Глава 7
ИТОГИ ЭКОЛОГО-ГЕНЕТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ОТДАЛЕННЫХ ПОСЛЕДСТВИЙ ТОЦКОГО ЯДЕРНОГО ВЗРЫВА
Подводя самые первые итоги проведенного коллективного исследования эколого-генетических проблем возможных отдаленных последствий испытаний ядерного оружия на Тоцком полигоне в Оренбургской области в 1954 г., можно заключить, что в результате проделанной работы возникло значительно больше вопросов, чем было получено ответов. Это касается самых разных аспектов проблемы: от решения методических вопросов, связанных со сложнейшими задачами определения полученных населением и военными эквивалентных эффективных доз облучения, до задач экологической и медико-экологической реабилитации импактных территорий Оренбургской области вблизи Тоцкого полигона. Некоторые спорные моменты по-разному воспринимаются и трактуются разными исследователями в нашем творческом коллективе, однако мы исходим из того, что рассмотрение одних и тех же аспектов проблемы с разных позиций скорее достоинство, чем недостаток. Это позволяет получить некое подобие стерео-эффекта и рассматривать проблему значительно шире. С другой стороны нам представляется, что такая "широкая" позиция на первом этапе исследований значительно конструктивнее, чем "зашоренный" и изолированный взгляд на вещи узкого специалиста. Поэтому при обсуждении результатов общей работы мы попытаемся сохранять авторские позиции без искажений и натяжек, но также оставляем за собой право иметь собственное суждение о той или иной стороне проблемы.
По справедливому мнению Н.М. Любашевского с самого начала исследование проблемы отдаленных последствий Тоцкого ядерного взрыва имело хорошо выраженный антропоцентрический характер, однако проведение радиоэкологического, экотоксикологического, цитогенетического и феногенетического анализа природных модельных объектов, характеризующих естественные наземные и водные экосистемы, в некоторой степени исправляет это положение. Нет никаких сомнений, что анализ экологической обстановки должен быть основан на широком охвате ключевых биологических и биогеохимических объектов, которые не только дадут реальное представление о путях миграции, аккумуляции и перераспределения в экосистемах радионуклидов, тяжелых металлов и других поллютантов, но и позволят оценить характер и направление негативных реакций тех или иных компонентов экосистемы, выявить степень их толерантности и уже на этой основе получить возможность обоснованного прогноза как ближайших, так и отдаленных негативных последствий для человека, включая медико-экологические аспекты проблемы.
В настоящее время имеются основания считать, что значительная часть достоверной информации о начальных этапах поражения человека и биоты во время и после Тоцкого ядерного взрыва необратимо утеряна. Однако нам представляется, что в определенной мере ее может восполнить опора на обширные данные радиобиологии, официальные регламентирующие документы России и международных организаций (НКДАР, НКЭАР ООН, БЭИР, NRPB, ICRP, UNSCEAR и др.), а также сравнение с аналогами, главными из которых являются последствия атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки. Широко следует привлекать и данные, полученные на популяциях индикаторных видов мелких млекопитающих из природной среды, так как во всем мире они являются наиболее адекватными объектами для экотоксикологического моделирования и экстраполяции полученных эффектов на человека (Рекомендации МКРЗ 90, 1994; Глазко и др., 1996 и др.).
Следует подчеркнуть, что в классической радиобиологии и отражающих основные ее положения рекомендациях международных организаций имеются три важнейших утверждения.
Во-первых, указывается на существование двух основных групп эффектов облучения: детерминированных и стохастических (Рекомендации МКРЗ 90, 1994). Напомним, что детерминированные (причинно обусловленные предшествующими событиями ) эффекты у человека, представляют собой результаты общего или локального облучения ткани, когда степень тяжести наблюдаемого эффекта зависит от дозы, а гибель клеток, вызванная этим облучением, не может быть скомпенсирована размножением жизнеспособных клеток. Это, как правило, эффекты, связанные с серьезным облучением. Например, при кратковременном облучении пороги детерминированных эффектов для разных органов человека колеблются от 0,15 Зв до 6 Зв. Утверждается, что порог детерминированных эффектов - это порог появления клинических эффектов (Кеирим-Маркус, 1994). Стохастические эффекты обусловлены результатом изменений нормальных клеток, возникающих в итоге ионизирующего облучения обычно при сравнительно малых дозах. По рекомендации МКРЗ принято выделять два вида стохастических эффектов: а) изменения в соматических клетках, которые могут приводить к возникновению рака после некоторого латентного периода; б) изменения в герминальных клетках, которые могут привести к наследуемым нарушениям у потомства облученных лиц. Прямые генетические данные по облучению человека и оценка радиационно-индуцированных стохастических наследуемых эффектов в популяции людей по понятным причинам крайне ограничены. Большие материалы имеются лишь по исследованию потомков японцев, перенесших атомные бомбардировки, но и они, как отмечает МКРЗ, доступны лишь в виде верхних границ оценки риска. По этой причине подавляющее число исследований в этой области делается на модельных видах млекопитающих (приматах, линейных мышах и др.). В настоящее время стохастический эффект облучения в отношении возникновения у человека наследуемых нарушений (генетических повреждений) на основе данных о японских когортах облученных людей чаще всего не подтверждается (Рекомендации МКРЗ 60, 61; Sankaranarayanan, 1995).
