Невидимый современник

Не зная их физических свойств, в те ранние годы многие ученые смотрели на новые лучи как на что-то близкое к световым. Природа рентгеновых и гамма-лучей, видимого, ультрафиолетового и инфракрасного света и радиоволн действительно одна: все они относятся к электромагнитным излучениям. Но из-за гораздо более высокой энергии квантов ионизирующие лучи способны вызывать большие химические изменения и оказывать совершенно иное действие на живые организмы.

Тогда ученые ничего этого не знали. Немецкий ботаник Шобер, например, тем и занимался, что сравнивал действие рентгеновых лучей и лучей света. Надземные части растений обладают положительным фототропизмом, тянутся к свету. Если, скажем, семена овса прорастить и выращивать в темноте, а потом осветить через узкую щель, то уже через час проростки искривятся по направлению к свету. Именно такие опыты и ставил Шобер.

С обычным светом все шло хорошо. Но Шобер думал, что растения так же будут реагировать и на рентгеновы лучи. Он поднес к стенке ящика с проростками трубку и заставил ее работать в течение целого часа. Конечно, никакого искривления проростков по направлению к трубке не было. Исследователь был искренне удивлен.

Не только Шобер проводил далеко идущие параллели между ионизирующими лучами и лучами света. Некоторые ученые шли еще дальше. Ведь свет необходим для жизни. Причем необходимы не только видимые, но и невидимые лучи. Ультрафиолетовые лучи тоже невидимы, а и они необходимы для жизни. Недаром летом, в отпускное время, все горожане стремятся на солнце. Может, и лучи, испускаемые радиоактивными веществами, тоже необходимы для жизни?

Так думал, в частности, немецкий физиолог Цваардемакер. Когда стали заниматься радиоактивностью, то узнали, что этим свойством обладают не только тяжелые элементы, большинство которых совсем еще недавно вообще не было известно науке, но и такой обычный элемент, как калий. Почти все элементы существуют в виде нескольких разновидностей, так называемых изотопов, обладающих совершенно одинаковыми химическими свойствами, но отличающихся строением ядра. И вот оказалось, что один из естественных изотопов калия, который в определенной доле содержится в обычном калии, — радиоактивен.

Но ведь калий — один из элементов, всегда присутствующих в живых организмах, в частности в крови. Он необходим для нормального сокращения сердечных мышц. Без него сердце останавливается. Вот какой важный элемент калий!

Цваардемакер подумал: что, если здесь важны не химические свойства калия, а его радиоактивность? Он поставил опыты, чтобы проверить это предположение, и подробно рассказал о них на страницах XIX тома ученейшего немецкого журнала «Эргебнисе дер Физиологи». Перелистаем страницы журнала, и перед нами ясно предстанут эти опыты.

Вот Цваардемакер препарирует лягушку. Перерезаны сосуды, идущие к сердцу, к ним присоединяются трубочки, по которым вместо крови течет физиологический раствор. Сердце продолжает ритмически сокращаться. А вот по трубочкам пошел совершенно такой же раствор, но без калия. Сердце остановилось. Добавляется калий, сердце начинает биться. Впрочем, все это знали раньше. Такие опыты и сейчас ставят студенты на физиологическом практикуме…

Но вот снова идет раствор без калия. Сердце не бьется. Ученый добавляет в него вместо калия другое радиоактивное вещество. Сердце забилось. Значит, дело не в калии как таковом. Правда, может быть, и это вещество действует на сердце химически? Нужно проверить. По трубочкам снова течет раствор без калия. Кусочек радиоактивного вещества кладется рядом с сердцем. Те же самые лучи оно получает не с раствором, поступающим в сердце, а извне: они летят по воздуху. И — о чудо! — сердце снова начинает биться.

