НаУКМА
Реферат з екології тварин
На тему :
“Вплив іонизуючого опромінення на тварин “
Студента другого курсу
Природничого факультету
Заклецького Олександра
Викладач: Малюк Віктор Іванович
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 .
Література :
“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
Додаткові матеріали:
Нарбут А.В. Конспект курса лекцій по Безпеці життєдіяльності 1997 р.