История развития радиобиологии в России. Основные достижения сельскохозяйственной и ветеринарной радиобиологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства РФ

ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет»

Институт Ветеринарной Медицины и Биотехнологии

Кафедра эпизоотологии, микробиологии, паразитологии и ветеринарно-санитарной экспертизы

Реферат

История развития радиобиологии в России. Основные достижения сельскохозяйственной и ветеринарной радиобиологии

Выполнила: студентка гр.В-923

Полякова Анна

Проверила: профессор, д.б.н.

Крапивина Елена Владимировна

Брянск

2022

Оглавление

Введение

2.Первый этап развития радиобиологии в России

3. Второй этап развития радиобиологии

4. Третий этап развития радиобиологии

5. Значение радиобиологии для животноводства и ветеринарии

Заключение

Список литературы

Введение

Радиобиология - наука, изучающая воздействие ионизирующего излучения на животных и человека, а также способы и средства их защиты и пути использования излучения в народном хозяйстве. Перспективным разделом радиологии является изучение способов и преимуществ мирного использования энергии ядра в различных отраслях науки и практики [3].

Современная радиобиология представляет из себя симбиоз достаточно специальных и в значительной степени самостоятельных научных направлений, историческое формирование которых происходило под влиянием конкретных лидеров, отвечающих на постоянно возникавшие запросы научного и технического прогресса [1].

История становления и развития радиобиологии в нашей стране в значительной мере связана как с успехами, так и с трагическими событиями в биологии и генетике, имевшими место в 30-50-х годах, и условно делится на 3 этапа.

1. Первый этап развития радиобиологии в России

радиобиология наука ионизирующее излучение

Дата рождения радиобиологии - начало 1896 г. - почти совпадает с датой открытия X-лучей. И Россия в этой области науки с самого начала занимала передовые позиции. Уже в марте 1996 г., т.е. спустя всего четыре месяца после открытия X-лучей петербургский физиолог Иван Рамазович Тарханов провел первые исследования на лягушках и насекомых, облученных лучами Рентгена, и пришел к выводу, что «Х-лучами можно не только фотографировать, но и влиять на ход жизненных функций».Другим пионером в радиобиологии был также наш соотечественник Ефим Семенович Лондон, который начал в 1896 г. широкие исследования по рентгенорадиологии и экспериментальной радиобиологии.

В 1901 и в последующие годы появилось множество зарубежных и отечественных работ о лучевом поражении кожи (дерматиты, эритемы, лучевые ожоги и язвы, выпадение волос), а в 1902 г. описан первый случай лучевого рака кожи. Постепенно стало выясняться, что проникающая радиация, будучи невидимой и неощутимой, не только воздействует на кожу, но и вызывает лучевое поражение внутренних органов и тканей, а также гибель живых организмов (эксперименты Е.С. Лондона в России, Г. Хейнеке в Германии и др.). Е.С. Лондон в 1903 г. впервые установил, что излучение радия при определенных сроках воздействия может оказывать летальное действие на мышей. Он был первым исследователем, показавшим, что под влиянием излучения радия наиболее ранние и выраженные изменения происходят в кроветворных, лимфоидных и половых органах.

Сведения о высокой биологической эффективности нового вида излучений стимулировали настоящий бум исследовательских работ в области радиобиологии, характеризующий начальный, описательный период в истории этой науки. Постепенно накапливаются данные о различии в устойчивости отдельных биологических объектов и систем к летальному облучению и о высокой радиочувствительности процессов клеточного деления.

Первая в мире монография по радиобиологии, обобщающая накопившиеся к тому времени данные о биологических и медицинских эффектах излучения радия, была написана по заказу лейпцигского издательства нашим соотечественником Е.С. Лондоном и вышла в свет в 1911 г. на немецком языке (Е.С. Лондон. «Радий в биологии и медицине»).

