамма-излучением (б). Макросъемка Александр Болсуновский«Мы проанализировали полученные данные и зафиксировали повреждения ДНК проростков, получивших малые дозы облучения (0,02 – 0,1 Гр), сравнив их с контрольными образцами, – рассказывает заведующий лабораторией радиоэкологии ИБФ СО РАН, доктор биологических наук, кандидат физико-математических наук Александр Болсуновский. – Кроме того, мы установили, что в области больше 0,02 Гр количество повреждений нарастает практически линейно, однако, рост прекращается при увеличении дозы облучения выше 1 Гр, и даже наблюдается некоторое снижение уровня повреждений, поэтому можно говорить о дозонезависимом плато в диапазоне доз от 1 до 5 Гр».
По словам Александра Болсуновского, такой эффект можно объяснить существованием своеобразного порога повреждений. Малые дозы радиации наносят клеткам сравнительно небольшой урон, поэтому механизм репарации запускается только когда количество нарушений достигает некой критической отметки. Нужно отметить, что в такой ситуации существует опасность неправильной репарации разрывов ДНК, а это может привести к серьезным хромосомным нарушениям, которые могут проявиться только в последующих поколениях. Поэтому влияние малых доз радиации ни в коем случае не стоит недооценивать – механизмы влияния такого облучения на живые организмы требуют более тщательного изучения.
Данный эксперимент проводился в Отделе радиационных исследований и радиационной безопасности ИЯФ СО РАН.
«Наша основная задача - обеспечение радиационной безопасности при работе научных установок, - рассказывает руководитель Отдела Михаил Петриченков. – Мы также занимаемся настройкой и калибровкой различных дозиметров, а для этого нужны соответствующие источники ионизирующего излучения. Однако эти источники можно использовать и для других целей, например, для работы с биологическими объектами. Облучение проростков лука – это не первый наш подобный опыт, ранее мы проводили серию аналогичных экспериментов с ветвистоусыми рачками, также совместно с научной группой из ИБФ СО РАН. Биологи привозят нам готовые образцы, а мы обеспечиваем необходимые условия и следим за ходом эксперимента».