Свет невидимого

Тот самый стул, на котором вы сидите, спокойно читая книгу, каждую минуту испускает 40 000 (сорок тысяч!) бета-частиц. Да, именно столько атомов распадается в стуле за одну минуту. Так что за то время, что вы читали вступительные фразы этого раздела, стул успел выбросить из себя в окружающее пространство, в том числе и в читателя, около сотни тысяч бета-частиц.

Постойте, не торопитесь выбрасывать стул. Поступив так, вы бы совершили крайне опрометчивый поступок. Потому что, во-первых, этот стул, несмотря на свои ежеминутные 40 тысяч распадов, абсолютно безвреден, а во-вторых, любой иной стул, если он будет только сработан из дерева, окажется не менее радиоактивным.

Я напрасно нагоняю зловещего тумана. В моем сообщении о 40 тысячах распадов в обычном стуле для читателя не должно быть ничего неожиданного. Помните, во второй главе, где много рассказывалось о радиоактивном углероде, сообщалась любопытная цифра: каждый грамм углерода биологического происхождения в минуту дает 16 распадов за счет примеси радиоактивного изотопа углерода-14, Подсчитав содержание углерода в дереве, из которого сделан стул, вы и получите величину 40 тысяч распадов в минуту.

Тот, кто, прочитав эти строки, задумает освободиться от деревянной мебели, поступит чрезвычайно глу… или, лучше скажем, легкомысленно. Не говоря о том, что эта акция не вызвала бы восторга домашних, она ничуть не способствовала бы снижению радиоактивности жилища. Почему?

Потому что в вашем доме есть стены. А стены содержат значительное количество калия. А калий содержит примесь естественного радиоактивного изотопа. А атомы этого радиоизотопа (калия-40) испускают бета-лучи.

— Что за напасть! — горестно удивится иной пессимист. — Никуда от этой радиоактивности не денешься. Вот что цивилизация наделала! Уйду в лес и буду жить на природе — уж там никакого излучения не будет!

Бедняга пессимист, его следует жестоко разочаровать. В лесу он будет жить в шалаше из веток, спать станет на соломе, а в костер пойдут шишки. А ведь во всех этих вещах радиоактивного углерода ничуть не меньше, чем в той деревянной мебели, которую он так непредусмотрительно выбросил.

Впрочем, если бы этот паникер, решив быть последовательным до конца, вздумал обходиться без шалаша и без сена, то едва ли ему от этого было бы лучше. Потому что могу сообщить ему следующее «успокоительное» известие: каждую минуту в его теле распадается приблизительно 800 000 (да, да, линотипист не ошибся — именно восемьсот тысяч) атомов различных радиоактивных элементов.

— Эге, не ошибся линотипист, так автор что-то напутал! — скажут иные читатели. — Восемьсот тысяч! Что-то очень много…

Много или мало — это уже зависит от точки зрения. А вот то, что распадов и впрямь не меньше названной величины — это точно.

На долю углерода приходится около 200 тысяч распадов в минуту (умножьте вес углерода в теле человека средних габаритов на 16, и вы получите эти 200 000).

Еще примерно 400 тысяч распадов в минуту приходится на радиоактивный калий. Ведь калий — один из самых распространенных элементов организма. Итого 600 тысяч.

Недостающие 200 тысяч с лихвой покрывают тяжелые радиоактивные элементы: уран, торий, радий. Пусть эти элементы содержатся в организме в ничтожно малом количестве, зато они обладают большой интенсивностью излучения и сравнительно небольшим периодом полураспада. Вот почему вклад их в общую радиоактивность организма велик в сравнении с их содержанием в живых тканях.

Говоря о радиоактивном распаде атомов в живом организме, нельзя забыть и о космическом излучении. Действие его на организм почти ничем не отличается от действия радиоактивных лучей. Поэтому мы без колебаний можем приплюсовать еще тысяч двести распадов. И считать, что в среднем в теле человека за минуту распадается миллион атомов.

