Глава 2. Влияние Солнца на живые организмы Земли
Глава 2. Влияние Солнца на живые организмы Земли
Что же может происходить в нашем организме во время повышенной солнечной активности и какая существует от нее защита? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо иметь определенное представление о механизмах повреждения организма человека.
Известно, что первично повреждающие энергии воздействуют на физическое тело путем проникновения в него извне. В результате этого происходит не только взаимодействие физических энергий и сил природы с энергиями атомов биокомплексов живого организма, но и изменение химических связей химических элементов клеток в результате сил отталкивания и сближения в атомно-молекулярных биокомплексах. Это вызывает изменение структуры атомно-молекулярных соединений биосистемы во времени и пространстве. Следовательно, образование и разрывы химических связей химических элементов происходят под влиянием разных сил взаимодействия, о чем было сказано выше.
Ученые считают, что в любом земном живом организме постоянно, днем и ночью, идет непрерывный процесс повреждения структурно-функциональных элементов в результате их взаимодействия с энергиями микрочастиц и электромагнитного излучения, исходящих из Солнца и других небесных тел Вселенной. При этом следует различать первичные космические частицы, вторичные и фотонное излучение, которое образуется вследствие взаимодействия первичных частиц с ядрами атомов атмосферных газов. Известно, что первичные космические лучи состоят на 90 % из протонов – положительно заряженных ядер водорода. Они обладают очень высокой энергией (отдельные частицы до 1019 эВ). Эти частицы, взаимодействуя с атмосферой Земли, проникают до высоты 20 км над уровнем моря и образуют вторичное высокоэнергетическое излучение, состоящее из протонов, нейтронов, электронов, мезонов, фотонов и других микрочастиц.
Обозначения эВ, eV – внесистемная единица энергии, которая называется ЭЛЕКТРО-ВОЛЬТ. Применяется для измерения энергии и массы микрочастиц.
Анализ существующих химических связей в белках показывает, что в их образовании участвуют такие основные химические элементы как С, Н, О, N и S. По мнению Е.П.Подрушняка (1993 г.), «в основе жизни лежит взаимодействие электрических полей преимущественно 4-х химических элементов – Н, О, С, N. Основные параметры их электронного строения образуют молекулы с такой энергией разрыва (диссоциацией) межатомных связей, которые обеспечивают в условиях воздействия энергий Фундаментальных Физических Сил Природы (ФФСП) возможность временного течения всех биохимических обменных процессов в биосистемах, в том числе репликации, транскрипции и трансляции ДНК, РНК, которые обуславливают феномен жизни».
Повреждающее действие потока микрочастиц и электромагнитного излучения высоких энергий связано с тем, что в результате облучения живой ткани, как и в любой среде, поглощается энергия и происходит возбуждение и ионизация атомов облучаемого вещества. В связи с этим Е.П.Подрушняк (1993 г.) писал: «Для ионизации атомов, входящих в состав тканей биосистемы, необходимы следующие энергии:
Н– 14 эВ,
С – 12 эВ,
N – 15 эВ,
О – 14 эВ».
Так как вода составляет основную часть массы клеток живых тканей, то считают, что первичные процессы во многом определяются поглощением излучения водой клеток, ионизации молекул воды с образованием высокоактивных в химическом отношении свободных радикалов типа ОН– и последующими цепными каталитическими реакциями (в основном окислении этими радикалами молекул белков и липидов). Это есть косвенное (не прямое) действие излучения через продукты радиолиза воды. Полагают, что прямое действие повреждающего облучения может вызвать расщепление молекул белков, разрыв наименее прочных связей, образование ненормальных сшивок (соединений) молекул, отрыв радикалов и другие денатурационные изменения.
ДЕНАТУРАЦИЯ – любые изменения природной (нативной) структуры молекулы белка, нуклеиновой кислоты и других биополимеров, не сопровождающиеся разрывом прочных ковалентных химических связей. Денатурация ведет к изменению физических, химических и биологических свойств биополимера. Она может быть полной и частичной, обратимой и необратимой.
В дальнейшем под действием первичных процессов повреждения в клетках и тканях возникают функциональные изменения, подчиняющиеся уже биохимическим законам жизни клеток.
Теперь мировой наукой доказано прямое повреждающее действие космического излучения, исходящего из солнца и других небесных тел Вселенной. К нему относятся: 1-е – ультрафиолетовое излучение, 2-е – гамма-излучение; 3-е – бета-излучение и 4-е – альфа-излучение.
