Цифровой журнал «Компьютерра» 2013 № 04 (157) - [2]
Тут можно принять одно из двух формальных решений. Можно считать, что один и тот же фактор (содержание солей азотной кислоты) является ресурсом в одной области значений и условием – в другой. Но мне больше нравится иной вариант: считать, что с одними и теми же молекулами в почве связано два разных фактора. Первый – соединения азота (и соли азотной кислоты, и соли аммония) как источник минерального питания (ресурс), второе – соли (и азотной кислоты, и, например, соляной) как источник засоления почвы (условие).
Некоторые условия ограничивают развитие как своим избытком, так и недостатком (температура, например), некоторые – только избытком (засоление почвы, или, к примеру, токсическое действие плутония).
А теперь попробуем разобраться, что происходит по краям диапазона толерантности к условию (я «увеличил» одну такую точку на графике). Значение фактора растёт, организмам становится всё хуже. А что, потом – раз, и все сразу умерли? Конечно, нет.
Вопреки распространённым убеждениям, токсикологи не определяют смертельную (летальную) дозу ядов. Они определяют полулетальную (ЛД50) – дозу, от которой в определённый срок погибнет 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.
