ЗА НЕСКОЛЬКО МИНУТ ДО НАЧАЛА 2001 ГОДА

Я в небе, и в земле сокрыто больше,

Чем снится вашей мудрости, Горацио

В ШЕКСПИР

Надо уметь предвидеть, чтобы планировать развитие науки даже на ближайшие годы Прогнозирование буду­щего науки на десятилетия вперед — трудная задача Ис­тории известны случаи, когда прогресс, казалось бы, в да­лекой от биологии отрасли знаний приводил к ее бурно­му развитию.

Радиобиология сначала развивалась под лозунгом достижения биохимии, биофизики, математики и медици­ны — для радиобиологии Следующим этапом ее развития было- радиобиология—для медицины, биологии, сельского хозяйства, биохимии, генетики ,

Сейчас, когда радиобиология возмужала и окрепла, на­ступило творческое равновесие: успехи в одних областях знаний вызывают развитие в других. И наоборот. Напри­мер, разгадка строения дезоксирибонуклеиновой кислоты позволит в будущем «оперировать» эту молекулу микро­скопически тонким пучком квантов энергии.

Жизнь вносит существенные изменения в любые про­гнозирования. Некоторые проблемы решаются быстрее, дру­гие проявляют удивительное «упрямство». «Отвратитель­ная тайна»,— сказал однажды Чарлз Дарвин про одну из таких проблем. «Отвратительно» то, чего мы не можем разгадать, несмотря на очевидность факта. Итак, будущее радиобиологии Какое оно' Молекулярная радиобиология — это как раз то направ­ление современной радиобиологии, чьи успехи в ближай­шие три десятилетия будут, пожалуй, наиболее порази­тельными. К началу третьего тысячелетия нашего лето­счисления интенсивно разовьется новое научное направле­ние — генетическая инженерия Что это такое и каковы будут успехи молекулярной радиационной радиобиологии в связи с этим?

Сравнительно недавно появились первые обнадеживаю­щие работы, связанные с проблемами молекулярной инже­нерии. Хорошо известно, что существуют бактерии, способ­ные усваивать азот из воздуха и переводить его в состав органических молекул. У этих бактерий имеется ген, от­ветственный за процесс усвоения азота из воздуха В этой же группе бактерий есть организмы, которые не способны усваивать азот, они лишены соответствующего гена. Од­нако если выращивать вместе те и другие микроорганиз­мы, то способность усваивать азот воздуха передается от одних бактерий к другим. Значит, микроорганизмы способ­ны обмениваться своей генетической информацией. Но ес­ли микробы проделывают это сами, то, наверно, это мож­но делать и по желанию человека, искусственным путем. Сегодня специалисты по молекулярной биологии постига­ют механизмы этого явления Молекулярная инженерия делает свои первые робкие шаги

К 2000 году специалисты по молекулярной радиобиоло­гии не только найдут ген радиоустойчивости и радиочувст­вительности, но, вполне возможно, научатся легко переса­живать эти гены от одного организма к другому.

Можно утверждать, что во всех будущих космических кораблях, отправляющихся в отдаленные уголки нашей Галактики, будет создана замкнутая система жизнеобеспе­чения. В таких системах ничего «не пропадает» Углекис­лота, которую выдыхают космонавты, поглощается расте­ниями, растения же нарабатывают кислород. Белок, угле­воды и жиры растений используются как пищевой продукт И так далее. Иными словами, будет создан «кру­говой цикл». Так вот, во всех таких кораблях водоросли, которые будут использоваться как пищевой продукт,— воз­можно, будут детищем ионизирующей радиации. Не исклю­чено, что им всем будет пересажен и ген радиоустойчивости А высокая скорость роста, необыкновенно большее содер­жание белка, углеводов и жировых веществ—все это будет результатом радиоселекции.

Основой успехов радиоселекции послужат достижения молекулярной радиобиологии, понимание механизмов раз­личной радиочувствительности клеток.

