Геральд Матюшин - У истоков человечества
Местное облучение гонад (мужских и женских половых клеток) при дозе 300—600 рад вызывает полную стерилизацию человека, т. е. потерю возможности иметь потомство. Меньшая доза может влиять временно или даже не влиять на половую функцию. Но это не устраняет опасности: в облученных половых клетках могут возникнуть вредные мутации, которые перейдут и к следующим поколениям. Доза облучения, не вызывающая лучевой болезни, может вызвать раннее старение, появление катаракт, опухолей и т. д. Особенно при длительном облучении.
Было установлено, что радиация вызывает ионизацию, т. е. придает электрические свойства молекулам, и они начинают вести себя как электрические частицы. Поэтому радиацию стали называть и ионизирующей. Оказалось, что даже самые мельчайшие и неуловимые частицы излучения могут вызвать огромные нарушения в организме. Так, каждая альфа-частица, проникая в живую ткань, создает 3500 пар ионов. Это всего лишь одна частица.
Влияние облучения на хромосомы (схема разрыва и восстановления хромосом (внизу) и изменение хромосом и митоза после рентгеновского облучения (вверху); видно отставание хромосом в метафазе и образование мостиков и фрагментов)
Поглощение энергии излучения клетками и тканями живого организма происходит практически мгновенно, в течение 10-6 — 10-5 сек. За это время облучение вызывает ионизацию, или возбуждение, молекул, увеличивая их химическую активность. Облучение приводит к разрывам нити ДНК, изменениям нуклеотидов, задержке деления и т. п. Даже доза в 200—300 рад приводит к разрушениям в хромосомах человека. Через 15—20 мин. после облучения под микроскопом видно слипание или разрыв их, распад на большие куски и отделение гранул. (Наблюдается и искажение веретена деления.) Оторвавшаяся часть не может соединиться с основным ее телом, или соединяется неправильно, или совсем с другой хромосомой и т. п. Все это ведет к тому, что дочерние хромосомы получают измененный неполноценный набор. Число хромосомных нарушений пропорционально дозе облучения. Так, в культуре тканей кур облучение мощностью в 100 Р привело к перестройкам ядра у трети клеток, в 1000 Р — у половины, а при дозе в 2500 Р — у всех клеток. В ДНК сразу после облучения небольшой дозой уменьшалась вязкость, нарушался синтез и т. п.
Исследования показали, что в потомстве облученных родителей мутаций больше, чем хромосомных нарушений, так как кроме хромосомных перестроек происходят точковые мутации — изменения генов, структуры ДНК в том или ином месте молекулы и т. п. Вспомним, что у всех крупных человекообразных обезьян (орангутанг, горилла и шимпанзе) 48 пар хромосом, а у человека — 46. Иными словами, при переходе от человекообразных обезьян наблюдается уменьшение хромосом на две пары. Чем вызвано это уменьшение? Не исключено, что причина — слипание хромосом в результате облучения.
«Энергия радиации, если она присутствует в среде в небольших дозах, остается малозаметной и не поражает организм человека. Однако любая доза радиации, нечувствительная для организма человека, может проникнуть в зародышевые клетки и поразить молекулярные структуры хромосом, что вызовет нарушение наследственности. Уделом рождающихся детей в этом случае будут физические или умственные уродства» (Дубинин, 1976).
Рассчитано, что при повышении радиации всего на 10 Р (а при быстрых нейтронах 6—7 Р) за год в 2 раза увеличивается частота естественных мутаций, в 2 раза больше рождается детей с измененными наследственными качествами. Установлено в эксперименте, что на семенные органы обезьян действует меньшая доза облучения, чем на органы мышей и других животных.
Хромосомы хомяка до облучения (вверху) и после (внизу)
Действие радиации на потомство людей прослеживается на примере современного мира. В результате атомных взрывов радиация на нашей планете несколько возросла.
И уже к 50-м годам в Дании приблизительно до 3% населения рождались с серьезными наследственными дефектами, в США — до 4, а в Ирландии — до 7%. В среднем за поколение на каждые 100 млн. приходилось около 2 млн. детей с врожденными дефектами.
Сейчас доля мутантов значительно возросла. «Главную роль при изменении наследственной структуры играет механизм прямого действия радиации» (Дубинин, 1963).
Влияние радиации на изменчивость организма несомненно. Нам пока неизвестен уровень радиации в Восточной и Южной Африке в промежутке между 20 и 3 млн. лет назад. Однако доказано, что какой-то минимальной дозы радиации, за порогом которой наступает безопасность и радиация уже не действует, нет. Известный генетик А. Мюнтцинг (1967) пишет: «Для мутагенного действия ионизирующего излучения нет никакого порога, ниже которого облучение не вызывало бы мутаций».
Н. П. Дубинин (1970) указывает: «Поскольку взаимодействие энергии ионизирующих излучений с наследственными структурами осуществляется на уровне атомов и молекул, для вызывания поражений нет порога дозы. Мутации могут возникнуть при любых дозах, причем число поврежденных хромосом пропорционально дозе».
