В соответствии с протоколом, подписанным между госкорпорацией «Росатом» и Правительством РТ, в нашей республике с 2009 года проводится локальный научно-практический эксперимент по радиационной обработке зерновых. Эксперимент рассчитан на 3 года. В дальнейшем планируется распространить опыт Татарстана по всей России.
Проект курирует ОАО «В/О «Изотоп», отраслевой оператор по обороту изотопной продукции «Росатома». Экспериментальной площадкой стало хозяйство «Булгар-Арыш» в Спасском районе, где весной 2010 года на 659 га земли было высеяно 100 т пшеницы, 30 т ячменя, 4 т кукурузы и 30 т картофеля, обработанных гамма-излучением. На совещании в Доме Правительства РТ по вопросу использования гамма-излучения в агропромышленном комплексе Республики Татарстан первый этап эксперимента признан успешным. «Изотопом» заявлено, что в условиях засушливого лета был получен хороший урожай: прибавка в урожайности облученной пшеницы составила 17-23%, ячменя — 11-12,4%, кукурузы — 21-27% по сравнению с контролем.
Информационное агентство «Татар-информ» 26 декабря 2010 г. сообщило, что «весной будущего года гамма-стерилизации (гамма-излучению) будет подвергнут больший объем посевного материала зерновых культур, поскольку при этом уничтожаются болезнетворные микробы, и можно получить более весомый урожай».
НЕ ЗАБЫТОЕ СТАРОЕ
Нужно отметить, что подобные эксперименты по предпосевному гамма-облучению семян с целью увеличения продуктивности сельскохозяйственных растений не новы и проводились в разных странах, начиная с 20-х годов прошлого века. Результаты этих экспериментов не столь однозначны, как заявляют кураторы нынешнего проекта.
Согласно результатам Государственной комиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур, из 194 опытов по испытанию предпосевного гамма-облучения семян 7 видов растений на 53 сортовых участках Московской и Ленинградской областей, Украинской и Латвийской ССР, проводившихся в течение 9 лет, лишь в 20-ти была получена достоверная прибавка урожая, достигавшая 10%. Более чем в 25% опытов было отмечено отрицательное действие радиации, хотя снижение урожая не превышало 10%. В остальных опытах влияния облучения на продуктивность растений не отмечали. К аналогичному заключению пришли сотрудники Института физиологии растений АН УССР, проводившие широкомасштабные испытания на территории Украинской ССР с целым рядом сельскохозяйственных культур. Неудовлетворительная воспроизводимость результатов стала основной причиной, по которой большая часть зарубежных радиобиологов отказалась от применения стимулирующих доз радиации в практике сельского хозяйства.
Эффект от гамма-облучения семян зависит от многих факторов, названных модифицирующими, в том числе: мощности дозы (времени облучения), влажности семян, сроков их предварительного хранения, сроков и условий их хранения перед посевом, освещенности, климатических условий выращивания, качества агрофона, уровня агротехники и даже земного магнитного поля. Подбор оптимальных доз облучения сопряжен со значительными трудностями, поскольку качество семян также влияет на выбор дозы. Значительная изменчивость оптимальных стимулирующих доз установлена не только для семян в пределах вида культурных растений, но и для определенных партий семян в пределах одного сорта. Величины стимулирующих доз предпосевного облучения для семян в пределах вида могут отличаться в 2-15 раз.
Вышеизложенное ставит под сомнение радужные перспективы широкомасштабного внедрения технологии предпосевной обработки зерна гамма-облучением.
ГАММА-РАЗРУШЕНИЕ
Теперь отвлечемся от процентов прироста урожая и перейдем к более важному вопросу — безопасности гамма-облучения семян и облученных продуктов для человека и последующих поколений.
Гамма-излучение, источником которого могут быть радиоактивные изотопы кобальт-60 или цезий-137, обладает чрезвычайно высокой проникающей способностью. Один из основателей радиобиологии в нашей стране, известный биохимик, член-корреспондент РАН А.М.Кузин писал: «Следует помнить, что при предпосевном облучении дозы ионизирующих излучений могут нанести глубокие повреждения живым структурам, так как они являются абсолютно летальными дозами для большинства животных организмов».
Основное направление удара стимулирующего и повреждающего действия гамма-облучения приводит к повреждению ДНК и РНК (репродуктивной функции клеток) и повреждению липидов клетки, прежде всего, клеточных мембран. Повреждение мембран влечет за собой увеличение доступа веществ к «спящим» в зерне ферментам, их активацию, ускорение обмена веществ и, как следствие, ускорение прорастания, прохождения этапов и фаз развития растений.
