slonam.ru Радиоактивный углерод природного фона и естественная смертность людей
Другие
Правовые
Компьютерные
Экономические
Астрономические
Географические
Про туризм
Биологические
Исторические
Медицинские
Математические
Физические
Философские
Химические
Литературные
Бухгалтерские
Спортивные
Психологичексие
добавить свой файл

страница 1 страница 2 ... страница 4 страница 5



РАДИОАКТИВНЫЙ УГЛЕРОД ПРИРОДНОГО ФОНА И ЕСТЕСТВЕННАЯ СМЕРТНОСТЬ ЛЮДЕЙ


А.М.Германский*
Сравнение исторической динамики естественной смертности людей в последние 150 лет с вариациями природного фона радиоактивного углерода того же периода показало, что эти явления происходят согласовано. Установленная статистически достоверная корреляция (р < 0,05) показывает возможность существования функциональной зависимости между параметрами этих явлений. Учитывая это и в связи с известными особенностями радиационного биологического действия 14С, предложен гипотетический механизм влияния радиоуглерода на темп старения организма человека. Апробация радиоуглеродного механизма позволила увязать между собой известные ранее закономерности и предсказать возможность существования еще одной взаимосвязи параметров естественной смертности людей, неизвестной до настоящего времени. Проверка такого прогноза по данным статистики смертности населения стран Западной Европы, а так же США и Австралии, дала положительный результат. Высказано предположение о существовании в организме человека дискриминационного механизма, ограничивающего включение 14С в молекулы ДНК, эффективность которого отличается у разных популяций людей.
Углерод 14С, смертность населения, генетические повреждения, механизм старения, хроническое облучение, малые дозы.

Биологическая опасность облучения в малых дозах до последнего времени остается одной из самых спорных проблем радиобиологии. Одним из факторов, постоянно воздействующих на биосферу, является природный радиационный фон (ПРФ). Его действие на организм человека в литературе оценивают с двух взаимоисключающих позиций. Первое представление сформулировано исходя из общеизвестных данных о разрушительном, вредном действии больших доз атомной радиации на живые организмы, а ПРФ рассматривается как неизбежный его нижний уровень. При оценке опасности облучения здесь доминирует линейная беспороговая концепция воздействия радиации.

Второе представление получило свое развитие от старой идеи стимулирующего действия малых доз ионизирующих излучений, выдвинутой А.М. Кузиным. Развитие этой идеи [1] привело к открытию того, что ПРФ необходим для нормального существования всего живого. Более того, повышенные его уровни благотворны для всех уровней организации материи.

Из анализа, проведенного в работе [2] следует, что для клеток млекопитающих граница диапазона малых доз облучения в зависимости от линейной потери энергии лежит в пределах от десятых долей до нескольких десятков мГр. При хроническом облучении предложено [1] областью малых доз считать дозы, превышающие ПРФ на порядок и выше, но лежащие ниже на два порядка минимальной дозы облучения, которая вызывает смерть 50% облученных животных данного вида.

Уровни облучения человека от естественных и искусственных радионуклидов хорошо известны [3]. Имеется много экспериментальных данных, подтверждающих наличие стимулирующего жизненные процессы действия малых доз радиации. Однако, системных данных, показывающих, что из всего спектра воздействия ПРФ благотворно действует на живые организмы, к чему они индифферентны, а что их разрушает, в литературе не обнаружено. Вкладом в решение этой проблемы может быть анализ данных об относительно существенном, глобальном изменении концентрации какого-либо радионуклида ПРФ и соответствующих этому периоду вариациях естественной смертности населения. С этой точки зрения наибольший интерес представляют существенные изменения концентрации углерода-14С в тропосфере, происходящие практически одновременно на всей планете, которые вызваны следующими причинами.

Первая причина, определяющая снижение концентрации 14С, обусловлена темпом сжигания человеком органического топлива, в котором радиоуглерод отсутствует. За счет этого с начала 19-го века концентрация углекислого газа в тропосфере плавно возрастала и к середине 20-го века увеличилась на 25‰. Соответственно, концентрация 14СО2 на эту же величину снизилась. Вторая причина, обеспечившая, начиная с 1950 года, резкий, более чем в 1,5 раза подъем содержания 14С в тропосфере, связана с ядерными взрывами в атмосфере. Характеристика радиоактивных изотопов, поступивших тогда в биосферу в результате ядерных испытаний, показанная в работе [4], позволяет оценить вклад в формирование ожидаемой поглощенной дозы к 2000г. каждого из выделенных 21 радионуклидов. В этом ряду на первом месте стоит радиоуглерод, ему соответствует 69% всей дозы; следом по значимости идет 137Cs, которому соответствует вклад, равный только14%. При этом действие 137Cs, в сравнении с 14С, в значительной мере локализовано вблизи мест ядерных испытаний и не носит глобального характера. В связи с беспрепятственным распространением 14С по всему земному шару, логично предположить, что при наличии влияния 14С в составе ПРФ на функционирование организма человека следует ожидать вариации естественной смертности людей, согласованные с изменениями концентрации радиоуглерода в тропосфере, независимо от географии места проживания населения.

