Господин Свещаров Биология за всички

Ако правим преценка на ефекта от различните естествени радиоактивни елементи в биологичен аспект, трябва да отбележим на първо място радиоактивният въглерод-14, който остава най-дълго в биосферата под формата на различни съединения. При един период на полуразпадане от 5760 години неговите активни съставки облъчват хиляди поколения растения, животни и други организми. Ето и някои данни, които илюстрират горното: изчислено е, че към 1960 г. в резултат на експериментални взривове в земната атмосфера вече се намират 540 кг въглерод-14. Семената на растенията, събрани през 1959 г., съдържат 31% повече радиоактивен въглерод в сравнение с 1953 г. Във връзка с това много учени смятат, че естествените мутации и другите жизнени промени в организмите се дължат именно на това увеличаване. Еволюцията на жизнените структури се основава преди всичко на интеграцията на множество генни системи. В този смисъл главното биологично действие на радиацията се състои в изменянето на отделните гени и в създаването на нови комбинации от гени. Някои от тях биват елиминирани от естествения отбор, когато не са достатъчно полезни за организма, или пък биват подхванати от него и впоследствие се закрепят наследствено, т.е. все по-пълно и по-пълно осъществяват баланса „среда–организъм“. За да стане ясно какви са възможностите за създаване на нови комбинации, увеличаващи биологичната пластичност на организмите, може да ни послужат следните примери.

Броят на случайните комбинации от гени при винената мушица дрозофила е астрономическа величина. Ако приемем, че броят на гените при нея е 1000 (всъщност те не са по-малко от 10 000) и допуснем, че всеки от тях може да търпи 10 изменения, числото на възможните комбинации в този случай ще бъде 10{sup}1000{/sup} — единица с 1000 нули.

През 1948 г. Холдейн изследва мутирането на 7 гена у човека. Тази честота се движи в интервала 4,10{sup}–6{/sup} до 4,10{sup}–4{/sup}. Последните години бяха особено плодотворни за проучванията в тази област и сега вече е известна честотата на мутиране на повече от 20 гена. Показателен пример в това отношение е мутацията, предизвикваща появата на сърповидно-клетъчната анемия. Разпространена на юг от Сахара, тази болест увеличи своя естествен процент след неколкократните френски експерименти с атомни бомби от различен калибър. При мутирането биохимичните особености на хемоглобина се изменят така, че еритроцитите без кислородна среда да приемат сърповидна форма, което свежда техните функции като приносители на кислород до минимум. Количеството на тази мутация е нараснало до порядъка 1,10{sup}–2{/sup}, т.е. на всеки 100 гамети една е увредена. Успоредно с това е нараснало мутирането на гена, който предизвиква тиброза на щитовидната жлеза, на 1,10{sup}–3{/sup}.

Пресметнато е, че възможностите за комбиниране между всички известни досега генни комплекси по цифровата стойност надминава броя на атомите в земната сфера. Даже и нищожна част от този огромен брой възможности е напълно достатъчна да създаде колосален жизнен потенциал на организмите. Именно тук, в този интимен биологичен механизъм, е насочена ударната сила на радиацията. Тук настъпват и първите невидими с просто око, а дори и с модерен микроскоп промени, които водят до появата на нови неочаквани белези и свойства при всички живи същества.

