Чувствительность к ионизирующим лучам очень различна. Отличаются друг от друга по чувствительности не только разные виды, но и разные органы, разные клетки одного и того же организма.

Еще в 1905 году два французских ученых сформулировали правило: клетка тем чувствительнее к облучению, чем выше ее способность к размножению, чем дольше она находится на стадии деления и чем меньше специализирована. Французов звали Бергонье и Трибондо. Часто их имена упоминали в радиобиологической литературе. Многие возводили правило в ранг закона и писали о «законе Бергонье и Трибондо». Другие находили исключения и говорили о «так называемом законе Бергонье и Трибондо», или о «пресловутом законе Бергонье и Трибондо».

Но правил без исключения не бывает. Есть они и у правила Бергонье и Трибондо. Однако прошло уже более полувека, и сейчас можно этому правилу (а ежели хотите — закону) дать объективную оценку. Много делалось попыток найти общие закономерности изменения радиочувствительности. Некоторые правила оказались справедливыми, о многих забыли, потому что они вполне стоили этого, но правило Бергонье и Трибондо остается в силе.

Действительно, посмотрим, как отличаются по радиочувствительности разные клетки человека. Если мы попытаемся расположить ткани и органы человека в порядке возрастания их чувствительности к облучению, то получим следующий ряд:

Нервная ткань

Хрящевая и костная ткань

Мышечная ткань

Соединительная ткань и сосуды

Щитовидная железа

Пищеварительные железы

Легкие

Сердечная оболочка

Эпидермис (то есть кожные покровы)

Потовые и сальные железы

Волосяные сосочки

Слюнные железы

Слизистые оболочки

Яичники, семенники

Лимфоидная ткань, костный мозг, зобная железа.

Бросается в глаза, что в начале списка стоят ткани, взрослые клетки у которых вообще не делятся, в конце — с особенно быстро делящимися клетками. Вначале стоят более специализированные ткани, в конце — менее специализированные.

Рассмотрение списка делает понятной картину, которую мы наблюдали в опыте по изучению лучевой болезни. Наиболее чувствительны кроветворные органы; и действительно, их поражение оказывается самым важным при действии небольших доз. Очень чувствительны также половые железы и зобная железа. Но их поражение не может вызвать смерти или даже существенно изменить общее состояние организма. Дальше идут слизистые оболочки. И при несколько более высоких дозах решающее значение приобретает как раз поражение слизистых оболочек тонкого кишечника. И так далее.

Разная чувствительность клеток имеет большое практическое значение. Ведь применение радиации для лечения злокачественных опухолей на том и основано, что раковые клетки относятся к числу радиочувствительных. Впрочем, это и следовало ожидать на основании правила Бергонье — Трибондо. Эти клетки характеризуются повышенной способностью к размножению и слабой степенью специализации.

Еще большие различия в радиочувствительности обнаружатся, если сравнивать не разные клетки одного и того же организма, а разные организмы. Ученые ставили опыты со многими сотнями, если не тысячами, разных видов животных, растений и микроорганизмов. Вот некоторые примеры среднелетальных доз:

Вирус табачной мозаики 250 000 рентген

Бактериофаг кишечной палочки 420 000

Бактериальные споры 120 000

Кишечная бактерия 7500

Хлорелла (водоросль) 18 000

Дрожжевые грибки 30 000

Кукуруза 4000

Очиток 75 000

Традесканция 750

Амеба 100 000

Инфузория 35 000

Улитка 20 000

Плодовая мушка, взрослая 95 000

Плодовая мушка, личинки 130

Плодовая мушка, яйца 150

Золотая рыбка 670

Лягушка 700

Черепаха 1500

Змея 82 000

Курица 1000

Мышь 600

Собака 300

Обезьяна 500

Интересный перечень, не правда ли? Прежде всего ясно видно, что смертельные дозы для разных организмов варьируют в исключительно широких пределах: от сотни рентген почти до миллиона! Можно заметить также, что чем сложнее организм, тем, как правило, он оказывается более чувствительным. Но это лишь тенденция, не больше. Так, среди высших растений мы находим очень устойчивый очиток, способный выдержать бóльшие дозы, чем бактерия, и традесканцию, которая по чувствительности стоит рядом с млекопитающими.