Необходимо сказать, что рентгеновское излучение также относится к первично поражающим излучениям. Оно свободно проникает через многие ткани физического тела, на основании чего это его свойство использовано в медицине с диагностической целью (выявлять признаки разных заболеваний). Определенные дозы (чаще суммарные) рентгеновского облучения способны привести к возникновению определенных патологических состояний и заболеваний.
Для рентгеновского и для гамма-излучения единицей дозы облучения является рентген. Доза рентгеновского и гамма облучения в один рентген (Р) в 1 см3 сухого воздуха при давлении 760 мм рт. ст. создает ионы в таком количестве, что суммарный заряд ионов каждого знака примерно равен 310-10 Кл.
В системе СИ доза облучения измеряется в Кл/кг. Рентген связан с 1 Кл/кг следующим образом: 1 Р = 2,5810-4 Кл/кг. Для измерения дозы облучения другими, отличными от гамма квантов частицами используется физический эквивалент рентгена (ФЭР). Доза облучения в 1 фэр вызывает такую же ионизацию, как и доза гамма-излучения в 1 Р, т. е. один рентген.
Биологическое действие ядерных излучений зависит не только от дозы, но и от их природы. Поэтому для дозы облучения живых организмов используется биологический эквивалент рентгена (БЭР). Величина дозы в БЭР связана с дозой в ФЭР через коэффициент относительной биологической эффективности (ОБЭ). Например, для гамма– и бета-излучений ОБЭ равен 1 ед., для тепловых нейтронов ОБЭ = 5 ед., а для протонов и альфа-частиц ОБЭ = 10 ед. Это означает, что одной и той же поглощенной дозе излучения (одинаковое количество поглощенной энергии на единицу массы вещества) биологическое повреждающее действие альфа-излучения в 10 раз больше, чем гамма– и бета-излучения.
Теперь мы знаем, что ЕСТЕСТВЕННЫЙ РАДИАЦИОННЫЙ ФОН окружающей среды формируется из излучения падающего из Космоса, из естественных радионуклидов земной коры, которые рассеяны в почве, горных породах, в воздухе, продуктах питания и животных организмах. При этом вблизи Земли больше выражен ионизирующий компонент космической радиации, а на высоте 15 км – больше нейтронный.
Известно, что галактическое и солнечное излучение не относятся к основным дозообразующим компонентам естественного фона ионизирующих излучений; к ним относится Земное излучение за счет естественных радионуклидов Земли, которое составляет 80 % всех излучений. Именно за счет последних и происходит внешнее и внутренне облучение. Внешнее излучение Земли производит радиоактивный Уран и Торий, изотоп Калия (калий – 40) и их дочерний продукт Радий – 226. Установлена эффективная эквивалентная доза внешнего облучения за год для человека. Она составляет в среднем 35мбер. Эта величина сильно зависит от состава грунтов и пород поверхности Земли и может местами увеличиваться в сотни раз, что вероятно, также обусловливает различную поражаемость и продолжительность жизни живых тканей организмов. Внутреннее облучение создается радионуклидами, попадающими с воздухом, пищей и водой внутрь организма. Его эффективная эквивалентная доза за год для человека составляет в среднем 134 мбер. Основной вклад (60 %, 80 мбер) дают короткоживущие продукты распада: радона -222, калия – 40 (13 %, 18 мбер) и радона – 220 (13 %, 17 мбер).
По данным ученых в XX веке нормальный гамма-фон Земли составлял 0,05 мкГр/ч (микрогрей в час); зимой ниже, чем летом. Величина внешнего земного излучения в отдельных районах Земли была выше средней в 3 – 5 раз – во Франции, США, Китае, Италии, Египте, Нигерии. При этом на Атлантическом побережье Бразилии – гамма-фон от 1 – 2 мкГр/ч до 20 мкГр/ч; в индийских штатах Керала и Тамилнад – 0,4 мкГр/ч. По данным Международной комиссии по радиационной защите суммарные дозы облучения населения Земли составляли в XX веке 1,31 мЗв/год в том числе: а) внеземное излучение (космическое) – 0,30 мЗв/год; б) земное излучение: внешнее – 0,30 сЗв/год, внутреннее -0,71 сЗв/год.
При достаточно большой дозе облучения гибнет любой организм. Смертельная доза для человека составляет 600 Р. Дозы, ниже смертельной, вызывают различные заболевания, объединенные общим термином «ЛУЧЕВАЯ БОЛЕЗНЬ».
