Занимательная радиация. Выпуск #1

Вступление напоминалка

Дорогой друг, подписчик и даже покемон-хейтер - напоминаю что открыт конкурс с призом 1000 руб

Пост

Т.к. я пишу про ядерную войну и постапокалипсис, то изучаю тему радиации и ее влияния на живые организмы, с чем бы и хотел с вами поделиться.

6 августа 1945 года в 8:15 утра японский инженер Цутому Ямагути шёл по улицам Хиросимы. 

Внезапно он заметил самолёт, а потом яркую вспышку в небе. Это американский бомбардировщик B-29 Энологей сбросил атомную бомбу Малыш в 3 км от него.

Ударной волной инженера отбросило в сторону. Взрыв повредил барабанные перепонки, временно ослепил и оставил тяжёлые лучевые ожоги на левой стороне тела. На следующий день Ямагути отправился домой в Нагасаку, где ему оказали медицинскую помощь. А всего через 2 дня, 9 августа, Ямагути, как ни в чём не бывало, пошёл на работу. В 11:00 утра Ямагути рассказывал начальнику об ужасе, пережитом в Хиросиме.

И в этот момент вторая вспышка. Это американский бомбардировщик бомбардировщик сбросил атомную бомбу Толстяк, теперь уже на Нагасаки. Рабочее место Ямагути снова находилось примерно в 3 км от эпицентра взрыва, но на этот раз он сильно не пострадал. Да, Цитома Ямагути - уникальный человек, переживший взрыв не одной, а двух атомных бомб.

Кстати, прожил он в итоге 93 года и был активным сторонником ядерного разоружения. Бомбардировки Хиросимы и Нагасаки - это самая страшная атомная трагедия в истории. В результате падения двух бомб погибло более 200000 людей. Это чудовищное событие.  

Ядерное оружие с его огромной разрушительной силой вдохновило множество фантастических сюжетов о постапокалиптическом мире с выженными радиацией пустошами, гигантскими радиоактивными скорпионами и обезумевшими мутантами. Лично для меня самый яркий образ радиоактивного постапокалипсиса сформировала серия игр Fullout, которую я просто обожал в детстве.

Но если мы посмотрим на реальные последсвия в Хиросиме и Нагасаки, то ничего общего с видеоиграми и сериалом мы не увидим. После падения бомб радиация отступила, на удивление быстро. Уже через месяц в города стали возвращаться люди. Через год после трагедии города стали отстраивать и обживать. Через 10 лет численность населения Хиросимы и Нагасаки вернулись к довоенной.

И сегодня радиационный фон не отличается от среднего по планете. Для сравнения, на Земле есть места с естественной натуральной фоновой радиацией, в десятки раз превышающей норму. Места, куда никакая бомба не падала и где не было никаких аварий. Об этом знают жители города Рамзар в Иране, посетители курорта Нишка бания в Сербии и посёлка Колывань под Новосибирском.

Но где же та выжженная радиоактивная пустыня, отравленная на века, в которой нужно ходить в противогазе и свинцовом костюме, регулярно принимая специальные таблетки от радиации? Неужели мы переоценили радиацию? И как вообще радиация влияет на живые организмы? Давайте разбираться.

Каким был бы мир, если бы радиации не существовало? Могла бы  существовать эволюция без радиации?

Но сначала мы разберёмся в том, как повлияла радиация на людей, которые действительно пережили настоящий сброс атомной бомбы. Как мы представляем себе постядерный мир?

Предположим, много лет назад по миру прокатилась атомная война.

Теперь по пустыням рыщут толпы двухголовых коров-мутантов. Хищные животные превратились в ужасных кровожадных монстров. Вода заражена, и даже урожай заметно фанит. Поэтому людей поголовно косит рак, а опухоли возникают по всему телу. А вот что творится с потомством об учёных, и говорить-то страшно.

Подчеркну, что я не хочу обесценивать страшную разрушительную мощь атомной бомбы или масштаб трагедии, вызванной решением её применить.

Использовать ядерное оружие недопустимо, бесчеловечно и чудовищно. И всё же, когда мы представляем себе ядерный эктерминатус, наше воображение захватывает именно ионизирующая радиация. Но оказалось, что доля людей, которые погибли в Хиросеме и Нагасаки, именно от последствий острого ионизирующего облучея или от лучевой болезни и её осложнений, составляет от 7% до 10%. А 2/3 жертв погибло от ожогов.

