Андрей Несмеянов - Радиоактивные изотопы и их применение

Как проследить за движением и распределением железа в живом организме? Где накапливаются запасы железа? Меченые атомы помогают ответить на поставленные вопросы.

Для проведения опытов используются радиоактивные изотопы железа, которые вводятся с пищей в желудок животного в виде солей железа. Затем с помощью счетчика измеряется количество радиоактивного железа в крови и различных органах.

В результате многочисленных исследований было установлено следующее.

Железо, поступающее с пищей в организм, всасывается слизистой оболочкой двенадцатиперстной и тонких кишок. Далее оно входит в состав белкового вещества ферритина. Ферритин накапливается главным образом в печени и селезенке.

Если организм здоровый, то кровь, мышцы, печень и другие органы содержат определенное количество железа. В печени и селезенке содержится запас ферритина. Новые порции железа, введенного в желудок, почти целиком выбрасываются организмом. Но стоит взять из вены животного некоторое количество крови, как начинается интенсивное всасывание железа.

Железо ферритина в костном мозгу превращается в гемоглобин, который включается в состав образующихся там же эритроцитов. У малокровных людей идет интенсивное усвоение железа.

Интересен также следующий опыт. Если в вену человека ввести определенный объем крови, эритроциты которой содержат в своем составе радиоактивное железо, то можно определить общий объем крови. Для этого через 24 часа после введения крови у подопытного животного берут кровь в количестве, равном введенному, и измеряют ее активность. Вследствие того что кровь, содержащая радиоактивное железо, смешивается со всей массой крови, полученная активность так относится к введенной, как количество введенной крови к ее общему количеству.

Метод меченых атомов оказался чрезвычайно плодотворным для изучения различных биологических процессов, и тысячи ученых в настоящее время применяют его.

Процессы питания и роста растений, обмена веществ в них и ряд других вопросов, важных для сельского хозяйства, мы уже описали в разделе применения меченых атомов в биологии. В этом разделе мы остановимся на исследовании процессов, непосредственно связанных с выращиванием сельскохозяйственных культур, на изучении возможности повышения их урожайности, на исследовании методов внесения удобрений в почву и т. п.

В полеводстве.Как вносить удобрения в почву, в какие сроки, в каком виде и в каких дозах? Все эти вопросы можно решить, изучая из года в год действие удобрений на опытных участках. Меченые атомы позволяют значительно быстрее и точнее ответить на все приведенные выше вопросы.

Попробуем внести фосфорное удобрение, содержащее радиоактивный фосфор, поверх почвы или с зарыванием в канавку близ корней. В последнем случае растение становится радиоактивным быстрее и в большей степени. Это легко установить с помощью счетчика. Следовательно, при зарывании в канавку удобрение используется быстрее и полнее.

Можно проследить также, как сказывается различное расположение удобрения по отношению к корням. Так, листья, корневая система которых находится в непосредственной близости от удобрения, содержащего радиоактивные элементы, становятся радиоактивными уже через 20 минут. Если удобрения расположены на 3–4 сантиметра от корней, то содержащиеся в них элементы оказываются в листьях через 3 дня, а при расстоянии от корней до удобрения, равном 5–6 сантиметрам, — только через 3–4 недели.

Очевидно, используя радиоактивные вещества, внесенные в почву на различные расстояния от растения, можно проследить за ростом корневой системы, не вынимая растение из земли, а измеряя радиоактивность листьев.

Почва содержит ряд нужных растениям химических элементов, их недостаток необходимо восполнять удобрениями. Внося удобрения, содержащие, например, радиоактивный фосфор, легко показать, что питание растений идет не только за счет фосфора удобрения, но и приблизительно на ⅓ за счет почвенного фосфора. Для этого исследования растение, выросшее на почве, удобренной радиоактивным фосфором, срезают, сжигают и определяют химическим анализом в золе общее содержание фосфора и с помощью счетчика содержание радиоактивного фосфора; тем самым устанавливают долю фосфора, взятого растением из удобрений и из почвы. Таким же способом определяют степень использования фосфора органических удобрений, например навоза. Чтобы получить навоз, содержащий радиоактивный фосфор, овец кормят травой, смоченной раствором соли, фосфорной кислоты, содержащей радиоактивный фосфор.