Во-вторых, принято считать, что имеется прямая пропорциональность радиационной дозы и эффекта (некоторые модификации этой зависимости - линейно-квадратичная модель и др. - вполне вписываются в обсуждаемые закономерности).
В-третьих, утверждается, что сокращение продолжительности жизни при облучении представляет собой результат роста числа злокачественных новообразований (нет опухоли - нет сокращения продолжительности жизни).
По мнению Н.М. Любашевского в последние годы все три эти положения активно обсуждаются и даже частично опровергаются. Так, во-первых, появляется все больше публикаций о росте радиационно-индуцируемых наследуемых нарушений в радиационно загрязненных районах (Виндскейл, ЧАЭС, ВУРС, долина р.Теча). Сюда же относятся и рассматриваемые данные по ситуации в зоне влияния Тоцкого ядерного взрыва. Во-вторых, имеется значительная серия данных (см. например, материалы Е.Б. Бурлаковой, а также других исследователей) о наличии двух пиков эффективности поглощенных доз ионизирующего излучения. Эффекты в области малых доз (единицы-десятки сЗв) могут быть равны эффектам доз, измеряемых в Зв. Эта точка зрения также должна быть принята во внимание при обсуждении Тоцкой проблемы, так как она может объяснить ряд наблюдаемых сдвигов в здоровье населения и военных из ПОР. В-третьих, многочисленные донозологические сдвиги в состоянии здоровья, повышение заболеваемости и даже появление новых форм болезней не может не сопровождаться снижением общей продолжительности жизни. Это явление тоже имеет место в районе Тоцкого полигона (преимущественно в Сорочинском районе). В этой связи думается, что еще многие позиции регламентирующих международных организаций относительно радиобиологической безопасности человека могут быть неоднократно пересмотрены и дополнены, а все новые данные, поступающие из неблагополучных в радиационном отношении мест (в том числе и из окрестностей Тоцкого полигона) будут способствовать их уточнению. Это касается , в первую очередь, хронического воздействия облучения населения в малых дозах и поиска отдаленных последствий Тоцкого взрыва в виде наследственных нарушений у прямых потомков очевидцев взрыва. Таким образом, эколого-генетический анализ отдаленных последствий Тоцкого взрыва в настоящее время является в значительной степени актуальной задачей из самых разных соображений. Во многом это обусловлено тем, что в жизнь входит уже второе поколение потомков людей, пострадавших от взрыва, и вновь сталкивается с нерешенной Тоцкой проблемой. С другой стороны, срок человеческой жизни ограничен и многие очевидцы, пострадавшие от последствий взрыва, так и не дождутся признания их прав на реабилитацию и возможную государственную компенсацию, а их невольный личный "опыт" перенесения атомной бомбардировки не будет востребован отечественными и иностранными специалистами, изучающими эту проблему в мире.
Наиболее близкими аналогами Тоцкого ядерного взрыва следует, конечно, считать атомную бомбардировку Хиросимы и Нагасаки, где, однако, мощность взрывов в тротиловом эквиваленте была почти наполовину меньше, чем на Тоцком полигоне. Несколько специфичны материалы по полигонам многоразового испытания ядерного оружия, которые более созвучны данным из районов радиационных аварий и катастроф, так как в обоих случаях общим фактором является высокое радиоактивное загрязнение среды.
При оценке уровней загрязненности исследуемой территории в зоне влияния Тоцкого полигона необходимо учитывать значительное время, прошедшее с момента загрязнения. За прошедшие 43 года процессы биологической и геохимической миграции радиоактивных изотопов привели к существенной мозаичности полей загрязнения. Сегодня, как показывает опыт наших радиоэкологических исследований, мы имеем дело с практически "очищенной" территорией и с участками возможных высоких концентраций, локализованных в зонах биохимических и биогеоценотических барьеров. Это значит, что окончательное заключение о степени радиационной загрязненности территории Тоцкого радиационной следа можно сделать лишь после подробной радиационной съемки местности.