На втором месте погибшие от взрывной волны и разрушений 16% - 30% в зависимости от города. Логично предположить, что радиация просто затаилась, что она собирала свою мрачную жатву ещё десятки лет среди облучённых и их несчастных детей. Но и тут возникают нюансы.

Ну вот как вы думаете, насколько повысился риск онкологических заболеваний у выживших жителей Хиросимы и Нагасаки, получивших дозу ионизирующей радиации в 1000 мильзивертов?.

Если что, это эквивалент 400 лет обычной фоновой радиации, спрессованных в такой вот один короткий период. Такую дозу вы получили бы на расстоянии около 2 км от эпицентра взрыва ядерной бомбы. Риск рака повышается на 42%. Конечно, это всё ещё ужасно, но технически это приводит к сокращению ожидаемой продолжительности жизни всего на 1 год.

С чем бы это сравнить? Ну вот вероятность рака у постоянных курильщиков повышается примерно на 100% - 200%. Конкретно рака лёгких уже на 900%. И это если вы курите пять сигарет в день. То есть курение с точки зрения онкологических рисков на порядке опасней, чем нахождение в зоне радиоактивного поражения атомной бомбы, при условии, что вас не убила взрывная волна и пожары.

Кстати, рак сигареты вызывает не из-за радиоактивности. Использованная выше статистика доступна потому, что за выжившими в атомных бомбардировках много десятилетий наблюдали учёные. Они отслеживали 120000 людей из Хиросимы и Нагасаки, которые прожили больше 5 лет после ударов, но при этом получили серьёзные дозы облучения.

В 50, 100 и  даже в несколько тысяч раз выше обычного годового радиационного фона. И вот результаты. В этой группе умерло от рака 7.650 человек. А в такой же по численностиконтрольной группе японцев, которые обучению не подвергались, умерло 7.250 человек. То есть отоженные последствия обучения в этой огромной группе вызвали около 400 смертей.

Напомню, что от самих взрывов скончалось больше 200.000 человек. А вот статистика по типам рака. 

Белые сегменты - это случаи, которые связывают с радиацией, а синие - это нормальный риск рака в контрольной группе. Видно, что участился рак желудка и лёгких. Возможно, из-за попадания в тело радиоактивных изотопов.

От рака желудка, кстати, умер и Цитому Ямагути.

Также вырос риск рака молочной железы. Она особенно уязвима для радиации, особенно у молодых девушек. Но в целом суммарный риск онкологических заболеваний у всех исследованных обучённых вырос меньше чем на 5% по сравнению с контролем.

 А как насчёт воздействия на потомство? Принято считать, что у обучённого человека непременно родятся страшные дети-мутанты. Тут есть доля правды. Обучение во время беременности действительно приводит к нарушениям в развитии плода.
Клетки эмбриона активно делятся, это делает их очень уязвимыми к радиациям. Именно поэтому члены секты детей Атома из Fullot-а, ну, которые боготворят радиацию, специальность живут в сильно заражённых местах, вот они действительно столкнутся с врождёнными дефектами и выкидышами. Повышенный уровень радиации однозначно вреден для репродуктивной системы.
Но вот то, что когда-то обучёный человек носит в себе страшные проклятие для своих детей и ему не стоит размножаться - это миф. Авторы исследования отследили 75000 тысяч детей людей, переживших атомные бомбы, рождённых в период между 1946 и 1984 годами. И за 60 лет наблюдения учёные не увидели у них ни повышенного числа мутаций, ни более частых врождённых аномалий. Дети рождались здоровыми. 

Ну и последний символичный пример. После взрыва атомной бомбы в воздух поднялось огромное облако пепла, пыли и радиоактивных частиц. Тогда это облако остыло, всё смешалось с влагой и выпало обратно на землю в виде тёмного, почти чёрного дождя. Он был опасен, потому что вместе с водой на людей падали радиоактивные вещества.
Чёрные дожди стали одним из символов радиоактивного отравления. Считалось, что они несли за собой смерть. Попавшие под них становились изгоями. Интересно, не это ли вдохновило Кадзиму в нашумевшей компьютерной игре The Stranding, где тоже были такие символические стареющие людей дожди...

 Но в 2014 году учёные из Японии сравнили тех выживших, кто попал под эти дожди, и тех, кто не попал.
И практически никакого повышения смертности или частоты рака они не обнаружили. Тут надо ещё раз повторить. Всё сказанное ни в кое мере не умаляет масштаб трагедии. Бомбардировки унесли больше 200000 жизней. От радиации в первые месяцы и годы умерли десятки тысяч человек. А мы говорим лишь о долгосрочных последствиях, в том числе у тех, кто получил тяжелейшие дозы радиации, но всё же оправился.

