Невидимый современник
Шрифт:
— Занятно, — сказал он себе, — ведь, применив в подобных опытах чуть больше физики, можно выяснить некоторые интересные вещи. Почему бы не посвятить одну-две недели бактериям?
Недели сменялись неделями, результаты, полученные в очередном опыте, требовали постановки следующего, и Ли с головой ушел в радиобиологию. Первые радиобиологические статьи попались ему в 1934 году, а уже в конце 1935 года он перешел на постоянную работу в биологическую Стренджуэевскую лабораторию (там же, в Кембридже), навсегда связав свою жизнь с радиобиологией.
Ли был талантлив и трудолюбив. Но при всем таланте и трудолюбии ему удалось бы сделать
Именно поэтому Ли стал блестящим биофизиком — ученым, который профессионально знает и физику и биологию. В те годы такие ученые насчитывались единицами. Но это самый верный путь. В наши дни физиков, ставших почти биологами, или биологов, ставших почти физиками, много. И именно они стоят на переднем крае науки о жизни.
В 1946 году вышла в свет книга Ли «Действие радиации на живые клетки», в которой он подводил итоги своим исследованиям. До сих пор это настольная книга каждого радиобиолога. Как хорошо, что он успел ее написать!
16 июня 1947 года Ли пришел в библиотеку, где когда-то нашел статьи, так изменившие его жизнь. Как и тринадцать лет назад, он перелистывал журналы. Снова ему попалась на глаза интересная статья. Увлекшись (Ли читал ее стоя), он на что-то облокотился… Это было большое, до пола, окно. Оно оказалось незапертым…
Дуглас Эдвард Ли умер, когда ему было 37 лет. Если бы не несчастный случай — кто знает! — может, современная радиобиология выглядела бы несколько иначе.
Если задача имеет несколько неизвестных, для ее решения необходимо составить систему из нескольких уравнений. Когда задача берется не из задачника, а решается с помощью опытов, нужно получить достаточное количество данных, чтобы можно было составить необходимое число уравнений. Это совершенно ясно.
Но то, что в алгебре ясно и школьникам, в радиобиологии поначалу не было ясно многим ученым. Сложные закономерности биологического действия радиации они пытались постичь, анализируя лишь кривые зависимости эффекта от дозы. А ведь это примерно то же самое, что решать одно уравнение со многими неизвестными. И вполне естественно, что результаты анализа были неоднозначны. Ведь, кроме дозовых кривых, нужно было привлечь какую-то дополнительную информацию. Или, образно выражаясь, решать не одно уравнение, а систему.
Именно к этому и сводится новый подход, который Ли внес в радиобиологию. Он в своих
Что же сделал Ли? Рассказать об этом не просто. Ведь его написанная лаконичным научным языком книга, в которую включены лишь наиболее существенные результаты его работ, по объему вдвое больше, чем эта. Ограничимся несколькими примерами.
Ли начал с бактерий. Это и естественно, потому что работы, которые привлекли его внимание в 1934 году и с которых все началось, были выполнены тоже на бактериях. Как и его предшественники, Ли изучил зависимость эффекта от дозы. Почти во всех случаях получались кривые одного попадания. А там, где они не получались, это можно было объяснить, например, тем, что облучались не отдельные клетки, а комочки, состоящие из нескольких клеток. Форма кривых говорила о том, что гибель бактерий связана с проходом через клетку лишь одной ионизирующей частицы.
Чтобы окончательно в этом убедиться, Ли ставит дальнейшие опыты, где применяет облучение с разной интенсивностью и исследует дополнительное влияние температуры. Оказывается, ни растягивание общей дозы во времени, ни сопутствующее воздействие температурой не влияют на процент погибающих бактерий. А независимость от фактора времени и от температуры свидетельствует о том, что бактерия убивается проходом одной ионизирующей частицы.
Но проход проходу рознь. «Один проход частицы» — это еще ничего не говорит об энергии, которая требуется для вызывания эффекта, так как при проходе частицы через клетку в ней может поглотиться разное количество энергии. Для ответа на этот вопрос Ли решил выяснить зависимость эффекта от типа и жесткости лучей.
Он рассуждал так. Допустим, для умерщвления бактерии нужна сравнительно большая энергия, скажем, энергия нескольких десятков ионизаций. В таком случае достаточную энергию может дать только очень густо ионизирующая частица. Например, альфа-частица, создающая вдоль своего пути сплошную ионизационную «колонну», всегда будет убивать бактерию. А при проходе электронов, образующихся при облучении рентгеновыми и гамма-лучами, ионизации возникают, как правило, на значительном расстоянии друг от друга. Только в самом конце пути, при торможении электрона, образуется очень короткий, густо ионизирующий «хвост», отдающий на единицу своего пути энергию, сравнимую с той, что оставляет альфа-частица. Изредка еще боковые «веточки», так называемые дельта-лучи, создают довольно густую ионизацию. Следовательно, большинство проходов электрона через клетку останутся неэффективными. Поэтому при той же дозе облучения альфа-лучи должны вызывать значительно большую смертность бактерий, чем рентгеновы или гамма-лучи, а нейтроны — занимать промежуточное положение.
Совершенно иная картина должна наблюдаться, если, для того чтобы убить бактерию, достаточно небольшой энергии, скажем, одной ионизации. В таком случае любой проход редко ионизирующего электрона оставит в клетке ровно столько энергии, сколько нужно, а от альфа-частицы клетка получит много ионизаций, большая часть которых окажется избыточной. Но при определении дозы учитывается вся энергия. Поэтому при альфа-облучении, где большая часть энергии тратится «зря», эффект при той же дозе должен быть меньше, чем при использовании рентгеновых лучей.