В 1918 г. в Петрограде был открыт первый в стране научный центр в области рентгенологии, радиологии и радиобиологии - Государственный институт рентгенологии и радиологии, организатором и директором которого стал известный рентгенолог М.И. Неменов. С первых лет существования важное место в деятельности Института занимали фундаментальные исследования в области радиационной генетики, радиационной биохимии и других радиобиологических направлений.

Становление русской радиобиологической науки связано с организацией в 1918г в Ленинграде, по предложению М.И. Неменова и содействии Наркомпроса в лице А.В. Луначарского, научного центра «…для всестороннего изучения действия рентгеновых лучей и радия на организм человека, животных и растений и для создания научно-образованных специалистов рентгенологов и радиологов». Этот центр тогда назывался Государственным рентгенологическим, радиологическим и раковым институтом и явился ленинградской школы радиобиологов.

Таким образом, ранние наблюдения хотя и имели фундаментальное значение, но носили качественный описательный характер; какая-либо теория, объясняющая механизм действия ионизирующих излучений на живые объекты, отсутствовала[1,4].

2. Второй этап развития радиобиологии в России

Второй этап - с 1922 по 1945 гг. - становление фундаментальных принципов количественной радиобиологии, характеризующийся стремлением связи эффектов с величиной поглощенной дозы[2].Одним из важнейших открытий того времени было обнаружение действия ионизирующих излучений на генетический аппарат клетки, сопровождающееся наследственной передачей вновь приобретенных признаков. Впервые эти наблюдения были сделаны русскими учеными Г.А. Надсоном и Г.С. Филипповым в 1925 г. в опытах на дрожжах. Работами этих выдающихся ученых было показано, что под влиянием излучения радия и рентгеновых лучей возникают новые микроорганизмы, названные ими радио- и рентгенорасами. Возникающие расы отличались от родоначальной формы как по своему строению и развитию, так и по жизненным свойствам.

К сожалению, это крупнейшее открытие не получило должной оценки и лишь после работ американского ученого Г. Меллера, установившего мутагенный эффект ионизирующих излучений в экспериментах на дрозофиле, радиационно-генетические исследования стали широко проводиться во всем мире.

За открытие радиационного мутагенеза Г. Меллер был удостоен Нобелевской премии, судьбы выдающихся отечественных пионеров радиационной генетики сложились иначе.

Ученый - самородок Г.С. Филиппов родился в бедной крестьянской семье в 1898г. С 1922 г. Во время учебы в медицинском институте одновременно работал в лаборатории Г.А. Надсона. Тогда и были выполнены ставшие известными всему миру работы по получению радиорас, но выполнялись они тяжелобольным человеком в крайне неудовлетворительных бытовых условиях. В 1933 году Г.С. Филиппов погиб от туберкулеза. Вскоре после его смерти последовал арест, а затем и смерть в тюрьме Г.А. Надсона.

Репрессии 30-40-х годов и длительный период безраздельного царствования в науке лысенковщины (В 1948-1952 гг. Лысенко выдвинул теорию о перерождении видов. Он утверждал, что под воздействием изменений среды обитания пшеница может перерождаться в рожь, сосна - в ель, овес - в ячмень, капуста - в рапс и брюкву и т.п.Опыты, подтверждавшие эти «превращения», были полностью фальсифицированы. В результате разгрома генетики отечественная биология была отброшена на десятилетия назад, СССР не затронула«зеленая революция», позволившая за 20 лет удвоить сбор зерна.[5]) надолго приостановили дальнейшее развитие радиационной генетики в Советском Союзе. И лишь работы выдающегося русского ученого Н.В. Тимофеева-Ресовского, который избежал ареста, не вернувшись из зарубежной командировки, в значительной степени поддержали отечественный авторитет в этой области.

В этот период, к началу 30-х годов, трудами Н.В. Тимофеева-Ресовского сложились теоретические принципы классического формализма, сформировавшиеся затем в теорию мишени. B этот период было описано и количественно охарактеризовано действие ионизирующих излучений на генетический аппарат клетки[3,4].

