Многие слышали древнюю притчу о группе слепых, захотевших узнать, что такое слон. Пощупав его, один сказал: это колонна; другой: змея; третий: гора. Ясно, что один ощупывал ногу, другой — хобот, третий — туловище. Нечто подобное произошло в первые годы с исследованием хромосомных мутаций, вызываемых облучением.

За дело взялись две группы ученых. Прежде всего те же дрозофильные генетики. Они обнаруживали хромосомные мутации в опытах по скрещиванию. По распределению признаков среди потомства делали вывод о том, что произошла либо транслокация (обмен частями между двумя хромосомами), либо инверсия (внутренний участок хромосомы перевернулся на 180 градусов), либо делеция (небольшой участок вообще выпал и потерялся), либо еще какое-нибудь более сложное изменение. Во всех случаях речь шла об обменах частями между хромосомами или внутри хромосом.

Но ведь что-то очень похожее было знакомо генетикам давным-давно. Созревание зародышевых клеток сопровождается процессом, который называют кроссинговер, или перекрест хромосом. Хромосомы каждой пары сближаются, приходят в тесный контакт и обмениваются частями. Внешне хромосомы выглядят так же, как и до кроссинговера, но произошла перекомбинация отцовских и материнских генов. Это один из способов, с помощью которых природа увеличивает наследственное разнообразие живых организмов. Кстати сказать, именно кроссинговер помог «четырем разбойникам» определять расположение генов в хромосомах.

Хромосомные перестройки напоминали результат кроссинговера с той только разницей, что обмен происходит не в гомологичных точках хромосом. Это позволило профессору А. С. Серебровскому предложить контактную, или кроссинговерную, гипотезу, которая была им детально разработана совместно с молодым в ту пору генетиком, ныне академиком Николаем Петровичем Дубининым. Согласно этой гипотезе, хромосомы под влиянием облучения приходят в контакт, как бы слипаются, а потом разъединяются, причем части их оказываются соединенными иначе, чем в исходных хромосомах.

Хромосомные мутации заинтересовали не только генетиков, но и цитологов. Они в отличие от генетиков не пользовались скрещиваниями, позволяющими наблюдать только отдаленный результат облучения, а изучали сами облученные клетки. При этом бросалось в глаза, что наиболее частое изменение, наблюдающееся после облучения, — фрагментация хромосом. Отдельные хромосомы оказываются разломанными на две или большее число частей. Кроме того, встречались и перестройки, описанные генетиками, но их было значительно меньше. Исходя из этого, Михаил Сергеевич Навашин предложил фрагментационную гипотезу, согласно которой хромосомы под действием облучения ломаются, а получившиеся фрагменты могут соединиться друг с другом неправильно. Генетики и цитологи наблюдали две разные стороны медали и соответственно предложили разные гипотезы.

Но кто прав? Долгое время шли споры между сторонниками обеих гипотез, и мир был внесен только тогда, когда, наконец, получили точные кривые зависимости эффекта от дозы. Опыты были проведены разными авторами и на разных объектах. Николай Петрович Дубинин в Москве облучал дрозофил, то же самое делал в Германии Ганс Бауэр, а в США Карл Сакс облучал растение традесканцию. Результаты оказались похожими и сводились к тому, что число фрагментов растет с дозой линейно (так же, как и число генных мутаций), а число перестроек увеличивается пропорционально квадрату дозы. Отсюда следовал вывод, что первично возникают фрагменты, а перестройки — результат нескольких (по крайней мере двух) элементарных событий. Фрагментационная гипотеза взяла верх.

Итак, поломки хромосом, подобно генным мутациям, дают для зависимости эффекта от дозы прямые линии. Но на этом сходство кончается. Если выход генных мутаций почти не зависит от жесткости лучей, то с хромосомными мутациями наблюдается вполне четкая зависимость: жесткие лучи оказываются менее эффективными. Чем более густую ионизацию вдоль своего пути создают частицы, тем при той же общей дозе больше получается хромосомных мутаций. Значит, чтобы поломать хромосому, недостаточно одной ионизации и нужна большая энергия.

Этим вопросом подробно занимался английский ученый Ли. Поставив совместно с ботаником Кечесайдом и с генетиком Тодеем ряд специальных опытов и проанализировав полученные результаты математически, Ли пришел к выводу: чтобы разломать хромосому, проходящая через нее частица должна оставить в ней около 15 ионизаций.

Таким образом, к середине 40-х годов вопрос о механизме образования как генных, так и хромосомных мутаций прояснился. Правда, что представляет собой с физико-химической точки зрения разлом хромосомы, или генная мутация, оставалось неизвестным.

Впрочем, подобный вопрос и ставить-то в те времена нельзя было. Как можно говорить о химической природе мутаций, когда неизвестна химическая природа гена? Как можно говорить о природе хромосомного разрыва, когда неизвестно, как построена хромосома?

Только в наши дни, после рождения новой науки — молекулярной биологии, радиационная генетика начинает искать ответы на эти вопросы.

Глава V

Волшебные лекарства

Страшные черные птицы кружат над желтым полем, на краю поля стоят зловещие черные кипарисы, а над всем вращаются безумные красно-желтые солнца… Эти полотна писал уже полубезумный мастер в последние свои годы — в Арле, Сен-Реми и Овере… Невозможно пройти равнодушно мимо этих солнц, хотя они — это всего лишь мазки желтой и красной краски на полотне.

Каждое утро я прохожу по коридору, где со многих дверей смотрят на меня красно-желтые круги: шесть секторов, закрашенных попеременно красной и желтой краской. И хотя я вижу их ежедневно, они, как неправдоподобные солнца на картинах Ван-Гога, останавливают взгляд, не дают пройти мимо. Эти круги я вижу не только здесь. Все больше лабораторий с такими знаками. Их все чаще и чаще встречаешь на заводе, в клинике, в аэропорту — на дверях, приборах, контейнерах, клетках с животными…

Красно-желтые круги короче и выразительнее любых слов говорят случайному посетителю и еще раз напоминают постоянному сотруднику: ОСТОРОЖНО — РАДИАЦИЯ!

Защита от радиации организована серьезно. В любых случаях для работы с источниками излучений или с изотопами необходимо специальное разрешение, которое выдают лишь после того, как убедятся, что помещение вполне пригодно для таких работ, установлены средства защиты, а персонал прошел медицинский осмотр и специальный инструктаж. Точно установлены предельные нормы для контакта с радиацией: в течение дня, недели, года, всей жизни.

Предельно допустимые нормы берутся не с потолка. Именно для этого и проведена огромная работа, о которой писалось в предыдущих главах, по выяснению влияния разных доз облучения во всех возможных условиях на различные клетки, органы, системы и функции живых организмов. И сейчас тысячи радиобиологов продолжают подобные исследования. Чем больше мы будем знать, тем надежнее сможем организовать защиту от нового и коварного фактора, с которым встретилось человечество.