В итоге радиоэкологических исследований А.В.Трапезниковым, П.И.Юшковым, М.Я.Чеботиной и их коллегами важнейшего компонента среды - водных экосистем, способствующих выносу и аккумуляции радионуклидов, показано, что содержание 90Sr, 137Cs и 3H в воде обследованных участков рек и прудов бассейна р. Самары в Оренбургской области на несколько порядков величин ниже предельного уровня, определяемого для этих радионуклидов нормами радиационной безопасности. При этом содержание 90Sr и 137Cs в донных отложениях обследованных участков рек и прудов Оренбургской области в основном определяется глобальными выпадениями радионуклидов и последствиями Чернобыльской аварии. Однако, как уже отмечалось выше, не исключены находки локальных загрязнений водоемов (например, в эпицентральной зоне, где в пойменном лесу нами было отловлено несколько животных, имеющих повышенный уровень бета-активности костной ткани), что требует дальнейшего анализа в этом направлении. Показано, что ряд видов водных растений (в частности, кладофора) может быть в местных условиях использован в качестве биоиндикаторов радиоактивного загрязнения рек и прудов. Примечательно, что в речной воде в зоне ТРАС обнаружено превышающее ПДК содержание Cr, Ni, Zn и Mn, однако отмечено отсутствие в воде хлорорганических и фосфосодержащих пестицидов, а также синтетических пиретроидов и симм-триазинов (Трапезников и др., 1996). Для сравнения в дальнейшем необходимо проведение широкомасштабных радиоэкологических исследований рек и прудов в других частях Оренбургской области и бассейна р. Урал в особенности.
Сходная картина получена и при радиоэкологическом обследовании наземных экосистем, опираясь на анализ почвы и растительности. При этом в основу полевых почвенных исследований был положен ландшафтный подход, позволяющий вычленить почвы в максимальной степени аккумулирующие радионуклиды, когда изучаются геохимически сопряженные ряды почв (почвенные катены). В итоге исследований И.В.Молчановой с коллегами (1996) было установлено, что максимальная концентрация 137Cs (до 100 Бк/кг) приурочена к верхнему 0-10 см слою (причем, на глубине 30-40 см концентрация радионуклида находится обычно на пределе чувствительности метода обнаружения). Показано, что в пределах одной катены (геохимически сопряженного ландшафта) содержание 137Cs закономерно возрастает от элювиальных к аккумулятивным ландшафтам. Концентрация радиоцезия в растениях на обследованных участках невысока: во всех обследованных участках на долю растений приходится не более 1 % суммарного запаса радионуклидов в почвенно-растительном покрове. Плотность загрязнения 137Cs участков почвенно-растительного покрова вблизи всех охваченных обследованием населенных пунктов в 1,5 - 3 раза превышает глобальный уровень для 50-60° с.ш. Вклад в такое загрязнение почвенно-растительного покрова могли внести, наряду с Тоцким ядерным взрывом, ядерно-энергетические объекты и промышленные предприятия сопредельных территорий, а также Чернобыльская радиоэкологическая катастрофа. Почвы района исследований вдоль ТРАС отличаются очень низким (до 10 Бк/кг) содержанием 90Sr. В целинных черноземах до 70% 90Sr аккумулируется в 0-10 см слое почвенного профиля; в аллювиальных пойменных почвах радиостронций распределяется более равномерно. Плотность загрязнения 90Sr изученных почв в районе Тоцкого радиоактивного следа составляет 1,7 кБк/м2.
Важным моментом является обнаружение в зоне влияния Тоцкого ядерного взрыва изотопов плутония. Концентрация изотопов Pu в поверхностном, дерновом слое почв варьирует в пределах 4,1-82,6 Бк/кг, а соответствующие значения плотности загрязнения этого слоя изменяются от 42 до 5284 Бк/м2. Следует подчеркнуть, что согласно полученным И.В. Молчановой и ее коллегами (1996) рекогносцировочным данным содержание Pu в почвенно-растительном покрове обследованной территории Оренбургской области в 1,5-5 раз превышает уровень глобальных выпадений и укладывается в предел значений, отмеченных для населенных пунктов, расположенных на расстоянии 3-500 км от аварийной зоны ЧАЭС, в некоторых случаях превышая и эти величины.
