половина экспериментальных организмов. При этом нужно чётко указывать условия эксперимента. От такой-то дозы яда жаб в течение, допустим, 48 часов, умирает 50 процентов мышей такой-то линии. А что будет, если определять ЛД50 в течение 72 часов или на более чувствительной линии? Значение ЛД50 окажется меньшим (понятно, почему?).
На то, выживет конкретная особь или нет, влияет множество факторов; этот процесс можно рассматривать как стохастический. Чем однороднее особи, тем меньше разброс, но всё равно такой точки, чтоб до её достижения все были живы, а после – сразу умерли, быть не может. Как отразить это на графике?
Показать как позитивное, так и негативное влияние фактора на организм. Если действие условия повышает его продуктивность или вероятность выживания, можно говорить о стимулировании; если снижает – об ингибировании. Вот давайте и построим такую картинку, к примеру, для ионизирующего облучения.
Ионизирующее облучение (рентген, гамма-лучи и т.д.) ионизирует ткани. Прошивая клетку насквозь, электромагнитный квант может отдавать энергию окружающим его молекулам. Образуются свободные радикалы – осколки молекул, обладающие высокой реакционной способностью. Если этот процесс идёт активно, нормальные процессы в клетках нарушаются и развивается лучевая болезнь (точка № 4 на рисунке). При фоновом, естественном облучении его действие можно считать нейтральным (точка № 2).
Как ни расстроит это упомянутого в начале колонки читателя, стимулирующее действие малых доз облучения (точка № 3) – хорошо показанный во многих экспериментах феномен. Можно (и нужно!) спорить о его механизмах, но сомневаться в его существовании уже не нужно. Наблюдал его и я (сейчас расскажу, как).
И, наконец, точка №1. Насколько мне известно, при снижении уровня ионизирующего облучения существенно ниже фона (это нелегко обеспечить в эксперименте – нужна мощная радиационная защита) деление клеток оказывается затруднено. Вообще, внутриклеточная среда, в которой не возникают свободные радикалы, — это что-то настолько необычное, что организмы не имели возможности (и повода) к нему приспособиться. Вероятно, для инициации некоторых этапов деления нужны радикалы, которые всегда есть в среде, а если их нет – возникают проблемы.
Какая кривая проходит через нанесённые нами на график точки? Самым простым будет следующее предположение.
Вот его-то мы и проверяли, изучая действие радиации в области средних доз (я закончил вступление и перехожу к сути нашей работы, выполнявшейся в 1989-1991 годах).
Несколько слов о постановке эксперимента. Чтобы оценить эффект какого-то воздействия, нужно анализировать динамику некоего числового показателя. Лучше всего, если изучаемый процесс будет линейным, причём таким, чтобы для исследуемого организма его можно было оценивать как позитивный. Хороший вариант – рост. Но надо выбрать такую модель роста, в которой нет существенных перестроек, чтобы размеры были его адекватной мерой…
Мы использовали рост регенерата хвостового плавника у рыб (гамбузий). У рыбы аккуратно отрезается половина хвостового плавника. В течение какого-то времени происходит образование и реорганизация «почки», из которой растёт регенерат, а потом начинается период линейного роста. Регулярно измеряя длину регенерата, можно оценить скорость этого процесса – и воздействие на него разнообразных факторов.
Особая проблема – однородность экспериментального материала. Мы ездили на сброс тёплой воды одной из электростанций, где в советское время жило огромное количество гамбузий – мелких южноамериканских рыбок, которых когда-то завозили для борьбы с комарами. Ловили гамбузий сачками и отбирали одинаковых по размеру здоровых и бодрых девственных самок. Случайно распределяли по группам, резали хвосты, облучали рентгеном и измеряли скорость регенерации.
Так вот, стимуляцию малыми дозами мы регистрировали надёжно. Торможение большими – тоже. А вот со средними дозами получалось странно – мы регистрировали то ускорение, то замедление регенерации. В области средних доз небольшие изменения условий эксперимента приводили к тому, что ингибирование сменялось стимуляцией или наоборот. В конечном итоге мы пришли к выводу, что дозовая зависимость выглядит примерно так.
Мы не можем утверждать, что в области средних доз именно два максимума и два минимума, но получается, что для неё характерно именно чередование минимумов и максимумов. Более того, мы предположили, что такого рода картина характерна для большинства повреждающих факторов.
Как её объяснить? Эффектом гормезиса. Некий неблагоприятный сигнал активирует защитную систему, перекрывающую действие сигнала с запасом. Наличие нескольких пиков – следствие существования нескольких защитных систем, отличающихся по своей мощности. Отдельный вопрос (который я не успею здесь обсудить) – чем приходится платить за включение таких систем.
Я опишу только одно из связанных с описанной идеей обстоятельств. После наших экспериментов у меня появился фильтр, через который я воспринимаю работы, где так или иначе рассматривается влияние средних доз повреждающих факторов. Честные авторы часто признаются, что у них получилась экспериментальная «грязь». Если экспериментальные группы были неоднородными, в результате действия средних доз резко возрастает дисперсия внутри них (одни особи попадают в зону '+', другие – в '–'). Там, где точки выстраиваются в аккуратную линию, данные, скорее всего, подредактированы или фальсифицированы.
Да, и пара слов насчёт той цитаты из Википедии, которую приводил придирчивый читатель. В вопросах безопасности части имеет смысл перестраховываться. Когда непонятно, как действуют средние дозы радиации, вполне логично трактовать их как нежелательные, вредные. Как способ понимания сути процессов, вызываемых радиацией, линейная модель не соответствует нынешнему уровню знаний. Зато как способ учёта потенциально опасных воздействий (провалы в '–' на графике никто не отменял!) она оказывается вполне применимой.
А чем закончились наши эксперименты? Мы подошли к пределу «разрешающей способности» при тогдашней постановке опыта. Для продолжения работы у нас не хватило сил. Прошло более двадцати лет. Периодически я вспоминаю о той работе и мечтаю: вот бы собраться с силами и продолжить! Вот получу клональных головастиков путём скрещивания полуклонов зелёных лягушек и вернусь к старым идеям, используя особо однородных экспериментальных животных…
Дмитрий Вибе: Прочь из солнечной плазмы