Организмът, тъканите, клетките, отделните вътрешноклетъчни структури реагират по свой начин на радиационното въздействие. Първичният ефект от нея е елементарна физична реакция — йонизиране на отделните атоми. Тя е много кратка по време и се измерва с хилядни части от секундата. Това всъщност е началото на веригата, при която става активирането на клетъчните съставки, преминаващо след няколко часа във втория етап на въздействие — промяна на съществените биологични механизми, нарушаване на клетъчните структури и функции. Този етап е по време на деленето на клетките. Възможно е едни части от един хромозом да се откъснат и да се прикрепят към друг или да останат свободни в плазмата на ядрото. Често се получават разкъсвания, нетипични свързвания под формата на хромозомни мостове или кръстове, при което естественият генетичен комплекс се уврежда в значителна степен. В повечето случаи формите с новите хромозомни комбинации не са жизнени. Голям брой от децата, родили се в Хирошима и Нагазаки след атомната бомбардировка, са с уродства, твърде рано умират, носят белезите на синдрома на Даун (повреда на двадесет и първата хромозомна двойка). Това че повечето от хромозомните преустройства са летални (смъртоносни), не изключва възможността от прилагането на подобни методи за положителни практически цели. Напълно възможно е да се контролира дозата на облъчването и точно да се насочва. Следователно може да се очаква и постигането на предварително определен от експериментатора биологичен ефект. Съветските изследователи, работещи в областта на радиационната генетика, прилагайки този метод, са получили сортове житни растения с два пъти по-големи класове от нормалните, значително по-устойчиви на вредни климатични въздействия. През 1966 г. Смит облъчва обикновено обагрени тютюневи растения в гена, означен със знак Р, и получава потомство е твърдо закрепен наследствен белег — бели цветове. Установено е при бременни жени, че облъчването преди зачеването намалява процента на момчетата при раждането.

Без да се разглежда връзката между радиацията и възможността й да предизвиква ракови изменения у човека и висшите животни, може да се отбележи, че най-чувствителни на облъчване са костният мозък, далакът, лимфните жлези, половите жлези, щитовидната жлеза и т.н. Радиациите убиват клетките по най-различен начин, в по-голяма доза денатурират белтъците. В сравнение с клетките, намиращи се в покой делящите се клетки са по-радиочувствителни — например при яйца на жаба зародишът загива на втория етап от развитието при доза 400 рада. В зависимост от това в коя фаза на деленето настъпват невъзвратимите промени, се отбелязва т.нар. „митотична смърт“ — клетката се дели само веднъж и умира вследствие на повреда на ядрения й механизъм. При интерфазната смърт на клетките тя не се дели изобщо, а загива вследствие на повреда на оксиредукционните (дихателните) системи. Всъщност оздравяването при лъчева болест е свързано с това, дали ще се възстановят поразените тъкани. Ако останат до 10% незасегнати клетки от костния мозък, създаването на нови кръвни клетки е напълно възможно. При по-ниски проценти възстановяването на кръвта става бавно и облъченият обект загива. Клинични изследвания са показали, че величината на радиоустойчивост на клетките от възрастен бозайник расте в следния ред: лимфоцитите, червените кръвни клетки, миелобластите (съставките на костния мозък, които продуцират белите кръвни клетки), мегакариоцитите (продуциращи тромбоцитите), яйцеклетките, мускулните клетки и т.н. Най-стабилни са клетките, отделящи костно вещество — остеоцитите. Изследванията на видния съветски генетик акад. Дубинин за влиянието на минимални количества радиация върху биологичните структури са установили, че не може да се говори за някаква генетично допустима доза (такава, която да не причинява мутации). Наличието и на минимални радиоактивни фактори в заобикалящата среда е вредно за зародишите и телесните клетки на различните организми. В противен случай напълно основателно могат да се очакват проявите на злокачествени изменения във всяко следващо поколение. Естествено възниква въпросът не биха ли могли да се намерят вещества, ограничаващи или блокиращи напълно мутагенното действие на радиацията?

Доскоро в съвременната практика търсенето на антимутагенни свойства у различните вещества не е стоял на дневен ред. Още през 1958 г. Стронг, поддържащ хипотезата за генетичния произход на раковата болест, заяви: изучавайки антимутагените, биологът може да намери методи за профилактика на рака и същевременно да направи фундаментален принос в генетиката. Едно известно и лесно приложимо в практиката лекарство е антибиотикът стрептомицин. Той се оказа (в определени дози) средство с ярко изразено антимутагенно действие. При прилагането на стрептомицин в облъчваната контрола се отчитат 10% мутации, а без прилагане на стрептомицин — 35% мутации. Това е сумарният резултат от изследването на 22 469 хромозома. Този факт говори за поразителната широта на ефекта на стрептомицина, показваща и неговата връзка с процесите, протичащи в молекулните структури на самите хромозоми. Разбира се, с провеждането на горния пример съвсем не се изчерпва богатството на най-различните вещества, притежаващи антимутагенни свойства.