Таким образом, радиоэкологическая обстановка в зоне потенциального влияния Тоцких испытаний ядерного оружия в настоящее время не представляется угрожающей. Отмечаются лишь следовые эффекты, причем строгой связи загрязнения радионуклидами с удалением от места взрыва, как и ожидалось, установить не удается. Радиоэкологическую опасность, связанную с Тоцким взрывом, могут представлять лишь локальные очаги загрязнений, выявление которых в эпицентральной зоне представляется нам весьма вероятным. С этим согласуется устойчивое обнаружение несколько повышенного уровня радиоцезия вблизи эпицентральной зоны (рис.2). Некоторую потенциальную опасность представляет обнаруженный вблизи Тоцкого полигона плутоний, хотя известно, что поступление его в организм через ЖКТ весьма ограничено, а вероятность попадания ингаляционным путем в легкие сельскохозяйственных животных и человека, где он наиболее опасен, будучи альфа-излучателем, у этого элемента, по-видимому, сравнительно невысока. Ввиду того, что плутоний как поллютант наряду с радиоактивностью обладает и опасными токсическими свойствами, необходимо в дальнейшем оконтурить зону его повышенной плотности на импактной территории. По мнению И.В.Молчановой для репрезентативной полноценной характеристики и прогноза радиационной обстановки, вызванной плутонием, на выбранной территории следует в дальнейшем провести углубленные исследования, насытив реперные участки точками отбора проб, проведя их отбор на большую глубину.
Наибольшее радиационное воздействие за счет загрязнения радионуклидами по оси ТРАС наблюдалось в первые десять лет после взрыва. В настоящее время, как это уже подчеркивалось выше, можно полагать, что фактор радиационного воздействия не является угрожающим. По данным медико-экологических и санитарно-гигиенических исследований импактные районы Оренбургской области вблизи Тоцкого полигона являются слабо загрязенными основными химическими поллютантами. Лишь в речной воде в районах ТРАС, как уже отмечалось ранее, превышены ПДК по таким элементам как Zn, Mn, Ni и Cr. Несколько повышенная концентрация Zn была отмечена нами в печени у домовой мыши из окрестностей с.Пушкинское. Все это говорит о том, что несмотря на общую сравнительно благоприятную в отношении химического загрязнения обстановку в зоне потенциального влияния Тоцкого ядерного взрыва в настоящее время здесь имеется сложное сочетание остаточного радиоактивного загрязнения с ограниченным локальным загрязением отдельных территорий техногенными поллютантами. Все это затрудняет четкое вычленение действия того или иного негативного фактора в чистом виде. Однако несомненно то, что серьезного загрязнения импактной территории здесь не наблюдается. В восточных районах Оренбургской области уровень техногенного загрязнения среды существенно превышает таковой вблизи Тоцкого полигона (Боев, Воляник, 1995).
Медицинские материалы, приведенные в данной книге В.М. Боевым и его коллегами (см. Гл.6), убедительно доказали факт многолетнего локального повышения уровня неонкологической и онкологической заболеваемости населения из прилегающих к Тоцкому полигону районов (в первую очередь Сорочинского). Эти данные послужили основой для поиска действующего негативного экологического фактора. Однако, как было показано выше, экологическая обстановка в отношении традиционно определяемых техногенных поллютантов и радионуклидов на большей части изучаемой территории изучаемого региона близка к норме. Поэтому возможны два объяснения: либо мы не обнаружили какой-то негативный фактор или их сочетание, которые отрицательно влияют на здоровье населения, либо, что наиболее вероятно, повышение заболеваемости взрослого и, в особенности, детского населения интегрально отражает отдаленные негативные эколого-генетические последствия Тоцкого взрыва.
Анализ материалов, приведенных в книге, в основном склоняет к принятию второго предположения в качестве рабочей гипотезы. Речь в этом случае идет о стохастических радиационно-индуцированных эффектах:
а) о спонтанных соматических нарушениях, проявляющихся в увеличении частот нестабильных хромосомных аберраций и индуцированных раковых заболеваний;
б) о наследуемых генетических нарушениях, передающихся через герминативные клетки, и врожденных аномалиях развития.
Наследуемые нарушения, то есть патологические состояния (признаков), возникающие как следствие генной мутации или хромосомной аберрации, передаваемой от одного поколения последующему, принято по рекомендации МКРЗ подразделять на три группы: менделевские (генные, подчиняющиеся законам Менделя: аутосомные доминантные, аутосомные рецессивные и сцепленные с полом); хромосомные (число, структура хромосом); многофакторные (сочетание генетических и внешних факторов: врожденные уродства, т,е. присутствующие при рождении и уродства во взрослом состоянии). Хорошо понятно, что последняя группа нарушений, как правило, должна иметь эпигенетическую природу (Васильев и др., 1986; Васильев и др., 1996). Для врожденных уродств в популяции человека был принят естественный уровень в 6,0 %, а другие многофакторные нарушения (уродства) могут встречаться с общей частотой до 65 % , где учитывается полное число нарушений на 100 человек (подразумевается, что у одного человека может быть несколько подобных аномалий).
