ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ, ИНДУЦИРОВАННЫЕ ХРОНИЧЕСКИМ ОБЛУЧЕНИЕМ В МАЛЫХ ДОЗАХ

"Никто не может утверждать,
что я хочу здесь предложить метод,
которому должен следовать каждый,
чтобы правильно осуществлять деятельность разума;
я хочу только разъяснить тот,
которому я сам следовал..."
Рене Декарт

Проблема генетических эффектов малых доз ионизирующей радиации достаточно старая, но только в последние годы к ней обращено пристальное внимание исследователей. Обусловлено это, прежде всего, началом интенсивного изучения механизмов генетического контроля процессов поддержания внутриклеточного гомеостаза, эпигенетической изменчивости и структуры генома. Без сомнения, и в более ранних исследованиях были показаны убедительные результаты, свидетельствующие об эффективности малых доз радиации. Однако в большинстве случаев такие результаты считались "аномальными", специфическими или о них сообщалось без всяких попыток объяснений.

Итак, биологическая (генетическая) эффективность радиации известна давно. Рентгеновское излучение и ультрафиолетовые лучи явились весьма весомым оружием в экспериментах Меллера, Стадлера и Моргана, Надсона и Филипова. Уже в 20 годах нашего столетия была показана мутагенность (способность индуцировать мутации) радиации. В исследованиях тонкой структуры гена радиацию использовали в качестве препаровальной иглы или скальпеля. Естественно, что в таких экспериментах применяли весьма большие дозы острого облучения. Однако, наряду с этим, особенно в 50 годах, стало известно и о возможности использования малых доз радиации в генетических экспериментах. Господствующая в то время "концепция мишени" никак не могла объяснить получаемые результаты, свидетельствующие в большинстве случаев об "аномально высокой эффективности малых доз облучения". Согласно этой концепции, чем выше доза облучения, тем выше эффект. Дальнейшее развитие генетики позволило обнаружить так называемые индуцибельные процессы метаболизма ДНК и стало возможным объяснение целого класса мутантов (MFD - mutability frequency decline - мутанты). У таких мутантов частота индуцированной мутабильности была ниже спонтанного уровня. Потом оказалось, что это только небольшая часть процессов, контролирующих стабильность генотипа.

В последние годы очень активно разрабатываются проблемы, связанные с исследованием механизмов, контролирующих надклеточные взаимоотношения. Один из таких механизмов, по-видимому, главенствующий - апоптоз: программируемая гибель клеток. Этот механизм находится под жестким генетическим контролем. Нарушения его приводят к многим нежелательным для клетки, организма последствиям и, в конце концов, к гибели. Было обнаружено, что активность этого процесса во многом контролируется системой мобильных генетических элементов (как правило низкомолекулярные ДНК, РНК транскрипты, не имеющие постоянного места локализации на хромосоме). Активность же самих мобильных генетических элементов (их роль в регуляции генной активности сегодня установлена) во многом зависит от состояния окружающей среды. Все это легло в основу, первоначально, рабочей гипотезы, а далее и концепции, предложенной нами для объяснения механизмов действия малых доз ионизирующего излучения на генотип.

Удалось обнаружить, что у ряда линий дрозофилы облучение в малых дозах приводит к изменению активности мобильных генетических элементов. Причем это изменение происходит на фоне изменения уровня мутаций и продолжительности жизни. Может возникнуть вопрос, что это характерно только для дрозофилы. Однако мобильные генетические элементы обнаружены практически у всех организмов. Явления апоптоза показано v для человека. Согласно предложенной концепции облучение в малых дозах радиации приводит к изменению активности мобильных генетических элементов, которые в силу своих особенностей, могут привести: к индукции одно и двуцепочечных разрывов ДНК - отсюда изменение уровня мутаций и хромосомных аберраций изменению экспресии гена (в силу эффекта положения; - эффекты стимуляции и угнетения; изменению активности процессов апоптоза - в результате этого возможно изменение продолжительности жизни и частоты бласттрансформации, уменьшение частоты мутаций и рост доли погибших клеток. Данная концепция позволяет объяснить практически все реализуемые на уровне генотипа эффекты - от феномена "стимуляции" (гормезис: до механизмов "скачкообразной" эволюции.

Объясняя биологические основы последствий для организмов малых доз облучения (или иных природных факторов), наша концепция, если она справедлива, крайне остро ставит вопросы "санитарно-гигиенических норм". Другими словами, биологический смысл санитарно-гигиенических норм может быть весьма сомнителен, останутся только экономические аспекты этих норм. Однако это уже предмет не наших исследований.

Владимир Г. Зайнуллин

Родился в 1954 г. Закончил Ленинградский госуниверситет (кафедра генетики) в 1977 г.
В 1980 г. защитил кандидатскую диссертацию по специальности "Генетика".
В Институте биологии Коми HU УрО РАН с 1983 г.
В 1997 г. защитил докторскую диссертацию.