Радиобиологи уже давно обнаружили интересное явле­ние. Оказалось, что все живые организмы обладают совер­шенно различной радиочувствительностью. Например, большинство млекопитающих животных погибают, если их облучают в дозе 1000 рентген, а многие растения эту дозу переносят сравнительно легко. Среди живых организмов обнаружили настоящих «чемпионов радиоустойчивости». Некоторые виды инфузорий выживали "в 50 процентах случаев при дозе 300 000 рентген!

Следовательно, в радиоустойчивых организмах сущест­вуют биохимические, биофизические и генетические систе­мы, которые обеспечивают пх устойчивость к проникаю­щей радиации. Может быть, это мощные ферментные системы восстановления повреждений. Ферменты, рабо­тающие как «скорая помощь» или «аварийная бригада».

Можно с достаточным основанием предполагать- при­мерно к 1990 году ученые проведут работы по сравнитель­ной радиационной биохимии Иными словами, они выяс­нят, в чем состоит особенность дезоксирибонуклеиновой кислоты у животных и растений, отличающихся различной радиочувствительностью Что характерно в их строении, обмене, синтезе и распаде. Все эти данные будут закодиро­ваны на специальных карточках и переданы для матема­тического анализа И через некоторое время счетно-решаю- щие машины дадут исчерпывающий ответ. Генетический «секрет» радиоустойчивости будет разгадан.

Несколько позже закончатся исследования по расшиф­ровке механизма действия «починочных» ферментов. Уче­ные уже установили у более «радиоустойчивых» живот­ных действуют более мощные ферментные системы восста­новления. А если это так, значит, должны существовать п гены, отвечающие за образование этих ферментов восста­новления Поэтому не исключено, что пересадка генов ра­диоустойчивости простейшим организмам к 2001 году ста­нет довольно обычным методическим приемом радиацион­ной молекулярной радиобиологии

,К началу третьего тысячелетия или несколько позже возникнут новые научные направления, которые будут разрабатываться в международных научно-исследовательских центрах И среди них будет Международный центр по изучению проблем космической радиобиологии К это­му времени станет близкой проблема биологического осво­ения планет Солнечной системы И в первую очередь Марса и Венеры Давайте пофантазируем и представим себе, как эту проблему смог бы изложить будущий косми­ческий радиобиолог

«Лет тридцать тому назад,— начнет свой рассказ этот ученый,—в научно-исследовательских институтах сущест­вовало много различных по научному профилю лаборато­рий, каждая из которых разрабатывала «свою» научную те­матику. В нашем Международном центре по изучению проблемы космической радиобиологии действует другой принцип научной организации труда У нас имеются науч­ные работники всех без исключения специальностей. И когда возникает какая-либо научная проблема, Совет экспертов выясняет, специалистов каких профилей необ­ходимо привлечь для ее решения Конечно, при разработке космических проблем стараются в первую очередь при­влечь специалистов, знакомых с космосом. Когда назрела необходимость биологического освоения Марса, Совет экс­пертов привлек к работе и космических радиобиологов. Я читал в старых фантастических рассказах, написанных лет сорок назад, что на планете Марс жители Земли мечта­ли создать микрогорода или поселения под огромными кол­паками, полностью изолированные от марсианских внеш­них условий Надо признать, что возможность создания таких поселений на Марсе сегодня в принципе имеется Бо­лее того, вы знаете, что поисковые отряды там уже живут. Но проблема «очеловечения» Марса так решена быть не сможет Она неосуществима даже по экономическим сооб­ражениям. Мы избрали другой путь — биологическое за­воевание Марса И для нас это сделают микробы Вот посмотрите В этих куполообразных зданиях, похожих на ангары, созданы условия, предельно близкие к марсиан­ским Марсианская атмосфера, марсианский климат и поч­ва, марсианская смена дня и ночи, и именно тот радиаци­онный фон, который существует на этой планете Даже марсианские затяжные пылевые бури И несмотря на все эти неземные условия, бактерии живут и стремительно раз­множаются Но эти бактерии не обычные, на нашей плане­те вы их не найдете Они — результат длительной работы специалистов по радиационной селекции, генетической инженерии и теоретической биологии Подсаживая соответ­ствующие гены к старым, земным формам бактерий, а за­тем с помощью радиоселекции удалось создать новые микроорганизмы, которые способны выделять кислород не­посредственно из марсианских почв. Для этих марсиан­ских бактерий кислород представляет собой нечто вроде «отходов производства», как говорили наши прадеды и прабабушки Эти бактерии, выращенные на Земле, будут затем забрасываться космическими кораблями на Марс и рассеиваться над его поверхностью. Лишенные биологиче­ской конкуренции, земные пришельцы начнут бурно раз­множаться и выполнять работу, которая сейчас непосиль­на человеку Я думаю, что в самое ближайшее время Со­вет экспертов будет располагать информацией о сроках, когда содержание кислорода в марсианской атмосфере бу­дет приближаться к земной

