Вариации активности радона, обусловленные приливной силой, как возможный фактор, синхронизирующий биопроцессы

Все живые организмы непрерывно находятся под воздействием природной атомной радиации. В среднем почти половину (49,5 %) радиации природного радиоактивного фона (ПРФ) дают радон и продукты его радиоактивного распада (для сравнения: на космические излучения и генерируемые ими радионуклиды приходится 15,3 %) [Кузин, 2002]. Радон генерируется при распаде радия, который непрерывно распределен в земной коре. В процессе эманации подземных газов радон мигрирует к земной поверхности вместе с пузырьками водорода и метана [Адушкин и Спивак, 2012]. Он поступает в почву, приземный слой атмосферы, приповерхностные воды (радон хорошо растворим в воде). Эманации радона-222 сопровождаются эманациями тарона-220 (радона-220) и их дочерних радионуклидов в атмосфере и в воде. Высокоэнергетичное а - излучение (5,49 МэВ) и /-излучение (0,51 МэВ) радона, а также тарона и а-, р- и /-излучения их дочерних продуктов дают основной вклад в мощность природной радиации и в существенной мере обусловливают ее значительные колебания в биосфере [Кузин, 2002].

Уровень атомной радиации вблизи поверхности Земли подвержен модуляции гравитационным лунно-солнечным приливом в земной коре. Гравитационный прилив играет одну из основных ролей в формировании режима миграции подземных газов [Адушкин и Спивак, 2012; Адушкин и др., 2012]. Прилив, деформирующий среду, вызывает ее разуплотнение, увеличение проницаемости среды и увеличение объема и активности радона, поступающего на поверхность [Там же]. Имеются совпадение характера вариаций, основных периодичностей (приливные волны м29 S29 N29 КХ9 О,, Р{ с периодами около полусуток и суток и м i с периодом около двух недель) и значимая корреляция (максимальное значение, равное 0,78, достигается при запаздывании реакции эманационного поля радона к приливной деформации на 3 - 4 ч) между вариациями приливной силой и объемной активностью радона в подпочвенной атмосфере, характеризующей интенсивность его эманаций [Там же]. Аналогичные результаты получены в [Crockett et al., 2006; Groves-Kirkby et al., 2006].

Амплитуда временных вариаций активности радона, связанных с приливом, очень зависит от структуры геосреды на рассматриваемом участке, повышаясь, например, для разломных зон. Для Ногинской тектонической структуры [Адушкин и Спивак, 2012, рис. 11], Нелидово - Рязанской тектонической структуры [Адушкин и др., 2012, рис. 8] и некоторых других участков [Спивак, 2010, рис. 6] полумесячные и суточные вариации объемной активности подпочвенного радона в среднем сравнимы со средним уровнем активности, в том числе для срединной части примыкающей к разлому зоне структурного блока (вариации около 10-20 %) (по данным [Спивак, 2010, рис. 6]). Месячные вариации объемной активности радона в районе Нортамтона (Великобритания), по данным [Crockett et al., 2006], составляют в среднем порядка 300 %. Необходимо отметить, что такие факторы, как атмосферное давление и осадки, могут искажать приливные вариации активности радона. Однако в среднем суточные и полумесячные вариации активности радона, обусловленные приливом, сравнимы со средним уровнем ПРФ.

Экспериментально установлено, что /-облучение с мощностью (по крайней мере 0,036 сГр/сут), сравнимой с мощностью ПРФ, может вызывать активацию основных жизненных процессов, ускорение деления клеток, стимуляцию роста и развития организмов [Kuzin et al., 1991; Кузин, 1993; Кузин, 2002].

Исследование [Wyrobek, 2011] показывает, что малые дозы радиации порядка 1 сГр и, по-видимому, менее достаточны для модуляции экспрессии генов. Так, для лимфобластоидных клеток человека, облучаемых радиацией в диапазоне 1 - 10 сГр, обнаружена модуляция уровней транскрипции порядка 80 генов. Идентифицированы биологические процессы, связанные с этими генами. Значительная часть генов связана с механизмами гомеостазиса: с переносом ионов металлов, калия и натрия, аминокислот и пептидов, нуклеотидов, жирных кислот. Часть генов сопряжена с функциями протонной АТФ-азы и другими энергетическими функциями. Обнаружены гены, связанные с клеточным метаболизмом (метаболизм аминокислот, жирных кислот, гликопротеинов, карбогидратов, гидролиз аминокислот). Часть генов может быть ассоциирована с различными сигнальными путями такими, как р38 МАРК, JNK, и клеточным циклом. Важно отметить, что получены свидетельства, что данная модуляция транскрипции имеет место и при дозах ниже 1 сГр. Аналогичные результаты получены и в других случаях. Например, в [Yin et al., 2003] при /-облучении всего организма мыши дозой 10 сГр идентифицированы несколько сотен генов с модулируемым уровнем транскрипции (для головного мозга мыши). Модулируется экспрессия генов, вовлеченных в контроль клеточного цикла и сигнализацию, перенос ионов, синтез протеинов и другие метаболические функции. Модуляция ряда генов происходит на временном масштабе не больше 30 мин. В [Xu et al., 1996] обнаружено, что у- облучение в дозах 0,25 - 10 мГр стимулирует экспрессию интерлейкин-2 рецепторов на поверхности лимфоцитов. Установлено [Tapio and Jacob, 2007], что адаптивный ответ к облучению, индуцируемый предварительным облучением в малых дозах, сопровождается повышением уровней активных форм кислорода и азота и связан с изменением активности сигнальных путей и групп генов. При исследовании явления адаптивного ответа обнаружена индукция инверсии хромосом при рентгеновском облучении всего организма мыши pKZl уже в дозах 5-10 мкГр (!) [Hooker et al., 2004].

Основываясь на этих и других приводимых ниже фактах, можно предположить, что приливные вариации ПРФ могут приводить к изменениям в активности определенных биомолекул и соответствующим изменениям в путях клеточной сигнализации, активности генов, метаболических и транспортных процессах.

Биологическое действие приливных вариаций ПРФ может обеспечиваться несколькими взаимосвязанными механизмами.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >