В останні 10-15 років спостерігається повернення інтересу вчених, а за ними й уваги широкої громадськості до радіації як універсального робочого інструменту, зокрема й в агровекторі. Каталізатором свіжих наукових досліджень значною мірою стали… Іранська область і наш Чорнобиль. 

Постнуклеар сьогодні

На території причалу №11 Чорноморського морського торгового порту спеціально навчені люди знай­шли добрива, що являли собою джерело іонізувального випромінювання.

Прос­тіше кажучи, мішки добряче «фонили», радіометр фіксував поле поруч із вантажем близько 60 мікрорентгенів на годину. І це за умови, що нормальний, звичний для нас фон дорівнює 14 мкР / год.

Ось такі справи. Можливо, новина спричиняє занепокоєння, але причин для хвилювань хоч у Чорноморському, хоч у Кейптаунському порту нині немає.

Бо фон зазвичай буває і від калійних добрив – там «задзвеніти» може, наприклад, з огляду на підвищений уміст радіоактивного ізотопу калій-40. І що ж, відмовитися від добрив?

З іншого боку, про азотні добрива та їх вплив на екологію кажуть дедалі частіше: забруднення планети сполуками азоту, що перевищує припустимий рівень майже вчетверо, поява «мертвих зон» в океанах і навіть глобальне потепління – все це про них. А тут ще й про радіацію від калійних згадали.

Безпечний рівень фону, виявляється, доволі еластична річ, адже він може сягати й 50 мкР / год. Навіть перебування в полях до 100 мкР / год. не частіше кількох разів на рік для людини припустимо. Принаймні такі норми точно були, але ж ми розуміємо, що це написано не для всіх. На жаль, серед сталкерів такого розуміння замало.

У Чеській Республіці в певних видах харчових продуктів, у лісових ягодах, грибах і м’ясі диких тварин донині виявляють підвищений уміст цезію-137.

Щоправда, глава Державного управління з ядерної безпеки Чехії пані Дана Драбова підкреслює: мовляв, уміст цезію в чеських продуктах є нешкідливим для здоров’я. Повіримо на слово чиновниці. Ось таку ситуацію досі маємо в Чехії, про українські реалії можна потайки здогадуватися: наслідки аварії на Чорнобильській АЕС (а після страшної трагедії минуло вже понад три десятиліття) навіть уявити складно.

Відомо тільки, що катастрофу 26 квітня 1986 року на ЧАЕС в еквіваленті порівнюють із 500 атомними бомбами Хіросіми. А наші люди – найтерплячіші, примудряються жити у тій загадковій Зоні, «де найдовший шлях є найкращим». Це феномен, а феномени привертають увагу вчених, справжніх Майстрів, завдання яких – принести логіку, навести лад, обґрунтувати, розвінчати міфи, анігілювати містичне та знайти ключі – інноваційні рішення.

Дослідження 1. Про натуральну радіацію

На офіційному ресурсі інформаційного забезпечення Біотехнологічного центру трапляється цікава інформація.

Ось, наприклад, нещодавно йшлося про досліди над людьми. Нічого страшного насправді: вимірювали теломери, аби встановити наслідки хронічної дії іонізувального випромінювання серед жителів природних районів із високим фоном. У матеріалах йдеться про те, що у світі не так багато місць, де доза іонізувального випромінювання (ІВ), що отримує населення від газу радону або інших радіоактивних елементів, набагато перевищує рекомендовані межі.

Пояснюється про теломери (кінцеві ділянки хромосом, що виконують захисну функцію та не мають здатності до з’єднання з іншими хромосомами або їхніми фрагментами), довжина яких є потенційним біомаркером нестабільності геному через окисний стрес від впливу ІВ.

У цьому дослід­женні науковці спостерігали за виявами хронічного впливу іонізувального випромінювання на відносну довжину теломер (RTL) у білих кров’яних клітинах (лейкоцитах) серед жителів районів із високим фоновим випромінюванням і зокрема 104 представників населення Рамсарської області (Іран). Відносну довжину теломер (RTL) зразків білих кров’яних клітин ДНК вимірювали методом кількісної полімеразної ланцюгової реакції (q-PCR).