Теперь взгляните на эти сферические корпуса экспе­риментальных лабораторий В них созданы условия дру­гой планеты — Венеры Пожалуй, условия существования для микроорганизмов здесь еще более далекие от земных И несмотря на это, наши специалисты-радиоселекционеры и генетики создали микроорганизмы, способные жить и развиваться в условиях высоких температур и давлений и генерирующие кислород из углекислого газа Правда, рабо­та еще не вышла из стен лаборатории, и главное усилие специалистов по радиационной селекции направлено на повышение скорости роста этих бактерий Эти организмы созданы искусственным путем- собраны из различных со­ставных частей, принадлежащих различным видам, к ко­торым подсаживали соответствующие гены Например, ге­ны, ответственные за синтез белков-ферментов, способных работать при высоких температурах. И наши ученые с уважением вспоминают одного из пионеров генетической инженерии Джеймса Даниэлян, который еще в 1969 году вместе со своими сотрудниками сделал блестящую по ма­стерству работу Он брал одноклеточный организм — амебу, разделял ее на составные части — ядро, оболоч­ку, внутриклеточное содержимое Взятые порознь, эти ча­сти не обладали функциями живых организмов Но Дани­элян удалось снова собрать живой организм из составных частей клеток, принадлежащих различным амебам! И вот сегодня,— закончит свой рассказ будущий космический радиобиолог,— метод пересадки составных частей клеток стал обычным методическим приемом работы специали­стов по радиационной селекции и космической радиобио­логии».

Существуют направления радиобиологии, где пульс предстоящих открытий чувствуется сильнее Например, радиационная генетика. Какие открытия ожидают нас в этой области естествознания к 2001 году.

В ближайшие десять — двадцать лет, опираясь на до­стижения радиационной генетики, будут выведены сотни сельскохозяйственных растений, устойчивых к заболева­ниям и неблагоприятным условиям погоды. Растения, ко­торые вызревают раньше своих родителей. Зерновые культуры, чье потомство имеет больше зерен, чем у родите­лей. Хлопчатник, устойчивый к заболеванию, называемо­му «вилтом»; раньше раскрывающий коробочки и теряю­щий листья. Ионизирующая радиация поможет вывести овощи и фрукты, содержащие больше витаминов, Сахаров, крахмала...

Проникающие лучи помогут не только улучшить суще­ствующие сорта растений, цветов, фруктов и овощей, но и создать новые, которых раньше не было Научившись син­тезировать искусственным путем пищевые белки, жиры и сахара из нефти, газа и каменного угля, человек никогда не откажется от даров природы Можно не сомневаться, например, что будут выведены более медоносные пчелы, более устойчивые к заболеваниям, более неприхотливые

Вы были в тундре в июле, когда над ней стоит немерк­нущее заполярное солнце? В тихую безветренную погоду тундра заполняется зловещим звоном комаров. Тяжело становится геологам и буровикам, ищущим нефть Клянут гнус — проклятье тундры и тайги — рабочие приисков и оленеводы.

В ближайшие три десятилетия энтомологи — специали­сты по насекомым, радиационные генетики и радиобиологи разработают биологические методы борьбы с кровососущи­ми насекомыми. Можно будет искусственным путем, в за­водских условиях, вывести самцов насекомых, которых в обиходе называют гнусом или мошкой Самцов, стерилизу­ют — подвергают ионизирующей радиации, то есть полно­стью подавят деятельность их половых желез А потом рассеют из вертолетов над тундрой. Стерильные самцы спарятся с самками, но потомства не будет. Этот вид на­секомых окажется обреченным Фантастично? Пока — да. Беспочвенно' Уже нет. Сейчас таким методом борются с некоторыми видами насекомых — вредителей садов.

