Органы поддержания равновесия рыб могут помочь в определении уровней радиационного воздействия на обитателей радиоактивно-загрязненных водоёмов. Это показало пилотное исследование, проведённое межвузовским коллективом под руководством доцента кафедры радиационной биологии биологического факультета ЧелГУ Елены Шишкиной.
Статья, в которой отолиты рыб представлены в качестве биодозиметра, вышла недавно в журнале Radiation and Environmental Biophysics. В научной публикации, в частности, были обнародованы итоги оценки доз внутреннего и внешнего облучения обитателей водоёмов-хранилищ жидких радиоактивных отходов, расположенных в верховьях печально известной реки Течи.
Напомним, в 1949-1956 гг. в Течу попадали жидкие радиоактивные отходы. А в 1957 году на ПО «Маяк» произошёл выброс радиоактивных изотопов в атмосферу. До сих пор учёные всесторонне изучают отдалённые результаты влияния этих техногенных катастроф.
Учёные применяли комбинацию экспериментальных методов ЭПР-дозиметрии, радиометрии, а также теоретическое моделирование методом Монте-Карло транспорта излучений. Метод ЭПР представляет собой дозиметрию с помощью электронного парамагнитного резонанса. Радиобиологи регистрировали карбонатные ионы в отолитах, что позволило количественно определить общую накопленную рыбой дозу радиации. А теоретическое моделирование в сочетании с данными радиометрии дало возможность оценить компоненту дозы, связанную со внутренним облучением от радионуклидов, попавших в организм рыб с пищей.
«Мы исследовали последствия загрязнения окружающей среды в результате производственной деятельности ПО «Маяк». Однако предлагаемый метод может быть использован для изучения последствий радиоактивного загрязнения водоёмов и при других радиационных ситуациях», – отмечает Елена Шишкина.
Радиобиологи ЧелГУ, их коллеги из Уральского научно-практического центра радиационной медицины (УНПЦ РМ) и физики Уральского федерального университета (УрФУ) обратили внимание на то, что рыбы как существа, которые подвергаются хроническому радиационному воздействию на протяжении многих поколений, представляют собой уникальный объект для изучения.
Результаты исследования дополнят радиационный мониторинг рек и озёр Южного Урала. Кроме того, дозиметрический метод, впервые применённый уральскими учёными, открывает новые возможности получения новых радиобиологических знаний.
«Мы разработали метод, аналогов которому в мире нет, – констатирует Елена Шишкина. – Метод индивидуальной дозиметрии позволит сопоставить индивидуальные дозы с эффектами облучения у рыб. До сих пор мы имели возможность лишь сравнивать средние эффекты по водоёму со средней дозой. Вообще, для человека способы оценок доз облучения тщательно разрабатываются. Но пока этого нельзя сказать о дозиметрии животных, особенно для тех, кто обитает в природных условиях. Наша работа восполнит дефицит знаний».
Мультидисциплинарное исследование включало полевой этап, связанный с отловом рыбы из водоёмов Теченского каскада, имеющих статус водоемов-хранилищ жидких радиоактивных отходов. Затем учёные провели морфометрические исследования отолитов, геометрическое моделирование их формы и размеров, моделирование в них транспорта излучений и, наконец, сделали радиометрические измерения содержания 90Sr и измерения методом ЭПР.
Профессор кафедры радиационной биологии ЧелГУ Галина Тряпицына, доцент этой же кафедры Елена Шишкина и магистрант биологического факультета ЧелГУ Ульяна Бирюкова отвечали за геометрическое и биофическое моделирование, что позволило разделить вклады внешнего и внутреннего облучения и корректно интерпретировать результаты ЭПР-измерений. При этом радиоэкологические исследования, сбор и хранение образцов, а также радиометрия проводились в отделе внешней среды УНПЦ РМ под руководством профессора Евгения Пряхина. А ЭПР-измерения выполнялись ведущим специалистом лаборатории радиоэлектроники и электроники УрФУ Денисом Ивановым.
Эксперимент проводился на отолитах, извлеченных из замороженных тушек рыб, пойманных в 2010-2014 гг. Большое количество биообразцов в настоящее время хранятся в морозильных камерах УНПЦ РМ и доступны для дальнейшего изучения.
«Наша работа открывает спектр возможностей для познания фундаментальных механизмов адаптации рыб к условиям хронического радиационного воздействия на протяжения ряда поколений, – утверждает Елена Шишкина. – А как это можно будет применить, я могу только предположить. Например, сегодня люди задумываются о создании поселений на Луне и Марсе, где нет активной магнитосферы и уровень радиационного фона много выше, чем привычная для нас среда обитания. Создание искусственной экосистемы потребует предусматривать и радиационную защиту. И эта защита может отличаться для разных объектов, в зависимости от их способности к радиоадаптации».
Добавим, ранее Елена Шишкина создала систему оценки индивидуальных доз по эмали зубов человека в условиях сочетанного воздействия внешнего и внутреннего облучения. Эмаль зубов, как и отолиты рыб, накапливает стабильные радикалы под действием ионизирующего излучения. Этот феномен лежал в основе докторской диссертации радиобиолога ЧелГУ, результаты которой способствуют решению проблемы радиационных рисков при хроническом облучении в малых дозах.
Отметим, успехи в исследованиях радиобиологов ЧелГУ – результат плодотворного взаимодействия между организациями. Так, кафедра радиационной биологии ЧелГУ функционирует на базе УНПЦ РМ, а руководит научной работой профессор Александр Аклеев. С 1990 года именитый учёный, Заслуженный деятель науки Российской федерации – директор Уральского научно-практического центра радиационной медицины, а с 1998 года – заведующий кафедрой радиобиологии биологического факультета ЧелГУ.