Широкото внедряване на атомната енергия в живота на земята изобщо води до въвличането на всички живи същества в една нова форма на еволюция, свързана с реагирането им към непрекъснато нарастващото радиационно влияние. Преобразуването на наследствеността на организмите под въздействие на различните радиации и контролирането на генетичните процеси, протичащи под тяхно влияние, съставляват същността на новите мощни и резултатни методи, с които човекът в близко бъдеще ще решава въпроса за новата история на жизнените форми на земята.

Белите петна в човешкия род

Доста дълго време вестниците, списанията и радиостанциите от цял свят занимаваха своите читатели и слушатели с историята около това същество и даже имаше един период, когато някои хора бяха повярвали на предположението, че е открит представител на една от неизвестните раси на съвременния човешки вид Хомо сапиенс. Някои учени бяха склонни да приемат, че може би се касае за индивид, представител на голямата група хоминиди (човекоподобни същества), и че вероятно по-нататъшните изследвания ще допринесат за изясняване на някои неразкрити звена от историята на човешкия род.

Но уви, и този път нямаше сензация! Всички онези учени, които още при първите съобщения изразиха мнение, че се касае за шарлатанство, се оказаха прави. Пред Федералното бюро за разследване в САЩ американецът Хансен направил признание, че необикновеното същество всъщност е една майсторски направена от восък кукла.

Световната преса неведнъж е публикувала в последно време сензационни материали от подобен характер. И до днес все още не са стихнали споровете около съществуването на странния „снежен човек“, или „йети“ — детето на Хималаите. А към края на 1968 г. двама американци бяха заснели в една пуста планинска област на САЩ странно космато човекоподобно същество, за което се твърдеше, че е представител на раса още неоткрити „космати хора“ и близък родственик на хималайския „ужасен снежен човек“. Както можеше да се очаква, впоследствие се оказа, че този филм е бил подправен.

Някой с право може да запита:

— Ако за нас, обикновените хора, подобни сензационни съобщения наистина представляват много голям интерес, то кое определя интереса и на сериозни учени към подобни недостоверни факти?

Отговорът може да бъде само един — това, че в историята на човешкия род все още има „бели петна“ и че за всеки човек е крайно интересно да узнае нещо повече за произхода и еволюцията както на съвременния човек, така и на своите най-далечни прадеди.

Откога човекът живее на Земята

Антрополозите откриха много преходни форми между първото същество, смятано за човек, и сегашното човечество. Въпреки това мястото на тези форми в систематиката остава много неопределено. Това се дължи на непълнотата на находките от изкопаеми форми, които са много важен палеозоологичен критерий, затрудняващ в значителна степен подреждането на различните преходни форми.

Все още не е изяснена причината, мястото и началото на превръщането на човекоподобните маймуни в Хомо сапиенс и пътят на неговата еволюция. Недостатъчните познания на учените по този въпрос не могат да замъглят истината, че първите човекоподобни същества са се появили на Земята през доста далечно за нас историческо време и че до съвременния човек се е стигнало чрез много междинни форми.

По пътеките на еволюцията…

Еволюцията на човека може да се раздели на следните етапи:

Предхоминиди — маймуни, предшественици на човека.

Австралопитеци (южни маймуни) — преки предшественици на човека.

Питекантропи (изправени маймуночовеци) — най-старите човеци.

Неандерталци — древни човеци.

Кроманьонци — изкопаеми разумни човеци.

Хомо сапиенс — съвременен, разумен човек.

Първите три етапа от превръщането на маймуните в човеци са най-интересни. Именно през този период се е наложило маймуните да влязат от дърветата и да се приспособят към земен начин на живот, да започнат да ходят изправени, да започнат да използуват предните си крайници за употреба на най-примитивни сечива, а по-късно и за оръдия на труда. Изработването макар и на най-прости оръдия на труда е била онази качествена граница, която отделя човека, стоящ на най-ниското стъпало от неговата еволюция, от най-високо организираната изкопаема човекоподобна маймуна. Изправеният стоеж и освобождаването на горните крайници е довело до по-бързото развитие на мозъка и до съществени промени в структурата на гръбнака.