В ближайшие два десятилетия радиационная медицина будет располагать большим арсеналом источников иони­зирующей радиации При этом максимальная плотность ионизации будет создаваться только в заданном участке ткани. Только там, где нужно, где расположена злокачест­венная опухоль Здоровые участки ткани перед опухолью и за ней будут страдать очень мало. Будут получены соеди­нения — радиосенсибилизаторы, резко ускоряющие и уси­ливающие действие проникающих радиаций И не только это Будут найдены именно такие лекарства, которые осо­бенно «предрасположены» проникать в ткань опухоли. В эти лекарства можно будет ввести радиоактивный изо­топ. Тогда, замешавшись «в толпе» нормальных молекул, эта молекула-диверсант проникнет в раковую ткань, вклю­чится в ее обмен. И радиоактивный изотоп этой молекулы начнет в раковой клетке свою благородную деятельность

Человек быстро привыкает даже к сенсационным от­крытиям в науке и технике Сообщения об очередном запуске искусственного спутника Земли стали занимать всего несколько строчек в газете.

К 2001 году полеты человека в космическом простран­стве станут обычным делом Поэтому важность проблемы химической защиты человека от вредного действия иони­зирующей радиации возрастает Таблетки, продуманный пищевой рацион будут защищать в значительной степени экипаж космических кораблей во время радиационной опасности А она будет существовать. Во время вспышек на Солнце радиационный фон может возрастать в сотни и тысячи раз!

В ближайшие три десятилетия автоматические косми­ческие разведчики детально исследуют все планеты Солнеч­ной системы Радиационная обстановка на всех планетах станет известной ученым — ее естественный радиаци­онный фон, на который наслаивается космическое излуче­ние Но автоматы еще не заменят человека И в случае не­обходимости экипажи космических кораблей будут поль­зоваться «таблетками от радиации». Каждая таблетка — это целый набор лекарств Каждое лекарство — это кон­кретное химическое соединение, и механизм его действия связан с защитой определенной биологической системы. Например, химическое соединение, защищающее систему кроветворения от поражающего действия проникающей радиации; химические вещества, предупреждающие по­вреждение молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты Радиозащитные вещества, способствующие процессам вос­становления А главное, будут найдены противолучевые лекарства, механизм действия которых будет основывай­ся на четких знаниях законов радиационной химии, ра­диационной физики и радиационной биохимии.

В начале шестидесятых годов нашего века в Советском Союзе была пущена первая в мире атомная электростанция мощностью 5000 киловатт А к 2001 году, как предсказы­вают ученые, мощность атомных электростанций на нашей планете составит сотни миллионов киловатт. Атомная энергия войдет в наш быт и станет такой же обыденной, как красавец лайнер, проплывающий сегодня в голубом океане неба

Несмотря на исключительно высокие технические до­стижения в ближайшее десятилетие, еще нельзя будет полностью исключить возможность поражения человече­ского организма ионизирующей радиацией Конечно, толь­ко в результате редкого несчастного случая Но лучевая болезнь уже будет побеждена.

Можно представить несколько подходов к проблеме ле­чения лучевой болезни и восстановления физиологиче­ских функций облученного организма Если молекулы повреждаются в результате облучения, то всегда можно предполагать, что будут найдены химические соединения, способные восстанавливать эти повреждения. В ближайшем будущем машины будут ставить диагнозы заболевания.

А вот другая возможность. Как бы много клеток после облучения ни погибло, оставшиеся в живых через некото­рое время начинают интенсивно делиться и замещать по­гибшие Способность к самовосстановлению, пожалуй, од­но из самых примечательных качеств живых организмов Если это так, то заманчиво создать такие условия в орга­низме, чтобы во время облучения сохранить островки не­поврежденных клеток Кстати говоря, такой тип восста­новления очень характерен для кроветворной ткани

Но может быть, проще хранить отдельно от организма клетки кроветворной ткани и в случае лучевого поражения человека «подсаживать» их пострадавшему.