Николай Владимирович Тимофеев-Ресовский является одним из основоположников современной радиационной генетики и теоретической радиобиологии. Его основные исследования в этих областях были выполнены в Отделе генетики Института мозга в Берлин-Бухе, в Лаборатории биофизики Института биологии Уральского филиала АН СССР (Свердловск) и в Отделе общей радиобиологии и радиационной генетики НИИ медицинской радиологии АМН СССР.

Классические исследования Н.В. Тимофеева-Ресовского по мутагенному действию ионизирующих излучений, проведенные в 30-40-х годах ХХ столетия, привели к двум крупным обобщениям: биофизической концепции мутационного процесса и применению принципов попадания и мишени в радиобиологии. Эти представления сформулированы в классических работах: Н.В. Тимофеев-Ресовский, К.Г. Циммер, М. Дельбрюк «О природе генных мутаций и структуры гена» (1935); Н.В.Тимофеев-Ресовский, К.Г. Циммер «Биофизика. Часть 1. Принцип попадания в биологии» (1947).

Велики заслуги Н.В. Тимофеева-Ресовского в создании им крупной школы учеников и последователей, с именами которых связаны успехи и дальнейшее развитие радиобиологии. К их числу относятся Н.В. Лучник, В.И. Иванов, В.И. Корогодин, Л.С. Царапкин, О.В. Малиновский, В.Г. Капульцевич, Н.П.Бочков и ряд других ученых.

Работы Н.В. Лучника в области радиационной генетики связаны с изучением явления репарации генетических повреждений.

Значительные достижения советской радиационной генетики связаны с именами таких крупных ученых как Н.П. Дубинин, Б.Л. Астауров, Н.И. Шапиро. Центральным вопросом, вокруг которого разгорались дискуссии на самых первых этапах развития мировой радиобиологии, оказался вопрос о роли повреждения ядра, цитоплазмы или всей клетки в целом в качестве мишени, определяющей исход радиационного поражения. И если в США и Европе, под влиянием достижений радиационной генетики этот вопрос вскоре решился в пользу определяющего значения ядра и ядерной ДНК, то правильная позиция в Советском Союзе запаздывала из-за господства сторонников лысенковщины, не признававших существования ДНК в качестве материального носителя наследственности.

Однозначные доказательства, определяющей роли поражения ядра в клеточной гибели, были получены в блестящих экспериментах Б.Л. Астаурова (1948) при получении андрогенетического потомства у тутового шелкопряда.

Затем было уточнено, что существуют два типа радиационной гибели клеток - репродуктивная - в процессе деления и интерфазная (без деления). В обоих случаях решающее значение имеет повреждения ядерного материала: при репродуктивной форме гибели - структурные повреждения ДНК, реализующиеся в виде хромосомных аберраций (Н.П. Дубинин, Н.В. Лучник), а при интерфазной - повреждение хроматина (С.Р. Уманский, К.П. Хансон и др.).

4. Третий этап развития радиобиологии в России

Третий этап - с 1945 г. по настоящее время.

Мощным импульсом к развитию радиобиологии послужили успехи ядерной физики и аппаратостроения к середине 40-х годов, потребовавших разработки научных основ лечебного применения ионизирующих излучений, чему способствовало массовое выявление к этому времени отдаленных последствий облучения.

