В зависимости от состава, радиоактивное излучение подразделяют на альфа-, бета- и гамма-. По сравнению с гамма-лучами, бета-частицы обладают повышенным ионизирующим воздействием, но низкой проникающей способностью: около одного сантиметра при температуре 20 градусов Цельсия, тогда как пробег гамма-квантов достигает сотен метров. Помимо промышленного и научного оборудования, источниками гамма-излучения служат природные радиоизотопы и космические лучи. Доза такого излучения оценивается в 1–2 миллизиверта, а общий объем радиации только в США — 3,6 миллизиверта в год на человека. Эффекты «фонового» гамма-излучения на живые организмы изучены недостаточно.

Согласно концепции гормезиса, гамма-лучи низкой интенсивности (менее 100–300 миллизивертов) могут оказывать на экосистемы стимулирующее воздействие и в меньшей степени вызывать вредные мутации. Чтобы проверить это, специалисты из Сибирского федерального университета и других учреждений провели эксперименты на морских фотобактериях Photobacterium phosphoreum. Благодаря высокой чувствительности к токсинам и биолюминесценции эти прокариоты хорошо подходят для подобных оценок. В ходе работы бактерий обрабатывали цезием-137, частицы которого были получены из пойменных почв Енисея в районе горно-химического комбината «Росатома» в Железногорске.

Интенсивность биолюминесценции P. phosphoreum в зависимости от времени экспозиции и температуры / ©N.S. Kudryasheva et al., The Journal of Environmental Radioactivity, 2017

Авторы помещали пробирки с P. phosphoreum вокруг двух частиц радиоцезия на разное расстояние — от 1,5 до 39 сантиметров при пяти, десяти или 20 градусах Цельсия. Исходя из дистанции и радиоактивности нуклидов скорость облучения колебалась в пределах 0,2–137 миллигреев в час и 122–4100 миллигреев в час соответственно (для контрольного образца показатель составил около 0,1 миллигрея в час). Затем колонии сравнивали по интенсивности свечения, а также, на основании секвенирования 16S рибосомной РНК (рРНК), по изменениям генома. Анализ биолюминесценции показал, что токсический эффект нелинеен: независимо от скорости облучения свечение бактерий изменялось стохастически (случайно).

Поскольку влияние низких доз гамма-лучей не носило выраженный дозозависимый характер, ученые оценили связь биолюминесценции со временем экспозиции. Выяснилось, что во всех экспериментальных колониях показатель резко снижался спустя 20 часов обработки. Положительная корреляция была также обнаружена для температуры воздуха. Даже к моменту завершения эксперимента, через 100–175 часов, облучение менее значительно отражалось на фотобактериях при пяти и десяти градусах Цельсия. Однако при 20 градусах Цельсия биолюминесценция подавлялась линейно уже спустя сутки. Секвенирование 16S рРНК после 0,2 грея не выявило различий по сравнению с контрольным образцом.

Статья опубликована в The Journal of Environmental Radioactivity.