А тканевая несовместимость? Организм «хозяина» бу­дет в конечном итоге активно бороться с клетками-«чужеземцами». К началу третьего тысячелетия проблема пересадки ткани от одного организма к другому будет в принципе решена. И решение это, вероятно, будет комп­лексным Будут найдены химические соединения, кото­рые смогут подавлять способность организма «хозяина» вырабатывать вещества против пересаженных кроветвор­ных клеток Одновременно с этим научатся неограниченно долгий срок сохранять и консервировать живые клетки кроветворных органов. И, что особенно важно, научатся выращивать и нарабатывать в необходимом количестве кроветворные клетки вне организма Но и эти методы борьбы с лучевой болезнью будут не единственными. По­явятся новые, основанные на других принципах

В середине семидесятых годов нашего века появились первые экспериментальные работы о биофизических мето­дах лечения облученных животных. Было обнаружено не­обычное явление Если мелких животных, облученных ионизирующим излучением в дозах, не приводящих к по­головной гибели, помещать в постоянное магнитное поле и выдерживать там определенное время, то процент вы­живших животных возрастает Постоянное магнитное поле каким-то образом нормализует биохимические процессы

Тонкий физический смысл этого явления будет разга­дан в ближайшее десятилетие. В следующее десятилетие биофизические методы лечения лучевых поражений войдут в клиническую практику.

 

К 2001 году ученые составят подробные биохимические таблицы, в которых будут детально описаны все измене­ния обмена веществ в зависимости от дозы излучения ши­роко будут использоваться бескровные методы биохими­ческого анализа, автоматический анализ всех соединений в выдыхаемом воздухе, слюне и т.д. Оператор заложит показатели биохимических изменений в счетно-решающее устройство, и через несколько секунд автомат даст четкий ответ о дозе облучения.

Но это будет только небольшая часть полученной ин­формации Постановка диагноза заболевания с помощью машины станет обычным методическим приемом, исполь­зуемым в больницах будущего Машина не только поможет установить степень лучевого поражения, но и посоветует наиболее выгодную схему лечения.

Будущее науки необозримо и невиданные достижения радиобиологии в ближайшие три десятилетия будут зави­сеть от прогресса физики и химии, математики и медици­ны, техники и биологии.

Великий физик Эрнст Резерфорд на лекции, посвящен­ной истории открытия радиоактивности, сказал. «Наука зависит не от идей отдельного человека, а от объединенной мудрости тысяч людей, размышляющих над одной и той же проблемой, и каждый вносит свою небольшую лепту в великое здание знания, которое постепенно воздвигается».

Наш рассказ о радиобиологии подошел к концу. Мы узнали кое-что об этой науке, рожденной атомным веком, и заглянули в ее завтрашний день. Говоря о будущем ра­диобиологии, мы почти наверняка, но без злого умысла, преуменьшили ее возможности. И если у кого-нибудь в связи с этим возникнут сомнения, тогда давайте встретим­ся накануне 2001 года и поговорим.

Глава «Поиски «таблетки от радиации» особенно уда­лась Е. Ф Романцеву. Вероятно, потому, что он много лет изучал действие огромного количества новых и новых ра­диопротекторов, синтезируемых в многочисленных хими­ческих лабораториях мира и Советского Союза

Романцев не боится написать химические названия наиболее эффективных радиопротекторов Мы уже при­выкли к той легкости, с которой автор вводит нас в серь­езнейшие научные проблемы.

В заключительной главе «За несколько минут до нача­ла 2001 года» автор захватывает нас рассказом об удиви­тельных открытиях современной биологической науки и ее грандиозных перспективах. Автор умеет фантазировать, оставаясь на строго научных позициях.

Новый век не за горами Многие из читателей этой кни­ги встретят его в расцвете своих творческих сил. И хочется пожелать им, чтобы не только сбылись все прогнозы авто­ра, но чтобы наука пошла еще дальше, ибо созидательная сила человеческого разума поистине безгранична.

Лауреат Ленинской премии, академик Н.М. ЭМАНУЭЛЬ

Евгений Романцев. "Рожденная атомом"

__________________________