Радиационная генетика

Радиационная генетика — раздел генетики, изучающий влияние ионизирующих излучений на аппарат наследственности. После открытия в 1895 г. немецким физиком К. Рентгеном рентгеновского излучения и в 1896 г. француз физиком А. Беккерелем явления радиоактивности было начато исследование биологич. действия излучений. Уже в 1896 г. отечественный ученый И. Р. Тарханов сообщил о влиянии рентгеновского излучения на живые организмы. В начале 20 в. были получены данные о влиянии облучения на различные функции клеток и организмов (деление клеток, размножение, изменение форменных элементов крови и др.).

В 1925—1927 гг. советскими учеными Г. А. Надсоном и Г. С. Филипповым и амер. генетиком Мёллером была экспериментально доказана способность ионизирующего излучения вызывать наследственные изменения — мутации (см. Мутагенез). Эти работы сыграли важнейшую роль в развитии генетики, т. к. с открытием возможности искусственного получения мутаций путем облучения организмов был получен ценный экспериментальный метод воздействия для изучения наследственности. Вызванные облучением мутации, с одной стороны, помогали обнаружить широкий спектр наследственных изменений, и это позволяло изучать наследственные потенции различных организмов, а с другой стороны — изучить воздействие радиации на наследственность, понять физический размер минимальных наследственных структур — генов (см. Ген). В 1946—1947 гг. англ. ученым Д. Ли, советским ученым Н. В. Тимофеевым-Ресовским и нем. ученым К. Циммером была сформулирована так называемая теория мишени. Согласно этой теории, в клетках имеются структуры, особенно чувствительные к облучению, — мишени, попадание в них квантов излучений приводит к биологическим последствиям. Для возникновения мутаций нужно, чтобы квант лопал в один из генов. Используя теорию мишений, удалось получить первые оценки размера генов в хромосомах. Хотя эти расчеты были сделаны задолго до исследования химического строения генов, полученные результаты совпали с последующими расчетами.

Параллельно с теоретическими исследованиями в широких масштабах велись работы в области радиационной селекции с целью выведения новых сортов сельско-хозяйственных культур. Первые работы по радиационной селекции были выполнены еще в 1930 г. советскими учеными А. А. Сапегиным и Л. Н. Делоне на пшенице, а первые радиационные сорта сельско-хозяйственных растений были получены в начале 50-х гг. К началу 70-х гг. широкое распространение имели уже около 50 сортов различных сельско-хозяйственных культур, которые отличались высокой урожайностью, раннеспелостью злаков, устойчивостью к вредителям и болезням и др. В 1977 г. число таких сортов достигло 142.

Исключительно большое значение получили методы радиационной генетики в селекции промышленных микроорганизмов. С помощью этих методов были выведены многочисленные штаммы микроорганизмов — продуцентов антибиотиков и биологически активных соединений.

Во второй половине 20 в. огромное научное и практическое значение приобрели исследования влияния различных ионизирующих излучений на организм человека. Актуальными стали изыскания в области защиты организмов от повреждающего действия излучений (в т. ч. от воздействия на наследственный аппарат). Были открыты вещества, способные в некоторой степени уменьшать генетически повреждающее действие излучений (радиопротекторы). Кроме того, было установлено, что сами организмы способны устранять повреждения генетического аппарата с помощью так называемых репарирующих ферментов (см. Репарация генетическая).

Проблема защиты наследственных свойств человека, а также животных и растений от повреждающего действия излучений является важнейшей и все еще остается неразрешенной. Радиационно-генетические исследования позволили реально оценить опасность для человечества увеличения фона излучения, связанного с испытанием ядерного оружия и тем более его возможным применением в военных целях. Повышение естественного фона излучения увеличивает объем мутаций, что ведет к увеличению числа людей, страдающих наследственными болезнями, пороками развития, злокачественными опухолями. Современная генетика присоединяет свои усилия в борьбе за сокращение, а затем и полное запрещение производства ядерного оружия.

В последние годы успешно развивается космическая радиационная генетика. Изучаются закономерности совместного генетического действия на микроорганизмы, растения, животных и человека космического излучения и факторов космического полета (невесомость, перегрузки и пр.).