Итак, любая доза радиации может вызвать изменения в наследственности, может привести к тому, что у «нормальных» особей будут рождаться «ненормальные», чем-то отличающиеся от всех остальных особи. Причем их дети, как правило, сохраняют способность рожать детей с новыми изменениями в организме. Видимо, эти дети с измененными свойствами казались их родителям уродами (предчеловек — голая обезьяна со слабыми зубами и руками, без клыков, с огромной головой).
Исследования показывают, что наследственные структуры обезьян и человека имеют незначительные различия, которые могли возникнуть в ДНК при небольшой дозе радиации (при определенном времени облучения).
Д. Кон и Б. Хойер из Америки сравнивали ДНК человека и шимпанзе, и оказалось, что различие у них 2,6%. В последние годы новые измерения показали, что у человека и шимпанзе различие еще незначительнее — лишь 1,1%. Не о меньшей близости человека и антропоидов свидетельствуют и белки.
Все живое состоит из белков, а белки — из аминокислот. «Жизнь, — писал Ф. Энгельс, — есть способ существования белковых тел»[20]. Белки человека, мыши и гориллы — это комбинация 20 одинаковых аминокислот. Различаются лишь порядок их расположения и взаимосвязи в молекулах (например, в гемоглобине аминокислоты дают 287 сочетаний; у родственных животных порядок чередования близок, у удаленных видов — различен). Так вот, у человека и шимпанзе одинаковый порядок чередования аминокислот в гемоглобине. А в гемоглобине человека и гориллы в расположении аминокислот только два различия (а у человека и лошади — 43). У шимпанзе и человека удалось изучить 44 белка крови и тканей. Оказалось, что белки шимпанзе и человека почти одинаковы. А если так, то нарушения в генах и хромосомах, вызвавшие изменения, были, видимо, действительно небольшими и недавними.
В. Сарич и А. Вильсон (Sarich, 1971) из Калифорнийского университета недавно исследовали иммунологическую реакцию у человека и человекообразных обезьян. Оказалось, что белок шимпанзе почти не отличается от человеческого (у человека с гориллой 8 различий, с гиббоном — 11, а с другими обезьянами — 32). Между шимпанзе и гориллой в белке крови было выявлено 7 различий. Для формирования молекулярных различий эволюции нужно определенное время. Взяв это за основу, В. Сарич и А. Вильсон рассчитали, что между разделением эволюционных линий обезьян Старого и Нового Света прошло 36 млн. лет (вспомним египтопитека), а линии человека и шимпанзе разошлись всего около 4 млн. лет назад (вспомним австралопитековых и человека «умелого»). Западногерманский исследователь К. Бауэр (К. Bauer, 1973) тщательно проанализировал 30 образцов белков крови человека и шимпанзе и также пришел к выводу, что расхождение линий развития было вызвано крупной мутацией около 9—10 млн. лет назад. К такому же выводу пришли и другие биологи (М. Goodman, J. Barhabas и др.).
Итак, по мнению некоторых генетиков, человек отделился от общих с шимпанзе предков не позднее 4—5 млн. лет назад в результате крупной мутации. (Большинство исследователей считают, что это произошло намного раньше — около 20 млн. лет назад.) В учебнике по генетике прямо так и написано: «Возможно, что само появление человека с развитыми полушариями коры головного мозга, вертикальным положением тела, дискретной речевой сигнализацией является следствием крупных мутаций. В пользу этого свидетельствует очень короткий промежуток времени эволюции человека, за который мелкие мутации вряд ли могли накопиться в таком количестве и дать такой значительный эволюционный эффект» (Лобашев, 1967).
Интересно в связи с этим высказывание И. И. Мечникова (1961). «Из суммы всех известных данных, — писал он, — мы имеем право вывести, что человек представляет остановку развития человекообразной обезьяны более ранней эпохи. Он является чем-то вроде обезьяньего „урода“, не с эстетической, а с чисто зоологической точки зрения. Человек может быть рассматриваем как „необыкновенное“ дитя человекообразных обезьян, дитя, родившееся с гораздо более развитым мозгом и умом, чем у его родителей... Анормально большой мозг, заключенный в объемистом черепе, позволил быстро развиться умственным способностям, гораздо более мощным, чем у родителей и вообще у родоначального вида... Мы знаем, что иногда рождаются необыкновенные дети, отличающиеся от родителей какими-нибудь новыми, очень развитыми способностями... Приходится допустить, что некоторые виды организмов не подчиняются медленному развитию, а появляются внезапно и что в этом случае природа делает значительный скачок... Человек, вероятно, обязан своим происхождением подобному же явлению. Какая-нибудь человекообразная обезьяна, в период изменчивости специфических свойств своих, народила детей, снабженных новыми признаками...»