Най-голямото антропологично откритие на века

Ето че щастието и този път се усмихва благосклонно на изследователите. Сензационното откритие бе направено от известния английски антрополог Л. Лики и съпругата му М. Лики. Водейки разкопки в Олдовайската долина близо до вулкана Нгоро-Нгоро (край Националния резерват „Серенгети“) в Танзания, те попаднали на изключително интересна находка, която им се сторила още тогава приказно богата. Съпрузите Лики намерили част от черепна кост, долна челюст, зъб, кости на ходилото (без пета) и ключица — останки от 10-12-годишен обитател на нашата планета. Тези кости от скелета са наистина безценни, защото представляват най-важните възли за разгадаване и реставриране скелета на един организъм. И действително, ако се проследи развитието на човека надолу по еволюционната стълба, лесно може да се стигне до извода, че следите на всичко, което е съпътствувало сегашната и древната цивилизация — могъщата (респективно примитивната) техника, земеделието, скотовъдството, изкуството и пр. — много бързо се заличават. Колкото по-надолу се спускаме в дебрите на историята, толкова повече се губят и последните доказателства за наличието на език за дадено човешко общество и за интелекта на отделните му индивиди. Остават само костите на скелета, някои предмети и оръдия на труда.

Ето защо антрополозите днес така се радват и на най-оскъдните останки. При тяхното внимателно обработване и възстановяване съпрузите Лики са направили следните заключения: намерените кости от ходилото показват, че древното същество е имало вече изправен стоеж; мозъкът му е бил значително по-голям от този на маймуните, за което е свидетелствувал по-големият мозъчен отдел на черепа му. Ръката му вече е можела да извършва не само хватателни движения, но и по-фини манипулации, в резултат на което са се появили и първите оръдия на труда.

Намирането през 1960 г. в Олдовайската долина на описаните по-горе костни останки беше голямо събитие за антрополозите. Едва след 4-годишен упорит труд антрополозите Лики, Тобайс и Нейпир се решиха да докладват, че откритите останки вероятно принадлежат на първия човек, който те наричат Хомо хабилис — сръчен човек. Според тях той се различава много добре от всички известни австралопитеци. Обемът на мозъка му е близо 685 куб. см — значително по-голям от този на висшите човекоподобни маймуни. Устройството на зъбите било напълно човешко. От друга страна, по редица белези Хомо хабилис е бил значително по-примитивен от питекантропа.

Не е безинтересно да се отбележи, че най-голям интерес за антрополозите са представлявали намерените кости на китката и ходилото. Те не само са важен антропологичен белег, но са ценни и за това, че досега нито от питекантропа, нито от синантропа са достигали до нас подобни части от скелета им. Оказало се, че наред с напълно маймунските особености, китката на това същество показала и съвсем човешки белези — широки и здрави крайни фаланги на пръстите. Стъпалото рязко се отличавало от маймунското и анатомичните му особености давали доказателства за това, че въпросното същество е ходело изправено.

Решаващият довод на учените е, че Хомо хабилис е бил първият човек с намерени първи каменни оръдия и сечива на труда, открити във всички пластове, съдържащи скелетните останки на това същество. (Впоследствие и на други места в Африка са открити останките на още 15 индивиди Хомо хабилис.) Сечивата носят името „моперси“ и са твърде груби режещи инструменти, представляващи късове от лава или кварц. Очукани по най-груб начин с други по-твърди камъни, те са се превръщали в сечащи или режещи инструменти. С помощта на такъв каменен „нож“ Лики е демонстрирал на туземците-негри как само за 15 минути може да се одере заклан овен не по-лошо, отколкото със съвременен нож. Според археолозите тези сечива са предшествували ръчните режещи сечива, характерни за епохата на питекантропа и синантропа, смятани доскоро за най-старите сечива в историята на човешката култура.

При направените изследвания с помощта на калиево-аргонов анализ бе установено, че възрастта на намерените кости е от преди 1 750 000 години. По такъв начин вече се смята, че произходът на човека датира от преди около 2 милиона години, а не както се приемаше досега 1 милион години.