Большой удельный вес занимают исследования по изучению миграции радиоактивных продуктов ядерного деления урана и плутония по биологическим и пищевым цепям. Интерес к этому направлению работ возник в начале 50-х годов и объясняется рядом обстоятельств. Как известно, в конце 40-х и начале 50-х годов проходили испытания атомного и водородного оружия, в результате которых в биосферу поступало большое количество радиоактивных продуктов ядерных взрывов. Быстрыми темпами увеличивалась зараженность почвы радионуклидами: например, плотность загрязнения почвы 90Sr в районе Токио в конце 1954 г. составляла ~1 мКи/км2, а в последующие годы резко увеличивалась - в 1955 г. до 2, в 1956 г. до 5,5, а к середине 1957 г. достигла 8 мКи/км2.Особенно интенсивное развитие радиобиологических исследований началось после атомного нападения в Японии, выдвинувшего в качестве неотложной задачи разработку способов противолучевой защиты и лечения радиационных поражений, что в свою очередь потребовало детального изучения механизмов биологического действия ионизирующих излучений и патогенеза лучевой болезни. Эти обстоятельства определили необходимость создания специальных крупных научно-исследовательских центров, ибо до этого времени по сути эти вопросы изучались только в одном учреждении страны - Центральном научно-исследовательском рентгенорадиологическом институте МЗ СССР.

Говоря о людях, которым обязана отечественная наука организацией радиобиологических исследований на третьем этапе их развития, начавшемся в начале 40-х годов и продолжающемся по сей день, следует назвать имена трех лидеров - академиков Г.М. Франка, Л.А. Орбели и Г.А. Зедгенидзе.

Глеб Михайлович Франк возглавил вначале Институт биофизики Минздрава СССР, а позднее Институт биологической физики АН СССР. С именем Леона Абгаровича Орбели связано становление радиобиологической науки в Военно-медицинской академии, a Георгий АртемьевичЗедгенидзе заложил прочную радиобиологическую школу в созданном им Научно-исследовательском институте медицинской радиологии АМН СССР (НИИ МР).

Нелегкую жизнь прожили все Г.М. Франк трое. Г.М. Франк в 1952 году был нсожиданно и незаслуженно смещен с должности директора созданного им Института биофизики и заменен на совершенно безвестного, недолго продержавшегося у руководства Архипова.Л.А. Орбели пережил годы забвения и остракизма по обвинению в "измене" учению И.П. Павлова, наиболее выдающимся учеником которого он являлся.

Г.А. Зедгенидзе пришлось выдержать многолетнюю тяжелую борьбу с волюнтаризмом партийного руководства города и области, отстаивая ростки истиной науки, заложенной крупными учеными, которых он пригласил при создании Института.

В СССР в 1962 году был учрежден специальный Научный Совет АН СССР по проблемам радиобиологии, к исследованиям были привлечены многие научные учреждения АМН СССР, ВАСХНИЛ, АН СССР и др.

В области сельскохозяйственной радиобиологии работа развивалась в Институте биофизики АН СССР, в Агрофизическом институте ВАСХНИЛ, ВИЭВ, ВНИИ ветеринарной вирусологии и микробиологии, МВА им. Скрябина, ВНИИС и в Казанском ветеринарном институте им. Н.Э.Баумана, Тимирязевской сельскохозяйственной академии, Всесоюзном институте кормов, Ленинградском ветеринарном институте и др.[2].

Современный период, связанный с проблемами радиоэкологического кризиса, диктует также необходимость осуществления постоянного мониторинга и широкомасштабных исследований в области радиоэкологии.

В настоящее время неуклонно растет использование ионизирующего излучения в медицине для лечения опухолевых заболеваний. Поэтому радиобиология опухолей постоянно развивается и является очень важной областью применения основных экспериментальных подходов и принципов, сформулированных общей радиобиологией. Разрабатываются средства и способы как усиления поражающего действия излучения на опухолевые клетки, так и его ослабления в отношении нормальных клеток[1,2,3].

4. Значение радиобиологии для животноводства и ветеринарии

Ветеринарная радиобиология изучает, главным образом роль аутоиммунных реакций при лучевой болезни сельскохозяйственных животных. При лучевой патологии сельскохозяйственных животных необходимо учитывать их видовые особенности, радиочувствительность, возраст, радиорезистентность и уровень обмена веществ. Необходимым принципом в изучении радиобиологии является радиационная безопасность, что привело к созданию самостоятельной науки - радиационная гигиена.