Результат: середнє значення RTL у групах із високим і нормальним фоновим випромінюваннями не показало будь-якої значущої різниці (1,21±0,71 проти 1,22±0,66; р=0,306). Після контролю всіх демографічних змінних менше 1 % відхилень у значеннях RTL були пов’язані з фоновим опроміненням.

Який висновок роблять учені? Що хронічний вплив природного ІВ не робить статистично значущого впливу на RTL серед жителів із високим радіаційним фоном у Рамсарі порівняно з контрольною групою. Тобто має місце певна нуклеарна лібералізація.

Дослідження 2. Радіація та генетика

У виданні International Journal of Radiation Biology з’явилася публікація з результатами дослідження, яке проводили радіобіологи та генетики з Геттінгенського університету (Німеччина), Інституту клітинної біології та генетичної інженерії (Україна), а також Сибірського федерального університету (РФ).

Учені звітували про вплив малих доз радіації на процеси життєдіяльності та розвитку рослин, продемонстрували індукцію ключових генів репарації ДНК – RAD51, RAD1, Ku70 під час опромінення рослини арабідопсис (Arabidopsis thaliana) рідко іонізувальним гострим (одноразовим, фракціонованим) та хронічним випромінюваннями у дозі до 6 Гр включно.

Вивчали експресію ключових генів цвітіння, AP1, CO, GI, FT, FLC і LFY, чутливих до гена RAD51 для репарації опромінення та гена проліферації PCNA2. Дози радіації, які перевищували 6 Гр, спричиняли як індукцію, так і репресію зазначених генів. Одноразове випромінювання порівняно з фракціонованим позитивно впливає на активізацію відновлювальних механізмів.

Керівник лабораторії лісової геноміки та НОЦ геномних досліджень Сибірського федерального університету, провідний науковий співробітник Інституту загальної генетики ім. М. І. Вавилова Російської академії наук, професор Геттінгенського (Німеччина) та Техаського А&М університетів (США) Костянтин Крутовський повідомив: встановлено, що неопромінені нащадки опромінених рослин зберігають підвищений рівень експресії генів (перетворення спадкової інформації генів на РНК або білок), серед яких RAD51 і RAD1, але не Ku70.

Доза 3cGy активізувала більш раннє цвітіння рослин порівняно з неопроміненими, а за умови її збільшення до 17cGy – пізніше цвітіння. Також науковці встановили, що виживання в непростих умовах впливу шкідливого чинника залежить, зокрема, й від взаємодії стресорів (гіпертермічного або осмотичного шоку, засолення ґрунту).

Доведено, що має місце відновлення функції росту за застосовування всіх доз радіації, але якщо є накладення гіпертермії або сольового стресу, регенерація рослини відбувається активніше. На думку науковців, потрібне дальше вивчення відповідних механізмів.

Про це заявив співавтор дослідження, доктор біологічних наук, завідувач лабораторії біофізики сигнальних систем рослин відділу біофізики та радіобіології Інституту клітинної біології та генетичної інженерії Національної академії наук України Намік Рашидов. Це сприятиме використанню сільськогосподарських рослин для очищення та відновлення районів Чорнобильської зони відчуження.

Серед іншого, дослідження сприяє вивченню керування процесами розвитку рослин, що за сучасних умов битви за врожай є вкрай актуальним.

Сьогодні та вчора

Ще 2011 року ми писали про довготривалий науковий проект словацько-української команди вчених під керівництвом Мартіна Хайдуха (Інститут генетики та біотехнології рослин, м. Нітра) і Наміка Рашидова (Інститут клітинної біології та генетичної інженерії, м. Київ). Саме так.

Тоді на меті науковці ставили з’ясувати, як культурні рослини реагують на радіоактивне забруднення.

Дослідники посіяли на ділянці поблизу ЧАЕС льон і сою. Результати цих експериментів було оприлюднено в солідних наукових виданнях: Journal of Proteome Research і Environmental Science & Technology.