Механизм действия относительно больших доз ионизирующего излучения хорошо изучен. В миллионные доли микросекунды большие дозы приводят к поглощению биосистемой большого количества энергии с образованием ионизированных, активных атомов и молекул, которые, вступая в радиационно-химические реакции, образуют разрывы химических связей с образованием в воде СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ (Н+, ОН– и Н02, Н202, и др.). Будучи химически высоко активными, они вступают в реакции с ферментами и тканевыми белками, окисляя или восстанавливая их, что приводит к выраженному нарушению химических и обменных процессов и накоплению вредных соединений, денатурации белков, изменению действия ферментов и проч. От секунд до нескольких часов происходят изменения в ядрах клеток (ДНК), хромосомах (хромосомные абберации), нарушение функции мембран и другие изменения. Однако это излучение коварно еще и тем, что даже его большие дозы не воспринимаются органами чувств человека. Реакция клеток и тканей, организма в целом на ионизирующее излучение может проявляться в течение нескольких минут, месяцев и реализоваться через многие годы.
Следует отметить, что действие одной и той же дозы облучения зависит от промежутка времени ее получения. Если промежуток большой, то общее поражающее действие меньше, чем при однократном облучении суммарной дозой.
Известно, что даже значительно малые дозы 0,01 грамма-излучения и 0,0005 Гр нейтронного излучения, падающего на человека, вызывают определенные генетические повреждения, приводя к ВОЗНИКНОВЕНИЮ ОНКОЗАБОЛЕВАЕМОСТИ людей, развитию катаракты, врожденным дефектам и другим нарушениям здоровья.
В XX веке КАНЦЕРОГЕННОЕ ДЕЙСТВИЕ ионизирующего излучения полностью доказано в эксперименте и на людях. Еще в период первой мировой войны в США описаны случаи злокачественных опухолей костей у лиц, наносивших кисточкой РАСТВОР РАДИЯ на циферблат и стрелки часов. Многие из них брали кисточку в рот, в результате чего радий попадал в организм, накапливался в костях, вызывая через несколько лет опухоли – остеосаркомы. В то же время установлено, что даже за счет естественного радиационного фона и его небольшого усиления ВОЗНИКАЕТ ОКОЛО 0,7 % ОПУХОЛЕЙ ВСЕХ ЛОКАЛИЗАЦИЙ, 2,8 % СЛУЧАЕВ ЛЕЙКЕМИИ, 3 % ОПУХОЛЕЙ ЛЕГКИХ И 3,7 % ОПУХОЛЕЙ КОСТЕЙ.
Большое значение имеет воздействие суммарной дозы малых доз. Считают, что они оказывают свое действие в первую очередь на кроветворные, ферментные системы, нервную систему, клеточное деление (митозы) и эндокринную систему (железы внутренней секреции – гипофиз, надпочечники и др.). Высокая чувствительность к этой дозе радиации отмечается в зобной железе, костном мозге и селезенке, где содержится много РНК и ДНК. Известная структурно-метаболическая теория допускает нарушение структур на всех уровнях организма и, прежде всего, на межмолекулярном. Полагают, что изменения в геноме биосистемы могут развиваться даже при воздействии небольших доз облучения, так как отсутствуют пороговые уровни радиации, и в этом одна из важнейших особенностей радиационного излучения. Поэтому мутагенные свойства радиации проявляются при небольших ее дозах и, к сожалению, не существует пороговых доз радиационного поражения; мутагенное действие радиационного излучения зависит лишь от физического состояния клетки, тканей, органов и организма в целом.
В XX веке на основании научных исследований были получены факты, свидетельствующие об усилении АТЕРОСКЛЕРОТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ в результате последствий действия радиации – развитие соединительной ткани в паренхиматозных органах легких, цирроз печени, атеросклероз, склероз почек, дерматоз, катаракта и другие.
Особенно пагубным являются облучения живых организмов внутренними источниками, поступающими с пищевыми продуктами и водой. При этом происходит отдаленное воздействие от накопленных изотопов в тканях и, особенно, в костях. Такое длительное, хроническое воздействие излучения на ткани и геном биосистемы осуществляют весьма распространенные на Земле долгоживущие элементы: стронций – 9, цезий – 137, углерод – 14, уран – 238, плутоний – 239 и другие. При этом немаловажную роль играют продукты технологической деятельности человека – минеральные удобрения с примесью урановых руд (фосфатных).
Следовательно, энергии, существующие в природе с возможными первично повреждающими эффектами биологических структур, заключены в потоках падающих на планету Земля частиц и электромагнитного излучения высокой энергии. Их составляющими являются солнечные электромагнитные излучения, космические лучи от Галактик и вспышек на Солнце, ядерные излучения, естественные и искусственные радиоактивные элементы, содержащихся в почве, воде, воздухе и в биосистемах Земли».
Данный текст является ознакомительным фрагментом.