Кроме того, нужно обратить внимание на сильную зависимость чувствительности от стадии развития. Споры значительно устойчивее самих бактерий, а яйца насекомых, наоборот, гораздо чувствительнее взрослых особей. Это отнюдь не противоречие. Ведь яйца насекомых — стадия, где происходит очень быстрое размножение клеток, а спора — состояние глубокого покоя.

Может вызвать удивление, что в таблице нет человека. Но он не составляет исключения среди прочих млекопитающих. Да и для него смертельная доза известна не особенно точно. Если человек случайно подвергался смертельному облучению и даже была довольно точно известна доза, никто не смотрел, когда больной скончается, а делалось все возможное, чтобы спасти ему жизнь. Обычно считают, что среднелетальная доза для человека — около 500 рентген.

Столь большие различия в радиочувствительности разных организмов, органов, стадий развития требуют своего объяснения. И причины резкой радиочувствительности — второй из основных вопросов радиобиологии, на которые должна дать ответ теория. Он очень важен и с практической стороны. Ведь если бы удалось по своему желанию изменять радиочувствительность живых организмов и их клеток в той же степени, как это имеет место в природе, это значило бы, с одной стороны, сильное уменьшение опасности радиации для человека, с другой — почти фантастические успехи в борьбе с некоторыми заболеваниями…

Итак, нужно найти ответ на два вопроса: почему при облучении живых организмов столь малые количества энергии дают столь большой эффект и почему чувствительность живых клеток к облучению может так сильно варьировать? Казалось бы, естественный путь для поисков ответа на оба вопроса состоит в изучении биохимических и физиологических процессов в облученных организмах. Исследуя их, найдем изменения, вызванные радиацией, и задача тем самым будет решена. Увы, все не так просто, как может показаться на первый взгляд.

Ведь для ионизирующих лучей нет преград: они проникают в любое вещество и на любую глубину. Значит, оставляют свою энергию во всех органах животного, во всех клетках, во всех частях клетки. Радиация отдает свою энергию веществу путем ионизаций, причем ионизируются любые атомы. Стало быть, под влиянием облучения должны измениться разнообразнейшие химические вещества, входящие в состав всех клеток живых организмов.

Это общие соображения. Но так оно оказывается и в действительности. Радиация вызывает массу изменений и в физиологических и в биохимических процессах. Практически она влияет на все, была бы взята лишь достаточно большая доза.

При сравнительно невысоких дозах нарушается основной обмен (потребление кислорода и др.), усиливается водный обмен, снижается кровяное давление, угнетается деятельность желез внутренней секреции… Уменьшается вес отдельных органов и всего организма. Выделение различных веществ из организма нарушается. Изменяется проницаемость тканевых барьеров. Животные становятся более чувствительными как к повышенным, так и к пониженным температурам, к изменению барометрического давления, к физической нагрузке… Все, что написано в этом абзаце, приведено лишь для примера. Следует добавить: и т. д. и т. п., может быть для внушительности даже повторив несколько раз.

Не менее многообразны и биохимические изменения. Достаточно сказать: облучение затрагивает абсолютно все стороны обмена веществ. И это действительно так. Но нужно подчеркнуть, что некоторые из биохимических изменений играют очень важную роль в возникновении и судьбе первичных лучевых повреждений. Во-первых, обмен нуклеиновых кислот — веществ, ответственных за передачу всех наследственных свойств и признаков от клетки к клетке и от организма к организму, а также лежащих в основе процессов синтеза всех биологически важных веществ. Но о нуклеиновых кислотах мы будем говорить при рассмотрении явлений наследственности и влияния на нее ионизирующих лучей. Там же уместно рассказать и о действии радиации на нуклеиновые кислоты. Во-вторых, биоэнергетические процессы. Но и о них нам придется сказать несколько слов специально в связи с действием радиации на живые клетки.