Людей, переживших ядерные взрывы, прозвали хибакуся. И в Японии они часто подвергались социальной дискриминации. Многие боялись их, считали, что от них можно заразиться радиацией и что дети от них родятся с уродствами. Похожую картину рисует отчёт ООН о Чернобыльской катастрофе.

Многие эвакуированные из региона люди, даже если они не получили опасных доз радиации, считали себя меченными, отравленными, прокажёнными, ставили на себе крест. И окружающие тоже нередко избегали чернобыльцев. В итоге, пишут авторы отчёта, многих выживших в Чернобыле добили не последствия излучения, а парализующий фатализм, рискованные поведение, алкоголь, наркотики и низкий уровень жизни.

Вот так мифы о радиации могут убивать. Да и вообще мифы бывают очень опасными.

С радиацией или без неё нам в любом случае придётся признать один важный факт. Мы все мутанты. Да,да,да. Между мной и вами, да и вообще между любыми двумя случайно взятыми людьми, скорее всего, найдётся не меньше 3 млнов индивидуальных генетических отличий.

А в каждом новом поколении возникает ещё примерно 50 - 70 новых мутаций, которых не было у родителей. Именно уникальная комбинация родительских генов, плюс это новое генетическое разнообразие, делает нас такими разными. Оно влияет на цвет глаз, особенности организма, предрасположенность к некоторым заболеваниям и на множество других характеристик.

В первых фллаутах постядерный мир - это классическая безжизненная пустошь. (мои любимые две части)
А вот самый новый Фулаут выглядит заметно более жизненно. Или вот британская постядерная игра Эмфол. Там мир вообще утопает в зелени. Действительно, как мы знаем на примере Чернобыля простоядерный ландшафт - это не пустошь, а скорее зелёный лес полной жизни. Даже крошечный Атолл Бикини, куда сбрасывали водородные бомбы, теперь снова полон растений и живности. (кстати, иммено в этом ключе и написан мой рассказ "Ржавчина и хлорофилл")

Но будут ли там в радиоактивные мутанты? В мире Фулаута бегают и ползают гигантские скорпионы и тараканы, медведи, покрытые опухолями, двухголовые коровы, странные существа с щупальцами. 

Рассмотрим классический сценарий мутогенеза из массовой культуры. Четырёх черепашек уронили в радиоактивную жижу. Могут ли они стать супергероями-мутантами? Увы, однозначный ответ: нет.

В зависимости от дозы радиации, они либо умрут от лучевой болезни, либо полученный риск развития онкологических заболеваний, не более того. Т.е. это не самая лучшая суперспособность. То же самое и с гулями из Фулаута. От мегадоз радиации их жизнь не продлится до сотен лет, а сократится. Никогда от обучений у вас не вырастет третий глаз, нога или рука, не появятся способности к телекинезу или мгновенная регенерация.

Гораздо интереснее гигантские членистоногие. Это самая запоминающаяся встреча в игре. Недавно вот ты вылез из убежища, и вот уже тебя хотят порвать мутантные радоскорпионы. Но размер членистоногих ограничивают не столько их гены, сколько дыхательная система. У них нет полноценных лёгких, способных делать вдох-выдох.

Они обмениваются кислородом с внешним миром с помощью диффузии. У насекомых для этого есть система трубочек трохей, пронизывающих тело, а у скорпионов и пауков специальные лёгочные книжки с большой площадью поверхности. При больших размерах такая диффузия значительно затрудняется и можно задохнуться. Считается, что сотни миллионов лет назад, когда в атмосфере было больше кислорода, могли выживать гигантские стрикозы, многоножки и другие прелести.

А что в реальном мире? Удалось ли учёным всё-таки найти хоть каких-то интересных мутантов? В том же Чернобыле одна учёная изучала волков и енотовидных собак в заражённых районах вокруг Припяти.

Там довольно прикольный метод. Им на шею надевают ошейники, которые фиксируют дозу получной радиации. Получилось, что чернобыльские волки получают дозу где-то 40 мирезивертов в год. Нехорошо, но и не ужасно. Это в 17 раз больше обычного природного фона, но ниже годовой допустимой дозы для специализированных работников США и России.

