Июл 6 2012
Как действует лунный грунт на живых организмов
Посещения Луны дали не только совершенно новые сведения о ней, но и поставили ряд вопросов. Всего на Землю было доставлено около 400 кг лунного грунта, его называют реголитом. Это слой на поверхности Луны, состоящий из обломков и пыли, возникших в результате дробления при падении метеоритов, перемешивания и спекания лунных пород. Среди пород, доставленных на Землю, были вулканические (лавы, по составу очень похожие на земные базальты).
Условия образования лунного грунта существенно отличались от земных: на луне нет атмосферы и гидросферы, там намного выше космическое жесткое гамма-излучение, большие перепады температур.
Вот такой первый внеземной материал стали изучать геологи, геохимики, химики, физики, биологи. Последним особенно не терпелось узнать, есть ли в лунном грунте микроорганизмы или простейшие частицы биологического происхождения. Но, увы, нет — этот вердикт был вынесен и советскими и американскими исследователями.
Встал и другой вопрос:
Как действует лунный грунт на живое?
Для начала исследования проводили на культуре тканей — клетках, выращенных вне организма. Далее оценивали, как действует на мышей воздух, пропущенный через слой лунного грунта. Потом лабораторным животным вводили физиологический раствор, настоянный на лунном грунте. Его действие изучали на микроорганизмах и грибах, на плоских червях, креветках, устрицах, рыбах, куропатках. Однако все эти опыты не дали окончательного ответа на вопрос: обладает ли лунный грунт каким-то особым действием на живое по сравнению с его земными аналогами, то есть породами, близкими по химическому строению и размерам частиц? А ответ на такой вопрос, безусловно, нужен, ведь человек планирует всестороннее освоение лунной поверхности; в недалеком будущем там собираются разместить лунные станции, где люди будут жить и вести исследования. Первые же астронавты, посетившие Луну, несмотря на всевозможные предостережения (они выходили из корабля в автономных космических костюмах, возвращаясь на борт, удаляли пыль с их поверхности пылесосами) все же ощутили отрицательное воздействие лунной пыли, занесенной в рабочий отсек. Она раздражала органы дыхания, астронавты чихали, а один из них вообще не снимал скафандр после возвращения в корабль, чтобы не контактировать с пылью.
Земляне, вдыхающие во время работы промышленную пыль, как известно, нередко страдают профессиональными заболеваниями легких — пневмокониозами. Среди них самое тяжелое — силикоз: когда в легкие попадают частички кварца (БЮг). Что же при этом происходит в организме?
Главные рабочие элементы легких — альвеолы (гроздевидные образования, в которых происходит газообмен), на их поверхности есть специальные клетки — макрофаги, захватывающие и переваривающие чужеродные частицы. Но если они оказываются «несъедобными», разрушают макрофаги, то последние не справляются со своими обязанностями и не очищают дыхательную поверхность. Начинаются болезненные изменения в легких, появляются очаги воспаления, разрастается соединительная ткань, повышается содержание липидов.
Для исследования действия лунного грунта мы выбрали модель изучения пневмокониозов. В первой серии опытов лабораторным животным (белым крысам) через трахею вводили лунную пыль, доставленную автоматической станцией «Луна-16» из Моря Изобилия (в «морском» грунте много стекол, шлаков и других вторичных элементов). Ее действие сравнивали с частицами кварца, наиболее разрушительными для клеток, и с земными аналогами лунного грунта, специально подготовленными в Институте геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского АН СССР. Земные аналоги были идентичны лунному грунту и по химическому составу и по размерам частиц.
Спустя 3 и 6 месяцев после начала опыта оказалось, что животные, получившие дозу грунта из Моря Изобилия, имели меньший вес. У них увеличилась частота дыхания, изменился его ритм, снизилось потребление кислорода. Изменился состав крови: гемоглобин снизился и появились эритроциты нестандартной формы. — на их поверхности были бугорки, отростки, гребневидные выросты. Общее количество белка в крови уменьшилось.
Лунная пыль вызывала пневмокониоз — в легочной ткани обнаруживалось повышенное содержание липидов и белка, разрасталась волокнистая ткань, замещавшая дыхательные отделы легких. Когда же мы стали исследовать клетки легочной ткани, то обнаружили, что лунные частицы многократно захватываются макрофагами альвеол, но не удаляются ими, и газообменные отделы легких замещаются фиброзной тканью.
Частички лунной пыли по сравнению с земными аналогами сильнее действовали на клетки, но были менее опасны, чем частички кварца. В чем же дело? Ведь лунный грунт и его копия, созданная на Земле, имели одинаковое химическое строение и размеры. Мы предположили, что особые условия образования лунных пород и определили это различие. Лунные частицы активнее взаимодействовали с биологическими объектами.
На Фото: Частицы лунного грунта в легочной ткани. Увеличение в 3000 раз.
Лунная частица в альвеолярной полости. Увеличение в 20000 раз.
Лунные частицы, захваченные альвеолярными макрофагами. Увеличение в 30000 раз.
Следующую серию опытов мы проводили с лунным грунтом из материкового района Луны. Автоматическая станция «Луна-20» взяла его около кратера Апполоний С. Этот грунт был моложе «морского» и отличался от него по составу минералов: в нем было меньше стекол, шлаков и других вторичных пород, но больше метеоритного железа, полевых шпатов.
У животных, которым вводили материковую лунную пыль, тоже уменьшались частота дыхания и потребление кислорода, гемоглобин снижался, появлялись в крови деформированные эритроциты. В легких развивался фиброзный процесс. Однако все происходило в меньшей степени, чем при действии «морского» грунта. И клетки легких страдали в меньшей степени.
Итак, «морская» лунная пыль оказалась более активной в отношении живого, чем материковая, хотя количество двуокиси кремния в них было почти одинаково — 42,95% и 44,2% (повторим еще раз, что именно кремний особенно токсичен для клеток). Более жесткое действие на клетки и стимуляцию разрастания соединительной ткани можно было отнести к большему содержанию в «морской» пыли тонко дисперсного суперпарамагнитного и двухвалентного железа, которое более активно по отношению к биологическим объектам, чем трехвалентное.
Какие же выводы можно сделать из этих исследований? Лунная пыль в отношении биологических объектов неинертна и не безразлична для организма. Особые условия образования лунной поверхности — отсутствие атмосферы, гидросферы, сильное космическое излучение делают частички (или их поверхность) лунных пород аналогичных земным более активными по отношению к живому.
Результаты, полученные на уровне органа, ткани, клетки, могут послужить основой для изучения воздействия других внеземных веществ, с которыми, возможно, столкнется человек в будущем.
Доктор биологических наук Г. КРУГЛИКОВ, доктора медицинских наук В. КУСТОВ, В. БЕЛКИН.