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).
Более сорока процентов их составляет двуокись кремния, есть там окислы алюминия, железа, других элементов, много железа и титана (последних больше, чем в земных базальтах). Другой тип пород — вторичные, они возникли уже в результате дробления и плавления крупных образований (стекло, шлаки, брекчии).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.