В этой связи нами в качестве экотоксикологической модели для изучения вероятных отдаленных эколого-генетических последствий взрыва, как это уже отмечалось, были взяты популяции индикаторных видов: синантропной домовой мыши и диких видов (рыжая полевка, восточноевропейская полевка), обитающих в зоне потенциального влияния Тоцкого ядерного взрыва и за его пределами.
В первую очередь проявление стохастических эффектов анализировали методами цитогенетики. По данным Э.А. Гилевой у двух видов грызунов, обитающих в районе Тоцкого полигона (вблизи поселков Кристалка и Старобогдановка и на их территории), была обнаружена повышенная частота хромосомных нарушений. У синантропных домовых мышей контрольный уровень оказался превышен примерно в 1,7-2 раза, а у обитателя агроландшафтов и целинных степей - восточноевропейской полевки - в 8-15 раз. В популяции домовых мышей из старобогдановской популяции, расположенной на осевой части предполагаемого Тоцкого радиационного следа, в значительном числе обнаружены хромосомные маркеры радиационного поражения генома. В то же время в популяции восточноевропейской полевки из окрестностей Кристалки обнаружены наследуемые изменения генома, которые, по-видимому, могут свидетельствовать о воздействии мутагенных факторов на предшествующие поколения грызунов. Несколько выше уровень хромосомных аберраций хромосомного типа у обоих видов в окрестностях Старобогдановски, то есть на осевой части следа.
Э.А. Гилева, экстраполируя полученные данные на популяцию человека, приходит к важному заключению о том, что население обоих обследованных поселков из района Тоцкого полигона подвергается повышенной генетической опасности, которая, по крайней мере частично, связана с воздействием ионизирующей радиации как в прошлом,так, возможно, и в настоящее время.
Известно, что генетические эффекты облучения с течением времени аккумулируются, и некоторые мутации, возникающие сначала как единичные, постепенно распространяются в популяциях. Мутация, вызывающая появление самок XY у восточноевропейской полевки, должна рассматриваться как индикатор, свидетельствующий о наличии других наследуемых изменений генома. Некоторые из этих изменений с достаточно высокой вероятностью могли привести к формированию систем нестабильности генома, которые поддерживают на высоком уровне частоту хромосомных нарушений и повышают вероятность злокачественных новообразований. Система наследуемой генетической нестабильности существует, по-видимому, у обыкновенной полевки (вида-двойника восточноевропейской полевки) на территории, прилегающей к Восточно-Уральскому радиоактивному следу (север Челябинской области). Появление подобной системы в районе Тоцкого полигона представляется вполне вероятным. Аналогичные процессы скорее всего происходят и в популяциях человека, приводя к повышению онкозаболеваемости, обнаруженному медиками. В будущем в связи с аккумуляцией генетических эффектов за период после ядерного взрыва необходимо оценить накопленные за это время дозы радиации как для грызунов, так и для человека.
На основе проведенных рекогносцировочных исследований представляется необходимым территориальное расширение цитогенетического и эколого-генетического мониторинга на западе Оренбургской области. На примере Кристалки видно, что поселок, расположенный вне первоначальных пределов радиоактивного следа, в настоящее время может находиться в зоне увеличенного генетического риска. Требуются дальнейшие исследования для однозначной идентификации природы мутагенных факторов в районе Тоцкого полигона. Такими предполагаемыми факторами могут быть по мнению Э.А. Гилевой наследуемая генетическая нестабильность (Гилева и др., 1996), вызванная длительным хроническим облучением в малых дозах после ядерного взрыва, а также загрязнение территории плутонием-239,240 и бериллием-7.
Другой аспект работы касался изучения встречаемости крупных уродств и мелких аберраций (неметрических вариаций или фенов) в строении черепа модельного вида-радиофора - рыжей полевки, обитающего на контрольной и импактных территориях в зоне ТРАС. В этом случае стохастические эффекты, обусловленные проявлением наследственных нарушений многофакторного типа: врожденных аномалий скелета и уродств, формирующихся в постнатальном периоде онтогенеза, являются отражением нарушений нормального протекания морфогенеза на популяционном уровне, которые изначально были индуцированы ядерным взрывом и последующим хроническим облучением популяции в малых дозах.