Вот теперь впору поставить вопрос: как относятся живые организмы к этому беспрерывно — с рождения и до смерти — пронизывающему их излучению?

Вопрос этот впервые возник, конечно, у биологов. И они, считая себя не очень сведущими в вопросах радиоактивности, обратились к физикам.

— Сколько? — переспросили те. — Миллион распадов в минуту? Скажите, страсти какие! Ведь это всего 0,0005 (пять де-сяти-ты-сяч-ных!) милликюри (есть такая единица радиоактивности). А мы и с пятью милликюри работать будем, и никакого вреда нам от этого не предвидится. Так что ваш миллион распадов в минуту для нас даже не детская игрушка, а так себе — ерунда!

— Так уж и ерунда? — засомневались биологи и приступили к опытам. И были те опыты интересными, и даже очень. Биологов давно интересовал вопрос, почему клетки в живых организмах так нуждаются в калии и большей частью безразличны к натрию. В самом деле. Мы повсюду слышим: «калийные удобрения», но вот о «натриевых» что-то не слыхать.

Те из вас, кто интересуется биологией всерьез, могли читать о калиевом балансе в организме. Но вот о натриевом читать вам не придется.

Вопрос не простой. На него не ответишь, что, дескать, так захотела природа — и все (впрочем, «так захотелось природе» — это не ответ на любой научно — научно! — поставленный вопрос, а просто отговорка).

Дело в том, что натрий и калий, особенно однозарядные ионы этих элементов (а в природе натрий и калий встречаются в виде солей, в состав которых входят именно однозарядные ионы), походят друг на друга, как родные братья. Да они и есть братья. Расположены в одной группе, даже в одной подгруппе — раз. Имеют близкие физические свойства — два. Еще более сходные химические свойства — три. И даже в земной коре содержатся в одинаковом количестве — четыре. Поверьте, я без труда мог бы продолжать до «пяти», «шести», «десяти» и «двадцати двух». Но и так ясно, что братья-то братья, но живые организмы для своего развития решительно предпочитают калий натрию.

Один из опытов, поставленных для изучения биологической роли калия, можно без колебаний назвать красивым. А это немаловажно, когда опыт не только поучителен, но и красив.

Через изолированное сердце лягушки пропускали питательный раствор, в состав которого входили все необходимые вещества и, конечно же, соединения калия. Сердце исправно сокращалось и, казалось, не замечало тех необычных условий, в которых оно находится.

Но вот в растворе мало-помалу соли калия стали заменять соответствующим количеством солей натрия. Сердце сразу же прореагировало на это: ритм биения стал медленнее, сокращения — вялыми. Наконец, когда весь калий был заменен на натрий, сердце остановилось.

Тогда к натриевому раствору добавили незначительное количество радия. В весовом выражении это была совершенно нечувствительная величина. Но поскольку радиоактивность радия много выше, чем калия-40, радиоактивность питательного раствора стала такой же, как радиоактивность исходного раствора, когда в нем были только соли калия. Сердце начало сокращаться снова и билось исправно столько времени, сколько вообще положено биться сердцу, извлеченному из организма.

Можно ли показать более наглядно, что живым клеткам необходим не столько калий как таковой, сколько его радиоактивность? Между прочим, отличные результаты получались и тогда, когда радий не вводили в питательный раствор, а облучали лягушечье сердце радием извне. И в этом случае сердце ритмично и правильно сокращалось, радуя экспериментаторов.

И снова — в который раз! — было получено доказательство того, что процессы, протекающие в организме, — не просто совокупность каких-то химических реакций, каких-то физических явлений. Нет, биологию не сведешь к учебникам физики и химии.

То, что для физиков представляется малостью, на которую и внимания-то обращать не хочется, организм, как видно, использует, и притом весьма целесообразно. В самом деле, не мог же он позволить, чтобы миллион распадов в минуту — целый миллион! — пропадал без дела.