Так все описано в статье Цваардемакера. Его вывод, что для сокращения сердечной мышцы необходимо радиоактивное излучение, вошел в некоторые старые учебники…

Увы, то, что выглядело так убедительно в статье Цваардемакера, не соответствовало действительности. Многие ученые повторяли его опыты и получали только отрицательные результаты. Шло время, открыли искусственную радиоактивность. Стало возможно получать радиоактивные изотопы любого элемента. И тогда ученые смогли поставить еще более ясные опыты. В физиологический раствор вместо калия добавляли радиоактивный натрий, радиоактивный фосфор — вещества, которые всегда есть в крови, но в нерадиоактивной форме. Сердце не билось. Добавляли искусственный радиоактивный изотоп калия, радиоактивность которого в несколько миллионов раз выше, чем у обычного калия. Сердце билось точно так же, как и в норме.

Но почему-то время от времени находились люди, продолжавшие верить, что для жизни необходимо именно радиоактивное излучение калия. Пришлось поставить последний и решающий опыт. Его не так давно провел академик Александр Павлович Виноградов. Он получил калий, совершенно свободный от радиоактивной примеси. И что же: он вполне заменял естественный, слабо радиоактивный калий.

Итак, ионизирующие лучи не оказались «лучами жизни».

А ведь еще Тарханов в одной из первых радиобиологических статей в мировой литературе описал свои опыты с икрой миноги. Как будто ничего особенного с этой икрой после облучения не происходило, но мальков не было.

Как мы помним, нечто похожее случилось с Беккерелем и многими другими исследователями новых невидимых лучей. Во время работы ученые ничего не чувствовали, а через некоторое время у них появились те или иные болезненные симптомы. Но то, конечно, были отдельные случайные наблюдения.

В точных исследованиях ряд авторов подтвердил результаты, полученные Тархановым. Такие же опыты, какие он провел на икре миноги, другие ставили на спермиях жаб и кроликов, на семенах растений… Во всех случаях после облучения потомства не получалось. Следовательно, облученные зародышевые клетки теряли жизнеспособность. Правда, сразу после облучения клетки всегда казались совершенно нормальными.

Но клетки есть клетки. И видно-то их только под микроскопом. Много ли им надо?! Ученые знали, что достаточно лишь слабого изменения температуры или кислотности среды, небольшой примеси постороннего вещества, наконец, просто не совсем обычных условий, чтобы убить живую клетку.

Однако в 1903 году Хейнеке сообщил ученому миру о результатах своих опытов, которые казались поистине удивительными. Он облучал рентгеновыми лучами взрослых животных: мышей и морских свинок. Все животные, получившие достаточно большую дозу, погибли через несколько дней. Вскрытие показало, что у них изменены многие внутренние органы, особенно селезенка, костный мозг, лимфатические железы. Селезенка была в несколько раз меньше, чем у нормальных животных, и более темного цвета, а микроскоп показал, что во всех этих органах осталось очень мало живых клеток.

Опыты Хейнеке произвели на современников очень большое впечатление. Теперь, после того как на два мирных города были сброшены атомные бомбы, о смертоносных свойствах радиации знают не только радиобиологи, а вообще все жители нашей планеты, и мое сообщение, что ионизирующие лучи вызывают смерть живых организмов, вероятно, никого не удивит.

Более существенно — рассказать, что представляет собой новая болезнь. Мы не будем рассматривать лучевую болезнь у человека, это область радиационной медицины, а не радиобиологии. Впрочем, у всех млекопитающих лучевая болезнь протекает сходно и имеющиеся различия не принципиальны. Кроме того, на животных она гораздо лучше изучена. Ведь на них можно проводить специальные опыты, собрать большой и вполне достаточный материал.

Давайте и мы с вами поставим опыт. Возьмем несколько белых мышей, скажем несколько десятков, и попросим знакомого радиолога облучить их рентгеновыми или гамма-лучами. Чтобы опыт был проведен по всем правилам, отберем животных более или менее одинакового внешнего вида, возраста и упитанности. Взвесим каждую мышку. Чтобы следить за их здоровьем, исследуем кровь; подсчитаем хотя бы общее число белых и красных кровяных шариков на единицу объема крови.