Рассмотрим этот аспект более подробно. Хорошо известно, что основной мишенью при возникновении наследственных нарушений, которые длительное время сохраняются в популяции, является молекула ДНК. Однако репаративные процессы в клетках после облучения идут весьма интенсивно и при малых дозах или низкой ЛПЭ они способны восстанавливать нарушения генома. В противном случае поврежденные клетки бракуются иммунным контролем, который при малых дозах облучения практически не подавляется (Киерим-Маркус, 1994). Однако генные повреждения в герминативных клетках не всегда приводят к выраженному морфогенетическому эффекту. В подавляющем числе случаев, как хорошо известно, они аккумулируются в виде рецессивных нарушений или элиминируются (презиготический и зиготический отбор).
По словам ведущего специалиста в области генетики развития млекопитающих Б.В.Конюхова, "фенотип многоклеточного организма рассматривается сейчас не как мозаика признаков, контролируемых отдельными генами, а как общий продукт взаимодействия многих тысяч генов в онтогенезе. Следовательно, генотип развивающегося организма представляет собой эпигенетическую систему, или, как назвал его Уоддингтон, эпигенотип" (Конюхов, 1986,стр.264). Хорошо известно, что не сами гены взаимодействуют друг с другом, а их продукты (Конюхов,1986). Эти "надгенетические" взаимодействия продуктов работы генов, собственно, и называются эпигенетическими. Эпигенетические взаимодействия и обеспечивают весь сложнейший процесс самосборки организма, т.е. развитие с новообразованием или эпигенез. Врожденные аномалии поэтому имеют достаточно сложную наследственную природу, а их проявление в фенотипе опосредовано эпигенетической системой и не сводится к отношению ген - признак. То же самое можно сказать и о других аберрациях развития.
Эпигенетическая система в антенатальный период апробирует в ходе морфогенеза оставшуюся часть радиационно-индуцированных наследственных повреждений. Большая часть таких нарушений бракуется на разных этапах морфогенеза в виде леталей (у грызунов существует механизм резорбции эмбрионов). Подавляющая масса родившихся уродов погибает на самых ранних этапах постнатального онтогенеза, а те, которые доживают до репродуктивного возраста и могут продолжить наследственную эстафету, редко выигрывают конкуренцию с полноценными особями. Возникает законный вопрос как вообще могут индуцированные нарушения генома как новшества в виде врожденных уродств возникать, наследоваться и проявляться в фенотипе, а не выбраковываться на разных предшествующих этапах? Напрашивается и ответ, который состоит в том, что это крайне редкое компромиссное явление и без селективного преимущества или сцепленности с приоритетными в селективном отношении свойствами и признаками само по себе мало перспективно и быстро исчезнет в естественной популяции. Становление врожденной аномалии обусловлено, таким образом, длительным селективным процессом и отладкой эпигенетического канала развития или, по терминологии К.Уоддингтона, - креода.
Проведенный нами феногенетический и морфологический анализ выявил необычно высокую для уральских популяций рыжей полевки концентрацию крупных врожденных аберраций, имеющих явно выраженную мутационную и /или тератогенную природу, а также менее значительные феногенетические нарушения нормального хода индивидуального развития в популяциях индикаторного вида, обитающих в осевой части ТРАС. Возможное исходное влияние ТРАС на формирование аномалий развития косвенно подтверждается достоверно более высоким содержанием бета-активных веществ в зольных остатках костно-мышечной ткани у грызунов-радиофоров в импактных популяциях по сравнению с контрольной. Это, по-видимому, отражает следовой эффект, оставшийся от прохождения радиоактивного облака, хотя в настоящее время уровень радиоактивного загрязнения приближен к допустимым нормам.
Анализ ценотических и популяционо-экологических признаков мелких млекопитающих в ключевых участках Оренбургской области, характеризующих общее обилие, кривые доминирования, соотношение видов разных трофических уровней, возрастную и размерную структуру, репродуктивную активность и др., косвенно указывает на то, что среда обитания для мелких млекопитающих из импактных популяций является менее благоприятной, чем среда обитания на контрольном участке и в окр. с.Тоцкое. Для популяций импактных участков характерны черты, присущие популяциям мелких млекопитающих, которые обитают в экстремальных условиях существования.
Однако качественный спектр обнаруженных уникальных крупных аберраций в контрольной выборке не меньше, чем в импактных, расположенных вдоль Тоцкого радиоактивного следа, что указывает на возможное влияние последствий испытаний ядерного оружия не только на узкую полосу территории вдоль следа, но и на более широкую прилегающую зону.
