BIOLOGIJA
Dr Ana Paunović
Radijacija i živi svet
Posle svemira, Černobila i Fukušime
Pojam zračenja ili radijacija podrazumeva emisiju zračenja ili čestica iz nekog izvora. Zračenja vrlo visoke energije, koja direktno ili indirektno stvaraju jone, nazivaju se jonizujuća zračenja. Jonizujuća zračenja predstavljaju glavni uzrok „povreda“ protoplazme koje nastaju u materiji koja ih apsorbuje. Ove radijacije nastaju u nuklearnim reakcijama i procesima, kao i posebnim laboratorijskim i industrijskim uređajima, a prisutna su i u kosmičkom zračenju.
Ameba
Bele rade Fukušime
Vodeni medved
Deinococcus radiodurans
Bubašvaba
Voćna mušica
Škorpija
riba Fundulus heteroclitus
Lligula
Černobilski vuk |
Radioaktivnost je osobina nekih hemijskih elemenata, odnosno materija, da emituju nevidljive čestice ili zrake velike energije. Izotopi elemenata koji emituju jonizujuća zračenja nazivaju se radio-izotopi ili radio-nuklidi. Izvori jonizujućeg zračenja su: alfa-čestice, krupne, pozitivno naelektrisane čestice, beta-čestice, sitnije, negativno naelektrisane čestice i gama-zraci, neutralni elektromagnetni talasi vrlomalih talasnih dužina.
Fizičari su izračunali da su udari gama-zračenja, izazvani velikim eksplozijama u svemiru, možda sprečili razvoj života u velikom delu galaksija. Intenzivno zračenje je smrtonosno čak i po najizdržljivije poznate oblike života, a može ukloniti i važne gasove iz atmosfere. Prema poslednjim merenjima, najveći deo Mlečnog puta nije pogodan za život upravo zbog gama zračenja.
Već pri niskim dozama
Proučavanja efekata različitih doza zračenja većih od njihovog prirodnog nivoa, kojima su izložene jedinke ili populacije u celini, dobila su na značaju tek razvojem izvora zračenja koje je čovek stvorio. Interesovanje istraživača u početku je bilo usmereno na preživljavanje odraslih jedinki i jedinki u ranom stadijumu razvoja, nakon visokih doza zračenja. Većina podataka odnosila se na mortalitet, somatske i genetske efekte nakon jednokratnog akutnog ili višekratnog i frakcioniranog ozračivanja relativno visokom dozom.
Radioaktivne supstance mogu da ostanu izvan tela i da ga ozračavaju spolja ili mogu da se progutaju sa hranom ili udišu sa vazduhom.
Prilikom razmatranja efekata zračenja, treba imati u vidu da radioaktivne supstance predstavljaju najtoksičnije materije u prirodi. Biološki efekti zračenja nastaju apsorpcijom energije u tkivima, a uzrokovani su jonizacijom tkiva, odnosno ćelija kroz koje prolazi zračenje. Štetno dejstvo je dvojako: jedno se odnosi na direktno ozračeni organizam (somatski efekti), a drugo na potomstvo (nasledni ili genetski efekti). Već pri niskim dozama, ono može da izazove rak ili genetska oštećenja. Pri visokim dozama, radijacija može da uništi ćelije, da ošteti organe i da izazove brzu smrt. Oštećenja koje izazivaju visoke doze postaju očigledna u roku od nekoliko sati ili dana. Kada su u pitanju niže doze, potrebno je da prođe mnogo vremena da bi efekti postali primetni (na primer: genetska oštećenja se ispoljavaju tek u narednim generacijama). Jonizujuće zračenje predstavlja jedan od najjačih mutagenih faktora u životnoj sredini, ali je veoma teško dokazati da li je pojava neke bolesti posledica hroničnog ozračivanja ili prisustva drugih mutagenih faktora (pesticida, teških metala itd.).
Radioaktivni otpad kao hrana
Životinje su različito osetljive na zračenje. Među kičmenjacima, najotporniji su gmizavci, manje su otporne ptice, sisari i vodozemci. Osetljivost na zračenje kod životinja zavisi od njihove vrste, zatim vrste zračenja, doze i vremena ozračivanja, starosti životinja, pola, uhranjenosti. Da bi se klinički manifestovali štetni efekti zračenja u vidu akutne radijacione bolesti (akutni radijacioni sindrom), radiodermatitisa, steriliteta itd, životinje moraju da prime određenu dozu zračenja (“prag”). Sa porastom doze, raste i intenzitet nastalih efekata. U prirodi, životinje mogu biti izložene ovako visokim dozama samo u slučaju nuklearnih katastrofa (Černobil, 1986; Fukušima, 2011) ili korišćenjem nuklearnog oružja.