Виявилося, що насіння із забрудненої ділянки нагромаджувало активність, більшу в сотні разів, ніж зразки з контрольної. А позаяк пари цезій / калій та стронцій / кальцій мають аналогічні фізико-хімічні властивості, небезпечні радіонукліди можуть легко засвоюватися рослинами, спричиняючи додаткове внутрішнє опромінення.

Контрольна ділянка розташовувалася в тому самому районі, тобто екологічні умови були схожими, але там активність основних радіонуклідів ґрунту (γ-випромінювача 137Cs та β-випромінювача 90Sr) була в десятки разів нижчою та наближалася до природного фону.

Спілкуючись із паном Рашидовим, дізнався, що експерименти міжнародних фахівців поблизу ЧАЕС почалися з 2007 року. Серед останніх наукових публікацій у поважних наукових виданнях він пригадав про суперсімейство Купіни, а також про репарацію ДНК.

«Щороку ми досліджуємо материнську лінію сої та льону. Одна з причин полягає в тому, що соя як культура у світі має велику перевагу. Уже в Київській області можна її вирощувати.

І друга рослина, льон – наша українська рослина для м’якого клімату. У нас дуже багато методів, якими сучасні селекціонери вже не займаються. А ми працюємо з CRISPR Cas9, і також генна інженерія. Ось, наприклад, що таке купінові білки?

Вони впливають на алергію. Одне з наших досліджень засвідчило, що при стрес-факторі, хронічному опроміненні синтез купінових білків збільшується. Тобто алергенність продукції, вирощеної у цих ділянках, вище, ніж на звичайних. Ну, це ви знаєте.

Нерідко можна почути: «яблуко з нашого саду було смачніше, ніж з іншого». Насправді, тут є логіка. Тому, що якісь білки за певних умов починають більше синтезуватися, що цілком може впливати й на смак, і на алергенність», – повідомив мій співрозмовник.

Як зазначив пан Рашидов, крім того, має значення фолдинг, укладання, або «пакування» білків (термін, що використовується у біохімії та молекулярній біології, від англ. folding). Це такий процес спонтанного згортання поліпептидного ланцюга в унікальну нативну просторову структуру.

«Самі по собі білки ще нічого не означають. Важливо, як вони «упаковані», наявна активна участь у біосинтезі чи катаболізмі або ні. Для того щоб була така участь, білок має бути задіяним як у сигнальних системах, так й енергетично підтримувати рослину. У наших дослідженнях показується, що деякі білки змінюють чвертинну структуру, – продовжує вчений. – Це схоже на формування кристала. І до того ж ці білки набувають спадковості».

Як стало зрозуміло з розмови із паном Рашидовим, є висока ймовірність перетворення альфа-білків на β-складчастий шар, одну з форм регулярної вторинної структури білків, трохи рідшу, ніж α-спіраль.

Складається з β-ланцюгів, пов’язаних 2-3-водневими зв’язками, утворюють трохи закручені, складчасті листки. Й ось об’єднання бета-листків може призводити до утворення білкових агрегатів і фібрил, які можна спостерігати за багатьох захворювань людини й тварин, зокрема, амилоїдозів і хвороби Альцгеймера.

У рослинах це не доведено, але сучасні дослідження, в яких активно працює наш співрозмовник, уже показують високу ймовірність можливості переходу «альфа» у «бета». Це свіжі дані.

«У рослинах Чорнобильської зони монтується геном. Ядро при цьому стає «крихким», відбувається лізис. Ці дані у нас також є, і це добре освітлено», – каже Рашидов.

Ще один експеримент: дослідження переходу рослин із радіоактивної зони на чисті ділянки та зміни їх впродовж поколінь. Цікаво, але лише на п’ятому поколінні різниці з нормальними рослинами з контрольної ділянки практично немає.

«Нині ще ніхто такими дослідженнями не займається. Фактично ми перші», – резюмував пан Рашидов. 

Свят Філатов