В тоцкой популяции, первой испытавшей на себе прямое воздействие атомного взрыва, обнаружены типичные аберрации в строении неба, маркирующие замедление процесса оссификации, которые характерны и для популяций красной полевки в зоне Восточно-Уральского радиоактивного следа в Свердловской области. Выявлено достоверное нарастание частоты этого типа аберраций в тоцкой популяции от 1982 к 1994 и 1996 году. В 1997 году в популяции рыжей полевки, населяющей леса эпицентральной зоны, обнаружено 60% особей имеющих эту аномалию развития. Это почти на порядок больше, чем в популяциях рыжей полевки, расположенных за пределами влияния Тоцкого взрыва (окр.станции Платовка, окр. с. Богатое, окр. г.Кувандык и др.).
Существенно более высокий показатель фенетической уникальности импактных популяций (кинзельская, старобогдановская) по сравнению с контрольной в сочетании с явлением непропорционально большой феногенетической дифференциации, обнаруженной между кинзельской и контрольной популяциями по отношению к их взаимной пространственной удаленности, а также резкое снижение показателя фенетического разнообразия в обеих импактных популяциях при одновременном увеличении доли редких фенов, указывают на связь этих явлений с исходным воздействием ионизирующего излучения в результате испытания ядерного оружия на Тоцком полигоне и дальнейшим радиоактивным загрязнением территории.
Таким образом, фенетический мониторинг популяций индикаторных видов-радиофоров оказывается весьма перспективным направлением среди уже апробированных методов биомониторинга, которые позволяют проводить биотестирование состояния популяций и экосистем в целом (Захаров, Кларк, 1993). Очень важно подчеркнуть, что фенетический метод допускает косвенную генетическую интерпретацию,обнаруживаемых нарушений морфогенеза, что дает возможность получения экспресс-оценки эпигенетических и генетических нарушений в импактных популяциях по сравнению с контрольными.
В итоге проведенного предварительного исследования можно заключить, что на популяционном уровне в угрожаемых районах Оренбургской области (Красногвардейском и Тоцком) обнаружены признаки отдаленных эколого-генетических последствий, которые по всей вероятности связаны с испытаниями ядерного оружия на Тоцком полигоне.
Если с большой осторожностью экстраполировать все эти данные на человека, то можно прийти к следующим заключениям. Выявленные на модельных видах млекопитающих феногенетические уклонения в зоне, затронутой Тоцким ядерным взрывом, позволяют предполагать, что длительное проживание людей даже при сравнительно низких уровнях загрязнения радионуклидами может приводить к накоплению генетически обусловленных мелких морфологических уродств и аберраций морфогенеза и увеличению их числа в последующих поколениях. При этом отсутствие сильного пресса естественного отбора в человеческой популяции (по известным причинам) в отличие от популяции модельного вида-радиофора (Ильенко, Крапивко, 1993), где это давление велико, не приведет у человека к приспособительным генетическим изменениям в сторону возрастания радиорезистентности. Полученные материалы позволяют также обоснованно предполагать, что в районах, подверженных длительному влиянию облучения в малых дозах, могут быть обнаружены их отдаленные последствия, проявляющиеся в нарушении процессов индивидуального развития не только у модельных индикаторных видов млекопитающих, но и у человека, выражаясь в наследственном снижении общей сопротивляемости к болезням, повышении уровня общей заболеваемости людей и числа врожденных морфологических уродств в импактных районах. Это согласуется с точкой зрения Э.А. Гилевой, которая предполагает становление в импактной зоне системы наследуемой нестабильности генома.
Серьезным подтверждением сделанному прогнозу является современное состояние здоровья детского населения в импактных районах Оренбургской области. Напомним, что по данным, приведенным В.М.Боевым и его коллегами, по всем нозологическим формам идет рост заболеваемости новорожденных: увеличение врожденных аномалий в 1,6 раза, врожденных пневмоний в 2,3 раза, внутриматочной гипоксии и асфиксии в родах в 2,9 раза. В структуре младенческой смертности врожденные аномалии составляют 22,1%. Авторами отмечается достаточно высокий уровень общей смертности населения, который превышает таковой у сельского населения Оренбургской области и РФ. В то же время проявляется четкая тенденция к росту показателя смертности населения района от новообразований. За период с 1960 по 1994 гг. этот показатель возрос в 2,3 раза (темп прироста составил 129.2 %). Причем, уровень смертности населения исследуемого района от новообразований выше, чем у сельского населения в целом по всей Оренбургской области.