Na mestu eksplozije u Černobilu pronađene su vrste pečuraka koje žive tako što se hrane radioaktivnim otpadom. Gljive su se prve pojavile nakon katastrofe, čak i pre bakterija. Pre dve godine godine, na Međunarodnu svemirsku stanicu poslato je osam vrsta pečuraka iz zabranjene zone oko elektrane i - dve vrste su posebno uznapredovalie u ozračenom području. Naučnici se nadaju da će proučavanjem tih gljiva uspeti da stvore neku vrstu zaštitnog faktora koji će astronaute čuvati od svemirskog zračenja, što je jedna od najvećih pretnji na dugotrajnim misijama u svemiru ili pri boravku na Marsu.
Danas naučnici postaju svesni da se biljni i životinjski svet oko Černobilske elektrane razvija i živi normalno usprkos povišenoj radijaciji. Otkrili su neobjašnjivu sposobnost prilagođavanju ekosistemu. Uočljive su promene hemijskih procesa u biljkama koje su rezultirale otpornošću na radijaciju. Sam mehanizam “zašto i kako” zasad ostaje zagonetka. Tek 5% populacije flore i faune ukazuje na neke promene, ali je većina njih stekla svojevrsni imunitet prema povišenim dozama radijacije.
Uvećanje broja životinja
Simptomi hronične radijacione bolesti su dijagnostikovani kod ovaca i konja (starosti 3-8 godina) iz Belorusije, 18 meseci posle nesreće. Životinje su bile letargične, iscrpljene, uočeno je otežano disanje, došlo je do promena u krvi, hiperglikemija i niske koncentracije hormona štitne žlezde. Međutim, istraživači su došli do zaključka da je broj jelena, srndaća i divljih svinja na području černobilske zabranjene zone sličan broju tih životinja u četiri beloruska parka prirode. Broj srndaća i jelena u stalnom je porastu od 1987. godine, a samo od 1996. godine, broj srndaća se povećao deset puta. Istraživači su utvrdili i da vukova ima sedam puta više nego u drugim sličnim područjima. Tako veliku razliku u brojkama istraživači pripisuju jednostavnoj činjenici da niko ne lovi u blizini Černobila.
Naučnici su pratili obrasce ponašanja vukova putem odašiljača. U decembru 2018, uspeli su da prvi put lociraju i prate mladog vuka koji se udaljio više od 30 km od elektrane. Za samo tri nedelje, mladi vuk, kojeg naučnici prate putem odašiljača, prešao je čak 300 km. Naučnici navode da nijedan vuk nije radioaktivan, ali da se ne može sa sigurnošću reći da li nose mutirane gene.
Biljke neobičnih oblika
Poljoprivrednici koji uzgajaju voće i povrće u blizini Fukušime često nailaze na cveće, plodove voća i povrće neobičnog oblika i dimenzija. U naučnoj studiji iz februara 2017. istraživački tim je otkrio da su tela majmuna, čiji su roditelji bili izloženi radioaktivnom zračenju u okoline Fukušime, manja nego tela primata rođenih pre marta 2011. Pored tela, znatno manji su glava i mozak. Majmuni rođeni posle katastrofe imaju znatno manje belih i crvenih krvnih zrnaca, hemoglobina i ćelija koštane srži.
A preživljavanje?
Mnogi smatraju da bi, u slučaju velikog nuklearnog rata, život na Zemlji bio takoreći zbrisan. Međutim, šanse za preživljavanje sledećih vrsta su prilično visoke.
Amebe
Amebe su jednostavni jednoćelijski organizmi. Kada uslovi postanu nepovoljni za razvoj i razmnožavanje (suša, zima, itd), ameba se zaokrugljuje, a oko nje se stvara čvrsta zaštitna opna. na taj način ameba može da izdrži nepovoljne uslove. Kada uslovi postanu ponovo povoljni za život, ameba izlazi i nastavlja sa životom. One se brzo razmnožavaju i otpornost na zračenje im je visoka.
Bubašvabe
Bubašvaba može da izdrži mesec dana bez hrane i 45 minuta bez vazduha; ako joj se otkine glava, može da živi još 7 dana jer joj je veći deo nervnih ćelija smešten u trbuhu. One su oko pet puta otpornije na zračenje od čoveka. Međutim, postoje insekti kao što je voćna mušica,čija je otpornost na radijaciju još veća.
Ose iz porodice Brackonidae
Parazitski insekti iz ove porodice su veoma otporni na zračenje. Brzo se razmnožavaju, ali realnu teškoću može predstavljati činjenica da ovi insekti obično polažu jaja u telima drugih stvorenja.
Škorpije
Škorpije se smatraju za jedne od najkrupnijih paukolikih životinja. One su najstariji suvozemni zglavkari na Zemlji. U stanju su da izdrže dugo i jako ultraljubičasto zračenje i povećane doze radioaktivnog zračenja. Škorpije se mogu povratiti u život čak i nakon što se smrznu. Ta osobina bi im mogla pomoći npr. da prebrode ledenu nuklearnu zimu.
Ligule (Lingulyata)
Ligule pripadaju brahipodama. Brahiopode su rasprostranjene morske životinje, imaju dva kapka, i po tome liče na školjke, ali se po sklopu tela od njih znatno razlikuju. Ova morska stvorenja su se pojavila u kambriju. Preživela su mnoge prirodne katastrofe, uključujući i one zbog kojih su izumrli dinosaurusi. U nepovoljnim uslovima, mogu dugo i duboko da se ukopaju u morsko dno, što ih štiti od zračenja.
