Из последних работ, «защищающих» дейтерий, укажем еще на исследовния Б.Стрелера. Он поил плодовых мушек дрозофил 20%-ной D2O. Срок жизни мушек опытной партии сократился вдвое по сравнению со сроком жизни контрольной партии, которую поили обычной водой. Стреллер счел преждевременное старение мушек за активизацию частоты смены поколений, т.е. за своего рода омоложение!
Итак, эксперименты показывают, что организмы относятся к тяжелой воде по-разному: одни (большинство) в ней погибают, жизненные процессы других (меньшинства) тормозятся, третьи, наоборот, в тяжелой воде процветают. Что же можно сказать при наличии столь противоречивых сведений?
Очевидно, все эти сведения следовало бы подвергнуть самому тщательному контролю, но никто этого в свое время не сделал. Может быть, отчасти из-за этого в дальнейшем интерес к исследованиям влияния дейтерия на живые организмы заметно остыл. По-прежнему доминирует взгляд на тяжелую воду, как на замедлитель нейтронов в радиоактивных сборках. К сожалению, не нашли развитие начатые 40 лет назад исследования по влиянию тяжелой воды на раковые опухоли. Лишь в 1962 г. на VIII Международном противораковом конгрессе американские ученые выступили с сообщением о том, что тяжелая вода увеличивает активность средств химеотерапии злокачественных новообразований. Все сказанное нами относится, скорее, к истории вопроса, полное, как мы видели, резких противоречий. В последнее время интерес к роли дейтерия в живых организмах пробудился снова в связи с разработкой методов промышленного биосинтеза пищевого белка. Кроме того, начались исследования влияния изменения низкого содержания дейтерия в воде на жизнедеятельность организмов; в этих исследованиях ученые стран СНГ имеют приоритет.
Сейчас огромные успехи достигнуты в области физико-химических исследований процессов жизни. На этой основе крайне важно выяснить биохимический механизм действия дейтерия на молекулярном и даже субмолекулярном уровне. Какие реакции организма, находящегося в дейтериевой среде, ведут к его гибели и какие способствуют приспосабливанию? Но как подойти к такой расшифровке?
До недавних пор не ставилось никаких экспериментов по химии дейтерия и по контролю накапливающихся изменений, провоцируемых им и передаваемых по наследству от поколения к поколению. Правда, такой опыт накоплен самой природой за миллионы лет существования жизни на Земле, но он относится к влиянию на живые организмы лишь небольших изменений концентрации дейтерия в природной воде.
Для понимания сущности влияния дейтерия на организмы оставалось одно: вырастить живые существа, в которых протий был бы замещен дейтерием, и проследить реакции органов и организма в целом на такое вмешательство во внутренние дела. Чтобы не убить такие дейтериезамещенные организмы, их следует приучать ко все более и более высокому содержанию дейтерия в воде очень осторожно.
Несмотря на то, что в результате биосинтетических реакций дейтерий, как и протий, дает зеркально отображенные комплементарные соединения, процесс замещения одного изотопа другим имеет какие-то определенные биологические пределы. Кроме того, дейтерировать можно только простейшие организмы (водоросли, Хлорелла вульгарис, ряд других) с достаточно чувствительной системой регулирования жизнеприспособляемости. Пределы дейтерирования определяются крайней комплексностью и настроенностью энзимных индукторно-репрессорных систем. При культивации организмов требуется высокая техника и большое искусство экспериментатора. Например, при культивировании бактерий Эшерихиа коли, Бациллус тивериус и других нужны совершенно необычные условия и сложная громоздкая аппаратура.
В подобных установках в среде, содержащей 99,7% D2O и CO2 в качестве источника углерода, успешно выращивались зеленая водоросль Хлорелла вульгарис, Сценедесмус облигатус и другие простейшие организмы. Водоросли растут на D2O гораздо медленнее, чем в Н2O (в 3,3-3,9 раза), причем это снижение скорости не зависит от температуры. Эффект различия скорости роста сглаживается по мере более плотного расположения водоросли, так как свету при этом труднее ее пронизать. В этом случае скорость роста уменьшается одинаково в Н2О и D2O. В среде дейтерия у Клавицеа пурпуреа, вызывающей спиртовое брожение, сильна ослабевает продуктивность по спирту.
Приучение млекопитающих к тяжелой воде изучено недостаточно. Отмечено, что скорость роста организма на D2O угнетается; морфологически в любом случае это проявляется старением. При постепенном повышении содержания тяжелого изотопа в питьевой воде до 30% собаки, мыши и крысы не погибают, но становятся совсем больными: возникает анемия, нарушаются функции почек, надпочечников и обмен веществ. Когда дейтерием замещена более чем 1/3 атомов протия, у подопытных животных наступают необратимые физиологические нарушения и затем смерть.
На рис.6 представлена диаграмма, отображающая пределы допустимого замещения протия дейтерием без риска смерти подопытного организма — от простейших до млекопитающих.
Рис.6. Допустимые пределы замещения протия дейтерием для представителей различных классов организмов.