При этом учёные заявила, что нашла у волков генетические адаптации, которые могут усиливать иммунную систему и починку ДНК, то есть защищать от рака.  У них усиливается противоопухолевый иммунитет.

Журналисты немедленно объявили их волками-мутантами, но другие специалисты считают, что это не какие-то новые изменения, а результат естественного отбора. Полезные адаптации уже имелись у некоторых представителей популяции на момент аварии Чернобыльской АЭС, и именно эти особи оставили больше потомств. Другие учёные ловили чернобыльских лягушек.

Оказалось, что чем ближе лягучит к эпицентру катастрофы, тем темнее у них спинка. Но снова авторы пишут, что эти потемнения, скорее всего, вызвал обычный естественный отбор. По-видимому, более тёмный окрас слегка защищал лягух от излучения, и такие особи успешнее размножались, прямо как наши африканские предки, устойчивые к воздействию ультрафиолетовых лучей.

Изучили и птиц в районе атомной электростанции - тоже ничего хорошего. Оказалось, что у них риск катаракта был тем значительнее, чем выше был уровень радиации в их месте обитания. Действительно, хрустали глаза уязвимы для радиации и от интенсивного обучения может помутнеть. И наконец одичавшие собаки, которые живут в округе, нашли две популяции, живущие рядом, но сильно не похожие друг на друга.

И поначалу решили: "Ага, вот оно мутогенное воздействие радиации, как собаки изменились?" Но потом изучили вопрос подробнее и никакого ускоренного у собак не нашли. Видимо, просто родоначальники у двух стаи были разных пород. Как-то грустно получается. От такого огромного, непреднамеренного эксперимента чего-то страшного или хотя бы странного, а в реальности получаешь обычных волков, которые, возможно, чуть реже болеют, чуть более подслеповатых птиц, немного потемневших лягушек и стаи обычных бездомных собак.

Добавим к этому ещё один любопытный факт. На Чернобыльской АЭС с 1986 и до 2000 годов работали люди, и станция давала энергию. Да, туда ходили на работу люди, хоть и не из Припяти, а из специально построенного города Славутич. С другой стороны, важно сделать и такую оговорку. Даже если фоновая радиация в месте аварии несмертельна и даже не приводит к появлению супермутантов, по неосторожности можно наткнуться на какие-то конкретные завалы с высоким содержанием радиоактивных изотопов и пострадать.  

Получается странное впечатление, что радиация, возможно, переоценена, если даже в местах её высокой интенсивности ничего такого вот не происходит. 

Но как же это возможно? 

Радиация - это источник мутации, а мутация - это двигатель эволюции, естественного отбора. Оказывается, что не всё так просто.

Давайте проведём мысленный эксперимент. Представим, что будет, если мы возьмём и вообще отменим всю радиацию. Объявим весь мир безядерной зоной (Цой жив!). Забросим в космос все радиоактивные элементы. Закроемся от космических лучей свинцовым куполом. Уничтожим весь гранит и мрамор. Уберём радий из табака и радиоактивный калий из бананов.

И тогда окажется, что ни мутации, ни рак никуда не уходят. По современным оценкам, воздействие фоновой радиации можно приписать не более 3% всех онкологических заболеваний. Стоп! А как такое вообще можно установить? 

Оказывается мы можем узнать, из-за чего возникла мутация. Да, у каждого процесса есть свой мутационный профиль (набор специфических генетических изменений и частотой их встречаемости). Т.е. мы можем отследить типы ошибок, которые мутационный процесс вносит в ДНК.

Вот представьте, что есть два монаха: Вася и Петя. Оба по очереди переписывают священный текст, но Вася плохо видит, поэтому часто путает похожие буквы. Например, П и Н, Ш и Щ, Э и З. Петя видит прекрасно, у него дёргается рука, поэтому иногда делает лишние чёрточки и о превращается в ф, ц превращается в щ и так далее.
Вы смотрите на частоты ошибок и видите: вклад Пети 30%, вклад Васи 70%. Так и с генетическими мутациями. Откуда они берутся? Да, есть ионизирующие излучения, причём разные. Есть ошибки копирования ДНК, ошибки систем починки ДНК, действия некоторых конкретных мутогенов. Всё вызывает мутации, но профиль мутации у каждого фактора свой, уникальный.
Если этого фактора станет больше, то мутации этого профиля тоже станет больше, но других типов мутаций это почти не коснётся. Вот и можно взять условно суммарный профиль мутации в раковой клетке и как бы разбить на составляющие. Так вот, оказалось, что 2/3 мутации в раковых клетках появляются как банальные ошибки копирования ДНК при делении клеток.
У некоторых видов рака такими были вообще 95% всех мутаций. Нет вредной еды, нет микропластика, нет радиации. Просто неизбежный изъян копирования ДНК ферментами, которые за это отвечают. Раньше учёные этот внутренний фактор недооценивали, поэтому мы привыкли искать внешних врагов, виновных в онкологических болезнях, то есть канцерогены, что человек пьёт, ест, курит, где живёт, а тут ничего и сделать нельзя. Главный враг уже у нас внутри.