По думите на Лики клисурата в Олдовай се оказала „изключително място, баснословно богато на струпвания от вкаменени останки“. Това се доказва от факта, че в същия земен пласт, където е намерен Хомо хабилис, са били открити черепи на австралопитеци, които, както казахме малко по-горе, са преходно звено към „сръчния човек“. В по-горните пластове пък е намерен череп на питекантроп. Какво по-добро доказателство от това, че в течение на много години там е протичал процес на превръщане на маймуната в първия човек?

И накрая — най-голямата сензация, свързана с Хомо хабилис: „Ние намерихме нещо — писа Лики след откритието, — което може да се определи като «строеж». Това бяха широки кръгове, изградени от значителни по размери камъни, лежащи фактически един върху друг.
На нас не ни се беше случвало до този момент да намерим камъни в този район, който преди 2 милиона години е бил бряг на езеро. Откъде се бяха взели тези камъни? Как се бяха появили те тук! Кой ги беше подредил в такива безупречни кръгове и защо? Дали това бяха останки от първобитни жилища или просто работа на вятъра?“

Когато каменните полукръгове и насипи били разчистени, Лики дошъл до извода, че те представляват остатъци от „стените“ на срутени първобитни убежища или по-скоро стени, предпазвали древните ни прадеди от вятъра.

Независимо от това, че откриването на Хомо хабилис се смята за едно от най-големите открития на нашия век, то не се възприе еднакво от всички учени. Учените, непосредствено участвуващи в изучаването на Хомо хабилис, някои съветски и други учени от много страни по света са на мнение, че най-после е открито това тайнствено, загадъчно и дълги години търсено преходно звено между маймуната и човека, но не малко учени в СССР и в други държави имат съществени възражения. Според тях останките са много разнообразни и често не са сходни помежду си, което означава, че се отнася не за хора от една група, а това са останки, характеризиращи различни степени в еволюцията. Като се има предвид, че китката на ръката и големината на мозъка са по-близо до маймунските, тези учени предполагат, че са открити останките от високо организирани австралопитеци, които обаче не са още човеци. Затова те предлагат новооткритото същество да се нарича Австралопитекус хабилис — сръчен австралопитек.

Споровете продължават и не са стихнали и до днес. Същевременно различните научни екипи по света търсят нови доказателства в подкрепа на разделените мнения по въпроса за това, дали Хомо хабилис е първият човек или последната маймуна. Отговор на този въпрос вероятно може да се получи, след като се обработят новооткритите материали. Засега ние можем само да констатираме, че въпреки възраженията на някои учени досегашните данни не отричат категорично принадлежността на Хомо хабилис към човека. Освен това вече е съвсем сигурно, че онези изкопаеми хора, които ние до вчера смятахме за най-стари наши прадеди са били само далечни потомци на тези високоразвити изкопаеми човекоподобни маймуни, които за пръв път са изработили каменни сечива и с това са се превърнали в „най-първите човеци“ на нашата планета.

Заветната граница отново се отдалечава…
Горещите спорове между учените около Хомо хабилис още не бяха стихнали, когато синът на прославената съпружеска двойка Лики — Ричард — изненада антрополозите с още една сензационна находка. През август 1969 г. той бил на експедиция в области, близки до границата между Кения и Етиопия, на изток от бреговете на езерото Рудолф. В коритото на пресъхнал ручей младият учен съвсем ненадейно открил един сравнително много добре запазен череп. Огромните надочни дъги, островърхата теменна част, плоското лице и малката черепна кутия били достатъчно доказателство за това, че пред него лежал череп на първобитно човекоподобно същество, който твърде много приличал на черепа, намерен от неговите родители в Олдовайската долина, но както показали анализите, находката на Ричард Лики се оказала с близо 850 000 години по-стара! Наред с тази скъпоценна находка участниците в експедицията намерили много древни каменни оръдия на труда и както предполага Р. Лики, може би това са най-древните досега намерени каменни сечива. Те лежали във вулканичен туф, чиито съставящи го минерали позволяват да се определи много точно геологичната възраст на даден земен пласт. Точният анализ показал възраст от 2 милиона и 600 хиляди години.