Особенное значение в последние годы радиобиология приобрела для животноводства и ветеринарии. Это связано не только с возможным поражением животных излучениями ядерного взрыва, но способом воздействия на организм сельскохозяйственных животных с целью терапии, а также для повышения их продуктивности. Известно, что небольшие дозировки ионизирующих излучений оказывают стимулирующее влияние на физиологические и биохимические процессы в организме животных, способствующие повышению продуктивности. Кроме того, воздействие ионизирующими излучениями на воспроизводящие клетки, а также на весь организм в целом можно с успехом использовать для улучшения наследственных свойств организма с учетом полезно хозяйственных сдвигов, что должно быть учтено в селекционно-генетической работе с животными. В связи с этим, основной задачей сельскохозяйственной радиобиологии является всестороннее изучение ионизирующего излучения с целью управления организмом сельскохозяйственных животных.

Значительный вклад в развитие радиобиологии в области ветеринарии и животноводства внесли ученые Московской ветеринарной академии им. К.И. Скрябина (Белов, Ильин и др.), Казанского ветеринарного института им. Баумана (Киршин, Бударков и др.), Ленинградского ветеринарного института (Воккен и др.), ВИЭВ (Карташов, Круглов и др.) На основе эффектов биологического действия ионизирующей радиации радиобиология рассматривает и ведет разработку прикладных вопросов радиобиологии в виде рационально-биологической технологии (РБТ) в животноводстве, ветеринарии и других областях сельского хозяйствав направлении стимуляции хозяйственно полезных качеств сельскохозяйственных животных и птиц под действием малых доз внешнего облучения, стерилизации ветеринарных, биологических (вакцины, сыворотки и др.) и лекарственных препаратов (витамины, антибиотики и др.), биологических тканей, полимерных изделий, шовных и перевязочных материалов, консервирования пищевых продуктов и обеззараживания сырья животного происхождения (шерсть, кожа, пушнина и тд.) и отходов сельскохозяйственного производства (навозные стоки) и тд. Наряду с этим радиобиология ведет разработку и использование методов радиоактивных изотопов в животноводстве и ветеринарии для изучения физиологии и биохимии животных, диагностики болезней и с лечебной целью, в селекционно-генетических исследованиях и т.д.[2,3]

Заключение

В самом начале развития радиобиологии сведения о высокой биологической эффективности нового вида излучений стимулировали настоящий бум исследовательских работ, характеризующий начальный, описательный период в истории этой науки. Постепенно накапливались данные о различии в устойчивости отдельных биологических объектов и систем к летальному облучению и о высокой радиочувствительности процессов клеточного деления.

В настоящее время люди научились более грамотно использовать этот вид излучений в своих целях, что по сей день приводит к новым открытиям во многих областях.

Список литературы

1. Ветеринарная радиобиология: краткий курс лекций для студентов 4 курса поспециальности 36.05.01 -«Ветеринария»/Сост. Т. Н. Родионова// ФГБОУ ВО«Саратовский ГАУ». - Саратов, 2016 - 83 с.

2. Радиобиология с основами радиоэкологии: В.А. Оробец, Э.В. Горчаков, Н.И. Тарануха; Ставропольский государственный аграрный университет. - Ставрополь : АГРУС, 2015 - 219с.

3. Сельскохозяйственная радиобиология: Учебное пособие /Мар. гос. ун-т. - Йошкар-Ола, 2005. - 131 с.

4. Ярмоненко С. П. Отечественная радиобиология. История и люди. - М.: РАДЭКОН, 1997. - 104 с.

5. https://ru.wikipedia.org/wiki/Лысенковщина

6. Советские ученые об опасности испытаний ядерного оружия:Сборник статей/Под общ. ред. чл.-корр. АМН СССР А. В. Лебединского. - Москва: Атомиздат, 1959. - 188 с.

Размещено на Allbest.ru