Но предпосевное облучение нельзя рассматривать как естественную стимуляцию жизненных процессов малыми дозами. При этом нарушается нормальный ход обменных процессов, вносится дисгармония в различные стороны обмена. В результате могут возникать дефектные биологические структуры, что приводит к ускорению процессов старения клетки. Кроме того, при облучении возникают вторичные электроны, вызывающие ионизацию химических соединений, что сопровождается функциональными и морфологическими изменениями в клетках и тканях организма.
Повреждение ДНК приводит к появлению мутантов. Мутанты, обладающие хозяйственно полезными свойствами, возникают редко. В результате радиационного воздействия чаще появляются угнетенные и химерные (уродливые) формы, поэтому облученное зерно представляет интерес лишь как исходный материал для дальнейшей селекции.
Эти же дозы облучения используют для борьбы с насекомыми-вредителями зерна, муки и крупы. Излучение воздействует на соматические и половые клетки насекомых. Результатом первого воздействия является резкое сокращение продолжительности жизни насекомых, во втором случае гамма-излучение убивает воспроизводящие клетки в организме насекомых, делает их стерильными, неспособными давать потомство.
Что касается использования гамма-облучения для подавления патогенной микрофлоры, то в этом отношении возникают следующие сомнения. Низшие организмы более устойчивы к любым повреждающим воздействиям, следовательно, для их подавления нужны более высокие дозы. Наконец, известно, что выжившие микроорганизмы, особенно грибы, в результате мутагенеза приобретают еще более высокую устойчивость. Тем самым можно спровоцировать появление штаммов патогенных микроорганизмов с высокой выживаемостью.
ОТКРЫТЫЕ ВОПРОСЫ
При использовании гамма-излучения для повышения урожайности сельскохозяйственных культур следует дать четкие ответы на следующие вопросы.
1. Каково качество полученного урожая, его безопасность и биологическая ценность? Что будет со следующими поколениями населения от употребления таких продуктов?
2. Пригодно ли полученное после облучения зерно в качестве семенного материала?
Наука не имеет на это убедительного ответа. Длительные испытания на многих поколениях лабораторных животных не проводились. Отдаленные последствия подобного рациона не известны.
Как известно, в облученных клетках и тканях растительного и животного происхождения образуются радиотоксины, способные имитировать действие радиации на организм. Этот вывод был подтвержден в исследовании, проведенном советскими учеными на крысах, продемонстрировавшим, что у них после потребления облученных продуктов возникают морфологические изменения, сходные с теми, которые инициируются длительным воздействием облучения.
При применении гамма-облучения для хранения сельскохозяйственной продукции нужно учитывать также так называемый «эффект свидетеля», обнаруженный сравнительно недавно и активно исследуемый во многих странах, в том числе и у нас. «Эффект свидетеля» заключается в том, что для необлученных клеток организма, находящихся рядом с облученными, характерны те же повреждения, что и для облученных. Например, необлученные семена яровой пшеницы при хранении рядом с облученными обнаруживают признаки облучения. Последние эксперименты подтвердили «эффект свидетеля» также на лабораторных мышах и рыбах, причем его механизм до сих пор еще не ясен.
СМЕРТОНОСНОЕ НАСЛЕДСТВО
Установки для гамма-облучения являются объектом чрезвычайной опасности и требуют не только высочайшей квалификации персонала, но и не менее высокой степени сохранности. Контейнеры, содержащие радиоактивный цезий, считаются особенно опасными, поскольку легко могут быть приспособлены для террористических целей. Используемые в 1970-х годах передвижные радиационные установки «Гамма-колос» до сих пор не утилизированы и в заброшенном состоянии находятся на территории бывших советских республик, где проводились испытания. Пять таких устройств уже обнаружено в Грузии, 4 — в Молдове, и, по словам представителя МАГАТЭ, таких контейнеров на территории бывших советских республик может быть от 100 до 1000.
До настоящего времени остаются нерешенными и вопросы экологической безопасности применения радиационных установок, связанные с возникновением опасных нерадиационных факторов, а именно образованием вредных веществ — продуктов радиолиза воздуха, а также выделяющихся в результате облучения продукции.
Гамма-облучение биологических объектов — это сложный непредсказуемый процесс, который может преподнести самые неожиданные сюрпризы. Эта проблема в мире давно исследуется, и здесь нерешенных вопросов гораздо больше, чем ответов на них. Поспешность в применении данной технологии чревата тяжелыми последствиями не только для нас, живущих сейчас, но и для наших потомков.
Ирина ДОКУЧАЕВА,
кандидат химических наук.