Исследование воздействия электромагнитных полей на физиологические показатели зебрины повислой

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследование воздействия электромагнитных полей на физиологические показатели зебрины повислой (Zebrina pendula Schnitz)

Коротышева Н.К.

Стремительный рост глобального электромагнитного загрязнения сред обитания на планете в последние десятилетия порождает интерес к изучению последствий длительного влияния электромагнитного поля (ЭМП) в разных диапазонах частот на различные биологические объекты, в том числе растения, играющие громадную роль в экосистемах и экономиках человеческих сообществ (Сусак и др., 2005, Брезицкая и др., 2000) Это влияние изучается, например, как с точки зрения негативных последствий возможных мутагенных эффектов (Григорьев, 1997),так и с точки зрения повышения продуктивности и улучшения полезных свойств биообъектов (Калаев и др., 2003). Определенный интерес представляет и изучение механизмов адаптации биообъектов к воздействиям ЭМП, которые могут быть использованы на разных уровнях. Как было установлено в последние годы, существенную роль в процессе адаптации играют так называемые белки теплового шока (БТШ), являющиеся неспецифической, т.е. не зависящей от вида воздействия, и самой быстрой формой адаптации.

Как известно, ЭМП вызывает в тканях биообъектов энергетические и механические эффекты: а) повышение температуры; б) изменение структуры ткани; в) изменение скорости и направления движения электронов при одновременном нарушении окислительного фосфорилирования; г) изменение движения ионных потоков и др.

Адаптивная реакция живой клетки на воздействие неблагоприятных факторов (стрессоров), в т.ч. ЭМП развивается по единому сценарию (Медведев, 2001) и включает в себя три стадии:

1. Торможение большинства процессов;

2. Адаптация;

3. Истощение при недостаточности адаптивного потенциала.

Генетические механизмы адаптации биологических тканей, согласно современным представлениям, следующие: гены БТШ hsp26 и hsp70 имеют в составе регуляторной зоны от трех до шести "элементов теплового шока" HSE,которые представлены 14-членными последовательностями нуклеотидов (Жимулев,2003). При нарушении, например, окислительного фосфорилирования под действием cтресса быстро активируются находящиеся в клетке белковые факторы HSF - они модифицируются и связываются с промотором гена hsp (HSE). Это приводит к активации РНК-полимеразы П и быстрому синтезу БТШ, которые в течение ~ от 3 до 10-15 мин. перепрограммируют работу клетки в условиях действия стрессора.

Целью данной работы явился поиск наиболее простого и наглядного способа наблюдения и регистрации влияния ЭМП на живое растение.

Материалы и методы исследований. Для исследования было использовано молодое растение традесканции Zebrina pendula Schnitze, укорененное в банке с водопроводной водой. Облучение растения проводилось на установке, разработанной сотрудником ОАО "Концерн "Созвездие" Нескородовым Ю.В. Установка состояла из генератора Г 4-153 с подключенным к нему конденсатором, обкладки которого были выполнены из фольгированного стеклотекстолита. Размеры пластин конденсатора позволяли установить между ними растение в банке. Расстояние между обкладками - 15 см.

При поиске способа регистрации реакции растения на воздействие ЭМП я исходила из предположения о возможном изменении ионного обмена в клетках растения и выходе ионов в окружающее пространство, что можно обнаружить при опускании листьев растения в слабый электролит (дистиллированную воду) и наблюдении за изменением тока через электролит. растение традесканция электромагнитный адаптация

Исходя из сказанного, опыт производился в следующем порядке: было взято фиксированное количество дистиллированной воды (слабого электролита) и измерен начальный ток через нее. (Перед каждым погружением электродов в раствор для измерения тока последний необходимо перемешивать, измерения не затягивать и после измерения быстро извлекать электроды из раствора). Ток оказался равным 10 мкА. Затем в эту воду опускались верхние три листа растения (без отрыва от него) и выдерживались в течение 10 мин. По истечении этого времени листья растения извлекались из воды и вновь измерялся ток. При этом, ток не изменился, что показало: необлученное растение не испускает ионов. Далее растение в банке было поставлено между обкладками конденсатора, после чего был включен генератор на частоте 50 Гц с уровнем выходного сигнала 11 В. Растение облучалось в течение 2,5 мин. Затем генератор был отключен, растение без задержки было переставлено на другое место, те же верхние три листа были опущены в раствор, после чего снова был быстро измерен ток.(Необходимо каждый раз перед измерением испытуемого тока повторять измерение начального тока, т.к. он может незначительно меняться со временем). Измерение показало, что ток через раствор увеличился. Опыт показал также, что выдержка в растворе листьев более 10 мин. не имеет смысла, т.к. это не вызывает дальнейшего увеличения тока. Ток электролита также не меняется, если выдержать в нем листья, погруженные более, чем через 10 мин. после облучения.

Подобные опыты были проведены также при воздействиях ЭМП в течение 5 и 10 минут и повторены трижды. Полученные результаты приведены в табл.1 и на рис.1.

Табл.1. Зависимость тока через электролит от продолжительности воздействия ЭМП при начальном токе 10 мкА.

Рис.1. Зависимость тока электролита от времени экспозиции ЭМП

Результаты исследований и выводы. В результате проведенных исследований было выявлено:

1) Под воздействием ЭМП происходит изменение физиологических показателей зебрины повислой - ток электролита увеличивается с увеличением времени облучения приблизительно в прямо-пропорциональной зависимости. Можно предположить, что в данном случае происходит нарушение структуры белков, временная потеря мембраной защитных свойств и, как следствие, выход в раствор ионов. Так как по истечении 10 мин. выход ионов прекращается, то можно также предположить, что здесь имеет место быстрый синтез и защитное воздействие на мембрану белков теплового шока и можно ожидать, что при дальнейшем увеличении времени воздействия ЭМП наступит момент, когда организм не сможет справляться со стрессом и будет наблюдаться увеличение продолжительности исхода в раствор ионов. В пользу действия в данном случае БТШ, на мой взгляд, говорит и то, что время исхода ионов не зависит от времени воздействия ЭМП. Это указывает на то, что существует порог запуска механизма защитных действий БТШ, который начавшись, продолжается до своего завершения. В случае действия каких-либо других механизмов, по-видимому, этого порога не существовало бы и соотношения были бы более плавными.

2) С помощью простого и доступного описанного здесь метода можно регистрировать воздействие ЭМП на живое растение. Этот метод может быть использован при проведении лабораторных работ в школе и в ВУЗе.

Литература

1. Брезицкая Н.В., Тимченко О.И. К механизму цитогенетического действия электромагнитных излучений: роль окислительного стресса //Радиационная биология. Радиоэкология - 2000- Т.40,вып.2,С.149-153.

2. Григорьев Ю.Г. Человек в электромагнитном поле (ожидаемые эффекты и оценка опасности)// Радиационная биология. Радиоэкология.-1997.-Т.37,вып.4.С.690-702.

3. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика. Новосибирск,2003,479 с.

4. Калаев В.Н., Буторина А.К., Панов А.В., Левин М.Н. Влияние электрического поля на цитогенетические показатели клеток апикальной меристемы проростков семян дуба черешчатого (Quercus roburL.)// Вестник ВГУ. Серия химия, биология, фармация. - 2003.-№2.-С.136-141.

5. Медведев С.С. Физиология растений. Санкт-Петербург, 2004. 336 с..

6. Сусак И.П., Пономарев О.А., Шигаев А.С. О первичных механизмах воздействия электромагнитных полей на биологические объекты // Биофизика - 2005 - Т.50, №2, С.367.

Размещено на Allbest.ru