9.2. Общебиологические механизмы воздействия солнечной радиации на живые организмы
«Кажется невероятным, чтобы столь ничтожные с энергетической точки зрения
внешние возмущения (каковыми являются электромагнитные излучения Солнца) могли
бы вызвать сколь-нибудь заметные отклонения в течении биологических процессов»
(Чижевский, 1976).
Тем не менее, фотобиологический эффект представляет собой слож-
ную последовательность различных процессов и явлений: фотофизика > первичная фо-
тохимия > образование и превращение промежуточных фотопродуктов > молекулярные
механизмы реализации физиологических реакций > конечный биологический эффект.
Эти процессы и явления настолько сильно отличаются по своей природе, что требуют
последовательной смены подходов в исследовании, поскольку фотобиологическая реак-
ция имеет сначала чисто физический, а в конце определенно биологический характер.
Каждый из этих процессов представляет самостоятельный интерес для физиков, химиков
и биологов. Из этого следует, что фотобиология находится на стыке физической, хими-
ческой и биологических наук, и по мере удаления от первичного инициируемого светом
физико-химического процесса мы имеем дело все больше с физиологическими явления-
ми, чем биофизическими (Конев, Волотовский, 1974).
С 1930-х годов описательная фотобиология, изучавшая конечные ответные реакции
организма на действие солнечной радиации, оставляла без рассмотрения внутренние
процессы, разделяющие «вход» и «выход» биологической системы. Позже фотобиоло-
гия обогатилась новыми данными на квантово-механическом и молекулярном уровнях.
Расшифровка молекулярных механизмов фотобиологических реакций стала возможной
благодаря появившимся техническим возможностям расчленения клетки на фрагменты
с выделением органелл, мембран, макромолекул, пигментов в чистом виде путем ультра-
центрифугирования, хроматографии, электрофореза. Кроме того, были созданы преци-
зионные физические, физико-химические и биохимические методы исследований, такие
как дифференциальная спектроскопия, фотометрия, дихроизм, люминесцентный анализ,
электронный парамагнитный резонанс, спиновая метка, лазерная техника, электронная
микроскопия и т. д. (Конев, Волотовский, 1974).
По современным представлениям фотобиологические явления в организме живых
существ проходят ряд стадий: поглощение фотонов с переходом молекул в электрон-
но-возбужденное состояние, фотохимическую реакцию, биофизические, биохимические
и физиологические изменения в клетках, т. е. биологический ответ. Как правило, фотоди-
намически активными соединениями являются пигменты, состоящие из антраценовых
ядер или иононовых колец (в случае с каротиноидами), а также протогем-IX, как это
имеет место с цитохромом ? 560 (Бриттон, 1986). Установлено, что проявление фотоди-
намического эффекта световой энергии осуществляется в диапазоне длин волн 300–800
нм — области поглощения большинства пигментов (Смит, Хэнсуолт, 1972). Первичными
167
акцепторами солнечной энергии служат фото-сенсибилизаторы — соединения, не под-
вергающиеся необратимым химическим изменениям. Не растрачиваясь на реакциях, они
запускают цепь дальнейших событий при воздействии солнечной радиации на организм
(Владимиров, Литвин, 1964).
Фотобиологические процессы подразделяются на регуляторные, защитно-репаратив-
ные и повреждающие (Рощупкин, Потапенко, 1977). Как регуляторные процессы, вклю-
чающие в себя неспецифическую фотобиостимуляцию и фотопериодическую регуляцию,
так и защитно-репаративная реакция, приводящая к фотореактивации клеток и пигмента-
ции кожных покровов, могут быть отнесены к «полезному» эффекту воздействия солнеч-
ной радиации (Казаков, Мельникова, 1982). Анализируя воздействие светового фактора,
В. Н. Жукинский (1986) разделил результаты исследований на четыре категории: негатив-
ное, позитивное, индифферентное и дифференцированное воздействие.
Наши исследования (Черняев, Довгий, 1969; Черняев, 1971; Tcherniaev, 1977; Чер-
няев,1983; 1984; 1986, 1992, 2007) были нацелены на выяснение различных аспектов
воздействия светового фактора на развивающуюся икру сиговых рыб, что позволило вы-
явить некоторые причинно-следственные связи в процессе эмбриогенеза.