Важно подчеркнуть, что недавние цитогенетические исследования населения импактных районов, проведенные А.Г.Корнеевым и его коллегами, выявили повышение частоты обменов хромосомного типа у лиц, проживающих в эпицентральной зоне Тоцкого взрыва, по сравнению с контролем. В детской подгруппе обследуемых лиц были найдены достоверные различия по числу кольцевых хромосом, являющихся нестабильными хромосомными аберрациями. Уровень таких аберраций в детской подгруппе, то есть у внуков очевидцев взрыва, почти в 3 раза выше, чем у родительского поколения и у поколения "очевидцев" взрыва. Автор связывает это с возможным "свежим" радиационным воздействием, но уровни радиационного загрязнения в настоящее время в эпицентральной зоне, как правило, пренебрежимо малы, а эффект должен прослеживаться и в более старших возрастных группах. Поэтому полученные цитогенетические данные скорее отражают стохастические эффекты радиационно-индуцированной наследуемой нестабильности генома, проявляющиеся у внуков. Это также согласуется с данными многих исследователей, изучавших явление нестабильности генома (Герасимова и др., 1984; Woodruff, Thompson, 1982). С нашей точки зрения эти материалы тоже хорошо согласуются с гипотезой Э.А. Гилевой о становлении в импактной зоне системы наследуемой нестабильности генома, а также с обнаруженным нами увеличением частоты врожденных аномалий черепа у модельного индикаторного вида грызунов в импактных популяциях. Безусловно, требуется значительно более глубокий анализ проблемы для того, чтобы попытаться строго обосновать это утверждение. Тем не менее становится ясно, что сделанный нами эколого-генетический прогноз начинает подтверждаться и в человеческой популяции.
В этой связи важно отметить, что ранее исследователи полагали, что Тоцкий ядерный взрыв в малой степени затронул местное население. Считалось, что полученные дозы внешнего облучения были сравнительно невелики, а, следовательно, не могли существенно повлиять на здоровье жителей прилегающих районов. Однако проведенная по нашей просьбе А.А. Романюхой и Е.Г. Игнатьевым ретроспективная ЭПР дозиметрия на эмали зубов очевидцев Тоцкого взрыва выявила значительно более высокие величины поглощенных доз, чем это полагали ранее (Катков и др., 1996). Доза внутреннего облучения при этом была сравнительно невелика и не превышала по данным Н.М. Любашевского 10 % от общей дозы (максимальное значение общей поглощенной дозы у одного из очевидцев составило 3 Гр). Эти факты требуют более серьезно отнестись к вероятности возникновения наследуемой нестабильности генома у потомков очевидцев взрыва и приводят к необходимости продолжения исследований в этой области.
В качестве самых ближайших перспектив дальнейших исследовательских работ представляется необходимым:
а) провести детальную радиационную съемку местности, включая анализ содержания в почве плутония, цезия, стронция и бериллия, с целью выявления возможных очагов локального загрязнения местности в наземных и водных экосистемах;
б) организовать систему эколого-генетического мониторинга, основанного на цитогенетическом и феногенетическом анализе популяций индикаторных модельных видов мелких млекопитающих в зоне потенциального влияния Тоцкого ядерного взрыва, для индикации и прогнозирования его отдаленных последствий;
в) по данным ретроспективной ЭПР дозиметрии на эмали зубов очевидцев Тоцкого взрыва реконструировать карту распределения поглощенных доз для местного населения и оконтурить наиболее пострадавшие районы;
г) расширить медико-экологические исследования населения в эпицентральной зоне и импактных районах вдоль Тоцкого радиоактивного следа с целью выявления отдаленных радиационно-индуцированных стохастических эффектов, включая цитогенетический и иммунологический мониторинг населения;
д) создать государственный регистр лиц, пострадавших от Тоцкого взрыва, для проведения научно обоснованных реабилитационных мероприятий и решения вопроса о возможной государственной компенсации аналогично тому, как это сделано для лиц, перенесших атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки и аварию на ЧАЭС.
В итоге проведенного эколого-генетического анализа отдаленных последствий Тоцких испытаний ядерного оружия в 1954 г. в Оренбургской области следует заключить, что обнаруженные факты позволяют прогнозировать некоторое увеличение заболеваемости населения и детской смертности в ближайшие годы как следствие отдаленных радиационно-индуцированных стохастических эффектов. В этой связи авторы книги надеются на то, что этот неутешительный вывод привлечет внимание научной общественности, Администрации области и Правительства РФ к безотлагательному дальнейшему изучению Тоцкой проблемы и обеспечению реабилитационных мероприятий по оздоровлению местного населения.