Жизнь микробов в экстремальных условиях - Кашнер Д.
Скачать (прямая ссылка):
зистентности, но второму из них — репарации — в настоящее время уделяется значительно больше внимания и соответственно он •будет обсуждаться здесь более детально. Исследования в этой области были стимулированы одним удивительным открытием: выяснилось, что по крайней мере некоторые из путей репарации •более или менее независимы от основных процессов клеточного метаболизма. Поэтому оказалось возможным выделить дефектные штаммы, у которых нарушена система репарации индуцируемых облучением повреждений, но которые тем не менее остаются жизнеспособными. Такие мутанты чувствительны к облучению и в качестве генетических инструментов оказываются исключительно полезными в исследовании клеточных механизмов репарации. Работы в этой области существенно углубили понимание природы радиорезистентности.
Диапазон доз облучения, которому микроорганизмы могут подвергаться эпизодически или постоянно, значительно расширился в последние годы в связи с созданием искусственных источников радиации. В результате этого микроорганизмы стали испытывать воздействие повышенного уровня радиации в окружающей среде. Реакция на такое воздействие представляет как практический, так и научный интерес. Например, при использовании высоких доз облучения для стерилизации пищи возникает проблема, связанная с возможностью индукции или селекции радиорезистентных микроорганизмов, что может иметь неблагоприятные последствия.
Настоящий обзор посвящен разным видам и уровням биологически опасного излучения, воздействию которого подвергаются микроорганизмы, природе возникающих повреждений и способам защиты от радиации. Эти вопросы рассматриваются также в других обзорах (de Serres, 1961; Thornley, 1963; Kushner, 1964). Следует отметить, что интерес к данным проблемам в значительной мере обусловлен стремлением оценить опасность, которую представляют для человечества как высокие, так и низкие уровни ионизирующего излучения. В этом отношении работа была успешной, как свидетельствуют недавние исследования природы рака кожи, вызываемого ультрафиолетовым излучением (Epstein, 1970).
II. ИЗЛУЧЕНИЕ В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ
Излучение в окружающей среде подразделяется на ионизирующее и неионизирующее. Оба вида опасны для микроорганизмов, но из всех естественных излучений неионизирующая солнечная радиация обладает наибольшим потенциалом биологически вредного воздействия.
А. НЕИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
Подсчитано, что только 0,00028% всей солнечной радиации оказывают летальное воздействие на бактерии (Pollard, 1974). И тем не менее потенциальное разрушительное действие солнечной радиации на биологические объекты весьма значительно. Существенная опасность солнечного излучения проявляется в поведении мутантных организмов, дефектных в отношении их способности осуществлять репаративные процессы. Например, более 99,9% клеток штамма Escherichia coli, у которого нарушены репаративные механизмы, погибает при облучении солнечным светом в течение трех минут (Harm, 1969; Billen, Fletcher, 1974). Подобным же образом влияют солнечные лучи и на мутантные штаммы дрожжей (Resnick, 1970). Весь спектр солнечного излучения с длинами волн вплоть до 700 нм оказывает на микроорганизмы летальное действие, но наиболее опасные длины воли лежат в ультрафиолетовой области спектра (менее 400 им). Хотя эти лучи имеют низкую проникающую способность, они вызывают у одноклеточных организмов фотохимические реакции. К наиболее важной из них относится образование пиримидиновых димеров в ДНК, но, кроме того, индуцируются и другие вредные реакции (Setlow, 1966).
Дозы ультрафиолетового облучения, которому подвергаются организмы, были исчерпывающе рассмотрены в сравнительно недавно опубликованном обзоре (Caldwell, 1971). Нижний предел длин волн, падающих на земную поверхность, составляет приблизительно 290 нм (Koller, 1965). Интенсивность глобального облучения возрастает экспоненциально с увеличением длины волны. Рассчитано, что при длине волны 307,5 нм среднегодовая радиация на экваторе составляет приблизительно 56,4 Вт-сХ Хсм~2 (Schulze, Grafe, 1969). Интенсивность облучения варьирует в зависимости от высоты солнца над горизонтом; на нее также влияют такие факторы, как концентрация озона, прозрачность атмосферы, загрязненность воздуха и облачный покров. Особое значение имеет концентрация озона, который действует как фильтр, задерживающий ультрафиолетовые лучи солнечного света. Предполагается что уменьшение концентрации озона на 1 % привело бы к увеличению уровня «вызывающего загар» ультрафиолетового излучения на 1—2,5% (Robertson, 1972). Вопрос о концентрации озона в связи с ультрафиолетовым солнечным излучением подробно обсуждается в другой работе (Cutchis, 1974)..
Б. ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
Различные источники ионизирующего излучения и расчетные величины доз, которые получают в настоящее время или будут получать в дальнейшем живые организмы, детально рассмотре-
ны Научным Комитетом ООН по действию атомной радиации (UNSCEAR report; 1972) и Комитетом по изучению биологических эффектов, вызываемых ионизирующим излучением (BEIR Committee report, 1972). Здесь будет только коротко суммирована эта информация.