Стоит говорится всё же, что в природе бывают источники радиации, с которыми нужно считаться. И речь не обязательно про то, чтобы забраться в урановую шахту. Например, есть газ радон. Это вездесущий продукт распада урана и радия, который есть почти по всех почвах. В принципе, не страшно, но радон просачивается из почвы и накапливается в помещениях, которые плохо проветривают.
Поэтому фоновая доза радиации у любителей сидеть в духоте порой немного выше, чем у любителей гулять на свежем воздухе. 

Родон мы вдыхаем, и считается, что его вклад в частоту рака лёгких составляет около 20%. Это второе место после курения. Тут вспоминаются врачи, которые любили прописывать целебные радоновые ванны.
Но зачем платить больше, когда можно просто переехать в регион с повышенным выделением радона, например, на сербский радоновый курорт Нишка-Баня и там целыми днями сидеть дома с закрытой форточкой? Эффект похожий и совершенно бесплатны. 

Но сейчас будет вауфакт. Это банан. Банан радиоактивен. Кто только не слышал это вау утверждение, но те, кто вам рассказывали его, вероятно, просто берегли вашу психику, потому что знаете, кто ещё радиоактивный? 

Это ВЫ! Да!

Да, прямо сейчас вы сами себя облучаете ионизирующей радиацией, причём в 1.000 раз более мощной, чем банан. В нашем теле постоянно присутствует целое меню радионуклидов естественного происхождения. Сильнее всего вас извучает калий 40 и полоний 210.

Доза, которой мы сами себя облучаем, составляет в среднем 0,35 миллизиров в год. Это примерно 1/7 всего радиационного фона. Для сравнения, радиоактивный калий в одном съеденном банане даёт 1 микрозиверта.

Мили - это тысячная, микро - это миллионная. Поэтому, чтобы набрать столько же радиоактивности бананами, нам потребуется 3.500 бананов. Но на самом деле наш организм сам поддерживает нужное количество микроэлементов, в том числе калия, поэтому количество радионуклидов в теле практически не зависит от диеты. Но если вам вдруг интересно, какая еда самая радиоактивная, не для себя, а так для друга, то у меня для вас есть бразильские орехи.

Их очень любят веганы и их хвалят за полезность. А ещё у бразильского ореха очень ветвистая корневая система, которая аккумулирует из почвы рекордное количество радия в тысячу раз больше, чем в других продуктах питания. К счастью, это всё равно крошечная доза. К тому же эксперименты показали, что большая часть радия из орехов проходит ЖКТ насквозь, и веганы могут выдыхать и есть свои  орехи.

Ещё два интересных источника радиации - это табак и полёты на самолёте. Пусты табака склонны накапливать в листьях радии, радон и полонии. Ну даже если курить пачку в день, к вашему фону добавится 1/5 мирезирта в год. Около месячной дозы фоновой радиации. Табак вреден прежде всего не своей радиоактивностью, а самим никотином, а также канцерогенами в дыму.

Пассажирам самолётов тоже не стоит волноваться из-за радиации. Чтобы набрать в самолёте дозу радиации равную фоновой годовой, нужно 30 раз слетать из Владивостока в Москву и обратно. То есть 60 полётов по 8 часов. Сколько-то заметной дозы радиации получают лишь пилоты и борпроводники, которые летают постоянно, ну и они не превышают норм облучения на производстве.

Оказалось, что риск ряда онкологических заболеваний у членов экипажа хоть и повышен, но крайне незначительно. И непонятно, нет ли там ещё вклада нарушений режима сна. Нормально себя чувствуют даже космонавты, которые годами сидят на орбите и получают дозы в десятки и в сотни раз больше, чем мы.

В НАСА есть условный стандарт, по которому риск смертельного рака у астронавта не должен повышаться более чем на 3% за его карьеру.

Продолжение следует...