Uvek pod radioaktivnim zracima
Živi svet je od nastanka bio izložene različitim vrstama i dozama zračenja. Doze su na nekim mestima veće - mesta sa posebno radioaktivnim stenama, mesta na kojima iz zemlje izbija gas radon. Na Zemlji postoje biogeohemijske provincije kao što su: Brazil (Posas de Kaldas i Guarapari), Indija (Kerala i Tamil Nadu) i Iran (Ramsar), gde su izmerene doze zračenja i do 800 puta veće od prosečnih. Područja sa visokim prirodnim nivoom zračenja poznata su i u Francuskoj, Madagaskaru i Nigeriji. U Srbiji, na području Stare planine, postoji zatvoreni rudnik uranijuma, i tu je povišena prirodna radioaktivnost. |
Vinske (voćne) mušice
Vinska mušica je neugledni, sitni dvokrilni insekt, koji obično živi na trulećem voću, povrću i ostalim podlogama u kojima se odvijaju procesi alkoholnog vrenja. Hrani se živim ćelijama kvasca. U prirodnim populacijama telo joj je žućkasto do svetlosmeđe, a oči boje cigle. Duga je 3-5 mm. Za samo petnaestak dana, na sobnoj temperaturi, odvija se proces potpune metamorfoze, od jaja preko larve i lutke do odrasle jedinke. Ove mušice su izuzetno otporne na zračenja. Prednost ovih mušica je u tome što imaju veoma brz životni ciklus, a to znači da su u stanju da se brzo prilagode novim uslovima.
Fundulus heteroclitus
Fundulus heteroclitus je vrsta male i izuzetno brzo prilagodljive ribe koja živi u slanim vodama Atlantika, duž obale Amerike i Kanade. Mogu opstati i u zagađenim vodama. Spadaju u prve ribe koje su bile u svemiru. Tokom 1973. nekolika riba je, u okviru misije “Skajlab” poslato u akvarijumu od plastične kese. U odsustvu gravitacije, ribe su na početku pokazale neobično ponašanje u plivanju, međutim od 22. dana misije plivale su normalno. Pored odraslih jedinki, poslato jei 50 jaja u naprednoj fazi razvoja, a 48 ih je izleglo tokom leta. Izlegle ribe su plivale normalno.
Grej u sivert
Veličina doze koje izaziva oštećenja zavisi od toga da li je zaprimljena odjednom ili predstavlja zbir višestruko primljenih doza. Većina organa je sposobna da, do izvesne mere, regeneriše oštećenja od radijacije, pa bolje toleriše niz manjih doza nego ukupnu dozu primljenu odjednom.
Mere određivanja primljenih doza su: grej Gy (količina energije zračenja koja se apsorbuje po gramu tkiva) i sivert Sv - ekvivalentna doza, apsorbovana doza merena na osnovu različitih zračenja).
Posebnu opasnost po živi svet predstavljaju nuklearne nesreće (nuklearni incidenti), koje se najčešće dešavaju usled iznenadnih kvarova ili havarijskih oštećenja u nuklearnim elektranama. U većini slučajeva, nastaju pukotine na samom nuklearnom reaktoru, ali može doći i do pucanja rashladnih cevi u parogeneratorima ili do korozije cevi za paru koje povezuju parogenerator i turbinu. U sva tri slučaja, u okolnu sredinu dospevaju radioaktivna para i voda. |
Vodeni medvedi
Vodeni medvedi su mala grupa sićušnih beskičmenjka koji žive na kopnu, u slatkim vodama - mali broj u morima. Veličina tela se kreće od nekoliko mikrona do 1 mm. Telo im je crvoliko i zdepasto, pokriveno kutikulom i izdeljeno na 4 segmenta. Na svakom segmentu se nalazi po par ekstremiteta. Svaki ekstremitet se završava kandžicama. Ovi organizmi su u stanju da prežive temperature od 150°C i pritiske od nekoliko stotina atmosfera. Neverovatan je podatak da su uspeli da prežive 10 dana izloženosti u potpunom vakuumu i izuzetno intenzivnoj radijaciji u otvorenom svemiru.
Deinococcus radiodurans
Deinococcus radiodurans je ektremofilni mikroorganizam koji od skora nosi titulu najizdržljivijeg mikroorganizma. Naučnici je obično nazivaju konan-bakterija zbog snage koja je prva asocijacija na nju. Osim „standardnih“ osobina, poseduje veliku otpornost na pritisak, temperaturu i izuzetno kiselu sredinu. Dok je doza od 10 Gy dovoljna da ubije čoveka, a doza od 60Gy dovoljna da ubije sve ćelije u kulturi ešerihije koli, bakterija D. radiodurans je u stanju da izdrži dozu od čak 5.000 Gy, nimalo ne gubeći sposobnost preživljavanja, dok dozu od 15.000 Gy preživljava 37% bakterija u ozračenom uzorku.
Dr Ana Paunović
Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"
|