Особая роль, которую может играть 14С в организме человека, отмечалась в литературе неоднократно, а необходимое обобщение достаточно полно отражено в работе [5], где приводятся данные, суть которых коротко показана в этом абзаце. Радиоуглерод, окисленный в стратосфере до 14СО2, проникает в тропосферу и в результате перемешивания воздушных масс беспрепятственно распространяется по всему земному шару, включаясь в природный круговорот углерода. На земле за счет фотосинтеза 14С накапливается в растениях, а затем по пищевым цепочкам поступает животным и человеку. Участвуя в обменных процессах вместе со стабильным углеродом, 14С проникает во все органы, ткани и молекулярные структуры живых организмов. Облучение от естественного содержания в природе 14C создавало в организме человека в среднем до 1950 года 1,2·10 -5 Гр в год, что от общего облучения ПРФ оставляет менее 1 %. В то же время, биологическая эффективность 14С по сравнению с другими радиоэлементами иная, т. к. из ряда естественных нуклидов только углерод и тритий входят непосредственно в генетические структуры живых организмов. В отдельных случаях инкорпорированный радиоактивный углерод может быть в 9-25 раз более эффективным по критерию хромосомных нарушений, чем эквиэнергетическое внешнее воздействие γ-излучения; мутагенный эффект от внутреннего облучения инкорпорированным 14С в 2,3-2,9 раза выше, чем аналогичный эффект от хронического внешнего γ-излучения 60Со [6]. Обусловлено это тем, что, кроме чисто радиационного воздействия β-частиц 14С на биологические системы, не отличающегося в принципе от действия внешних источников рентгеновского и высокоэнергетического β-излучений, имеют место трансмутационные повреждения, приводящие к изменению химического строения молекулы ДНК. Принято считать, что подобные повреждения с трудом или вовсе не восстанавливаются клеточной системой репараций и являются, возможно, необратимыми.

Казалось бы, естественная концентрация 14С настолько мала (~1атом изотопа на 1012 атомов углерода), что не может играть какую-либо роль в смертности живых организмов. Однако ряд численных значений (период полураспада для 14С– T=5730 лет; количество атомов углерода, входящих в состав молекул ДНК человека, –N0= 5·1025) позволяет рассчитать количество трансмутационных эффектов, возникающих в организме человека, например, за год - Nt=1 по формуле:

Nt=1=10-12 · N0 · (1-2-1/T).

И оказывается, что в организме человека в целом ежегодно происходит около 6 ·109 трансмутационных эффектов или сотни ежесекундно. В то же время, значимость повреждений, связанных с ядерными превращениями 14С→ 14N в структуре ДНК человека, до сих пор остается непонятной. Эта неопределенность связана, вероятно, еще и с тем, что формально скорость ядерных превращений на несколько порядков ниже скорости образования спонтанных повреждений ДНК.

Но, если считать, что способность организма к существованию определяется уровнем сохранности неискаженной информации, записанной в коде ДНК, то невосстанавливаемые системой клеточной репарации ядерные превращения 14С→ 14N в структуре ДНК человека (в отличие от других спонтанных повреждений) могут оказаться ничем иным, как ядерно-биологическими часами, отмеряющими продолжительность его жизни.

Проследить историческую динамику смертности населения ряда стран Западной Европы возможно начиная с середины 19-го века. Для этого есть необходимая демографическая статистика, по крайней мере, для пяти – шести стран. Число таких государств, в которых велся необходимого объема и качества учет смертности людей, к началу 20-го века стало больше десяти, а к середине этого века стало исчисляться десятками. Однако проблема заключается в том, что показатели смертности населения зависят, как от естественной гибели людей в результате естественного старения (это, собственно, нас и интересует), так и от причин, имеющих случайный характер. В то же время, в литературе отсутствуют надежные методики, позволяющие разделить эти компоненты без наличия определенной статистики смертности от случайных причин, которой, как правило, нет в статистических ежегодниках ранних периодов. Практика применения известного [7] способа определения естественной составляющей из уравнения Гомперца-Мейкема [8] может привести при подобных исследованиях к неправильным выводам. Как будет показано далее, связано это с тем, что методика [7] допускает независимость величины случайной компоненты смертности от возраста.


МЕТОДИКА И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
В данном случае очень важно при разработке методики ориентироваться на возможность использования в исследовании смертности населения наиболее доступных данных, имеющихся в статистических ежегодниках самого раннего периода. В отечественных справочниках их называют “возрастные коэффициенты смертности”, а в зарубежных национальных и международных ежегодниках они именуются как “коэффициенты смертности”. Вычисляют их как отношение чисел умерших в данной возрастной группе в течение календарного года к среднегодовой численности этой группы населения по текущей оценке. Указанные коэффициенты характеризуют среднюю вероятность смерти в течение года – qо в каждой возрастной группе от всех причин на данный исторический момент. Далее по тексту эта величина будет наименоваться как “общая смертность”.

Для определения соотношения случайной (qc) и естественной (qе) составляющих общей смертности были изучены соответствующие статистические данные сводных таблиц Ежегодников [9, 10] для населения произвольно выбранных 25 стран периода с 1950 по 1974 год. В официальных справочных таблицах случайная компонента смертности - qc или случайная смертность вычисляется за один год как частное от деления числа умерших от отравлений, несчастных случаев, самоубийств и травм на среднегодовую численность наличного населения для определенной возрастной группы (эпидемиологическая составляющая сюда не входит). Рассчитывая qе как (qо - qc), удалось установить, что во всех 25 странах, как это показано для США и Мексики на рис.1, возрастная зависимость



страница 1 страница 2 ... страница 4 страница 5
скачать файл

Смотрите также:



© slonam.ru, 2018